Filmbildung E-Book

Peter Mischke

• Herausgeber: Vincentz Network
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2018

Seitenzahl: 364

Beschreibung

Von Applikationsarten und physikalischen Aspekten der Trocknung über polymer- und physikochemisch orientiertes Basiswissen bis hin zu grundlegenden Filmbildeprinzipien: In der zweiten, überarbeiteten Auflage greift Peter Mischke nun gemeinsam mit Bernd Strehmel alle facettenreichen Aspekte der Filmbildung auf. Das leicht verständliche Werk richtet sich gezielt an Studierende, Ein- und Umsteiger sowie Fachleute der Beschichtungsstoffindustrie und überzeugt neben wertvollen Vertiefungen vor allem mit aktuellen Themen!

Leseprobe

Peter Mischke/Bernd Strehmel

Filmbildung

in modernen Lacksystemen

2., überarbeitete Auflage

Umschlagsbild: Vege/Adobe Stock

Bibliographische Information der Deutschen Bibliothek

Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliographie; detaillierte bibliographische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

Peter Mischke und Bernd Strehmel

Filmbildung in modernen Lacksystemen,

2., vollständig überarbeitet Auflage Hannover: Vincentz Network, 2018

Farbe und Lack Bibliothek

E-Book ISBN 978-3-86630-595-3

© 2018 Vincentz Network GmbH & Co. KG, Hannover

Vincentz Network, Postfach 6247, 30062 Hannover, Germany

Das Werk einschließlich seiner Einzelbeiträge aus Abbildungen ist urheberrecht-lich geschützt. Jede Verwendung außerhalb der engen Grenzen des Urhebergeset-zes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar.

Dies gilt insbesondere für die Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmun-gen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen.

Die Wiedergabe von Gebrauchtnamen, Warenzeichen und Handelsnamen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass solche Namen ohne weiteres von jedermann benutzt werden dürfen. Vielmehr handelt es sich häufig um geschützte, eingetragene Warenzeichen.

Das Verlagsverzeichnis schickt Ihnen gern:

Vincentz Network, Plathnerstr. 4c, 30175 Hannover, Germany

Tel. [phone], Fax [phone]

E-mail: [email protected], www.farbeundlack.de

Satz: Vincentz Network, Plathnerstr. 4c, 30175 Hannover, Germany

E-Book-Herstellung und Auslieferung: readbox publishing, Dortmund, www.readbox.net

FARBEUNDLACK // BIBLIOTHEK

Peter Mischke/Bernd Strehmel

Filmbildung

in modernen Lacksystemen

2., überarbeitete Auflage

Mischke/Strehmel: Filmbildung in modernen Lacksystemen, 2. Auflage

© Copyright: 2018 Vincentz Network GmbH & Co. KG, Hannover

Auf ein Wort

Um es gleich vorweg zu sagen: Mit Filmbildung ist hier nicht „Bildung durch Filme“ gemeint, wie man nach Eingabe dieses Begriffs in eine gut bekannte Internet-Suchmaschine meinen könnte. Es geht hier natürlich um die Bildung von Filmen aus Beschichtungsstoffen, vor allem bei Lacken. Eine Studentin fragte mich bei der Abfassung der ersten Auflage: „Kann man denn darüber ein ganzes Buch schreiben“? Diese Frage traf genau ins Schwarze. Denn in der Tat findet man in gängigen Lacklehrbüchern unter der Überschrift bzw. dem Stichwort Filmbildung meistens nur ein paar Seiten. Doch bei genauerem Hinsehen fällt auf, dass die Filmbildung in der Fachliteratur und in Fachgesprächen über Beschichtungstechnologie natürlich fast ständig behandelt oder wenigstens tangiert wird, ohne dass einem dies explizit bewusst (gemacht) wird. Und damit ist auch schon eine Problematik angesprochen, die der Behandlung dieses Themas innewohnt: Wie grenzt man den Stoff gegen die Gebiete Applikation, Chemie/Rezeptierung und Messtechnik bzw. gegen die übrige aktuelle Literatur über Lacke ab. Wie weit soll man neueste Spezialentwicklungen berücksichtigen. Und nicht zuletzt: Wo liegt der optimale Pfad zwischen praxisorientierter Anschaulichkeit und wissenschaftlicher Tiefe. Als Alleinautor der ersten Auflage bin ich mit der Intention an die Abfassung des Buches gegangen, die Grundprinzipien der Filmbildung in großer Breite und thematischer Ausgewogenheit darzustellen, ohne dabei zu sehr in andere Reviere einzudringen, zu theoretisch zu werden oder reine Spezialitäten anzuhäufen. Dabei habe ich meine eigenen Fachkenntnisse und didaktischen Erfahrungen aus der Hochschullehre ebenso eingebracht wie zahlreiche Informationen aus mir direkt zugänglichen Monographien und Zeitschriften wie „Farbe und Lack“.

Nach einer kurzen Klärung der wichtigsten beschichtungstechnologischen Grundbegriffe wird die Applikation als erster Schritt zu einer fertigen Beschichtung vorgestellt. Dann werden physikalische Aspekte der Trocknung behandelt. Breiten Raum nimmt der vor allem polymer- und physikochemisch orientierte Grundlagenteil in der Mitte des Buches ein. Dadurch soll auch der nicht akademisch-chemisch vorgebildete Leser in die Lage versetzt werden, die folgenden spezielleren Inhalte des Buches zu verstehen, ohne dazu erst ein umfangreiches Lehrbuchstudium absolvieren zu müssen. In der zweiten Hälfte des Buches werden die grundlegenden Filmbildeprinzipien bzw. Beschichtungssysteme behandelt. Über die Untersuchungsmethoden zur Filmbildung wird im Anhang 4 ein kurzer Überblick geliefert.

Doch wer sollte dieses Buch nun warum lesen? Für wen ist es geschrieben?

Da wären u.a. zu nennen die

– Studierenden in beschichtungstechnologischen Fach- und Hochschulstudiengängen, die ihre Kenntnisse zwischen reiner Technik einerseits und reiner Lackchemie andererseits vertiefen und abrunden wollen;

– fachlichen Ein- und Umsteiger, die ein gut durchlesbares, nicht mit Einzelfakten und/oder Spezialisierungen überfrachtetes Lehrbuch suchen;

– Fachleute aus der betrieblichen Beschichtungspraxis, die über ihre Praxiserfahrung hinaus die Frage „Warum…“ stellen, um die vielen beobachteten Einzeleffekte besser einordnen und bei Problemen gezielter eingreifen zu können.

Schließlich kann das Buch für besonders interessierte Laboranten und Techniker interessant sein, wenn sie ein tieferes Verständnis der Filmbildemechanismen erlangen wollen.

Für die nun vorliegende zweite Auflage wurden einige Korrekturen, im Wesentlichen aber Ergänzungen, Aktualisierungen und kleinere Textverbesserungen vorgenommen. Besonders zu erwähnen ist die hinzugekommene Mitwirkung von Prof. Dr. Bernd Strehmel von der Hochschule Niederrhein als Coautor. Er hat insbesondere großen Wert auf die Integration neuer Technologien der photonischen Trocknung gelegt. Sie kann chemisch und physikalisch erfolgen. Interessant sind dabei in jedem Fall Betrachtungen zu LEDs und selbstverständlich die Lasertrocknung.

Wir hoffen, dass auch die zweite Auflage viel Freude und Erkenntnis beim Lesen bringt.

Willich und Krefeld, im Juli 2018

Peter Mischke und Bernd Strehmel

Inhalt

1 Einführung

1.1 Grundbegriffe

1.2 Allgemeine Zusammensetzung von Beschichtungsstoffen

1.3 Allgemeine Rezepturdaten

1.4 Grundlegende physikalische Eigenschaften

1.4.1 Dichte

1.4.2 Viskosität und Fließverhalten

1.4.3 Oberflächenspannung

1.5 Klassifizierung der Filmbildung

2 Applikation

2.1 Streichen, Rollen, Walzen, Gießen, Fluten

2.1.1 Streichen und Rollen

2.1.2 Walzen

2.1.3 Gießen

2.1.4 Fluten

2.2 Tauchlackieren (Tauchen)

2.2.1 Konventionelles Tauchlackieren

2.2.2 Elektrotauchlackieren

2.2.3 Autophorese

2.3 Spritzlackieren

2.3.1 Pneumatisches Spritzen (Druckluft-Spritzen)

2.3.2 Hydraulisches Spritzen (Airless-Spritzen)

2.3.3 Heißspritzen

2.3.4 Spritzen mit überkritischem Kohlendioxid

2.4 Elektrostatisches Lackieren

2.4.1 Elektrostatisch unterstützte konventionelle Spritzverfahren

2.4.2 Elektrostatische Hochrotationsverfahren

2.4.3 Rein elektrostatische Verfahren

2.4.4 Besondere Effekte des elektrostatischen Lackierens

2.5 Sonstige Applikationsverfahren für flüssige und pastöse Materialien

2.6 Allgemeine Applikationsbedingungen

2.7 Pulverlack-Applikation

2.7.1 Pulverlacke

2.7.2 Elektrostatisches Pulversprühen

2.7.3 Pulversinter-Verfahren

3 Untergrundbenetzung, Verlaufen, Ablaufen, Kantenflucht

3.1 Untergrundbenetzung

3.2 Verlaufen

3.3 Ablaufen

3.4 Kantenflucht

4 Physikalisch-technische Prinzipien der Lacktrocknung und -härtung

4.1 Konvektionstrocknung

4.2 Infrarottrocknung

4.2.1 Physikalische Grundlagen

4.2.2 Technische Infrarotstrahler

4.2.3 Strahlungseintrag in das Lackierobjekt

4.2.4 Lasertrocknung

4.3 Chemische Trocknung

4.3.1 Allgemeines zur chemischen Trocknung mit photonischen Quellen

4.3.2 UV-Strahler

4.3.3 UV-Strahlungsintensität und -dosis

5 Allgemeine Grundlagen zum Verständnis der Filmbildung

5.1 Polymere

5.1.1 Grunddefinitionen

5.1.2 Homo- und Copolymere

5.1.3 Mittlere Molmasse

5.1.4 Polymergrundtypen

5.1.5 Molekülknäuel

5.1.6 Zwischenmolekulare Kräfte und Aggregatstrukturen

5.1.7 Polymernetzwerke

5.1.8 Glasübergang

5.2 Lösemittel und Polymerlösungen

5.2.1 Lösemittel

5.2.2 Polymerlösungen

5.3 Wässrig-disperse Systeme

5.3.1 Grundbegriffe und Einteilung

5.3.2 Echte und kolloidale Lösungen

5.3.3 Primärdispersionen

5.3.4 Sekundärdispersionen und Emulsionen

5.4 Diffusion

5.5 Grundprinzipien organisch-chemischer Reaktionen

5.5.1 Allgemeines

5.5.2 Grundsätzliches zum Ablauf organisch-chemischer Reaktionen

5.5.3 Chemische Kinetik

5.5.4 Polare Reaktionen

5.5.5 Radikalische Reaktionen

5.5.6 Pericyclische Reaktionen

6 Physikalische Trocknung

6.1 Physikalische Trocknung aus Lösungen

6.1.1 Lösemittelübergang Film-Umgebungsluft und Wärmebilanz

6.1.2 Zeitlicher Verlauf des Trocknungsprozesses

6.1.3 Lösemittelauswahl

6.1.4 Abdunstvorgänge bei wässrigen Systemen

6.1.5 Filmbildner für physikalisch trocknende Lacke

6.2 Physikalische Filmbildung aus Dispersionen

6.2.1 Wässrige Primärdispersionen

6.2.2 Wässrige Sekundärdispersionen

6.2.3 Emulsionen

6.2.4 Nichtwässrige disperse Systeme

7 Oxidative Vernetzung (oxidative Trocknung)

7.1 Allgemeines und Bindemitteltypen

7.2 Mechanismen der oxidativen Vernetzung

7.2.1 Isolierte Doppelbindungen

7.2.2 Konjugierte Doppelbindungen

7.3 Sikkative

7.4 Hautverhinderung

7.5 Einflüsse auf die oxidative Trocknung

8 Härtung von Nasslacken durch Stufenreaktionen

8.1 Allgemeines

8.2 Polyaddition und Polykondensation

8.2.1 Formale Prinzipien der Molekülvergrößerung und Vernetzung

8.2.2 Physikalisch-chemische Grundprinzipien der Vernetzung

8.3 Wichtige Vernetzungsreaktionen (Auswahl)

8.4 Ausgewählte Vernetzungsreaktionen im Detail

8.4.1 Vernetzung durch Polyurethanbildung

8.4.2 Vernetzung von Epoxidharzen

8.4.3 Härtung von Harzpolyolen mit Formaldehyd-Kondensationsharzen

8.4.4 Vernetzung von Kieselsäureestern und Sol-Gel-Materialien

8.4.5 Allgemeines zu High-Solid-Lacken

9 Filmbildung von Pulverlacken

9.1 Allgemeines zu Pulverlacken und ihrer Verfilmung

9.2 Bindemittel und ihre Vernetzungsreaktionen

9.2.1 Hybridpulver

9.2.2 Epoxidpulver

9.2.3 Polyesterpulver

9.2.4 Acrylatpulver

9.2.5 Allgemeines zur Gelierung und Vernetzung

9.3 Chemisch-physikalische Aspekte der Filmbildung

9.3.1 Physikalische Grundprinzipien

9.3.2 Wirkung von Additiven, Mattierung

10 Filmbildung durch Polymerisation

10.1 Allgemeine Polymerisationsmechanismen

10.2 Strahlenhärtung

10.2.4 Wässrige Bindemittel

10.2.5 Dual Cure

10.3 Härtung ungesättigter Polyester

11 Jenseits der Filmbildung: Selbstheilung

11.1 Selbstheilung von oberflächlichen Kratzspuren

11.2 Strukturelle Selbstheilung

Anhang 1: Zur Orchard-Gleichung

Anhang 2: Zur WLF-Gleichung

Anhang 3: Zur Gelpunkt-Theorie von Flory und Stockmayer

Anhang 4: Prüfmethoden zur Filmbildung

Literaturverzeichnis

Autoren

Index