Kathodische Elektrotauchlacke (KTL)

Das Bindemittel

KTL-Bindemittel bestehen aus Amin und Epoxid in einem Molekül: Ein Epoxidharz (z. B. Bisphenol-A-Epoxid, siehe L-28) wird mit einem Amin umgesetzt — die Epoxidgruppe öffnet sich, das Amin addiert sich an. So entstehen sekundäre OH-Gruppen und tertiäre Amingruppen im selben Molekülgerüst. Mit Säure (z. B. Essigsäure) werden die Amingruppen protoniert: R₃N + H⁺ → R₃NH⁺ — das gibt dem Bindemittel seine positive Ladung und macht es kationisch wasserdispergierbar. Die OH-Gruppen aus der Epoxidöffnung dienen später der Vernetzung mit dem verkappten Isocyanat-Härter beim Einbrennen.

Die Kathodenreaktion

An der Kathode (dem Werkstück) wird Wasser reduziert; es entstehen Hydroxidionen und Wasserstoff. Die Hydroxidionen deprotonieren die Aminogruppen des Bindemittels — es verliert seine Ladung und koaguliert als Film auf dem Werkstück. Der entstehende Wasserstoff entweicht als Gas aus dem Bad.

Verkappte Isocyanat-Vernetzer

Als Vernetzer dient meist ein verkapptes Polyisocyanat (siehe L-33), das im Bindemittelfilm mit eingebaut wird. Beim Einbrennen entkappt es und vernetzt mit den OH-Gruppen des Epoxidharzes — es entsteht ein sehr dichtes, beständiges Netzwerk. Genau dieses Netzwerk trägt wesentlich zur Chemikalienbeständigkeit bei.

Warum besserer Korrosionsschutz

Weil das Werkstück als Kathode geschaltet ist, wird seine anodische Auflösung während der Abscheidung verhindert; der dauerhafte Korrosionsschutz entsteht vor allem durch das anschließend vernetzte, dichte Epoxid-Netzwerk (Barrierefilm). Deshalb hat sich KTL insbesondere im Automobilbau als Standard etabliert.

Anwendung

KTL ist heute Standard für die Grundierung von Automobilkarosserien weltweit — praktisch jedes moderne Auto trägt eine KTL-Schicht als erste, korrosionsschützende Lackschicht unter Füller und Decklack. Dazu kommen die Verfahrensvorteile der Elektrotauchlackierung: Die Abscheidung im elektrischen Feld erreicht auch Hohlräume und Kanten (siehe L-86), und durch die Rückgewinnung aus dem Bad ist der Materialeinsatz nahezu verlustfrei (siehe L-89). Auch viele Industrieprodukte mit hohen Korrosionsschutzanforderungen nutzen KTL.

Reaktionsgleichung: kathodische Abscheidung (KTL)

Am Werkstück (Kathode) wird Wasser reduziert:
2 H₂O + 2 e⁻ → H₂↑ + 2 OH⁻

Die OH⁻ deprotonieren die Amingruppen des Bindemittels:
R₃NH⁺ + OH⁻ → R₃N + H₂O

Das deprotonierte Amin R₃N ist neutral → wasserunlöslich → koaguliert als Film am Werkstück.

Merksatz