Veröffentlichte Artikel

Ausbalancieren von Eigenschaften bei reduziertem VOC-Anteil in wasserbasierten industriellen Instandhaltungsbeschichtungen

Aufgrund der immer strengeren Vorschriften und dem zunehmenden Bedarf an Produkten mit geringem Anteil an flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) wird es immer schwieriger, die Vielzahl von Filmeigenschaften auszubalancieren, die von den Kunden benötigt werden. Aktuell liegt die strengste VOC-Vorschrift für wasserbasierte industrielle Instandhaltungsbeschichtungen bei 100 g/l. Dies kann für Beschichtungen, die den Schutz des Substrats gewährleisten und zugleich attraktiv aussehen sollen, ein ehrgeiziges Ziel sein. Bisher wurde in der Regel durch Verringerung der Tg die Polymerhärte reduziert, um eine Filmbildung unter Einsatz von geringeren Mengen an Lösungsmitteln zu gewährleisten. Dies kann sich jedoch in erheblichem Maße auf Härte, Blockfestigkeit und Anfangshaftung des Films auswirken. Um bei < 100 g/l eine Leistung zu erzielen, die mit der eines Produkts mit hohem VOC-Anteil vergleichbar ist, müssen daher häufig konkurrierende Eigenschaften ausbalanciert werden. Dies kann durch systematisches Polymerdesign erreicht werden, im Rahmen dessen alle Komponenten der Polymerzusammensetzung und -verarbeitung in Verbindung mit den entsprechenden Formulierungsstrategien optimiert werden. In diesem Artikel wird ein Styrol-Acryl-Harz der nächsten Generation, das VOC-Emissionen von 100 g/l ermöglicht und speziell zur Erfüllung dieser Anforderungen entwickelt wurde, mit aktuellen Technologien verglichen. Darüber hinaus wird ein Bericht zum Thema DTM-Polymerdesign (Direct to Metal, direkt auf Metall) und -formulierung vorgestellt, der sich u. a. mit den Abstrichen befasst, die bei einer Betonung bestimmter Beschichtungseigenschaften zu erwarten sind.

ABulickSquaredDr. Allen Bulick ist Gruppenleiter für den Bereich Industrial Resins bei EPS, der sich mit Polymerdesign und -formulierung für eine Reihe von Anwendungen beschäftigt, darunter DTM, industrielle Holzbeschichtungen und Straßenmarkierungen. Derzeit umfasst das von Dr. Bulick betreute Portfolio lösungsmittelbasierte und modifizierte Alkyde, wasserverdünnbare Produkte, Polyurethandispersionen und wasserbasierte Styrol-Acryl-Latices. Zuvor war Dr. Bulick in der Forschung tätig, wo er sich über mehrere Branchen hinweg – darunter Beschichtungen, Elektronikmaterialien sowie Öl und Gas – mit der Synthese und Formulierung kleiner Moleküle und Polymere beschäftigte. Im Jahr 2009 promovierte er an der Texas A&M University in Chemical Engineering.

Zur Präsentation beim Western Coating Symposium im Oktober 2015 vorgesehen.

ArticleKlicken Sie hier, um die Präsentation anzuzeigen

Neue VOC-Analyseverfahren und ihre potenziellen Auswirkungen auf Formulierungen

Die Verfahren zur Bestimmung des Gehalts an flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) in Farben und Beschichtungen basieren herkömmlicherweise auf der EPA-Methode 24. Diese Methode bleibt weiterhin der Industriestandard. Es gibt jedoch neue Analyseverfahren, die potenziell eine präzisere Ermittlung flüchtiger Verbindungen sowie des VOC-Gehalts von Farben und Beschichtungen erlauben. Die ASTM-Methode D6886 und andere, ähnliche gaschronomatographische Verfahren gewinnen bei der Ermittlung des VOC-Gehalts von VOC-armen und VOC-freien Beschichtungen zunehmend an Bedeutung. Der South Coast Air Quality Management District (SCAQMD) stellt mit seiner Methode 313 ein Verfahren bereit, das ebenfalls auf Gaschronomatographie basiert und Methylpalmitat als Siedepunktmarker einsetzt, um flüchtige organische Verbindungen von nicht flüchtigen Verbindungen zu trennen.

Obgleich diese neuen Verfahren eine präzisere VOC-Bestimmung bei sehr VOC-armen Produkten ermöglichen, führen sie im Bereich der Analyse fertig formulierter Farben zu neuen potenziellen Problemen. Bei Einsatz eines gaschronomatographischen Verfahrens kann es vorkommen, dass beliebte Additive wie Biozide, Feuchthaltemittel, Farbmittel, Photoinitiatoren und VOC-arme Koaleszenzmittel als flüchtige organische Verbindungen identifiziert werden, da ihre Retentionszeit geringer als die des Methylpalmitat-Siedepunktmarkers ist. Darüber hinaus besteht eine gewisse Unsicherheit im Hinblick auf mögliche Nebenprodukte, die im beheizten Injektor des Gaschronomatographen aus den zahlreichen Verbindungen entstehen können, die üblicherweise in Farbformulierungen zum Einsatz kommen. Dies bedarf noch einer Validierung.

Diese Präsentation vergleicht die EPA-Methode 24 mit der ASTM-Methode D6886 und stellt die Ergebnisse für VOC-arme und VOC-freie Farben und Additive bei der Analyse unter Verwendung der ASTM-Methode D6886 mit dem Methylpalmitatmarker bereit. Es ist wichtig, dass Entwickler, Formulierer und Hersteller von Farben und Beschichtungen die potenziellen Auswirkungen kennen, die diese neuen Methoden auf den VOC-Gehalt aktueller und künftiger Produkte haben können.

Dave NevisonDave Nevison arbeitet als Wissenschaftler für die Material Science Research Group von EPS in Minneapolis, Minnesota. In unterschiedlichen Funktionen, die vom Chemiker bis zum Labormanager reichen, ist er seit über 30 Jahren im Analysebereich sowie in der Entwicklung von Analyseverfahren für Farben und Beschichtungen tätig. Er beschäftigte sich intensiv mit VOC-bezogenen Testverfahren, einschließlich Nassbeschichtungs- und Emissionskammeranalysen. Herr Nevison ist Mitglied des ASTM Committee D01 on Paint and Related Coatings sowie des AIM VOC Committee. Er ist Absolvent der Hamline University in St. Paul, Minnesota.

Präsentiert im Mai 2015 im Rahmen der Coatings Regulations and Analytical Methods Conference

Article

Klicken Sie hier, um die Präsentation anzuzeigen.

Wasserbasierte Hochleistungs-Acrylharze für DIY-Garagenbodenfarben

Garagenbodenfarben und -versiegelungen auf Basis von wasserbasierten Einkomponenten-Acrylharzen (1K) bieten gegenüber wasser- oder lösungsmittelbasierten Zweikomponentenprodukten (2K) viele Vorteile für den DIY-Markt. 1K-Systeme sind einfach anzuwenden, umweltfreundlich und kostengünstig und bilden einen nicht vergilbenden Schutzfilm mit guter Abriebfestigkeit. Sie weisen jedoch im Allgemeinen eine schlechte Haftung bei stehender Nässe sowie schlechte Beständigkeit gegen Chemikalien, Flecken und Reifenabdrücke auf. Aufgrund neuer technologischer Entwicklungen im Bereich der wasserbasierten 1K-Acrylharze, die den Anforderungen des Umweltzeichens entsprechen, können Formulierer nun viele dieser Probleme vermeiden, die bei den derzeit handelsüblichen wasserbasierten 1K-Betonversiegelungen und -farben auftreten.

Dr. Andrew HearleyDr. Andrew Hearley ist Research and Development Manager bei Engineered Polymer Solutions (EPS Europa). Sein Studium am King's College in London schloss er mit einem Bachelor of Science ab und promovierte darüber hinaus an der University of Cambridge. Dr. Hearley verfügt über mehr als 14 Jahre Erfahrung auf dem Gebiet der wasserbasierten Polymere, die er bei DuPont Performance Coatings in Deutschland und Synthomer in Großbritannien erwarb.

Präsentiert am 21. April 2015 im Rahmen der EU Coatings Show Conference

ArticleKlicken Sie hier, um die Präsentation anzuzeigen.

Neue Technologie: EEL-konforme wasserbasierte Universalgrundierung auf Acrylbasis

Neue technologische Entwicklungen im Bereich der wasserbasierten Hochleistungs-Universalgrundierharze auf Acrylbasis, die den Anforderungen des Europäischen Umweltzeichens entsprechen, ermöglichen Beschichtungsformulierern nun die Herstellung hochwertiger Grundierungsprodukte für ein breites Spektrum an Substraten. Die neue Grundierharztechnologie besitzt eine breite Anwendbarkeit und kann in einer Vielzahl von Fällen zur Blockierung und Abdeckung eingesetzt werden: u. a. bei gerbstoffreichen Hölzern wie Western Red Cedar oder Eiche, bei gängigen Haushaltsflecken wie Nikotin-, Wasser- oder Rußflecken, bei zahlreichen Substraten wie Gips, absandender Zement/Beton, Papier, Nichteisen- und Eisenmetalle sowie bei einer Reihe von Kunststoffen wie z. B. PVC. Im Fokus stehen dabei folgende Faktoren: verringerte Komplexität der Farbherstellung, schnelle Trocknung/Überlackierbarkeit, geringe Umweltbelastung sowie Leistung und Haltbarkeit ohne Einsatz von gefährlichen Materialien wie Zinkoxid oder flüchtigen bzw. semiflüchtigen organischen Verbindungen.

Mike WildmanMike Wildman ist als Technical Product Manager im Bereich Architectural Coatings bei EPS Materials in Marengo, IL, tätig. Er verfügt über mehr als 30 Jahre Erfahrung in der Formulierung von Innen- und Außenfarben für den Dekorationsmarkt und besitzt umfangreiches Fachwissen im Bereich der Polymerentwicklung für Grundierungen. Herr Wildman absolvierte ein MBA-Studium an der Roosevelt University in Chicago, Illinois.

Präsentiert am 21. April 2015 im Rahmen der EU Coatings Show Conference

ArticleKlicken Sie hier, um die Präsentation anzuzeigen.

Rheologie als Entwicklungswerkzeug für die Formulierung von Dichtungsmitteln – Teil II

Teil II dieser Serie veranschaulicht die Nützlichkeit der dynamisch-mechanischen Analyse (DMA) für das Verständnis der mechanischen Eigenschaften von Dichtungsmitteln im ausgehärteten Zustand. Die dynamisch-mechanische Analyse stellt quantitative Materialeigenschaften ausgehärteter Dichtungsmittel als Funktion von Temperatur und Frequenz bereit und dient als informative und effiziente Methode, um Erkenntnisse bezüglich des Belastungsverhaltens ausgehärteter Dichtungsmittel zu gewinnen. Diese Präsentation zeigt die Beziehungen zwischen DMA-Messungen und den Ergebnissen zyklischer Tests nach Hockman (ASTM C719) anhand zweier repräsentativer Proben auf: eine Probe, die den Hockman-Test bestanden hat, und eine Probe, die diesen nicht bestanden hat. Die aus der dynamisch-mechanischen Analyse gewonnenen Erkenntnisse beschleunigen die Entwicklung von Dichtungsmitteln in erheblichem Maße und fördern die Produktdifferenzierung.

Dr. Carrie StreetDr. Carrie Street ist Leiterin des naturwissenschaftlichen Forschungsteams bei EPS. Ihre Arbeit liefert ein grundlegendes Verständnis des physikalischen und thermischen Verhaltens von Polymeren und formulierten Systemen. Darüber hinaus trägt sie zur Entwicklung neuer Produkte und Unterstützung der Kunden bei. Dr. Street schloss ihr Studium an der University of Oklahoma im Jahr 2007 mit dem Bachelor of Science in Chemical Engineering ab und promovierte im Jahr 2012 in Chemical Engineering an der University of Delaware.

Präsentiert im Rahmeni der ASC Convention am 21. April 2015 in Nashville, TN.

ArticleKlicken Sie hier, um die Präsentation anzuzeigen.

Rheologie als Entwicklungswerkzeug für die Formulierung von Dichtungsmitteln – Teil I

Teil I dieser Serie befasst sich mit den wissenschaftlichen Grundlagen der Rheologie und deren Einsatz als wertvolles Werkzeug für die Formulierung von Dichtungsmitteln. Durch die quantitative Messung von Struktur und Fließverhalten von Dichtungsmitteln bietet die Rheologie dem Formulierer ein Verständnis der Beziehungen zwischen den Komponenten der Formulierung und deren Auswirkungen auf die Anwendungseigenschaften. Diese Präsentation veranschaulicht die Beziehungen zwischen der Auswahl von Rohstoffen und den rheologischen Eigenschaften sowie den Anwendungseigenschaften formulierter Dichtungsmittel und stellt einen Vergleich mit den Eigenschaften von Referenzdichtungsmitteln auf. Zu den untersuchten Komponenten der Versuchsformulierung gehören das Pigment-Bindemittel-Verhältnis, die Tensidladung, die Lösungsmittelmenge und die Menge des rheologischen Modifizierungsmittels. Die gewonnenen rheologischen Erkenntnisse beschleunigen die Entwicklung von Dichtungsmitteln in erheblichem Maße und fördern die Produktdifferenzierung.

Dr. Carrie StreetDr. Carrie Street ist Leiterin des naturwissenschaftlichen Forschungsteams bei EPS. Ihre Arbeit liefert ein grundlegendes Verständnis des physikalischen und thermischen Verhaltens von Polymeren und formulierten Systemen. Darüber hinaus trägt sie zur Entwicklung neuer Produkte und Unterstützung der Kunden bei. Dr. Street schloss ihr Studium an der University of Oklahoma im Jahr 2007 mit dem Bachelor of Science in Chemical Engineering ab und promovierte im Jahr 2012 in Chemical Engineering an der University of Delaware.

Präsentiert im Rahmen der Adhesive and Sealants Council (ASC) Conference im Oktober 2014

ArticleKlicken Sie hier, um die Präsentation anzuzeigen.

Wasserbasiertes Hochleistungs-Reinacrylatharz für DIY-Garagenboden- und -Fliesenfarben 

Artikel zu EPS 293 – Pitture e Vernici – Januar 2014 Garagenbodenfarben und -versiegelungen auf Basis von wasserbasierten 1K-Acrylharzen bieten gegenüber wasser- oder lösungsmittelbasierten 2K-Produkten viele Vorteile für den DIY-Markt. Sie sind einfach anzuwenden, umweltfreundlich und kostengünstig und bilden einen nicht vergilbenden Schutzfilm mit guter Abriebfestigkeit. 1K-Acrylharze weisen jedoch im Allgemeinen eine schlechte Haftung bei stehender Nässe sowie schlechte Beständigkeit gegen Chemikalien, Flecken und Reifenabdrücke auf. In diesem Artikel wird ein neues wasserbasiertes 1K-Acrylharz vorgestellt, mit dem viele der Probleme vermieden werden können, die bei anderen derzeit handelsüblichen wasserbasierten 1K-Betonversiegelungen und -farben auftreten.

Andrew Hearley 2015 WebDr. Andrew Hearley ist Research and Development Manager bei Engineered Polymer Solutions (EPS Europa). Sein Studium am King's College in London schloss er mit einem Bachelor of Science ab und promovierte darüber hinaus an der University of Cambridge. Dr. Hearley verfügt über mehr als 14 Jahre Erfahrung auf dem Gebiet der wasserbasierten Polymere, die er bei DuPont Performance Coatings in Deutschland und Synthomer in Großbritannien erwarb.

ArticleKlicken Sie hier, um den Artikel anzuzeigen.

Dieser Artikel ist in italienischer und englischer Sprache verfügbar, Januar 2014.

Beschleunigte Entwicklung von wasserbasierten druckempfindlichen Klebemitteln durch rheologische Untersuchung

Verbesserte quantitative Testverfahren zur Unterstützung der Entwicklung wasserbasierter druckempfindlicher Klebemittel (Pressure Sensitive Adhesives, PSA) könnten sowohl Qualität als auch Geschwindigkeit des Entwicklungsverfahrens erheblich steigern. Derzeitige Einschränkungen bestehen in einer schwierigen Probenpräparation, einem großen Messfehlerpotenzial und einer beträchtlichen Dauer der Tests. In diesem Artikel wird beschrieben, wie mithilfe rheologischer Verfahren spezifische Attribute wasserbasierter PSA wie Anfangshaftung oder Scherfestigkeit ermittelt und die chemischen Eigenschaften von PSA mithilfe von Rheologie-basierten Modellen gesteuert werden können, um die Entwicklung eines Produkts mit den gewünschten PSA-Leistungsmerkmalen zu beschleunigen. Die Auswirkungen von Monomertyp, Konzentration des Kettenüberträgers und Additionsverfahren wurden anhand einer generischen PSA-Zusammensetzung untersucht. Die PSA-Leistung wurde sowohl mithilfe der FINAT-Testmethoden für Anfangshaftung, Klebkraftprüfung (180 °) und Scherfestigkeit als auch durch eine linear-viskoelastische Analyse unter Verwendung eines Rheometers ermittelt. Das viskoelastische Verhalten des Massenguts korreliert gut mit den gemessenen Werten für Anfangshaftung und Scherfestigkeit und ermöglicht ein besseres Verständnis der Auswirkungen von Formulierungsvariablen auf die PSA-Eigenschaften. Zur Korrelierung der Scherfestigkeitstests zwischen FINAT-Test und linear-viskoelastischer Analyse ist eine zusätzliche Modellierung erforderlich.

Dr. Jason NessDr. Jason Ness ist als Senior Scientist für angewandte Polymerwissenschaften und -technologie bei EPS in Minneapolis, Minnesota, tätig. Er ist verantwortlich für neue wasserbasierte Polymertechnologien und die Entwicklung strategischer Plattformen. Dr. Ness promovierte in Polymer Chemistry an der University of Minnesota und verfügt über 13 Jahre Erfahrung auf dem Gebiet der industriellen Polymerchemie.

Präsentiert im Rahmen der European Coatings Show in Nürnberg (Deutschland) im März 2013.

ArticleKlicken Sie hier, um die Präsentation anzuzeigen.

 

 

ArticleKlicken Sie hier, um den veröffentlichten Artikel anzuzeigen.