Einbrennlacke — Grundlagen

Was ein Einbrennlack ist

Ein Einbrennlack ist ein Beschichtungsstoff, dessen wesentliche chemische Vernetzung durch erhöhte Temperatur beschleunigt und unter den vorgesehenen Einbrennbedingungen erreicht wird — typische Einbrenntemperaturen liegen je nach Bindemittelsystem etwa zwischen 120 und 180 °C, bei speziellen Systemen auch darunter oder darüber. Er enthält ein reaktives Bindemittel und einen Vernetzer, deren Reaktion bei Raumtemperatur so langsam abläuft, dass eine ausreichende Lager- und Verarbeitungsstabilität erreicht wird; erst beim Einbrennen wird die Vernetzung stark beschleunigt. Er zählt zu den chemisch härtenden Lacken — die endgültigen Filmeigenschaften entstehen wesentlich durch die chemische Vernetzung, nicht nur durch bloßes Verdunsten (siehe L-02).

Warum die Hitze nötig ist

Die Einbrenntemperatur sorgt dafür, dass die Vernetzung (etwa OH-Gruppe plus Aminoharz) innerhalb der vorgesehenen Einbrennzeit einen ausreichend vernetzten, belastbaren Film ergibt. Ein Säurekatalysator kann die nötige Temperatur und Zeit senken (siehe L-31). Höhere Temperatur beschleunigt die Reaktion — führt aber nicht automatisch zu einem besseren Film: Zu hohe Temperatur oder zu lange Einbrennzeit kann zu Überhärtung, Vergilbung, Zersetzung oder anderen Filmfehlern führen. Die richtige Kombination aus Bindemittel, Vernetzer, Katalysator, Temperatur und Zeit entscheidet.

Der Aufbau

Den reaktiven Teil bildet ein OH-haltiges Bindemittel — Alkyd (siehe L-16), gesättigter Polyester (siehe L-19) oder Acrylat (siehe L-27). Als Vernetzer kommen drei chemisch unterschiedliche Familien infrage: ein Aminoharz (Melamin-, Harnstoff-, Benzoguanamin- oder Glykolurilharz, siehe L-31), ein verkapptes Isocyanat oder ein Phenolharz (ein Phenol-Formaldehyd-Resolharz, meist kombiniert mit Epoxidharz statt mit Alkyd/Polyester). Phenolharz-Systeme sind chemikalien- und korrosionsbeständiger als Aminoharz-Systeme, dafür dunkler und stärker vergilbend — typisch für Dosen- und Fasslackierungen. Erst Bindemittel und Vernetzer zusammen ergeben den Film.

Einkomponentig und trotzdem reaktiv

Wo Einbrennlacke eingesetzt werden

Typisch ist die Serienlackierung, wo eingebrannt werden kann und hohe Beständigkeit gefragt ist: Automobil-Serienlackierung, Coil- und Bandblech-Coating, Geräte, Maschinen und Industrielacke. Für Reparaturen vor Ort eignen sie sich nicht. Der Ofen begrenzt die Anwendung zudem auf hitzebeständige Werkstücke — meist Metall.

Gesundheit und Umwelt

Einbrennlacke bringen eigene Gesundheits- und Umweltaspekte mit: Das Einbrennen kostet viel Energie (Ofen bei 120–180 °C oder mehr). Bei der Vernetzung von Aminoharz-Systemen können flüchtige Spaltprodukte entstehen — je nach Harztyp Formaldehyd, bei etherifizierten Aminharzen häufig auch Alkohole; die Ofenabluft wird deshalb erfasst und ggf. nachbehandelt. Für Innenraumanwendungen (z. B. Möbel, Bauteile) gelten Emissionsanforderungen: Hier geht es um Stoffe, die noch aus dem fertigen, ausgehärteten Film in die Raumluft abgegeben werden können — vor allem Restformaldehyd. Für Lebensmittelkontaktmaterialien (z. B. Dosen-, Fasslacke) gelten zusätzlich Migrationsanforderungen: Hier geht es darum, was aus dem Film in das verpackte Lebensmittel übergehen kann — das betrifft nicht nur Formaldehyd, sondern auch andere Bestandteile des Beschichtungssystems. Beide Anforderungsarten prüfen also unterschiedliche Übergänge (Luft bzw. Lebensmittel) und werden getrennt bewertet. Lösemittelhaltige Einbrennlacke setzen VOC frei; die Abluft kann thermisch oder katalytisch nachbehandelt werden. Bei verkappten Isocyanaten wird beim Entkappen das Blockierungsmittel frei — das freigesetzte Isocyanat selbst reagiert dagegen sofort mit dem Bindemittel weiter (siehe L-33 und L-34). Der Säurekatalysator (z. B. p-Toluolsulfonsäure) wirkt reizend bis ätzend; die genaue Einstufung hängt von Konzentration und Formulierung ab.

Reaktionsprinzip: Vernetzung beim Einbrennen

Lagerstabil bei Raumtemperatur, Reaktion erst in der Hitze:
  Bindemittel–OH + Vernetzer–X →(Δ) Bindemittel–O–Vernetzer + H–X

Je nach Vernetzer wird ein anderes Molekül frei:
  Aminoharz (–CH₂–OR): spaltet R–OH ab
  freies Methylol (–CH₂–OH): spaltet H₂O ab
  verkapptes Isocyanat: gibt in der Hitze das NCO frei

Die Vernetzung ist meist säurekatalysiert.

Merksatz