Polyester-Pulverlacke: TGIC und Hydroxyalkylamid

Das Außensystem

Reine Polyester-Pulverlacke aus carboxylgruppenhaltigen, aromatischen Polyestern sind die wetterbeständigen Vertreter der Pulverlacke. Als Vernetzer kommen vor allem zwei Klassen zum Einsatz: Triglycidylisocyanurat (TGIC) und Hydroxyalkylamide. Beide reagieren mit den Carboxylgruppen des Polyesters, unterscheiden sich aber grundlegend im Reaktionstyp — und genau dieser Unterschied bestimmt die Verarbeitung.

TGIC und Glycidester

TGIC trägt drei Epoxidgruppen und vernetzt die Carboxylgruppen des Polyesters in einer Additionsreaktion — es entstehen keine Abspaltprodukte, was dicke, störungsfreie Filme erlaubt. Ähnlich wirken andere Glycidester wie Terephthalsäurediglycidester oder Trimellithsäuretriglycidester. Diese Systeme sind sehr witterungs- und vergilbungsstabil und daher für außenbeständige Metalllacke verbreitet. TGIC ist allerdings als erbgutverändernd (mutagen) eingestuft und wirkt sensibilisierend; beim Umgang mit dem Pulver sind Atem- und Hautschutz nötig.

Hydroxyalkylamid (HAA)

Hydroxyalkylamide wie Tetrakis-2-hydroxyalkyladipinsäureamide reagieren mit den Carboxylgruppen in einer Kondensationsreaktion — dabei wird Wasser abgespalten. Dieses Reaktionswasser muss aus dem Film entweichen können; deshalb dürfen die Schichtdicken nicht zu hoch sein, und der Film muss gut entlüften, sonst entstehen Poren. HAA-Systeme können gegenüber TGIC ein günstigeres Gefährdungsprofil aufweisen (z. B. Primid); die Einstufung ist für den konkreten Vernetzer anhand des aktuellen Sicherheitsdatenblatts zu prüfen. HAA-vernetzte Polyester können ein hohes, mit TGIC-Systemen vergleichbares Eigenschaftsniveau erreichen; Unterschiede können je nach Formulierung und Anwendung bestehen.

Reaktionsgleichung: TGIC- und HAA-Vernetzung

TGIC — Additionsreaktion, kein Abspaltprodukt:
Polyester–COOH + TGIC–Epoxid → Polyester–COO–CH2–CH(OH)–CH2–TGIC
(β-Hydroxyester)

HAA — Kondensationsreaktion, Wasserabspaltung:
Polyester–COOH + HAA–OH → Polyester–COO–HAA + H2O

Beide Wege öffnen bzw. verbrauchen die Carboxylgruppen des Polyesters; erst die Kombination mehrerer Gruppen je Molekül führt zum Netzwerk.

Härtermenge

Die nötige Härtermenge folgt aus dem Vernetzungsverhältnis: Die Zahl der reaktiven Gruppen des Härters — bei HAA aus Masse geteilt durch OH-Äquivalentmasse — soll der Zahl der Carboxylgruppen des Polyesters (Masse mal Säurezahl geteilt durch 56100) entsprechen. Meist stellt man einen kleinen Härterüberschuss ein, um eine vollständige Vernetzung zu sichern.

Eigenschaften und Einsatz

Reine Polyester-Pulverlacke können — abhängig von Polyesterchemie, Vernetzer, Pigmentierung und Formulierung — eine sehr gute Wetterbeständigkeit, mechanische Beständigkeit und eine ausgewogene Härte/Flexibilität erreichen; ebenso sind hohe Glanzwerte und geringe Vergilbungsneigung erreichbar. Sie werden elektrostatisch gespritzt und für außenbeständige Metallbeschichtungen eingesetzt — etwa Fassadenprofile, Gartenmöbel sowie Fahrzeug- und Bauteile im Außenbereich.

Einbrennen

Polyester-Pulverlacke brennt man vergleichsweise heiß ein — meist bei 180 bis 200 °C.

Merksatz