Vochtuithardende Urethaan Verfsystemen

Vochtuithardende Urethaan - Verfystemen

(Moisture Cured Urethane - Coatings)



Een van de meest veelzijdige functionele groepen uit de verfchemie is de isocyanaat groep

R – N = C = O  of  R – NCO


De chemie van Isocyanaten is in de dertiger jaren van de vorige eeuw door Otto Bayer ontwikkeld. Deze groep stoffen kan een aantal voor de verfindustrie zeer interessante reacties ondergaan en de groepen, die ontstaan door reacties met isocyanaten, verlenen de verf of de film vaak bijzondere eigenschappen.

Isocyanaten reageren met actieve waterstofatomen. De belangrijkste voorbeelden daarvan zijn: de H-atomen in alcoholen, aminen, amiden, ureum en water. Daarnaast kunnen isocyanaatgroepen met zichzelf reageren. In dit artikel beperken wij ons tot de reactie met water.

Als een isocyanaat met water reageert, wordt in eerste instantie carbaminezuur gevormd. Dit zuur is echter instabiel en ontleedt onmiddellijk in een amine en kooldioxide. Het gevormde amine reageert weer verder met de nog aanwezig isocyanaat onder vorming van een ureumverbinding.

vochtuithardende lak


Deze reactie treedt, bedoeld of onbedoeld, vrijwel altijd op in isocyanaat-houdende lakken. Vocht uit de lucht zorgt hier voor het benodigde water. Van deze reactie wordt gebruik gemaakt in de vochtuithardende lakken. Isocyanaatgroepen in het bindmiddel reageren met vocht uit de lucht tot ureumcross-links tussen de bindmiddelmoleculen en vormen op deze wijze een driedimensionaal netwerk. De vorming van CO2 die bij deze reactie plaatsvindt, kan soms problemen veroorzaken. In (te)dikke laklagen kan dit niet meer tijdig uit de film ontsnappen en geeft dan aanleiding tot schuimen.

Wanneer men een OH-functioneel hars laat reageren met een overmaat van een di-isocyanaat ontstaat een bindmiddel met functionele isocyanaat groepen. Uiteraard zal behalve de aangegeven reactie ook vorming van cross-links tussen bindmiddel moleculen optreden, waardoor de molecuulmassa van het bindmiddel zal toenemen, dit wordt een prepolymeer genoemd.

Een dergelijk prepolymeer, of een combinatie van prepolymeren, kan als bindmiddel dienen voor vochtuithardende lakken (Moisture Cure Urethane (mcu-coatings)). Na opbrengen wordt onder invloed van vocht uit de lucht een deel van de isocyanaatgroepen omgezet in NH2-groepen, die met de overgebleven NCO-groepen reageren tot ureumgroepen en op deze wijze een driedimensionaal netwerk vormen.

Ook hier is weer het gevaar van schuimvorming in dikke lagen aanwezig. Verder is nog het gevaar aanwezig, dat de lak in de pot al geleert door reactie met vocht uit het eventueel aanwezige pigment en hulpstoffen. Daarom wordt er tijdens de productie van deze lakken onder vacuüm gewerkt en tijdens de productie wordt er gebruik gemaakt van additieven welke het vocht moeten afvangen.


Productiviteit, Prestaties en voordelen


Vocht uithardende urethaan verven nemen een steeds groeiend aandeel in bij nieuwe coating projecten dit vanwege hun langdurige bescherming tegen corrosie, chemicaliën en superieure weergave van kleuren en glans behoud. Door de grote verscheidenheid van typen die beschikbaar zijn, kunnen ontwerpers en eigenaars beschikken over een pakket systemen waaronder impregneermiddelen, primers, intermediaire en deklagen. Vocht uithardende urethaan verven bieden kosten- en tijdsbesparingen door hun uitmuntende oppervlakte tolerantie, drogings-snelheid, laag verbruik, en het vermogen om toegepast te worden onder de meeste ongunstige weersomstandigheden.

Eén van de grote voordelen van vochtuithardende verven is dat ze kunnen worden toegepast op stalen oppervlakken met een minimale voorbereiding van het oppervlak. Meestal is reiniging met behulp van hand/power-gereedschap de enige vereiste voor oppervlaktebehandeling. Maar stralen is en blijft de beste methode, en tevens ook de duurste. In vergelijking met stralen, is de hoeveelheid afval van reiniging met behulp van hand/power-gereedschap drastisch minder, evenals de kosten van het conditioneren van het te behandelen oppervlak en kosten van afvalverwerking.

Deze coatings worden ontworpen met een breed scala van fysische eigenschappen, van zacht en flexibele tot hard en stijf. In slijtvastheid tests (ASTM D 4060), verliest de coating gemiddeld slechts ongeveer 10 tot 30 milligram. De impact resistentie is ook zeer indrukwekkend, tot wel 18 Nm (160 in.lbs) en rek groter dan 100 procent. In corrosie tests (zoutsproei volgens ISO 9227) worden meer dan 3000 uur resistentie behaald.

Back to Top