Aluminiumpasten für wässrige Lacksysteme

Eine Einleitung über wasserbasierende Aluminiumpasten

Umweltverträglichkeit und Effizienz haben für ECKART höchste Priorität. Dies beweisen unsere stetigen Innovationen bei Effektpigmenten für wasserbasierende Lacksysteme.

ECKART entwickelte mit den Typenreihen

• STAPA® HYDROXAL E
• STAPA® HYDROMIC
• STAPA® HYDROLUX
• STAPA® IL HYDROLAN
• STAPA® IL HYDROLAN S
• STAPA® HFG
• HYDROPELLETS

blättchenförmige, nach verschiedensten Verfahren stabilisierte „leafing“- und „non-leafing“-Aluminiumpigmente für höchste Kundenanforderungen. Diese Pigmente sind nicht nur wasser- dispergierbar, sie ermöglichen auch die Formulierung gasungs- und damit lagerstabiler wässriger Metalleffektlacke auf Aluminiumbasis für vielfältige Anwendungsbereiche.

Mit dem Produkt HYDROSHINE bietet ECKART hochbrillante stabilisierte Effektpigment-Dispersionen für Wasserlacke. HYDROSHINE basiert auf qualitativ äußerst hochwertigen PVD-Aluminiumpigmenten. PVD-Pigmente erzielen einzigartige Spiegeleffekte, welche dem Anwender vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten bieten. Sie werden in einem speziellen PVD-Verfahren (Physical Vapour Deposition) hergestellt, welcher ihnen ihre einzigartige optische Eigenschaft verleiht.

STAPA® HFG steht für Hydro Food Grade. Diese Pigmente sind PAH-frei und konform mit diversen europäischen Bestimmungen hinsichtlich des Lebensmittelkontakts. So besitzt STAPA® HFG eine FDA-Zulassung.

Aluminiumpigmentpellets für lösemittelbasierende Lacksysteme bietet ECKART unter der Produktreihe HYDROPELLETS an. Die aluminiumbasierenden Pellets haben einen hohen Pigmentanteil, sind leicht zu dispergieren und staubfrei dosierbar.

Verarbeitungshinweise

Zur Verarbeitung unserer Aluminiumpigment-Pasten für wässrige Systeme gelten grundsätzlich die gleichen Empfehlungen wie für die konventionellen Aluminiumpigment-Pasten. So sollten zur Erzielung einer homogenen Verteilung und der damit verbundenen optimalen Pigmenteigenschaften, u. a. – Helligkeit/Brillanz/Deckfähigkeit und Färbevermögen/Abbildschärfe (DOI)/Flop – die Aluminiumpigmentpasten mit einem Lösemittel, wie z. B. - Wasser/Butylglykol/Methoxypropanol/Isopropanol – im Verhältnis 1:1 oder 1:2 angeteigt werden.

Dabei empfiehlt es sich, die Aluminiumpigment-Pasten vorzulegen und das Lösemittel unter Rühren portionsweise zuzugeben. Diese Vormischung kann dann entweder nach Stehenlassen („Einsumpfen lassen der Pigmentpaste“) oder sofort mit einem Rührer (Dissolver) homogenisiert werden. Der Rührer sollte dabei bis weit in das untere Drittel des Anteigekessels reichen, um undispergierte Pigmentpastenreste am Kesselboden zu vermeiden. Das Verhältnis zwischen Rührer- und Kesseldurchmesser sollte zwischen 0,5 – 0,7 liegen.

Dabei ergibt sich folgende Reihenfolge bei der Herstellung:

• Zuerst die Pigmentpaste vorlegen, dann das Lösemittel (evtl. mit Netzmittel) zugeben.
• Nach Homogenisieren in einem Rührwerk sollte der Pigmentslurry auf Vorhandensein evtl. undispergierbarer Pastenreste überprüft werden
• Nach der Kontrolle erfolgt die evtl. notwendige weitere Anteigung mit Wasser und die Zugabe der weiteren Rezepturbestandteile

Da die genannten Lösungsmittel unterschiedliche Benetzungseigenschaften besitzen, sollten unter Umständen (z. B. bei Wasser) geeignete Netzmittel verwendet werden.

Die Aluminiumpigmentpasten sind mit einer Vielzahl der auf dem Markt befindlichen anionischen, kationischen und nicht ionogenen Tenside gut verträglich. 

Wie bei konventionellen Metalleffektlacken ist auch in wässrigen Systemen bei der Vordispergierung der Aluminiumpigmente und bei der Zugabe der Bindemittel-Lösung eine zu starke mechanische Belastung der Pigmente durch einen zu hohen Eintrag von Scherenergie zu vermeiden, weil es dadurch zur Verformung
 bzw. Nachzerkleinerung der Aluminiumpigment-Teilchen kommen kann. Dies wiederum könnte eine Veränderung bzw. Verschlechterung des optischen Effektes sowie eine Verschlechterung der Lager- bzw. Gasungsstabilität zur Folge haben.

Als schonende Rühraggregate empfehlen sich Dissolverscheiben mit Drehzahlen von ca. 500–800 rpm, die mit den oben angegebenen Richtwerten auf den Rührkessel bzw. den Dispergierbehälter abzustimmen sind. Neben der mechanischen Belastung haben auch der pH-Wert des Lackes und die für die Einstellung des pH-Wertes verwendeten Additive mehr oder weniger starken Einfluss auf die Lager- bzw. Gasungsstabilität des Lackes.

Erfahrungsgemäß können mit den

• STAPA® HYDROXAL E,
• STAPA® HYDROMIC,
• STAPA® HYDROLUX-bzw.
• STAPA® HYDROLAN-Typen

im Bereich von ca. pH 5–8 Lacke mit guter Stabilität hergestellt werden. Diese Grenzen sind jedoch sehr stark vom Bindemittelsystem abhängig, so dass bei der Entwicklung und Herstellung von wässrigen Metalleffektlacken die Prüfung bzw. Kontrolle der Gasungsstabilität eine wichtige Rolle spielt. (Testmethoden „Kochtest“ und „40°C Test“ im Anhang).

In jedem Fall ist das jeweilige Bindemittel vor dem Vermischen mit der Aluminiumpasten-Aufschlämmung auf den empfohlenen pH-Wert einzustellen. Bei der Auswahl der zur Einstellung des pH-Wertes gebräuchlichen Additive, wie Ammoniak, TEA, DMEA, AMP 90, TMEA oder ähnliche, ist zu beachten, dass stark  dissoziierte Produkte, wie Ammoniak oder TEA, die Gasungsstabilität stärker beeinflussen als z.B. DMEA oder AMP 90.

STAPA® HYDROXAL E / STAPA® HYDROXAL E Seed

Die neuen HYDROXAL E und HYDROXAL E Seed Serien sind APEO frei und entsprechen den neuesten gesetzlichen und technischen Standards.

Die HYDROXAL E Qualitäten enthalten Biozide um Pilzbefall der wässrigen Pasten zu verhindern.
Die beiden E Seed Qualitäten sind Biozid frei und erfüllen somit die gesetzlichen Vorschriften für Saatgutbeschichtungen.

Zusätzlich sind die wasserbasierenden HYDROXAL DC und HYDROXAL M Qualitäten verfügbar die ebenfalls APEO frei sind und sich besonders für den Einsatz in dekorativen Lacken und für Druckanwendungen eignen.

STAPA® HYDROMIC

STAPA® HYDROMIC als neueste Produktentwicklung ergänzt das Portfolio an Effektpigmenten für wasserbasierende Lacksysteme.

Die Pigmente der Produktreihe HYDROMIC sind additiv-stabilisiert, sie enthalten kein APEO. HYDROMIC ist zudem frei von Wasser und kann deshalb per Luftfracht transportiert werden.

STAPA® HYDROLUX

Alle STAPA® HYDROLUX „non-leafing“-Aluminiumpigment- Pasten sind nach einem patentierten Verfahren chromatiert. Sie wurden speziell für Lacksysteme entwickelt, die besonders hohe Anforderungen bezüglich Schwitzwasserbeständigkeit und Haftung bzw. Zwischenhaftung bei 2-Schicht-Systemen erfüllen müssen. Aufgrund ihrer ausgezeichneten Gasungsstabilität eignen sie sich auch für viele gegenüber aluminiumkritischen Bindemittelsystemen.

STAPA® IL HYDROLAN

HYDROLAN ist ein stabilisiertes Aluminiumpigment, das speziell für Wasserlacke entwickelt wurde. Mit Hilfe eines neuen, schwermetallfreien Stabilisierungsverfahrens werden herkömmliche Aluminiumpigmente mit einer transparenten und homogenen Silikatschicht umschlossen und an der Oberfläche organisch modifiziert.

HYDROLAN Pigmente zeichnen sich durch eine ausgezeichnete Gasungsstabilität und eine hohe Scherstabilität aus. Darüber hinaus haben HYDROLAN-Typen einen hohen metallischen Glanz und sind schwermetallfrei stabilisiert.

Ringleitungsstabilität

Durch ihre Sandwich-Struktur weisen die silikatbeschichteten Flakes eine ausgezeichnete Ringleitungsstabilität auf. Die Ringleitungsstabilität wird im so genannten „Waring Blender Test*“ geprüft. Dabei werden die Pigmente in Abhängigkeit von den L-Werten bei 20°C (CIELAB) in drei Klassen unterteilt:

∆L < 5: non degrading

∆L = 5–10: semi degrading

∆L > 10: degrading

Licht- und Wetterechtheit 

Mit unbehandelten Aluminiumpigmenten vergleichbar.

Lagerstabilität

Die Lagerstabilität der silikatbeschichteten Aluminiumflakes beträgt 24 Monate bei Raumtemperatur.

*Waring Blender Test: Methode zur Simulation der Ringleitungsstabilität von Lacksystemen mit Effektpigmenten. Der test, ursprünglich von einem OEM-Lackhersteller in den USA entwickelt, erlaubt Trendvergleiche bei Aluminiumpigmenten innerhalb kurzer Testzyklen.

STAPA® IL HYDROLAN S-Reihe Silikatbeschichtete Aluminiumpigmente für wasserbasierende Lackierungen

Die STAPA® IL HYDROLAN S-Reihe besteht aus extrem dünnen Silberdollarpigmenten der Reihe SILVERSHINE S. STAPA® IL HYDROLAN S wurde speziell für Wasserlacke entwickelt. Mit Hilfe eines neuen, schwermetallfreien Stabilisierungsverfahrens werden herkömmliche Aluminiumpigmente mit einer transparenten und homogenen Silikatschicht umschlossen.

STAPA® IL HYDROLAN S schließt die Lücke zwischen konventionellen Silberdollars und PVD-Pigmenten: Die enge Teilchengrößenverteilung führt zu einer besonders hellen, chromähnlichen Optik. Funktional überzeugt STAPA® IL HYDROLAN S mit einer äußerst hohen Deckfähigkeit, einer hervorragenden Gasungsstabilität sowie einer optimalen Scherstabilität.

Hochbrillante Effektpigment-Dispersionen für Wasserlacke

HYDROSHINE steht für hochbrillante stabilisierte EffektpigmentDispersionen, die in wasserbasierten Lacken eingesetzt werden können und auf qualitativ hochwertigen PVD-Aluminium- Pigmenten basieren. ECKART bietet unterschiedliche Technologien an, um den speziellen Kundenanforderungen nach Gasungsstabilität, Schwitzwasserbeständigkeit und optischem Erscheinungsbild gerecht zu werden.

Folgende HYDROSHINE-Serien sind erhältlich

Additivstabilisierte Pigmente:

HYDROSHINE WS 1000 Serie - Pigmente verfügbar in unterschiedlichen Lösemitteln.

HYDROSHINE WS 4021 - Passiviertes PVD-Pigment für dunkle Chromeffekte.

Pigments mit schwermetallfreier Einkapselung:

HYDROSHINE WS 3000 Serie - Hohe Chemikalien- und Hydrolysebeständigkeit. Äußerst brillante Chromeffekte.

HYDROSHINE WS 4001 - Dunkelstes Pigment unter den HYDROSHINE WS-Produkten, ausgeprägter Flop. Höchst chemikalienstabil.

Je nach gewünschtem Effekt variiert die typische Pigmentierungshöhe zwischen 0,5% und 1,5% (Aluminiumpigment-Festgehalt). Das ideale Pigment-Bindemittel-Verhältnis liegt bei 1:5 bis 1:10.

STAPA® HFG – Hydro Food Grade Wasserbasierende Beschichtungen für direkten Lebensmittelkontakt

STAPA® HFG ist die weltweit einzigartige Produktinnovation für wasserbasierende Beschichtungslösungen in Anwendungsbereichen mit direktem Lebensmittelkontakt. Die Abkürzung HFG steht für Hydro Food Grade. Dahinter verbergen sich speziell beschichtete und stabilisierte Aluminiumpigmente.
STAPA® HFG ist PAH-frei und konform mit diversen europäischen Bestimmungen hinsichtlich des Lebensmittelkontakts. STAPA® HFG verfügt unter anderem über folgende Zulassungen:

- FDA-Zulassung 175.300
- Europäischer Standard für Spielzeuge EN 71-3 (Stand Nov. 2002)

Aus diesem Grund eignet sich STAPA® HFG hervorragend für Einsatzbereiche wie Spielwaren, Verpackungen, Can Coatings oder für die Beschichtung von Kochgeschirr. Die wasserbasierende Produktlösung verleiht der jeweiligen Anwendung die gewünschte effektvolle Optik: von silbermatt bis hochglänzend.

HYDRO PELLETS – Nachhaltigkeit für Silberfarben

HYDRO PELLETS macht Silberpigmente umweltfreundlich. Die auf Aluminium basierenden Pellets sind VOC-frei und eignen sich damit für wasser-,  aber auch für lösemittelbasierte Systeme. Sie haben einen hohen Pigmentanteil, sind automatisch dosierbar und exzellent dispergierbar. 

Damit lassen sie sich besonders leicht in Farben und Lacken verarbeiten. HYDRO PELLETS ist laut GHS-Klassifizierung als ungefährlich eingestuft, da es weder Lösemittel noch Biozide oder Formaldehyd enthält.

Qualitätskontrolle / Prüfmethoden

Die Qualitätskontrolle der STAPA®/STANDART® Metallpigmente umfasst neben der Bestimmung der in den Datenblättern aufgeführten Qualitätskriterien eine umfangreiche Abprüfung unter optischen Gesichtspunkten.

Grundsätzlich werden:

• Prüfungen am Pigment und 
• Prüfungen an der Applikation durchgeführt

Die direkt am Pigment bestimmten Qualitätsmerkmale sind

• Siebanalyse (Grenzkornsiebung) nach DIN 53196 bzw. ASTM 11
• Teilchengrößenverteilung nach der Lasergranulometermethode nach ISO 13320
  
  Zusätzlich bei allen Pasten 

• Gehalt an flüchtigen bzw. nicht-flüchtigen Anteilen in Anlehnung an DIN 55923
  
  Zusätzlich bei Aluminiumpasten für wässrige Systeme 

• Gasungsstabilität (nicht genormt)

Die Prüfungen der optischen Qualitätsmerkmale an einer Lackapplikation (visuell und/oder instrumental) umfassen

• metallischer Effekt (Flops)
• Helligkeit
• Brillanz
• Abbildeschärfe (DOI)
• Bunttonsättigung
• Färbevermögen
• Deckfähigkeit

Kochtest ECKART-Prüfmethode

Der Kochtest ist eine Methode zur Messung der Stabilität von Aluminiumpigmenten in Wasser. Gemessen wird die Zeit, in der 1 g Aluminium in siedendem Wasser 400 ml Wasserstoff entwickelt.
Durchführung des Kochtests Den Aufbau der Kochtestapparatur zeigt die schematische Darstellung. Die Messung wird folgendermaßen durchgeführt:
1. Im Kochtestkolben c 150 ml VE-Wasser zum Sieden erhitzen.
2. 1 g Aluminium als Pulver oder Paste (bei Pasten Lösungsmittelgehalt berücksichtigen!) mit Butylglykol vordispergieren. Gesamteinwaage Aluminium + Lösungsmittel: 10 g.
3. Mit dem Gefäß g das Niveau der Sperrflüssigkeit in der Bürette f auf die obere Messmarke h einstellen. 4. Aluminiumdispersion in den Kolben c geben, Kolben wieder verschließen und die Uhrzeit notieren.
5. Um einen Überdruck in der Apparatur durch die einsetzende Gasentwicklung zu vermeiden, wird durch gelegentliches Tiefersetzen des Niveaugefäßes g der Flüssigkeitsstand in g und f in etwa auf gleicher Höhe gehalten. Erreicht das Flüssigkeitsniveau die untere Messmarke i, wird die Zeit gemessen.
6. Apparatur am Tropfenfänger d öffnen, a und b abschalten.

Bestimmung der Korngrößenverteilung mit der Lasergranulometrie

Die Messung der Teilchengrößenverteilung (typische Kennzahlen) bedient sich der Methode der Lasergranulometrie und erfolgt nach der Norm ISO 13320-1.

Außer von der Hardware (Gerätehersteller, Gerätetyp) und der Software (Rechnerprogramm der Auswerteeinheit) sind die  Ergebnisse der Lasergranulometer in erheblichem Maße von folgenden Parametern abhängig:

• Dispergierart
• Dispergiergerät
• Dispergiermedium
• Dispergierenergie
• Dispergierdauer

Üblicherweise wird die Probe mit Ultraschall dispergiert. Hier kann entweder die im Gerät integrierte Ultraschallwanne verwendet oder – vorteilhafter – die Probe in einem externen Ultraschallbad vor- dispergiert werden.

Je höher die Ultraschallfrequenz bzw. die Energiedichte im Dispergiergefäß, desto „feiner“ erscheint die Probe, da umso mehr Feinsteilchen dispergiert werden. Im Extremfall werden bei hoher  Energiedichte Feinstteilchen durch mechanisches Abbrechen vom ursprünglichen Pigment erzeugt.

Der Einfluss der Dispergierdauer äußert sich darin, dass der Medianwert (D 50) mit zunehmender Dispergierzeit kleiner wird, die Probe also wiederum „feiner“ erscheint. Gegenüber Dispergierenergie und Dispergierdauer hat das Dispergiermedium einen vergleichsweise geringen Einfluss, wobei für QC-Zwecke üblicherweise in Isopropanol gearbeitet wird. Abweichende Lösemittel sind unter Berücksichtigung der Werkstoffeigenschaften des Geräts zu prüfen.

Eine genaue Beschreibung der Prüfmethode (Prüfanweisung), wie sie bei ECKART zur Anwendung kommt, steht auf Nachfrage zur Verfügung.

Prüfung der Gasungsstabilität

1. Apparatur

1.1 300 ml Gaswaschflasche
1.2 Doppelkammer-Gasblasenzähler
1.3 geschliffener Stöpsel

2. Ausführung

2.1 300 ml des mit Aluminiumpigment (Aluminiumanteil fest: ca. 3%) pigmentierten Lackes werden in die Gaswaschflasche gefüllt.
2.2 Der Gasblasenzähler wird auf die Flasche gesetzt.
2.3 In die untere Kammer werden durch die seitliche Öffnung 25 ml Wasser eingefüllt.
2.4 Die Apparatur wird in ein 40 °C Wasserbad eingesetzt und ein 30 minütiger Druckausgleich durchgeführt.
2.5 Nach dem Druckausgleich wird der Schraubverschluss gut verschlossen.

3. Auswertung

3.1 Das Wasservolumen, das von der unteren in die obere Kammer gedrückt wird, entspricht dem entwickelten Gasvolumen (Wasserstoff).

3.2 Die entwickelte Gasmenge sollte nach 30 Tagen maximal 25 ml betragen.

Unsere anwendungstechnische Beratung in Wort, Schrift und durch Versuche erfolgt nach bestem Wissen, gilt jedoch nur als unverbindlicher Hinweis – besonders unter Berücksichtigung der Informationen in unseren technischen Datenblättern und Sicherheitsdatenblättern – auch in Bezug auf etwaige Schutzrechte Dritter, und befreit Sie nicht von der eigenen Prüfung der von uns gelieferten Produkte auf ihre Eignung für die beabsichtigten Verfahren und  Zwecke. Anwendung, Verwendung und Verarbeitung der Produkte erfolgen außerhalb unserer Kontrollmöglichkeiten und liegen daher ausschließlich in Ihrem Verantwortungsbereich.

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