High-Solid-Decklack

Weniger Lösemittel durch mehr Festkörper

Prüfungsteil 1A 9

KernaussageHigh-Solid-Lacke (HS) senken die Lösemittelemission, indem sie einen erhöhten Anteil nicht flüchtiger Bestandteile haben. Eine niedrigere Molmasse kann bei vergleichbarer Polymerchemie die Lösungsviskosität senken; Polymerarchitektur, Konzentration, Lösemittel und Wechselwirkungen beeinflussen die Viskosität ebenfalls, und zusätzlich werden Reaktivität, Funktionalität und Rezeptur angepasst.

Was High-Solids sind

High-Solids sind Beschichtungsstoffe mit erhöhtem Festkörperanteil zur Emissionsminderung. In der Lacktechnik-Literatur ist die Abstufung Low-Solids (<30 %), Normal-Solids (30–60 %), Medium-Solids (60–70 %) und High-Solids (>70 %) gebräuchlich, jeweils als nichtflüchtiger Anteil in Masse-%. Diese Staffel ist eine Konvention, keine Norm — andere Marktsegmente ziehen die Grenze anders (siehe L-168). Der Ansatz gehört zu den Wegen der Lösemittelreduktion, neben Wasserlacken, Pulverlacken und strahlenhärtenden Systemen (siehe L-168).

Fertiglack-Rechnung: Was bedeutet 70 % Festkörper?

Beispiel: 1,00 kg Lack mit 70 Masse-% nichtflüchtigem Anteil enthält theoretisch 700 g nichtflüchtige Bestandteile. Bei 45 % wären es nur 450 g — der HS-Lack liefert bei gleicher Applikationsmenge rund 56 % mehr nichtflüchtige Substanz. Das erklärt anschaulich, warum HS-Systeme bei geeigneter Applikation mehr Trockenschicht pro Nassfilm liefern können. Voraussetzung: Der Volumenfestkörper muss ebenfalls hoch sein (nicht nur Massefestkörper prüfen, wenn Dichte von Lösemittel und Bindemittel stark abweichen).

Achtung: High-Solid ist nicht automatisch besser

Zu hohe Viskosität kann Spritzbild und Verlauf verschlechtern; zu geringe Viskosität kann Ablaufen und unzureichende Schichtbildung verursachen. Ein HS-Lack mit niedrig eingestellter Viskosität (durch Lösemittelzugabe) verliert seinen Emissionsvorteil. Die Einstellung von Festkörper, Viskosität und Applikationsparametern muss systemspezifisch optimiert werden — pauschal ist High-Solid nicht besser, nur lösemittelärmer bei richtiger Verarbeitung.

Wie man den Festkörper erhöht

Um den Festkörper bei gleicher Verarbeitungsviskosität zu erhöhen, wird häufig die Molmasse des Bindemittels gesenkt (geringere Eigenviskosität). Bei einer Molmassenabsenkung kann eine angepasste Funktionalität erforderlich sein, um die gewünschte Vernetzungsdichte und das Eigenschaftsniveau zu erreichen; die optimale Kombination ist systemabhängig. Typisch ist ein OH-Polyacrylat, das mit Polyisocyanat vernetzt.

Festkörperbestimmung und VOC

Der nichtflüchtige Anteil wird über den Massenvergleich von Lack und Trockenfilm bestimmt: FK (%) = Masse Trockenfilm · 100 / Masse Beschichtungsstoff (Ausheizen im Ofen). VOC steht für flüchtige organische Verbindungen; nach Decopaint-Richtlinie/ChemVOCFarbV zählt dazu jede organische Verbindung mit einem Siedepunkt bis 250 °C bei Normaldruck. Der VOC-Gehalt ist die zentrale Emissionskennzahl.

Applikation

HS-Lacke lassen sich mit den üblichen Verfahren verarbeiten; ein höherer Festkörper kann bei gleicher Applikationsbedingung zu höherer Schichtdicke beitragen — die Läuferneigung hängt jedoch vom gesamten rheologischen und applikativen System ab, daher Applikationsparameter anpassen. Emissionsarm sind auch Sonderverfahren: die Hochdruckspritzung mit überkritischem Kohlenstoffdioxid (ersetzt teilweise Lösemittel) sowie molchbare Leitungen, die sich beim Produktwechsel spülmittelarm reinigen lassen.

Umwelt und Sicherheit

High-Solids senken Emissionen, enthalten aber weiterhin Lösemittel — lüften und Grenzwerte beachten. Der Ansatz steht im Zeichen von „Responsible Care“ (freiwillige Selbstverpflichtung der Branche zu Umwelt-, Gesundheits- und Sicherheitsschutz). Bei Isocyanat-Vernetzern gelten die üblichen Schutzmaßnahmen (Sensibilisierung).

Merksatz

High-Solid = mehr Festkörper, weniger Lösemittel. Erreicht durch niedrigere Molmasse, die Funktionalität wird bei Bedarf angepasst; FK über Massenvergleich, VOC als Emissionsmaß. Applikationsverhalten (Schichtdicke, Ablaufen) systemspezifisch einstellen — emissionsarm, aber nicht lösemittelfrei.

High-SolidFestkörperVOCEmissionsminderungMolmasseFunktionalitätüberkritisches CO2molchbare LeitungResponsible CareLäuferneigung

Quellen

Brock/Groteklaes/Mischke, Lehrbuch der Lacktechnologie
Müller/Poth, Lackformulierung und Lackrezeptur

Übungsblatt Ü-169

Prüfen, ob es sitzt.

Verständnis8 Punkte

1. Was sind High-Solid-Lacke, und wie erhöht man den Festkörper bei gleicher Verarbeitungsviskosität?

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High-SolidBeschichtungsstoffe mit erhöhtem nichtflüchtigem Anteil (üblich >70 %) zur Emissionsminderung.

Festkörper erhöhenMolmasse des Bindemittels senken (geringere Eigenviskosität) und bei Bedarf die Funktionalität anpassen, damit Vernetzungsdichte/Beständigkeit erreicht werden — die optimale Kombination ist systemabhängig.

Warum das eine Eins verdientDefinition und der Molmasse-Funktionalitäts-Zusammenhang werden korrekt erklärt.

Berechnung6 Punkte

2. Aus 15 g Beschichtungsstoff bleiben nach dem Ausheizen 12 g Trockenfilm. Berechnen Sie den Festkörperanteil.

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AnsatzFK (%) = Masse Trockenfilm · 100 / Masse Beschichtungsstoff.

RechnungFK = 12 · 100 / 15 = 80 %.

Warum das eine Eins verdientDer Festkörper wird korrekt aus dem Massenvergleich bestimmt.

Anwendung6 Punkte

3. Nennen Sie zwei emissionsarme Applikationsbesonderheiten und wofür VOC steht.

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ApplikationSpritzen mit überkritischem CO2 (ersetzt teils Lösemittel) und molchbare Leitungen (spülmittelarmer Produktwechsel).

VOCFlüchtige organische Verbindungen — die zentrale Emissionskennzahl.

Warum das eine Eins verdientEmissionsarme Verfahren und der VOC-Begriff werden erkannt.

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