Wäßrige 2K-PUR-Lacke für die Fahrzeuglackierung

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Wäßrige 2K-PUR-Lacke für die Fahrzeuglackierung - Teil I

Kahl, L. / Jürgens, E. / Petzold, J. / Sonntag, M.

In der Automobilindustrie ist heute ein Decklackaufbau mit wässrigem Basislack und lösemittelhaltigem 2K-PUR-Klarlack weltweit als Standardsystem für höchsten Oberflächenschutz bei geringer Emission organischer Lösemittel anerkannt. Als Rohstoffe für wäßrige 2K-PUR-Lacke werden Polyisocyanate in hydrophiler oder hydrophober Form zusammen mit wäßrigen Polyolen, zum Beispiel vom Polyurethan-Typ oder vom Polyacrylat-Typ, eingesetzt. Organische Lösemittel wie Ethanol oder Butylglykol werden als Verdünner dem Härter und als Colösemittel dem Polyol zugesetzt. Die Lackeigenschaften können durch Abmischung der entsprechenden Rohstoffe eingestellt werden. Die Hauptreaktion bei der Lackhärtung führt infolge der Reaktion von Polyisocyanat mit Polyol zu dem gewünschten Polyurethannetzwerk. Diese Reaktion ist unter anderem abhängig von der Trocknungstemperatur und von der Konzentration weiterer reaktiver Komponenten wie Wasser, Butylglykol oder dem Neutralisationsamin DMEA. Als Produkte aus Nebenreaktionen werden Harnstoffgruppen und Amidgruppen gebildet. Bei der Autoerstlackierung konnten die Härtungsreaktionen schlüssig verfolgt werden: Wasser verläßt bei 80 Grad C nach 5 min den Lackfilm vollständig, erste Reaktion von Polyol mit Neutralisationsmittel, Hauptteil der Vernetzung bei 130 Grad C (Reduktion der NCO-Menge nach 30 min auf 10 % des Ausgangswertes), der Rest-NCO-Gehalt reagiert mit der Luftfeuchtigkeit unter Harnstoffvernetzung. Die Reaktionswege bei Raumtemperaturtrocknung oder in Anwesenheit reaktiver Colöser bedürfen noch weiterer Klärung.