PVC-Einschichtdecklack

Chemikalienfester Decklack aus PVC-Mischpolymerisat

Prüfungsteil 1A 9

KernaussagePVC-Einschichtdecklacke nutzen die hohe Chemikalien- und Korrosionsbeständigkeit von Polyvinylchlorid. PVC-Homopolymere besitzen eine begrenzte Löslichkeit in vielen üblichen Lacklösemitteln; durch geeignete Copolymerisation kann die Löslichkeit und Verträglichkeit gezielt verbessert werden.

Warum Mischpolymerisate

PVC-Homopolymere sind in vielen Lacklösemitteln schwer löslich. Für Lackanwendungen copolymerisiert man Vinylchlorid deshalb häufig mit anderen Monomeren (z. B. Vinylacetat, Maleinsäureester, Acrylsäureester). Die so entstehenden PVC-Mischpolymerisate haben eine bessere, gezielt einstellbare Löslichkeit, Haftung und Verträglichkeit. Nachteilig sinken Wasserfestigkeit und Verseifungsbeständigkeit. Es sind physikalisch trocknende Filmbildner.

Haftung auf Metall

Auf blanken Metallen haftet PVC schlecht. Die Haftung verbessert man durch carboxylgruppenhaltige Comonomere oder durch Zusatz spezieller ungesättigter Polyester-Haftharze (mit freien Carboxylgruppen, ca. 5–10 % auf Festharz).

Lösemittel und Additive

Als Lösemittel eignen sich Ester (z. B. Butylacetat) und Ketone (z. B. Methylethylketon, Cyclohexanon); aromatische Kohlenwasserstoffe dienen zum Verschneiden. Übliche Additive sind Netz- und Dispergiermittel sowie Antiabsetzmittel. Zur Stabilisierung gegen HCl-Abspaltung werden z. B. niedermolekulare Epoxidverbindungen zugesetzt; Weichmacher erhöhen die Flexibilität.

HCl-Abspaltung

PVC kann bei erhöhter Temperatur und unter UV-Einwirkung dehydrochlorieren; Temperatur, Zeit, Stabilisierung und Formulierung bestimmen den Beginn und das Ausmaß der HCl-Abspaltung. Deshalb sind Wärme- und Lichtstabilisatoren nötig. Die Abspalttemperatur lässt sich bestimmen, indem man die Probe langsam erhitzt und die entweichenden Gase in eine Indikatorlösung leitet — der Farbumschlag bzw. die steigende Leitfähigkeit durch die entstehende Säure zeigt den Beginn der HCl-Abspaltung an (konduktometrisches Verfahren nach DIN EN ISO 182-3, pH-Verfahren nach DIN EN ISO 182-2; das klassische Kongorot-Verfahren nach DIN EN ISO 182-1 arbeitet stattdessen mit Indikatorpapier im Prüfröhrchen). Ein echter Chloridnachweis wäre dagegen die Fällung als Silberchlorid.

Umwelt und Sicherheit

PVC-Mischpolymerisate werden heute vor allem eingesetzt, wo ihre Eigenschaften schwer zu ersetzen sind: Im Coil Coating als Plastisol (PVC-Pulver in Weichmacher suspendiert, lösemittelfrei, Sintern bei 180–220 °C) für Blechverkleidungen, Markisen und Dachelemente. Organosole (Plastisol + Lösemittel) ermöglichen häufig dünnere Schichten und werden vor allem für Dosendeckel, Verschlüsse und Behälterbeschichtungen eingesetzt. PVC-Klarlacke auf Lösemittelbasis für Behälterbeschichtung und Einschicht-Decklacke im chemischen Anlagenbau bestehen fort. Die PFAS-Diskussion betrifft PVC nicht direkt (PVC enthält Chlor, nicht Fluor); PVC ist nicht als PFAS eingestuft. Regulatorisch einschränkend sind VOC- Verordnungen (lösemittelhaltige Systeme) und die Diskussion um Weichmachermigration (Phthalate → Ersatz durch DINCH, DOTP). Bei thermischer Belastung HCl-Dämpfe — Überhitzung vermeiden, Lösemittelemissionen gering halten.

Merksatz

PVC-Decklack = Chemikalien- und Korrosionsschutz aus PVC-Mischpolymerisat (Copolymer für Löslichkeit). Physikalisch trocknend, Haftharz für Metall, Stabilisatoren gegen die HCl-Abspaltung — und keine thermische Überlastung. Zur Einordnung: Die Dauergebrauchstemperatur liegt bei etwa 60 bis 70 °C, eine technisch relevante thermische Dehydrochlorierung setzt aber erst deutlich oberhalb 100 °C ein — deshalb lassen sich stabilisierte Plastisole bei 180 bis 220 °C gelieren.

PVC-EinschichtdecklackPVC-MischpolymerisatCopolymerVinylchloridHaftharzHCl-AbspaltungStabilisatorphysikalisch trocknendChemikalienbeständigkeit

Quellen

Brock/Groteklaes/Mischke, Lehrbuch der Lacktechnologie
DIN EN ISO 182-1
DIN EN ISO 182-2
DIN EN ISO 182-3

Übungsblatt Ü-106

Prüfen, ob es sitzt.

Verständnis8 Punkte

1. Warum wird PVC im Decklack als Mischpolymerisat und nicht als Homopolymerisat eingesetzt?

Musterlösung anzeigen

HomopolymerReines PVC ist wegen seiner geringen Löslichkeit in vielen Lacklösemitteln lacktechnisch nur eingeschränkt einsetzbar.

CopolymerComonomere (z. B. Vinylacetat, Acrylester) verbessern Löslichkeit, Haftung und Verträglichkeit; nachteilig sinken Wasserfestigkeit und Verseifungsbeständigkeit.

Warum das eine Eins verdientDer Grund für den Einsatz von Mischpolymerisaten wird korrekt erklärt.

Berechnung8 Punkte

2. Ein PVC-Decklack hat ein Pigment-Bindemittel-Verhältnis von 1 : 1,1 (Masse). Wie viel Pigment und Bindemittel enthalten 800 g Festkörper?

Musterlösung anzeigen

AnsatzGesamtanteile = 1 + 1,1 = 2,1; Pigment = 800 · 1/2,1, Bindemittel = 800 · 1,1/2,1.

RechnungPigment ≈ 381 g, Bindemittel ≈ 419 g (Summe 800 g).

Warum das eine Eins verdientDie Aufteilung nach dem Massenverhältnis wird korrekt berechnet.

Anwendung6 Punkte

3. Ab welcher Temperatur ist mit einer thermischen HCl-Abspaltung aus PVC zu rechnen, wo liegt die Gebrauchsgrenze, und wie wird stabilisiert?

Musterlösung anzeigen

TemperaturDie Dauergebrauchstemperatur von PVC-Beschichtungen liegt bei etwa 60 bis 70 °C; eine technisch relevante thermische Dehydrochlorierung setzt erst deutlich oberhalb 100 °C ein. UV-Licht löst die Abspaltung zusätzlich und unabhängig von der Temperatur aus.

StabilisierungWärme- und Lichtstabilisatoren, z. B. niedermolekulare Epoxidverbindungen; Überhitzung vermeiden (ätzende HCl-Dämpfe).

Warum das eine Eins verdientGebrauchsgrenze und Zersetzungsbeginn werden auseinandergehalten; die Stabilisierung wird korrekt genannt.

↪ Diese Tafel im interaktiven Lernwerk öffnen