Polyvinylbutyral (PVB) und Folienbeschichtung

Ein elastischer, sehr gut haftender Filmbildner für Folienlacke

WahlqualifikationB 12

KernaussagePolyvinylbutyral (PVB) ist ein thermoplastischer Filmbildner mit guter Elastizität und häufig guter Haftung auf geeigneten Substraten; es wird unter anderem für Folienlacke und Haftgründe eingesetzt. Seine Eigenschaften hängen vom Anteil der Vinylalkohol-Gruppen ab.

Was PVB ist

Polyvinylbutyral gehört zu den Polyvinylacetalen und entsteht aus Polyvinylalkohol und Butyraldehyd. Es ist thermoplastisch und kann hohe Elastizität und gute Haftung auf geeigneten Glas-, Metall- und Kunststoffoberflächen zeigen; das Eigenschaftsniveau hängt von PVB-Typ und Formulierung ab. Bekannt ist PVB als Zwischenschicht in Verbund-Sicherheitsglas; in der Lacktechnik dient es als Filmbildner für Folienlacke und als Haftgrund.

Aufbau und Vinylalkohol-Gruppen

Ein PVB-Molekül trägt Vinylbutyral-, Vinylalkohol- und Vinylacetat-Einheiten. Der Anteil der Vinylalkohol-Gruppen (handelsüblich meist etwa 11 bis 27 %, bei Folien- und Lacktypen häufig 18 bis 21 %) steuert die Eigenschaften: Mit steigendem Vinylalkohol-Anteil nehmen Polarität, Glasübergangstemperatur, Festigkeit, Härte und die Haftung auf polaren Untergründen (Glas, Metall) zu, während Bruchdehnung und Löslichkeit in unpolaren Lösemitteln abnehmen; die Zahlenwerte hängen vom PVB-Typ und der Molekülstruktur ab.

Löslichkeit

PVB kann in geeigneten niederen Alkoholen, Glykolethern und Alkohol/Aromat-Lösemittelgemischen löslich sein; die Löslichkeit hängt vom PVB-Typ und der Zusammensetzung des Lösemittels ab. Die hydrophoben Vinylbutyral-Einheiten bewirken die Löslichkeit in vielen Lösemitteln, die hydrophilen Vinylalkohol-Einheiten die Löslichkeit in polaren Lösemitteln.

Kombination und Anwendung

PVB wird oft mit Amino-, Phenol-, Alkyd- oder Epoxidharzen kombiniert und plastifiziert diese Harze. Als Folienlack wird es dünn — Trockenschichtdicke etwa 5 bis 10 µm — auf Kunststofffolien aufgetragen, meist im Walzverfahren.

Heißsiegelbarkeit

Kunststofffolien werden erst nach dem Bedrucken und Beschichten durch Heißsiegeln verbunden: Erwärmen unter Druck verschweißt die thermoplastische Oberfläche. Ein Folienlack darf die Heißsiegelbarkeit deshalb nicht behindern.

Merksatz

PVB = elastischer, sehr gut haftender Polyvinylacetal-Filmbildner; der Vinylalkohol-Anteil steuert Glasübergang, Festigkeit und Löslichkeit. Einsatz als Folienlack und Haftgrund, dünn im Walzverfahren, ohne die Heißsiegelbarkeit zu stören.

PolyvinylbutyralPVBPolyvinylacetalVinylalkoholFolienlackHaftgrundHeißsiegelbarkeitVerbundglasWalzverfahrenthermoplastisch

Quellen

Brock/Groteklaes/Mischke, Lehrbuch der Lacktechnologie

Übungsblatt Ü-131

Prüfen, ob es sitzt.

Verständnis8 Punkte

1. Beschreiben Sie den Aufbau von Polyvinylbutyral und erklären Sie, wie der Anteil der Vinylalkohol-Gruppen die Eigenschaften steuert.

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AufbauPVB ist ein Polyvinylacetal aus Polyvinylalkohol und Butyraldehyd; es trägt Vinylbutyral-, Vinylalkohol- und Vinylacetat-Einheiten.

Wirkung VinylalkoholMit steigendem Vinylalkohol-Anteil nehmen Glasübergangstemperatur, Festigkeit, Härte und Haftung auf polaren Untergründen zu; die Elastizität (Bruchdehnung) nimmt dagegen ab.

LöslichkeitZugleich verschiebt sich die Löslichkeit zu polareren Lösemitteln.

Warum das eine Eins verdientAufbau und die Rolle der Vinylalkohol-Gruppen werden korrekt verknüpft.

Berechnung8 Punkte

2. Ein Folienlack auf PVB-Basis hat einen Volumenfestkörper von 15 % und wird mit 40 µm nass aufgetragen. Welche Trockenschichtdicke ergibt sich, und liegt sie im typischen Bereich von 5 bis 10 µm?

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TrockenschichtdickeTSD = NSD · VFK/100 = 40 · 15/100 = 6 µm

Bewertung6 µm liegt im typischen Folienlack-Bereich von 5 bis 10 µm.

Warum das eine Eins verdientDie Trockenschichtdicke wird korrekt aus dem Volumenfestkörper berechnet und eingeordnet.

Anwendung6 Punkte

3. Warum darf ein Folienlack die Heißsiegelbarkeit der Folie nicht behindern?

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HeißsiegelnFolien werden erst nach dem Bedrucken und Beschichten durch Erwärmen unter Druck verbunden (versiegelt).

FolgeEin Lack, der das Verschweißen behindert, macht die Verpackung unbrauchbar.

Warum das eine Eins verdientDer Bezug zwischen nachgelagertem Heißsiegeln und der Anforderung an den Folienlack wird erkannt.

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