Schulung zum Verständnis von Mattierung von Lacken

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Schulung zum Thema Mattierung von Farben – Hauptinhalte:
1. Erklärung, was eine mattierende Wirkung ist.
2. Grundlegende Voraussetzungen für eine mattierte Oberfläche.
3. Haupttypen und Sorten von Mattiermitteln/Mattierpulvern.
4. Besprechung der Möglichkeiten zur Dispergierung von Mattiermitteln/Mattierpulvern.
5. Parameter, die die Mattierwirkung beeinflussen.
6. Zusammenfassung der beliebtesten Anwendungsbereiche für mattierende Farben.
Einleitung: Warum ist Mattierung notwendig? Im Alltag sind Gegenstände mit Mattierungseffekt überall zu finden: zu Hause, auf dem Weg zur Arbeit oder in Restaurants im Dunkeln. Innenmöbel weisen meist einen matten Finish auf, und die Holzplatten an der Außenseite von Restaurants haben im Allgemeinen ebenfalls einen mattierten Aufbau. Wenn es darum geht, zwischen einem hellen oder matteren Effekt zu wählen, beschränken wir uns nicht nur auf modische und ästhetische Aspekte. Die Praxis hat gezeigt, dass Anforderungen wie Reinigungsfreiheit, Glanzeffekt und Haptik ebenfalls unsere Entscheidungen beeinflussen. Wenn wir im Büro ankommen, egal ob mit dem Auto, dem Bus oder dem Zug, stellen wir fest, dass die Innenausstattung der verschiedenen Verkehrsmittel im Allgemeinen matt ist. Aus praktischen und sicherheitstechnischen Gründen verfügen die Tafeln in den Schulen über eine matte Oberfläche, um Blendungen zu vermeiden. Auch das Innere des Autos folgt diesem Design: Einige praktische und kostengünstige Ausstattungselemente sowie die Innendekorationen sind aus Sicherheitsgründen mit mattem Lack versehen, der nicht blendet. Reflexionsschutz ist ein Problem. Die Oberflächen von Wolkenkratzern werden in der Regel nicht mit glänzenden Farben gestrichen. Stattdessen werden die Stahl- oder Alu-Untergründe mit vorgefärbten Platten bedeckt. Dabei wird immer eine mattierende Farbe verwendet, um gefährliche Reflexionen zu vermeiden, die die Augen von Fußgängern oder Autofahrern reizen könnten. Außerdem ist Wirtschaftlichkeit ein weiterer wichtiger Faktor bei der Auswahl des Oberflächenzustands von Lacken. Zum Beispiel können bei bestimmten Untergründen, die zerkratzt sind, leichte Einbuchtungen aufweisen oder schmutzig sind, mattierende Farben verwendet werden, um diese Mängel zu verbergen. Hingegen ist es schwierig, solche Fehler mit glänzenden Lacken zu verdecken. Was ist der Matteffekt? Was bedeutet „Matteffekt“? Zum Beispiel die Farbe – egal ob sie matt oder glänzend ist – ist ein subjektives Eindruck, der von unseren Sinnen erzeugt wird. Licht wird von einer glatten Oberfläche auf unsere Augen reflektiert, und wir klassifizieren es anhand seines Glanzes. (Weiß) Genauer gesagt wird nur das Licht reflektiert, das auf die Oberfläche fällt. Der Rest dringt in die Lackschicht ein, wird dort gestreut und von den Pigmenten sowie dem Trägermaterial aufgenommen. (Schwarz, Gelb) Die Reflexionsstärke hängt von der Glätte der Oberfläche ab. Zum Beispiel spiegeln Spiegel, wie allgemein bekannt ist, Licht stark wider, und ihre Oberfläche ist sehr glatt. Im Gegensatz dazu streut die mikroraue Oberfläche der Lackschicht das Licht und reflektiert nur einen Teil davon. In diesem Beispiel ist eine gelbe, mattierte Fläche entstanden. Die Voraussetzung für einen perfekten Abschirmungseffekt ist es, das gesamte einfallende Licht zu streuen. Das bedeutet auch, dass das direkt auf das Substrat fallende Licht gestreut wird. Andernfalls wird das Substrat das Licht vollständig durchlassen und so ein helles Aussehen erzeugen. Die mikroskopische Rauheit der Lackoberfläche ist der Grund für die Streuung des Lichts, wodurch eine mattierende Oberfläche entsteht. Die grundlegenden Elemente für die Erzielung einer mattierten Oberfläche: Schwämme wurden in der Vergangenheit verwendet, um die Außenseite einer getrockneten Lackschicht zu schleifen. Durch Bearbeitung entstehen feine Kratzer, wodurch die Lackschicht ein feines, edles mattes Aussehen erhält. Jetzt gibt es mehr Materialien zur Herstellung von mattierenden Oberflächen. Obwohl einige Verarbeitungsschritte recht kompliziert sind, sind sie dennoch sehr schnell. Additive auf Basis von Siliziumdioxid, Paraffin, organischen Materialien oder sogar Füllstoffen können in Lacke eingefügt werden. Nach dem Trocknen erzeugen sie eine mikrokrumme Oberfläche des Lackfilms. Abbildung 1: Entstehung der Mattierungsbeschichtung Nach dem Auftragen der lösemittelbasierten Farbe beginnt das Lösemittel sofort zu verdunsten. Dadurch steigt die Viskosität des Materials an, wodurch das Auftragen der Farbe allmählich schwieriger wird – bis schließlich eine harte, doch elastische Lackschicht entsteht. Die Verdunstung des Lösungsmittels führt dazu, dass der Mattierungsstoff sich über die gesamte Oberfläche der Lackschicht verteilt, wodurch die Lackschicht dünner wird. Diese Schrumpfung ist die Hauptursache für die Entstehung mikroskopischer Unebenheiten – mit anderen Worten: Es entsteht eine mattierte Lackschicht. Die folgende Abbildung erklärt, warum Lacke mit hohem Gehalt an organischen Verdunstungsstoffen (VOC) leichter einen matten Effekt erzeugen als Lacke mit hohem Feststoffgehalt. Wir können zu dem Schluss kommen: Je höher der Feststoffgehalt des Harzes ist, desto schwieriger ist es, eine mattierte Oberfläche zu erzielen. UV- oder EBN-Systeme weisen kaum Schrumpfung auf, und genau das macht es so schwierig, mit diesen Lacken einen matten Effekt zu erzielen. Man kann auch sagen, dass je dicker die Lackschicht ist, desto schwieriger ist es, eine matte Oberfläche zu erzielen. Abbildung 2: Schnitt durch eine Lackschicht mit Mattierpulver. III. Haupttypen und Sorten von Mattiermitteln/Mattierpulvern. Alle in der Lackindustrie verwendeten Mattiermittel/Mattierpulver haben ihre eigenen Eigenschaften und Vorteile. o Siliziumdioxid o Wachs o Füllstoffe o Organische Stoffe. Verwendung von Siliziumdioxid: Es gibt viele Möglichkeiten, Ausbleichmittel aus Siliziumstein herzustellen. Je nach Herstellungsverfahren lassen sie sich in zwei Kategorien einteilen. Eine Art wird durch die Gel-Methode hergestellt, die andere durch die Ausfällungsmethode. Beide nach der Behandlung hergestellten Produktarten können zu Standard-Siliziumdioxid-Opazitätsmitteln verarbeitet werden. Der Behandlungsprozess bezeichnet die Modifizierung der Siliziumdioxid-Oberfläche in gewissem Maße unter Verwendung organischer (Paraffin-) oder anorganischer Materialien. Behandeltes Siliziumdioxid weist unterschiedliche Korngrößen, Korngrößenverteilungen und Porenvolumina auf. Die Abschirmwirkung von Siliziumdioxid ist relativ stark; bei hohem Einsatz kann dies zu einer Erhöhung der Viskosität führen. Während des Lagerns besteht eine Tendenz zur Ausfällung, insbesondere bei unverarbeitetem Siliziumdioxid. Synthetisches Aluminiumsilikat kann teilweise Titandioxid als hochwertiger Zusatzstoff ersetzen und in Emulsionsgrundierungen eingesetzt werden. Dieses Produkt zeigt in einem trockenen Emulsionslack eine ausgewogene Mattwirkung. In Systemen aus langkettigen Alkyddharzen kann es als Mattiermittel verwendet werden, muss jedoch zusammen mit Pigmenten und Füllstoffen dispersiert werden. Abgesehen von Systemen mit Pulverbeschichtungen kann Siliciumdioxid-Opaciermittel in allen Beschichtungen eingesetzt werden. Anwendungen von Paraffin Heutzutage gibt es auf dem Markt viele verschiedene Paraffinprodukte. Wachsstoffe auf Basis von Polyethylen, Polypropylen und Brasilianischem Wachs werden am häufigsten in Farben und Tinten verwendet. Wachsprodukte auf Polytetrafluorethylen (PTFE)-Basis können ebenfalls als Mattiermittel verwendet werden. Im Vergleich zu Siliziumdioxid modifiziert Paraffin die Lackschicht, indem es an der äußersten Oberfläche schwimmt. Dadurch werden auch die folgenden Eigenschaften beeinflusst: Opazität/Glanz ； Rutschfestigkeit und Schmutzabweisung ； Antiklebewirkung und Abriebfestigkeit, Sedimentationsbeständigkeit sowie Oberflächenspannungsresistenz. Die meisten dieser Produkte sind mikronisiert worden, sodass sie in auf Wachsembulsionen basierenden Lacken in einem weiten Konzentrationsbereich verwendet werden können. Ihre Dispersion variiert je nach Korngröße und Korngrößenverteilung. Verwendung von Füllstoffen: Durch die Verwendung bestimmter Füllstoffe kann die Volumenkonzentration der Pigmente in der Farbe erheblich erhöht werden. Zudem können diese Füllstoffe verschiedene Aspekte beeinflussen. Deshalb ist das Konzept der Lichtabsorption nur auf Farben beschränkt, was wiederum auf preiswerte, minderwertige Lacksysteme zurückzuführen ist. Der Partikelgrößenbereich des Füllstoffs ist sehr eng, weshalb er zusammen mit den Pigmenten dispersiert werden muss. Um die gewünschte Glanzgrad zu regulieren, wird in der Regel am Ende des Lackherstellungsprozesses Siliziumdioxid hinzugefügt und vermischt. Organische Materialien: Mit modernen Mahntechniken können wir Kunststoffe auf Basis von Poly-Methyl-Urethan-Harzen bearbeiten. Dieses Produkt hat nur einen geringen Einfluss auf die Viskosität, seine thermische Stabilität reicht bis zu 200 °C. Zudem weist es eine gute Lösungsmittelbeständigkeit auf und lässt sich leicht dispergieren. IV. Wie man Mattiermittel/ Mattierpulver verteilt // Durch die Untersuchung von Mattiermitteln können wir sie in zwei Arten einteilen: (i) solche, die zusammen mit der Farbe vermischt werden, sowie (ii) solche, die zusammen mit Pigmenten und Füllstoffen verteilt werden. Der zweite Prozess ist leicht umzusetzen. Durch den Einsatz geeigneter Geräte kann eine gute Dispersion zusammen mit Pigmenten und Füllstoffen erreicht werden (Hochgeschwindigkeits-Dispergatoren, Kugelmühlen usw.). Abbildung 1: Bei der Dispersion von Siliziumdioxid, Paraffin oder organischen Stoffen als Mattiermittel können drei verschiedene Methoden angewandt werden: durch Verdünnung (Konzentrattechnik) ； Bei der Herstellung von Farben erfolgt die Dispergierung direkt ； Oder auf Wunsch des Benutzers in der letzten Phase der Beschichtung, um die Mattigkeit leicht anpassen zu können. Die Konzentrierungsmethoden haben Vorteile und Nachteile. Der Vorteil ist, dass der Konzentrat leicht erhältlich ist und auch durch eine langsame Umrühration mit einem Rührer vermischt werden kann. Der Nachteil besteht erstens darin, dass der Konzentrationsgrad des Mattiermittels nicht hoch ist, und zweitens darin, dass das Lösungsmittel von der Oberfläche des Konzentrats verdunstet, wodurch die Stabilität des pastösen Mattiermittels bei der Lagerung abnimmt. Außerdem bilden sie halbtrockene Klumpen, die sich beim Hinzufügen zum Lack nur schwer verteilen lassen. Schließlich ist eine breite Anwendung schwierig, wenn die pastöse Konzentratierung Harze enthält. Bei der Herstellung von Farben muss man die gängigen Mischmethoden berücksichtigen, die zur Zugabe von Mattierungsmitteln verwendet werden. Mit einem Rührer oder Auflöser kann der weiche Mattierungsstoff mit einem Klebstoff niedriger Viskosität vermischt werden. Die meisten Lichtstoppmittel lassen sich leicht dispergieren. Zum Beispiel kann mithilfe eines Ballmühlenverfahrens die Korngröße verringert werden, wodurch eine höhere Glanzgrad erzielt wird. Dadurch lässt sich durch den Einsatz einer größeren Menge an Mattiermitteln der gewünschte Mattigkeitsgrad einstellen. Beim Hinzufügen von Mattiermitteln zur Einstellung der endgültigen Mattigkeit ist Rühren erforderlich; das Mattiermittel sollte außerdem leicht zu dispergieren sein, und das Rührgerät muss einfach sein. Es muss sichergestellt werden, dass im Behälter genügend Platz vorhanden ist, damit das Mattiermittel von oben eingefüllt werden kann. Zudem muss der Behälter luftdicht sein, um Staub zu vermeiden. Das sind alle notwendigen Bedingungen in der Produktion. Kritische Geschwindigkeit in m/s, Geschwindigkeit in min⁻¹, Durchmesser der Löscherplatte in mm, Umfang in mm: 1000, 1500, 2000, 2500, 5000. Kritische Geschwindigkeit in m/s: 30, 94, 1,5, 2,4, 3,1, 3,9, 7,9. Bei 40: 126, 2,1, 3,1, 4,2, 5,2, 10,5. Bei 60: 189, 3,1, 4,7, 6,3, 7,9, 15,7. Bei 80: 251, 4,2, 6,3, 8,4, 10,5, 20,9. Bei 100: 314, 5,2, 7,9, 10,5, 13,1, 26,2. Wie kann die Dispergierqualität des Lichtstoppmittels kontrolliert werden? Wenn Lichtstoppmittel verwendet werden, ist es notwendig, die Feinheit der Farbe oder den Hegmann-Wert zu messen, um Informationen über das Grad der Dispersion zu erhalten. Außerdem können wir die Glanzintensität im Bereich von 60° steuern. Aus den oben genannten wichtigsten Parametern geht hervor, dass die Glanzqualität des Produkts kontrolliert werden muss. Außerdem ist es für ein besseres Verständnis der Abschirmung äußerst notwendig, die Glanzwerte bei 60° und 85° zu messen. Da es keine Regeln zur Vergleich mit gängigen Beschichtungssystemen gibt, können Größenwerte manchmal als akzeptable Methode definiert werden. Die Feinheit kann in der Regel über 25 Mikrometer liegen, wie beispielsweise bei Siliziumdioxid-Opacifizierern. Durch Verringerung des Korngrößenwerts wird die Mattwirkung verringert und der Glanz erhöht. Die Viskosität und Transparenz (für Lacke, lichtempfindliche Beschichtungen) müssen ebenfalls in einem relativ festgelegten Standardbereich gehalten werden. V. Parameter, die die Mattierwirkung beeinflussen Es gibt zwei Aspekte, die die Mattierwirkung beeinflussen: die Eigenschaften des Produkts sowie die Eigenschaftsparameter der Beschichtung. * Konzentration des Mattiermittels * Leistungsmerkmale des Mattiermittels * Lacksysteme Konzentration des Mattiermittels Die Anwender prüfen in der Regel mehrere Qualitätskriterien des Mattiermittels. Sie bewerten die Produkte, die verschiedenen chemischen Bestandteile sowie die Herstellung- und Konzentrationsverfahren und lernen die Produkte durch Mischung kennen sowie die Unterschiede in ihren Dispergiereigenschaften. Abbildung 1 zeigt den Einfluss der durchschnittlichen Partikelgröße des Mattiermittels sowie den Einfluss der Konzentration auf die Glanzheit. Abbildung 1: Glanzgradparameter. Abbildung 2: Wachsparameter. Leistungsmerkmale von Mattiermitteln: Je kleiner die durchschnittliche Korngröße des Mattiermittels ist, desto besser ist der Mattierungseffekt nicht unbedingt – doch die entstehende Lackschicht ist glatter. Umgekehrt führt eine größere Korngröße zu einem stärkeren Abschattungseffekt, doch die Lackschicht ist dann nicht glatt. Während der Lagerung des Lackes neigen die Mattierungspartikel bei größerer Größe dazu, sich zu trennen und abzuscheiden. Insbesondere unverarbeitetes Siliziumdioxid und Füllstoffe müssen in Kombination mit Setzhemmern oder feinen Paraffinpartikeln verwendet werden, um dieses Phänomen zu vermeiden. Feine Paraffinpartikel sowie leicht zu dispergierendes hydrophobes Siliziumdioxid können empfohlen werden, da sie einen ähnlichen Brechungsindex wie diese Zusatzstoffe aufweisen. Die häufig verwendeten Siliziumdioxid, Paraffine und organischen Mattierungsstoffe haben denselben Brechungsindex wie Harze – das ist einer der Gründe für ihre breite Anwendung. Trägermaterialien wie Holz, Folien und Leder (natürlich oder künstlich) müssen mit einem transparenten Lack überzogen werden. Bei der Verwendung von Mattiermitteln muss die Auswirkung auf die Transparenz der Farbe gering sein. Zudem sollten das gewählte Harz und das Mattiermittel denselben Brechungsindex haben, denn dadurch kann die Transparenz der Farbe erhöht werden. Die Menge an Mattiermitteln in der Lackschicht hat ebenfalls Einfluss auf die Transparenz. Effizientere Mattiermittel erfordern eine geringere Menge und ermöglichen eine bessere Transparenz. Farbsysteme – Typische Faktoren, die das Farbsystem beeinflussen, sind (i) das Bindemittelsystem, (ii) die Anwendung des Farbstoffs, (iii) die Dicke der Schicht sowie (iv) die Trocknungsbedingungen. Die folgende Abbildung zeigt die Mattigkeitswirkung verschiedener Klebstoffsysteme. Abbildung 1: Einfluss verschiedener Anwendungen auf die Mattigkeitswirkung. Die folgende Abbildung zeigt den Einfluss verschiedener Verarbeitungsmethoden auf die Mattigkeitswirkung. Abbildung 2: Einfluss der Verarbeitungsmethoden auf die Glanzheit. Manchmal kann die Farbe unter unterschiedlichen Bedingungen trocknen – beispielsweise nach einer Woche der erzwungenen Trocknung anschließend in der Luft trocknen. Das Ergebnis ist eine unterschiedliche Abschwächung. Durch das Auftragen mehrerer Schichten desselben Lackes kann ein ähnliches Glanzerlebnis erzielt werden. Abbildung 3: Abbildung 4: Die obigen Abbildungen zeigen diese Auswirkungen. Beliebte Anwendungsbereiche Im Folgenden sind die beliebtesten Anwendungsbereiche von Mattiermitteln in Farben aufgelistet. Erklärt, warum Mattierungsbeschichtungen in diesen Bereichen so beliebt sind. Dekorative Farben, Lacke, Lösungsmittelbasierierte Farben. Dekorative Farben in verschiedenen Farbtönen, Lösungsmittelbasierierte Farben zur Befärbung von Holz. Emulsionsfarben, wasserbasierte dekorative Farben – hauptsächlich zur Verzierung der Oberfläche verwendet. Farben für Böden, zur Verbesserung des Aussehens sowie zur Reduzierung von Reflexionen und Rutschgefahr. Industrielle Beschichtungen, die durch Wärme, Luft oder Isocyanate aushärten. Beschichtungen für Metalle und Kunststoffe – zur Reduzierung von Reflexionen sowie zur Verbesserung des Aussehens und des Stils. Elektrophoretische Farben, bei denen Silizium als Hochleistungsfüllstoff verwendet wird. Farben für Rollenmaterialien und Behälter. Farben für Möbel, Lacke und dekorative Farben ； UV-Härtungssysteme, Lacke für Parkettböden – attraktives Aussehen, reflektionsarm, rutschfest. Tapeten und Metallfolienfarben – attraktives Aussehen, reflektionsarm, rutschfest. Leder und Kunstleder – attraktives Aussehen, reflektionsarm, angenehmes Gefühl beim Berühren. Mattierende Überzugslacke. Druckfarben. Als Fließhilfe in Pulverlacken verwendet. Reflektionsarm