Einleitung: Einkomponentige wässrige Holzbeschichtungen lassen sich leicht verarbeiten und sind preisgünstig, Härte und Chemikalienbeständigkeit sind jedoch oft unzureichend. Wie kann eine einfache “externe Vernetzung” die Leistung steigern? Dieser Bericht zeigt anhand von Messdaten, was Aziridin-Vernetzer gut können und wo ihre Grenzen liegen.
Einkomponentige wässrige Acryl-Holzlacke haben einen großen Marktanteil, Holz kann jedoch nicht bei hoher Temperatur eingebrannt werden und lässt sich nur bei Raumtemperatur vernetzen. Viele Dispersionen enthalten eine “Selbstvernetzung”, allerdings nur in begrenztem Umfang.
Ein externer Vernetzer ist ein wirksamer Weg, die Filmeigenschaften weiter zu verbessern. Aziridinverbindungen reagieren mit Carboxylgruppen in wässrigen Acrylharzen und bilden bei Raumtemperatur ein Netzwerk, das die Beschichtung verbessert.
Strukturformel des Aziridin-Vernetzers:
Untersucht wurden drei wässrige Acryldispersionen mit unterschiedlicher Mindestfilmbildetemperatur (MFT) — A1, B1 und C1 — unter Zusatz eines Aziridin-Vernetzers.
Tabelle 1 Grundeigenschaften der drei wässrigen Acryldispersionen
| Dispersion | Feststoffgehalt / % | MFFT/℃ | pH | Partikelgröße / μm |
|---|---|---|---|---|
| A1 | 45~47 | 25 | 7~9 | 0.12 |
| B1 | 46~48 | 10 | 8~9 | 0.1 |
| C1 | 46~48 | 12 | 8~9 | 0.12 |
Der Vernetzer wurde mit 0 %, 0,5 %, 1 %, 1,5 %, 2 %, 2,5 % und 3 % bezogen auf das Festharz dosiert, anschließend wurde die Änderung jeder Filmeigenschaft geprüft.
Die Ergebnisse zeigen, dass ein Aziridin-Vernetzer nicht jede Eigenschaft verbessert. Er hat klare Stärken und klare Grenzen.
✅ Stärke 1: Die Blockfestigkeit steigt deutlich (der größte Vorteil)
Wässrige Acrylbeschichtungen neigen im Sommer zum Nachkleben, ein ernstes Problem bei Holzlacken. Nach Zugabe des Vernetzers verbesserte sich die Blockfestigkeit deutlich:
Bei 1 % Zugabe blockten die beiden beschichteten A1-Platten überhaupt nicht.
Bei 3 % Zugabe trennten sich auch B1 und C1 von selbst.
Fazit: Der Vernetzer behebt die schwache Blockfestigkeit wässriger Acrylbeschichtungen.
✅ Stärke 2: Die Alkoholbeständigkeit verbessert sich deutlich
Die Alkoholbeständigkeit ist wichtig bei Holzoberflächen, die häufig mit Alkohol in Berührung kommen.
Mit steigender Vernetzerdosierung nimmt die Quellung des Films in Ethanol deutlich ab.
Die Beständigkeit gegen Ethanolreiben steigt stark. C1 hielt ohne Vernetzer nur 25 Reibungen stand, blieb bei 2,5 % Zugabe aber nach 100 Reibungen unversehrt, ohne Glanzänderung.
❌ Grenze: Nachteil bei der Beständigkeit gegen starke Laugen
Eine wichtige Warnung aus dem Versuch:
In 2%iger Natronlauge stieg die Quellung aller drei Acrylfilme mit der Vernetzerdosierung.
Fazit: Der Vernetzer verringert die Beständigkeit gegen starke Laugen. Der Einsatzzweck muss bei der Rezeptur sorgfältig beachtet werden.
Glanz:
Der Vernetzer ist mit dem Harz verträglich und hat keinen Einfluss auf den Glanz.
Härte:
Die Vernetzung kann die Filmhärte erhöhen und hebt auch die Glasübergangstemperatur (Tg).
Wasserbeständigkeit:
In einer üblichen Wasserbeständigkeitsprüfung war der Unterschied innerhalb von 48 Stunden gering. Bei Harzen mit von vornherein schwacher Wasserbeständigkeit, wie B1 und C1, verringerte der Vernetzer Weißanlaufen und Abblättern nach der Wasserlagerung.
Übersicht: Einfluss von Aziridin-Vernetzern auf wässrige Acryl-Holzbeschichtungen
| Geprüfte Eigenschaft | Tendenz bei steigender Vernetzerdosierung | Wichtige Datenpunkte (typische Harze in diesem Beitrag) | Bewertung |
|---|---|---|---|
| Blockfestigkeit | Deutliche Verbesserung Die Kraft zum Trennen der Platten sinkt schnell |
A1: bei 1 % Zugabe kein Blocken B1/C1: bei 3 % Zugabe trennen sie sich von selbst |
Der Hauptgewinn: die Nachklebeschwäche von Acrylbeschichtungen wird behoben |
| Alkoholbeständigkeit (Ethanolreiben) | Deutliche Steigerung Mehr Reibungen werden bestanden, die Quellung nimmt ab |
C1: ohne Zusatz nur 25 Reibungen; bei 2,5 % nach 100 Reibungen unversehrt | Die Alkoholbeständigkeit steigt mit der Dosierung und ist bei 2,5 % im Wesentlichen am besten |
| Beständigkeit gegen starke Laugen | Deutlicher Rückgang Die Quellung in 2%iger NaOH-Lösung nimmt zu |
Die Quellung aller drei Harze steigt mit der Dosierung | Ein Nachteil; starke Laugen bei der Rezeptur vermeiden |
| Zugfestigkeit | Steigt, fällt dann und steigt wieder Schwankt zwischen 1 % und 1,5 % |
A1: 7,13 MPa ohne Zusatz → 9,34 MPa bei 3 % | Hilfreich bei der Dosierwahl; der Zuwachs ist nicht linear |
| Härte | Erhöht | Die Pendelhärte ist insgesamt höher | Wo sehr hohe Härte gefordert ist, sind weitere Additive nötig |
| Glanz | Kein Einfluss | Der 60°-Glanz bleibt im Bereich 120–138 | Gute Verträglichkeit, ohne Einfluss auf das Filmaussehen |
| Wasserbeständigkeit | Geringer Unterschied in Standardprüfungen; weniger Weißanlaufen und Abblättern bei Harzen mit schwacher Wasserbeständigkeit | Bei Harzen mit schwacher Wasserbeständigkeit (wie B1 und C1) verringert es das Weißanlaufen nach der Wasserlagerung | Eine nützliche unterstützende Wirkung |
| Fleckenbeständigkeit | Keine Änderung | Keine Verbesserung gegen Essig- oder Grüntee-Flecken | Geringe Verbesserung der Fleckenbeständigkeit |
+86-571-85023839
Adresse: Xianqiao Road 16, Zhongtai Industrial Park, Bezirk Yuhang, Hangzhou, Zhejiang, China
E-Mail: sales@volantgroup.com
Website: www.volantgroup.com
EN