Additive in Beschichtungen

Additive in Beschichtungen verleihen Funktion und Qualität

Grob gesagt, bestehen Beschichtungen aus Pigment, Bindemittel sowie Lösungsmittel und Additiven. Pigment sorgt für die Farbigkeit, Bindemittel für Bindung sowie Viskosität der Beschichtung und Adhäsion und Kohäsion derselben auf dem Substrat. Additive in Beschichtungen hingegen sind Hilfsstoff, Zusatzstoff. Das Additiv wird Beschichtungen beigemengt, um funktionale, optische oder schützende Eigenschaften der Beschichtung zu kreieren, verstärken, verbessern. In praktisch jedem Lack befinden sich Additive – als Entschäumer, Netz- und Dispergiermittel, aber gelegentlich auch als Biozid in Anstrichen, genauso wie sogenannte Rheologieadditive.

Wir gehen im Folgenden auf genannte vier Produktgruppen der Additive in Beschichtungen ein; erklären sie und geben Hersteller sowie konkrete Produkte an. Zuletzt werfen wir einen Blick auf die wichtigsten Produzenten und Vertriebe in Deutschland für Additive in Beschichtungen.


Verbesserte Eigenschaften durch Additive in Beschichtungen

Die Notwendigkeit von Additiven in Beschichtungen ergibt sich aufgrund verbesserter Performance, Verarbeitbarkeit sowie hinzugewonnenen Eigenschaften, welche die Beschichtung ohne Additive nicht bewerkstelligen kann – Biozid- und antimikrobielle Additive sind leicht nachvollziehbare Beispiele. Additive kommen in Lacken und Beschichtungen aller Branchen vor: als Baufarben, Industrie-Beschichtungen, Pulverlacke, Korrosionsschutzbeschichtung, Marine-Coatings, Fahrzeuglackierungen und viele mehr. Additive in Beschichtungen gibt es sehr viele: Sie reichen vom Haftvermittler über Korrosionshemmer bis hin zum UV-Stabilisator und vielen mehr. Lackadditive sind meist flüssig oder fest, sodass sie leicht eingearbeitet werden können. Im Folgenden werfen wir einen Blick auf vier der Produktgruppen der Additive:

1. Rheologiemodifizierer – gezielte Ausrichtung des Systems auf die Verarbeitung

Rheologie beschäftigt sich mit dem Fließverhalten von Materie, und daraus folgend mit Viskosität, Thixotropie von Beschichtungen. Im Klartext geht es darum, die Anwendung von Lacksystemen zu definieren: Wie hoch soll der Streichwiderstand des Lacks sein? Sollen hohe Schichtstärken erreicht werden können, und wie hoch muss die Viskosität dann sein? All dies sind Fragen an die Rheologie. Rheologieadditive beeinflussen diese Faktoren. Zum leichteren Verständnis kann man Rheologiemodifizierer als Verdickungsmittel bezeichnen. Ferner hindern Rheologieadditive die im Lack befindlichen Pigmente an der Sedimentation, was die Lagerstabilität des Lacksystems optimiert.

Die Auswahl des geeigneten Rheologieadditivs hängt entscheidend vom Anwendungsbereich ab. Scherrate heißt das Zauberwort: Die Scherrate eines Systems gibt an, in welcher Rate Fluids aneinander entlang bewegen. Viskosität von Flüssigkeiten ändert sich nämlich je nach hoher Scherrate (Umfüllen, Applikation, rühren, streichen/ beweglich) oder niedriger Scherrate (Lagerzustand/ unbeweglich). Nicht zu vernachlässigen sind selbstverständlich die Scherraten während der Produktion des Lacksystems (Misch- und Dispergierprozess).

Produzent AdditivRheologiemodifizierZusammensetzung Eigenschaften
BASFEfka® RM 1920Rheologie-Modifikator. Triglycerid. Rizinusölderivat.Gute Läuferbildungs-Beständigkeit in nicht-wässrigen Formulierungen
BYK/AltanaAquatix® 8421Wachsemulsion. modifiziertes EVA Copolymerwachs.Verbesserung der Effektpigmentorientierng (Automobilserienlack)
Wacker ChemieHDK® H18Rheologieadditiv. Hydrophobe pyrogene Kieselsäure.Verdickungs- und Thixotropierungsmittel für Epoxid- und Polyurethansystemen
Evonik IndustriesAerosil® 200Rheologieadditiv. Hydrophile pyrogene Kieselsäure.Einstellung von Rheologie und Thixotropie von Bindemitteln, Flüssigkeiten, Polymeren

2. Entschäumer und Entlüfter

Schaum und Blasen ohne Entlüfter

Entschäumer und Entlüfter sind unerlässliche Additive in Beschichtungen

  1. Schaumbildung an der Oberfläche = Entschäumer destabilisiert Schaumblasen
    Schäume sind ein Gas (Luft) in einer Flüssigkeit. Schaum wirkt sich negativ auf die Optik sowie Funktionalität einer Beschichtung aus. Deshalb ist er in Beschichtungen unerwünscht. In Lackformulierungen sind aber generell schaumstabilisierende Substanzen enthalten. Entschäumer vermeiden die Schaumbildung oder zerstören bereits entstandenen Schaum rasch. Das Entschäumer-Additiv ist eine Flüssigkeit (bei Anwendung in Flüssiglacken) mit niedriger Oberflächenspannung, das die Schaumblasen destabilisiert, indem es in die Schaumlamelle eindringt und die Flüssigkeitslammelle destabilisiert sowie Tensidmoleküle adsorbiert.
  2. Lufteinschlüsse im Medium = Entlüfter begünstigt das Aufsteigen der Blasen
    Während der Lack- und Beschichtungsherstellung wird durch starkes Rühren Luft in die wässrige Phase eingeführt und verteilt. Es entsteht Schaum. Auch vorhandene Tenside unterstützen die Schaumbildung. Bei der Benetzung der Pigmente wird Luft wiederum durch Dispergiermittel (s. Punkt 3) an der Pigmentoberfläche freigesetzt. Diese freigesetzten Luftbläschen werden nun vom Entlüfter zu größeren vereint und an die Flüssigkeitsoberfläche befördert. Hier entsteht der Drainage-Effekt: Der Flüssigkeitsfilm um die Luftblase fließt ab, die Grenzfläche reißt, die Schaumblase platzt.

Je mehr Entschäumer und Entlüfter der Lackformulierung zugesetzt werden, desto größer der Effekt, jedoch wird so auch das Risiko auf Defekte, wie Krater, Trübung, im Lackfilm vergrößert. Die richtige Dosierung ist daher Präzisionsarbeit.

Anbieter von Additiven zur Entschäumung und Entlüftung von Lacken und Beschichtungen:

  • BYK Chemie (BYK-052, BYK-028, BYK-065, BYK-030-Familie u. v. m.), Wacker Chemie (SILFOAM® SC 385, SILFOAM® SD 860 und andere), Münzing Chemie (AGITAN 703N, AGITAN 281, 701 u. v. m.).

3. Netz- und Dispergieradditive – Stabilisierung und Deflockulation

Eine unerlässliche Ingredienz in Lacken und Beschichtungen sind Netz- und Dispergieradditive. Netzadditive beschleunigen die Pigmentbenetzung durch Bindemittel (minus Luft, plus Bindemittel) und Dispergieradditive stabilisieren dann diese Pigmentdispersion.

Pigmentbenetzung und -dispergierung: Bei der Zugabe von Pigmenten in Pulverform und der Benetzung durch das Bindemittel zur Lackherstellung formen die Pigmente zunächst Agglomerate, bevor diese durch Scherkräfte (große mechanische Kräfte) aufgebrochen werden, wodurch kleinere Pigmentteilchen entstehen, die eine größere Grenzfläche zum Bindemittel besitzen. Dies nennt man Dispergieren. Da das System jedoch einen möglichst energiearmen Zustand anstrebt, verklumpen die Pigmente erneut zu Agglomeraten, sogenannten (unerwünschten) Flockulaten. Sie unterscheiden sich zu den anfänglichen Agglomeraten durch Bindemittellösung statt Luft zwischen den Teilchen. Flockulate verursachen zudem geringe Farbstärke und Glanzverlust.

Nach der Pigmentbenetzung und Dispergierung – bevor Flockulate entstehen können – setzt das Dispergiermittel an, indem das Additiv jenen Zustand der Pigmentdispersion stabilisiert: Die Pigmentteilchen werden auf Abstand gehalten. Dispergieradditive adsorbieren auf der Oberfläche des Pigments und bewirken starke Abstoßungskräfte zwischen den Pigmentteilchen. Diese Deflockulation bewirkt ein verbessertes Verlaufsverhalten und ermöglicht eine höhere Pigmentierung des Lacksystems sowie reduzierte Viskosität.

Hersteller Netz-/ DispergieradditivProduktname Netzadditiv/ DispergieradditivFunktion/ Zusammensetzung
BYK ChemieDISPERBYK-194 NNetz- und Dispergiermitttel für wässrige Lacksysteme/ Lösung eines Copolymeren mit pigmentaffinen Gruppen
Dow Coating MaterialsTamol 2011Hydrophobes Copolymer zur Pigmentstabilisierung.
Ethox Chemicals LLCE-Sperse 4754Dispergieradditiv für anorganische Pigmente in harz- und lösemittelbasierte Formulierungen.
Evonik IndustriesTEGO® Dispers 650Dispergierhilfe; lösemittel- und APE-frei, für organische Pigmente modifizierter Polyether mit pigmentaffinen Gruppen

4. Biozide/ antimikrobielle Additive

Schiffsrumpf

Biozide sorgen in Antifoulings für einen Biofouling-freien Schiffsrumpf

Biozide sind Substanzen, die Beschichtungen zugesetzt werden, um die Ansammlung von Organismen chemisch oder biologisch zu unterbinden. Sie werden zur Verhinderung von Biofouling an Schiffsrümpfen verwendet. Zu diesem Zweck werden Biozide sogenannten Antifouling-Anstrichen beigemischt. Aber auch als Holzschutzmittel auf Gartenstühlen sowie im Gesundheitssektor – Krankenhäusern, Praxen, Klinken, Labors – kommen Coatings mit Bioziden und antimikrobielle Zusätzen zum Einsatz. Schädliche Mikroorganismen werden so auch in lebensmittelverarbeitenden Betrieben ferngehalten. Die bioziden Wirkstoffe sind Kupfer, Silber-Ionen, Zinkoxid oder verschiedene organische Additive.

Sozusagen als angenehmer Nebeneffekt, dienen Biozide in Beschichtungen und Anstrichen auch der Erhaltung und Verlängerung der Haltbarkeit der Beschichtung selbst. Beschichtungen an sich sind nämlich ebenfalls durch mikrobielle Kontamination gefährdet – von der Produktion, Abfüllung bis zur Applikation –, da sie Wasser enthalten. Und Wasser ist ein Nährboden für Bakterien, Algen und Schimmel.

Antimikrobielle Additive in Deutschland – Produkte und Hersteller:

  • Antimikrobielle Additive und Biozide sind in Deutschland von Herstellern, wie BioCote (antimikrobielle Zusätze), Bodo Möller Chemie (antimikrobielle Additive), BioGate (antimikrobielle Additive) oder der Aug. Hedinger GmbH & Co. KG (Biozide u. Ä.) zur Produktion von Farben, Beschichtungen, Lacken und Anstrichen erhältlich.

Additive in Produkten der Beschichtungsindustrie

Die vorgestellten Additivproduzenten stellen eine kleine Auswahl von Firmen dar. Weltweit sind etliche Hersteller von Additiven am Markt vertreten. Von diesen sind manche auch selbst (beziehungsweise eine andere Abteilung/ Division) Hersteller der Beschichtung – des Endprodukts. Ein solches Beispiel ist der deutsche Chemiegigant BASF. Weitere international operierende Verarbeiter beziehungsweise Hersteller von Additiven sind BYK Chemie, Evonik Industries, AkzoNobel und die Dow Chemical Company.

Die perfekte Dosierung und Einbindung von Additiven in neuen Lack- und Beschichtungssystemen ist ein wahrer Balanceakt. Es bedarf vieler Tests und Praxisversuche im Labor, bevor die perfekte Dosierung für ein Produkt gefunden ist. Folglich gibt es etwa bei BASF über 56 Produkte allein in der Kategorie der Dispergiermittel für industrielle Beschichtungen. Das Produktportfolio von BYK/ Altana besteht aus hunderten Additiven für Beschichtungen aus den Bereichen Industrial Coating, Can Coating, Coil Coating, Pulverlacke, Marine Coating und viele mehr. Suchen Sie nach dem perfekt formulierten Lacksystem durch Additive, dann hinterlassen Sie uns eine Anfrage mittels untenstehendem Button. Wir freuen uns auf Sie!


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