Dispersionen für Innenfarben

Präsentation zum Thema: "Dispersionen für Innenfarben"—  Präsentation transkript:

1 Dispersionen für Innenfarben
Umweltanforderungen, Gesetzgeber - Umweltzeichen Meßmethoden Emissionsmessungen an Modellfarben Anwendungstechnische Anforderungen Abriebfestigkeit, Deckkraft, Blockfestigkeit Beispiele Dr. Stephan Krieger

2 Umweltanforderungen Gesetzgeber – Umweltzeichen Meßmethoden
Emissionsmessungen an Modellfarben

3 Definitionen von VOC, SVOC und VVOC: Abhängig von Regulierung
Üblicherweise wird der Siedepunkt von organischen Verbindungen oder deren Retentionszeit im Gas Chromatogramm (GC) zur Definition von Emissionen verwendet. VOC: Definition durch die europäische Kommission: (European paint directive): Volatile organic compound (VOC) bedeutet eine organische Verbindung mit einem Anfangssiedepunkt von höchstens 250°C bei einem Standarddruck von 101,3 kPa; Siedepunkt < 250°C korreliert mit der Retentionszeit von Tetradecane b.p.253,7°C im Gaschromatogramm Nach dem French Dekret und gemäß dem deutschen AgBB ist VOC definiert als jede organische Verbindung, die eine Retentionszeit im Bereich C6-C16 (69-287°C) besitzt. GC-Standards (Kohlenwasserstoffe): C6: Hexan, b.p. 69°C, C14: Tetradecane, b.p. 253,7°C C16 : Hexadecane: b.p. 287°C C22 : Docosan: b.p. 342°C

4 Definition von VOC und SVOC
Semi-VOC: Substanz mit Sdp. >250°C, z.B. Lösungsmittel oder Weichmacher Organische Verbindung mit einer Retentionszeit im Bereich C>16-C22, entspricht Sdp °C, gemäß der Definition des deutschen AgBB und gemäß dem französischen Dekret zur Kennzeichnung von Farben Total VOC : Summe aller VOC’s im Retentionsbereich C6 bis C14 bzw. C16, abhängig von der Regulierung Total SVOC: Summe aller SVOC’s im Retentionsbereich >C14/16 bis C abhängig von der Regulierung TVOC TSVOC

5 Beispiele für VOC, SVCO aus Farben
Koaleszenzmittel wie: Butylglykol: 171 °C Butylglykolacetat: 192°C Butyldiglykol: 231°C Testbenzin: °C DowanolTM DPnB: 230°C Dowanol TM TPnB: 275°C (SVOC) Methanol, Ethanol, Butanol, Acetone etc. Additive wie Propylenglykol (188°C), AMP 90, Mineralöl basierende Entschäumer Rest Monomere wie: Styrol, Methylmethacrylat, Butylacrylat, Vinylacetat etc. TexanolTM: Sdp.. 254°C, ist gemäß der European Paint Directive und gemäß des ECO-Labels kein VOC aber gemäß AgBB und dem französischen Dekret zur Kennzeichnung von Farben muss es als VOC betrachtet werden (C16 , Sdp. 287°C)

6 Weitere Emissionen An very volatile organischen Verbindungen (VVOC) werden vom AgBB folgende Substanzen zur Zeit betrachtet: Formaldehyd Acetaldehyd Methanol Aceton 2 Chlorpropanol Formaldehyd (bereits existierende Grenzwerte): Grenzwerte beim ECO Label und Schweizer Umweltzeichen von < 10 ppm Grenzwert beim französischen Dekret: < 10 µg/m3 nach 28 Tagen für die A+ Kennzeichnung (Kammermessung!) Blauer Engel: < 100 ppm NIK und LCI Werte: (Niedrigste in Betracht zu ziehende Konzentration, Lowest concentrationof interest) Einzelgrenzwert für spezifische Substanzen, die eingehalten werden müssen.

7 VOC, SVOC: Messung der Konzentration in der flüssigen Farbe (In-can VOC)
In-can VOC Messung: Abhängig von der Regulierung existieren verschiedene Methoden um den In-can VOC Gehalt von Farben zu messen. Üblicherweise werden die folgenden beiden GC Methoden zur Bestimmung des In-can VOC Gehalts verwendet: ISO , direkt Einspritzung, vergleichbar mit ASTM D 6886 in den USA Verwendet bei der EU Paint Direktive ISO 17895, Head Space Messung des TVOC Gehalts für den Blauen Engel Bei beiden Methoden wird die flüssige Farbe direkt oder nach Verdampfung ins GC gespritz, wo dann die einzelenen Substanzen aufgetrennt und deren Konzentrationen in ppm bestimmt werden.

8 VOC, SVOC: Bestimmung der Emissionen aus dem Farbfilm, Kammermessung
Messung der Emissionen an VOC und SVOC in µg/m3 in die Raumluft nach Applikation und Trocknung der Farbe gemäß ISO und neu EN 16402 Simulation der Innenraumluft-Qualität unter realistischen Bedingungen Methode kann auch an nicht flüssigen Materialien angewendet werden, wie Parkettböden, Deckenplatten, Fensterrahmen etc. Das Kammerverfahren wird bereits vom TÜV verwendet (TÜV Prüfzeichen) und für das neue französische Label sowie für die zukünftige Zulassung nach den AgBB Richtlinien.

9 Emissionsanforderungen an Innenfarben: Überblick: VOC , SVOC , TVOC – Test Methoden
In-can VOC/SVOC Gehalt der flüssigen Farbe Emissionen aus dem Farbfilm Verpflichtend ( Gesetzgeber) Freiwillig Verpflichtend (Gesetzgeber) Freiwillig GC Messung (In-can) Kammermessung Eco Label ( ISO 11890/2 ) Nur VOC’s, < 15 g/l gefordert Blauer Engel ( ISO ) VOC’s und Weichmacher (SVOC), TVOC < 700 ppm (~ 1g/l) Europäische Bauprodukte Verordnung 305/2011/EU AgBB / Generelle 2 TVOC’s <1000µg/m3 nach 28d u. Grenzwerte für SVOC z.B.TÜV Label ( ISO 16000/9 ) TVOC’s werden betrachtet < 300 µg/m3 nach 72 h und SVOC European Paint Directive 2004/42/EG ( ISO 11890/2 ) Nur VOC’s < 30g/l gefordert

10 Gesetzliche Anforderungen

11 Rechtliche Regulierungen: 1
Rechtliche Regulierungen: 1. Europäische Farben Richtlinie, Paint Directive 2004/42/EC Jetzt gültige Implimentierung: 1. Januar 2010 Volatile organic compound (VOC) bedeutet eine organische Verbindung mit einem Anfangssiedepunkt von höchstens 250°C bei einem Standarddruck von 101,3 kPa; SVOC werden nicht betrachtet In-can VOC Messung gemäß ISO (Direkt Einspritzung) VOC <30 g/l entspricht ppm bei Innenfarben (Annahme Dichte Farbe 1,4 kg/l)

12 Rechtliche Regulierungen: 2
Rechtliche Regulierungen: 2. Europäische Bauprodukteverordnung 305/2011 (CPR) Die Verordnung ist seit in Kraft, (CPR, Construction Product Regulation). Ein Bauprodukt im Sinne der Verordnung ist nach Artikel 2 Absatz 1 jedes Produkt zu verstehen, das hergestellt wird, um dauerhaft in Bauwerke eingebaut zu werden und dessen Leistung sich auf die Leistung des Bauwerks im Hinblick auf die Grundanforderungen an Bauwerke auswirkt. Fenster, Türen, Parkett, WDVS Systeme sind Bauprodukte Farben und Beschichtungssysteme werden nach Meinung des UBA und DiBT auch den Bauprodukten zugeordnet, was lange Zeit nicht eindeutig geklärt war.

13 Rechtliche Regulierungen: 2
Rechtliche Regulierungen: 2. Europäische Bauprodukteverordnung 305/2011 (CPR) Grundanforderungen an Bauprodukte gemäß Anhang I der CPR: 1. Mechanische Festigkeit und Standsicherheit 2. Brandschutz 3. Hygiene, Gesundheit und Umweltschutz 4. Nutzungssicherheit 5. Schallschutz 6. Energieeinsparung und Wärmeschutz Alle Produkte, die zur Einhaltung der Anforderungen 1-6 von Bedeutung sind, müssen betrachtet werden. Mitgliedsstaaten müssen sicherstellen, dass die wesentlichen Anforderungen der Bauprodukte erfüllt werden  Zulassung durch das DIBT (Gibt es schon für eine Vielzahl von Produkten bezüglich der Anforderungen 1,2,4-6 ) Bisher keine Umsetzung der Anforderung 3

14 Hygiene, Gesundheit und Umweltschutz Anforderung an Bauprodukte (Anhang I, 3. der CPR)
Bauwerk muss derart entworfen werden, dass …. Gesundheit der Bewohner und Anwohner insbesondere durch folgende Einwirkungen nicht gefährdet werden: Freisetzung giftiger Gase Emissionen von gefährlichen Stoffen, flüchtigen organischen Verbindungen, Treibhausgasen oder gefährlicher Partikeln in die Innen- oder Außenluft (Europa CEN TC 351 WG2, Deutschland AgBB, Kammermessungen TC 139 WG 11) Emissionen gefährlicher Strahlen Freisetzung gefährlicher Stoffe in Grundwasser, Meeresgewässer, Oberflächengewässer oder Boden (Leaching, CEN TC 351 WG1 und TC 139 WG 10) Unsachgemäße Beseitigung von Abwasser, Emissionen von Abgasen oder unsachgemäßer Beseitigung von festen oder flüssigen Abfall Feuchtigkeit in Teilen des Bauwerks und auf der Oberfläche im Bauwerk

15 National Umsetzung aus der Bauprodukteverordnung bezüglich Hygiene, Gesundheit und Umweltschutz (AgBB) Zur nationalen Umsetzung wurde in Deutschland der “Ausschuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauproddukten” geründet (AgBB). Gremium aus Vertretern von Ländergesundheitsbehörden, UBA, DIBt, ARGEBAU, BAM, DIN keine Beteiligung der Hersteller. Festlegung der Zulassungsgrundsätze zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten in Innenräumen bei der Erteilung der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen durch das DIBT (Deutsche Institut für Bautechnik). Ausschuss legt Schema fest zur Vorgehensweise bei der gesundheitlichen Bewertung der VOC Emissionen

16 Deutsches AgBB Konzept

17 VOC und SVOC Summenparameter Einzelstoffbewertung: „NIK-Werte“
Prüfkammermessung 3 Tage / 28 Tage VOC und SVOC Summenparameter Einzelstoffbewertung: „NIK-Werte“ NIK Liste wird von einer separaten Gremium festgelegt, bearbeitet und aktualisiert (NIK-Werte Liste 2008) Substanzen, NIK Wert z.B. BuA: 110 µg/m3 EHA: 820 µg/m3 Styrol: 860 µg/m3

18 NIK Werte sind bereits für viele Inhaltsstoffe festgelegt worden:
Für nichtgelistete Inhaltsstoffe wird der „Worst Case“ angenommen.

19 Französiches Décret

20 Le Grenelle Environnement - Décret 2011-321
Gesetz ist in Frankreich am 1. Januar 2012 für neue Produkte in Kraft getreten. Seit 1 September 2013 ist es für alle Bauprodukte einschließlich Farben gültig. TVOC und die Emissionen von 10 Verbindungen werden betrachtet. Bauprodukte müssen gemäß ihrer Emissionen in eine der vier Klassen eingeteilt und gekennzeichnet werden ( Klassen: A+, A, B, C ) Emissionen werden durch Kammermessungen erfasst gemäß ISO TVOC <1000 µg/m3 wird gefordert nach 28 Tagen für A+ als beste Klasse. Kunden freundliches Format Hohe Ähnlichkeit zur Energieeffizienz Kennzeichnung von Elektrogeräten Französische Kennzeichnung für Bauprodukte

21 Le Grenelle Environnement - Décret 2011-321
TVOC ist hier definiert als die Summe aller organischer Verbindungen mit einer Retentionszeit zwischen n-Hexan (C6) und Hexadekan (C16), (Sdp. 69°C bis 287°C, was bedeutet, dass Texanol mit betrachtet werden muss) Für den TVOC und für 10 individuelle Substanzen sind für die entsprechenden Klassen bezüglich der Kennzeichnung Grenzwerte festgelegt. Classes C [µg/m3] B [µg/m3] A [µg/m3] A+ [µg/m3] Formaldéhyde >120 <120 <60 <10 Acétaldéhyde >400 <400 <300 <200 Toluène >600 <600 <450 Tétrachloroéthylène >500 <500 <350 <250 Xylène 1,2,4-Triméthylbenzène >2000 <2000 <1500 <1000 1,4-Dichlorobenzène <90 Éthylbenzène >1500 <750 2-Butoxyéthanol Styrène TVOC Emissions ratings established on the basis of measurements taken after 28 days in an emission test chamber or cell Property of Celanese

22 Umweltkennzeichen (freiwillige zusätzliche Anforderungen)

23 Labels: 1. European ECO Label
VOC: Organic Verbindung mit Sdp. < 250 °C, VOC wird gemessen gemäß ISO (gleiche Definition und Methoden, wie bei der Europäische Farben Richtlinie, Paint Directive 2004/42/EC) Grenzwert < 15 g/l VOC bei Innenfarben, Texanol undSVOC werden nicht betrachtet. Formaldehyd < 15 ppm (Niedrigster Grenzwert im Vergleich zu anderen Labels) Letzte Ausgabe von August 2008, Neue Version in 2013/2014 erwartet, bei der auch SVOC betrachtet werden Label wird überwiegend in Süd/West Europa speziell in Frankreich verwendet. Nordic Swan hat die gleichen Anforderungen

24 Labels: 2. Blauer Engel RAL UZ 112 für Innenfarben
Wichtigste Anforderungen : In-Can VOC-Gehalt : < 700 ppm ( Tetradecan : 252,6°C ), gemäß ISO 17895, entspricht < 1 g/l für eine Innenfarbe mit einer Dichte von 1,4 kg/l Gehalt an Weichmacher (S-VOC) : < 1 g/l (muss durch den Hersteller deklariert werden) Formaldehyd: < 100 ppm gemäß VdL-RL 03 Kein Zusatz von CMR-Substanzen Alkylphenolethoxylate nicht erlaubt Positive Liste an Konservierungssystemen

25 3. Schweizer Umweltetikett
Arm an flüchtigen organischen Stoffen (VOC) • VOC-Gehalt der Produkte darf die Höchstwerte der Decopaint-Richtlinie nicht überschreiten Frei von flüchtigen und schwerflüchtigen organischen Stoffen (VOC und SVOC) • VOC-Gehalt: Höchstwert 700 ppm • SVOC-Gehalt: Höchstwert 1000 ppm

26 Labels 3. Schweizer Umweltetikett
Erlaubte Biozide für die Topfkonservierung: Freies Formaldehyd < 10 mg / kg CIT / MIT (3:1) < 15 mg / kg - BIT / MIT (1:1) oder BIT < 200 mg / kg Zu mehr als 90 Gew. % aus nachwachsenden Rohstoffen für A und A- > 90 Gew. % aus nachwachsenden Rohstoffen bzw. mineralischen Rohstoffen und Wasser

27 Labels: 4 TÜV Kennzeichen z.B. TÜV Süd
Emissionsanforderung TVOC Wert < 300 µg/m3 nach 72 h gemäß ISO Kammermessung Formaldehyd < 50 µg/m3 nach 24 h TSVOC < 100 µg/m3 nach 72 Weitere Labels wie z.B M1 Label in Finnland, Umweltzeichen Österreich, Danish Indoor Climate Label etc.

28 Emissions Messungen an Modell Farben mit dem Kammerverfahren

29 Kammermessung Test Parameter nach EN 16402:
Luftwechselrate: 0,5 h-1 Kammervolumen: 0,0225m3 Temperatur: 23°±1°C Relative Luftfeuchtigkeit: 50±5% Farbfilmoberfläche: F=0,0225 m2 Beladungsfaktor: 1,0 m2/m3 (Innenfarbe, nur Wände) Auftragsmenge: ca. 150 ml/m2 (ca. 6.7 m2/l) Die Testparameter simulieren den sogenannten Referenzraum: Raum mit 3 m x 4 m Grundfläche (12 m2) Höhe 2,5 m Eine Tür mit 2 m x 0,8 m (1,6 m2) und ein Fenster mit 2m2. Fläche. Der Beladungsfaktor wird je nach Beschichtungstyp entsprechend gewählt: Deckenfarbe : 0,4 m2/m3 Wandfarbe: 1,0 m2/m3 (hier verwendet), Innenfarbe 1,4 m2/m3 Lacke, Beschichtung von kleinen Oberflächen 0,05 m2/m3 Vorkonditionierung zur Verfilmung: 3 Tage in der Messkammer

30 Farbformulierung 5 verschieden Farben: PVK Variation von 90 bis 36
Paste 5 verschieden Farben: PVK Variation von 90 bis 36 VAE-Dispersion Feststoff 53%. In-can VOC/SVOC von ca. 1% pro Substanz wurde zu jeder Farbe hinzugefügt. Rohstoff Hersteller GT Wasser 308,5 Tylose MH YP2 Shin Etsu 4 Calgon N (10%) BK Giulini 5 Lopon LF 3,5 Agitan 381 Münzing Chemie 2 Kronos 2044 Kronos Titan 80 Polwhite B Imerys 35 Omycarb 2GU Omya 235 Omyacarb 5 GU 205 NaOH (10%) PVK GT Paste GT Dispersion GT TexanolTM GT TPnB Propylen- glycol 90 95 5 1 72 85 15 58 75 25 46 65 35 36 55 45

31 Gilsonite Test um die kritische PVK des Farbsystems zu bestimmen
dL in % pvk = (VPigmente + VFillers ) / (VPigmente + VFillers + VPolymer)*100 kritische PVK ist ca. 62 (pvc) unterkritscher überkritischer Farbfim PVK Polymer Fülllstoffe Pigmente Nach Gilsonite-Test liegt die kritsche PVK bei ca. 62% Auf Grund der starken Änderung der Farbfilmmorphologie ändern sich bei der kritischen PVK die Farbfilmeigenschaften.

32 Emission von TexanolTM als Funktion der PVK und Zeit (Start nach 3 Tagen Vorkonditionierung zur Filmbildung) PVK = Pigment Volumen Konzentration Vorkonditionierung Bei hoher PVK (offen poriger Film) wird TexanolTM schneller abgegeben Bei niedriger PVK wird Texanol langsamer abgegeben und es sind höherer TexanolTM Konzentrationen zu einem späteren Zeitpunkt messbar im Vergleich zu Farbfilmen mit hoher PVK.

33 Emissionsverhalten (3 Tage Vorkonditionierung zur Filmbildung)
TPnB mit Siedepunkt von 275°C zeigt ein ähnliches Emissionsverhalten wie TexanolTM , wohingegen Propylenglykol mit Siedepunkt von 188°C wesentlich schneller emittiert wird und eine Konzentration von <1000 µg/m3 viel schneller unterschritten wird. In überkritischen Farben wird der größte Teil des Propylenglykols vermutlich schon vor dem ersten Tag emittiert, was erklärt, dass die absolute Konzentration bei den überkritischen Farben geringer ist als bei den unterkritischen Farben, die Propylenglykol langsamer abgeben.

34 TVOC und SVOC von emissionsarmen Farben auf Basis von VAE Dispersion (ohne Koaleszenzmittel)
Gesamtkonzentration in µg/m³ AgBB Grenzwert nach 28 Tagen Farbe PVK 72 matt: 16% Disp. auf Farbe Abriebklasse II Farbe PVK 31 seiden glanz: 46% Disp. auf Farbe Abriebklasse I TÜV Grenzwert nach 3 Tagen Tage Emissionswerte nach 28 Tagen sind weit unter dem AgBB Grenzwert und des Grentwertes für A+ nach dem French Décret von 1000 µg/m3 Der Grenzwert für das TÜV Prüfzeichen von <300 µg/m3 nach 3 Tagen wird auch sicher erfüllt.

35 Kammermessungen VOC Werte - ISO 16000-9 19.000 µg/m3 11.000 µg/m3
3.000 µg Propylenglykol µg Texanol Konventionelle matte Farbe mit Koalescentsmittel µg/m3 Matte Farben auf Basis von Mowilith LDM 1871 ohne Koalescentsmittel µg/m3 160 µg Propylenglykol 5.600 µg Texanol 28 Tage Grenzwert ( AgBB ) 3 Rage Grenzwert (TÜV Label )

36 Anwendungstechnische Anforderungen
Property of Celanese Copyright 2013 Celanese Corporation

37 Klassifizierung von Farben
European Standard EN 13300

38 Wichtige anwendungstechnische Eigenschaften
Deckkraft = Kontrastverhältnis Mittlerer Einfluss der Dispersion in überkritischen Farben (Europäische Klassifizierung nach EN 13300) Class 1 : 99,5 Class 2 : und < 99,5 Class 3 : und < 98 Class 4: < 95 bei gegebener Auftragsmenge [ m2/l ], Abriebbeständigkeit: Starker Einfluss des Bindemittels: (Europäische Klassifizierung nach EN 13300) Class 1 : < 5 µm bei 200 Zyklen Class 2 : 5 µm und < 20 µm bei 200 Zyklen Class 3 : 20 µm und < 70 µm bei 200 Zyklen Class 4 : < 70 µm bei 40 Zyklen Class 5 : 70 µm bei 40 Zyklen Die Abriebfestigkeit korreliert u.a. mit der Härte (Glasübergangs-temperatur Tg) des Bindemittels (Dispersion)

39 Bestimmung der Naßabriebbeständigkeit - Vergleich DIN 53778 mit ISO 11998 -

40 Wichtige anwendungstechnische Eigenschaften
Glanz: Mittlere Einfluss des Bindemittels abhängig von der PVK Blockfestigkeit: Starke Abhängigkeit vom Bindemittel insbesondere bei niedriger PVK. Lagerstabilität ( Raumtemperatur und 50°C ) Rheologie (Spritzneigung) Verarbeitbarkeit (offene Zeit, geringe Rissneigung) Emissionsverhalten, Inhaltsstoffe,

41 Bindemittel für lösungsmittelfreie Farben
VAE-Dispersionen: Bindemittel für lösungsmittelfreie Farben Anforderungen an eine Dispersion für lösungsmittel-/weichmacherfreie Farben: Niedrige Mindestfilmbildetemperatur (MFFT <3°C), um eine gute Verfilmung bei niedrigen Verarbeitungstemperaturen zu gewährleisten. Hohe Glastemperatur (Tg), um gute mechanische Eigenschaften (Abrieb) zu besitzen. Aufgrund der hydrophilen Eigenschaften des Vinylacetats senkt Wasser bei VAE-Dispersionen bereits die MFT etwas ab. (Hydroplastifizierungseffekt). VAE-Dispersionen haben trotz niedriger MFT < 3°C eine hohe Tg

42 Bindemittel für Innenfarben
Eingesetzte Monomer-Systeme Styrolacrylat-Dispersionen Reinacrylat-Dispersionen Vinylacetat-Copolymer-Dispersionen Vinylacetat-Ethylen-Dispersionen

43 Pigmentbindevermögen von St/A Dispersionen als Funktion Glastemperatur Tg
Scheuerbeständigkeit nach DIN bei optimaler Filmkonsolidierung Tg [ °C ] 5000 70 > 4000 60 4000 50 40 3000 30 [ Anzahl Scheuerzyklen ] 20 2000 10 1000 -10 -20 -30 70/30 65/35 60/40 55/45 50/50 45/55 40/60 35/65 30/70 % Styrol / % BuA

44 Tg [ °C ] (Polymer Härte)
VAE-Dispersionen: Bindemittel für lösungsmittelfreie Farben (MFT) [ °C ] Tg [ °C ] (Polymer Härte) 30 25 20 15 10 5 6 8 12 14 16 18 22 24 26 28 32 34 Styrene Acrylate VAE VAE- Dispersion Weiche SA- Dispersion weiche AA- Dispersion* MFT < 3°C Tg Bereich 12°C – 17°C 5°C – 9°C 5°C – 10°C * Standard grades for interior matt paints

45 Schematischer Verlauf der Filmhärte bei Herstellung und Applikation
MFT /°C 40 Lackherstellung harter Film, gutes Pigmentbindevermögen 35 harte Dispersion 30 Weichmacher, Lösemittel Verdunsten des Lösemittels 25 20 Wasser Abgabe bei VAE 15 Trocknung, Filmkonsolidierung Wasser 10 Applikation Raumtemperatur weiche Dispersion Lagerung weicher Film schlechtes Pigmentbindevermögen 5 Ablauf Vinylacetat/Ethylen-Copolymer-Dispersion

46 VAE-Dispersionen für emissionsarme matte Innenfarben,
Die Verwendung von wasserlöslichen Schutzkolloiden in VAE- Dispersionen, wie PVOH oder Celluloseether, vergrößert den Hydroplastifizierungseffekt und verbessert auch weitere Eigenschaften wie offene Zeit und Verarbeitungsverhalten. Durch Optimierung des Polymerisationsprozesses (Mw) und des Vernetzungssystems (Pigmentanbindung)) können mit VAE- Dispersionen Abriebwerte vergleichbar mit weichgestellten Dispersionen erhalten werden.

47 Bereich von Abriebklasse 1 bis 3 ist möglich.
Einfluss des Vernetzers auf die Abriebfestigkeit von entsprechenden matten Innenfarben 70 µm Klasse 3 70 µm Klasse 3 20 µm Klasse 2 5 µm Klasse 1 5 µm Klasse 1 Bereich von Abriebklasse 1 bis 3 ist möglich. © Celanese Presentation Title

48 Abriebfestigkeit von Dispersionsfarben
gemäß ISO 11998, Matte Innenfarben, überkritische Farben Bindemittelgehalt basierend auf 50%iger Dispersion Styrene/Acrylat Dispersionen mit Koaleszentsmittel VAE Dispersion ohne Koaleszentsmittel

49 Deckkraft

50 Überkritische Farbe, schematisch
z. B.: PVK ca. 77% (13 % Dispersion (50% Feststoff) auf Farbe) substrate pigment binder (polymer) fillers Der Gehalt an TiO2 hat den größten Einfluss auf die Deckkraft. Durch eine optimale Verteilung des TiO2 und der Luftporen innerhalb des Farbfilms kann die Deckkraft maximiert werden. Das Bindemittel zusammen mit dem Dispergiermittel und den Füllstoffen hat einen Einfluss auf die optimale Verteilung des TiO2 und der Luftporen innerhalb des Farbfilms und damit auf die Deckkraft. Auf Grund des Schutzkolloids in VAE-Dispersionen und der breiteren Partikelverteilung im Vergleich zu emulgatorstabilisierten St/A- und Reinacrylatdispersionen wirken sich VAE-Dispersionen positiv auf die TiO2- und Luftporenverteilung aus und somit auf die Deckkraft.

51 Bestimmung des Deckvermögens von unterschiedlichen Dispersionen
Rez.L2025 PVK 77 FS 63% Pos Inhaltsstoff Gewichtsteile 01 Wasser 298,5 02 Tylose MH YG8 4,0 03 Calgon N ( 10 %-ig ) 5,0 04 Lopon ,5 05 Agitan ,0 06 Kronos ,0 07 China Clay B 35,0 08 Omyacarb 2 GU 235,0 09 Omyacarb 5 GU 205,0 10 Natronlauge ( 10 %ig ) 2,0 11 Disp. ca. 50 % (VAE oder St/A) 130,0 Summe: ,0

52 Kontrastverhältnis gemäß ISO 6504-3
VAE-Dispersion im Vergleich zu emulgatorstabilisierter Styrol/Acrylat-Dispersion, Deckkraft (ISO ) in einer überkritischen Farbe (Rezept L 2025 FI, PVK 77, 13% Bindemittel 50%ig, 8% TiO2 )

53 Matte, seidenglänzende und glänzende Farbfilme
Matter Farbfilm, PVK ca. 77 % (13 % Dispersion (50 % FS) auf Farbe) Substrat Pigment Dispersionsfilm Füllstoffe Zunahme der Oberflächenklebrigkeit, Verschlechterung der Blockfestigkeit Seidenglanzfarbe, PVK ca. 31 % (46 % Dispersion (50 % FS) auf Farbe) Substrat pigment Dispersionsfilm Füllstoffe Aufgrund des höheren Bindemittelgehalts in seidenglänzenden und glänzenden Farben zeigen diese Farben eine geringere Blockfestigkeit im Vergleich zu matten Farben.

54 Heterogen Dispersionen
Polymerdispersionen, die zwei Polymerphasen in einem Partikel enthalten, zeigen eine signifikant bessere Blockfestigkeit. Die weiche Polymerphase ist notwendig, um eine niedrige Filmbildetemperatur (MFT) zu erreichen. Die harte Polymerphase ist verantwortlich für die Verringerung der Oberflächenklebrigkeit. hart hart weich weich Individuelle Teilchen (Homogene Partikel) Kern - Schale weich hart “strawberry" - morphology hemispherische Partikel Inverse Kern Schale

55 VAE-Dispersionen mit Kern –Schale Technologie
Acrylat-Dispersionen mit Kern-Schale-Struktur sind schon länger bekannt und kommerziell verfügbar. Heterogene Acrylatdispersionen werden für glänzende Innenfarben und Easy to Clean Farben eingesetzt. Aufgrund der Kern-Schale-Technologie ist es auch möglich, harte VAE- Polymerphasen in weiche filmbildende VAE-Polymerphasen einzufügen. Mit Hilfe dieser Technologie ist es möglich, den Abstand zwischen mittlerer Tg und der MFT bei VAE-Dispersionen zu vergrößern. Einsatz für Seidenglanzfarben als Alternative zu harten St/A Dispersionen oder heterogenen Reinacrylatdispersionen Standard-VAE-Dispersion: Tg: 12°C MFT: 0°C Zweiphasen-VAE-Dispersion Tg1:9°C / Tg2 31°C MFT: 0°C Zweiphasen-VAE-Dispersion ca. Tg: 22°C (Mittelwert) MFT: 3°C

56 Zwei-Phasen-VAE-Dispersionen mit zwei Polymerphasen und somit zwei Tg’s
1. Tg = 9°C 2. Tg = 31°C

57 Optimierte-VAE-Dispersionen mit breitem Phasenübergangsbereich
mittlere Tg = 22°C Phasenübergangsbereich optimierte VAE-Dispersion (zwei Phasen überlappend) , Tg =12°C Phasenübergangsbereich Standard-VAE

58 Blockfestigkeit von Farben im mittleren PVK-Bereich( 46% Bindemittel )
Farben mit BDGA bei Dispersionen mit MFT > 5°C! © Celanese Presentation Title

59 Zusammenfassung: Innenfarben
Der Druck, Lösungsmittel in Farben zu reduzieren, wird getrieben durch: Gesetzgeber Verbraucherkennzeichen (Blauer Engel,TÜV) Verbraucherschutzverbände (Testreports) Der Markt für emissionsarme Farben wächst weltweit überdurchschnittlich. Vinylacetat/Ethylen(VAE)-Dispersionen haben sich auf Grund ihres ausgezeichneten Pigmentbindevermögens, ihres positiven Beitrags zur Deckkraft und ihrer guten Verarbeitungseigenschaften zum Standardbindemittel für emissionsarme Innenfarben in Europa entwickelt. Heterogene VAE-Dispersionen ermöglichen es, blockfeste emissionsarme Latexfarben und Seidenglanzfarben zu formulieren.

60 Danke für Ihre Aufmerksamkeit www.celanese-emulsions.com