Silikonharzlack
Silikonharzlacke oder Siliconharzlacke sind Lacke, bei denen Silikonharz als Hauptbindemittel verwendet werden. Im Gegensatz zu den meisten anderen Lacken basieren diese auf einer anorganischen Bindemittelmatrix. Die Hauptanwendungen liegen in Bereichen, die eine hohe Temperaturbeständigkeit erfordern, z. B. bei Öfen.[1]
Silikonharzlacke sind von Silikonharzfarben zu unterscheiden. Bei diesen handelt es sich um wässrige Dispersionsfarben, deren Eigenschaften durch den Zusatz kleiner Mengen Silikonharz optimiert wurden.[1]
Zusammensetzung
Wie alle Lacke enthalten Silikonharzlacke Bindemittel, Pigmente, Füllstoffe, Additive und Lösemittel.
Als Filmbildner werden vernetzte, hochmolekulare Polysiloxane verwendet. Das Grundgerüst besteht somit aus Silizium-Sauerstoff-Bindungen. Organische Reste (z. B. Alkyl- oder Aryl-) sind dabei immer an Silicium-Atome gebunden. Die am häufigsten verwendeten Substituenten sind dabei Methyl- oder Phenylgruppen. Bei den sogenannten modifizierten Silikonharzen werden Silikonharze und klassische Lackbindemittel wie Polyester, Alkydharze, Acrylate oder Epoxide in einer frühen Phase der Synthese kombiniert.[1][2]
Die meisten der für andere Lacksysteme geeigneten Rohstoffe sind theoretisch auch für Silikonharzlacke geeignet. Aufgrund des Anwendungsgebietes von Silikonharzlacken kommen in der Praxis jedoch hauptsächlich temperaturstabile Rohstoffe zum Einsatz. Zur Pigmentierung werden hauptsächlich Metalleffektpigmente, Titandioxid, Ruß oder Eisenoxidrot eingesetzt.[3][4]
Als Lösemittel kommen nur wenige Substanzen in Frage, da eine gute Löslichkeit nur in Aromaten und halogenierten Kohlenwasserstoffverbindungen, sowie Estern vorliegt. In aliphatischen Lösemitteln und Ketonen ist die Löslichkeit beschränkt.[2]
Eigenschaften
Generell bieten Silikonharzlacke ein Eigenschaftsprofil, das sich von allen klassischen, also auf organischen Bindemitteln basierenden, Lacken unterscheidet. Insbesondere die extrem hohe Temperaturstabilität und die gute Wetterbeständigkeit, vor allem gegen Kreidung und Vergilbung, ragen heraus. Der geringe Anteil an organischen Gruppen ergibt eine nur geringe Änderung des Filmvolumens während der Härtung. Dadurch ergibt sich eine sehr dichte Schicht, die wiederum eine gute Filmfestigkeit erzeugt.[4]
Methylsilikonharzlacke sind mit nahezu allen organischen Bindemittelsystemen unverträglich. Sie erzeugen eine extrem hydrophobe Lackoberfläche, die auch abweisend gegenüber Klebstoffen wirkt. Diese Systeme sind meist matt und extrem spröde. Sie besitzen nur ein geringes Pigmentaufnahmevermögen. Die Beständigkeit gegen Lösemittel ist gut, nicht jedoch gegen Laugen. Die Temperaturstabilität ist gut, so dass kurzzeitig bis zu 500 °C, dauerhaft bis zu 200 °C erreicht werden. Lacke auf der Basis von Methylsilikonharzlacken können durch Wasserabspaltung physikalisch trocknen. Durch die oxidative Abspaltung von Methylgruppen bei hoher Dauertemperaturbelastung wird die Lackschicht auf ein extrem stabiles Siliziumdioxid-Gerüst reduziert. In Kombination mit metallischen Pigmenten entsteht eine extrem hitzestabile Schicht. Diese Systeme sind unter der Bezeichnung Silberbronze bekannt.[2][4]
Phenylsilikonharzlacke besitzen gegenüber Methylsilikonharzlacken ein besseres Pigmentaufnahmevermögen, eine höhere Temperaturstabilität (kurzzeitig bis zu 700 °C, dauerhaft bis zu 280 °C) und eine bessere Verträglichkeit gegenüber organischen Lackbindemitteln, besitzen jedoch eine weichere Oberfläche. Diese Systeme besitzen darüber hinaus eine extrem hohe Temperaturwechselbeständigkeit. Lacke auf Basis von Phenylsilikonharzen erzeugen beim Verdunsten des Lösemittels eine klebrige Oberfläche, so dass diese Systeme ausschließlich Einbrennlacke sind.[2][4]
Bei silikonmodifizierten Bindemitteln ist die Wetterechtheit höher als bei den korrespondierenden rein organischen Bindemitteln, selbst wenn nur wenig Silikonharz enthalten ist. Die weiteren Eigenschaften richten sich dann im Wesentlichen nach der anderen Bindemittelkomponente. Wenn das Silikonharz den Hauptanteil stellt, ist die Temperaturbeständigkeit nur leicht eingeschränkt, oft ist jedoch eine Verbesserung des Applikationsverhaltens bemerkbar.[2][4]
Anwendungen
Silikonharzlacke werden hauptsächlich bei der Beschichtung von Herden, Öfen und weiteren Geräten aus der Elektroindustrie verwendet. Generell sind diese Systeme für alle Anwendungen geeignet, bei denen eine hohe Temperatur- und/oder Wetterbeständigkeit benötigt wird. Siliconmodifizierte Systeme werden für hochwetterbeständige Lackierungen, bei denen keine zusätzliche Dauertemperaturbeständigkeit notwendig ist, verwendet.[2][4]
Verarbeitung
Hitzebeständige Schutz- und Decküberzüge benötigen eine gründliche Untergrundvorbehandlung. In der Regel wird ein metallischer Untergrund blank mit einer ebenfalls auf Silikonharz basierenden Grundierung überzogen, der ein mehrschichtiger Aufbau folgt. Da die höheren Schichten bei vollständiger Aushärtung nicht mehr haften würden, findet die Aushärtung der unteren Schichten nur unvollständig statt, so dass ein Kompromiss aus Haftung und Vernetzung erreicht wird.
Bei hochhitzebeständigen Korrosionsschutzsystemen ist die Haftfestigkeit zum Untergrund entscheidend, so dass hier eine mechanische Vorbehandlung durch Strahlen üblich ist.
Einzelnachweise
- H. Römpp; Römpp Lexikon; Lacke und Druckfarben; 1998; Thieme; Stuttgart; ISBN 9783137760016.
- A. Goldschmidt, B. Handtschke, E. Knappe, G. Vock; Glasurit-Handbuch Lacke und Farben; 11. Auflage; Vincentz Verlag; Hannover; 1984; ISBN 3878701926.
- H. Kittel; Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen Band I, Teil 2: Grundlagen, Bindemittel; Seite 287ff; W. A. Colomb Verlag; Berlin; 1973; ISBN 3879030421.
- H. Kittel; Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen Band IV: Lack- und Beschichtungssysteme, Formulierung; Seite 486ff; W. A. Colomb Verlag; Berlin; 1976; ISBN 3879030472.