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Hitzeschild für Kochgeschirr

Hybridlacke auf Basis von organischen Polymeren und Siliconen schützen Pfannen, Abgasrohre und Kaminöfen gleichermaßen. Siliconharze machen diese Kombinationsbeschichtungen besonders hitzebeständig.

Beschichtete Aluminiumpfannen gehören zur Grundausstattung jeder Küche: Sie sind leicht, kostengünstig zu produzieren und kommen den Bedürfnissen moderner, gesundheitsbewusster Verbraucher entgegen: Fisch, Omelett und Pfannkuchen lassen sich darin fettarm zubereiten, weil Alupfannen weniger Öl benötigen als ihre teureren Pendants aus Gusseisen oder Edelstahl. Lediglich die Hitzebeständigkeit war lange der Schwachpunkt von Alupfannen, weshalb ambitionierte Köche – etwa für das Anbraten von Steaks bei hohen Temperaturen – andere Metalle bevorzugen. Aber auch in dieser Hinsicht haben Alupfannen zugelegt: Innen sind sie meist mit Polytetrafluorethylen beschichtet, das unter dem Markennamen Teflon bekannt ist, außen mit einem Lack auf Basis von Silicon-Polyesterharzen.

„Mit Organo-Siliconharzen lassen sich die Eigenschaften von Lacken sehr gut auf die jeweilige Anwendung einstellen.“

Philipp Haas, Marketing Manager bei WACKER

Weil beschichtete Aluminiumpfannen weniger Öl benötigen als ihre Pendants aus Gusseisen oder Edelstahl, kommen sie dem Trend zu einer gesunden, fettarmen Ernährung entgegen.

„Aluminium-Pfannen, deren Äußeres mit Silicon-Polyesterharzen beschichtet ist, halten über längere Zeit Temperaturen von bis zu 250 °C stand, kurzzeitig sind sie sogar bis zu 300 °C hitzestabil“, sagt Walter Göblmeier, Anwendungstechniker im Business Team Plastics & Coatings von WACKER SILICONES in Burghausen. Dagegen seien herkömmliche Lackharze, die auf rein organischen Polymeren basierten, nur bedingt hitzebeständig. Werden Silicone und Polyesterharze aber chemisch verbunden, erhöht das ihre Hitzebeständigkeit stark.

Die Vernetzung findet beim Einbrennen statt, wenn die applizierte Lackschicht nach dem Ablüften etwa 10 bis 15 Minuten auf 250 bis 280 °C erhitzt wird. Das Organo-Siliconharz, das als Bindemittel eingesetzt wird, umschließt die im Lack vorhandenen festen Partikel – Pigmente und Füllstoffe – und bindet diese untereinander und an den Untergrund. Auf diese Weise entsteht eine feste Beschichtung, die das lackierte Objekt gegen Angriffe von außen schützt.

Blick in die Fertigung von Benasedo: Seit 1959 stellt das Unternehmen Benasedo aus dem Großraum Mailand Spezialharze auf Alkydund Polyesterbasis für Beschichtungen und Druckfarben her. Benasedo nutzt „Intermediates“ von WACKER SILICONES, um damit seine organischen Harze zu modifizieren.

Mit Siliconharzlacken, die ohne eine organische Komponente formuliert sind, lassen sich sogar noch deutlich höhere Temperaturstabilitäten erzielen: Mit Pigmenten-Füllstoffen versehen, können diese Lacke für kurze Zeit auch einer Belastung von mehr als 650 °C standhalten. Das präferiert Siliconharze, die nicht organisch modifiziert sind, etwa für die Beschichtungen von Motorenbauteilen. Für Kochgeschirr und andere Haushaltsgegenstände sind die „Nehmerqualitäten“ reiner Siliconharz-Bindemittel, die sich auch in einem höheren Preis niederschlagen, dagegen nicht zwingend erforderlich und wären für die Anwendung auch nicht die erste Wahl. „Mit Organo-Siliconharzen lassen sich, bei gleichzeitig ausgezeichneter Haftung auf dem Substrat, die Eigenschaften von Lacken sehr gut auf die jeweilige Anwendung einstellen – und das zu marktfähigen Preisen“, sagt Philipp Haas, als Marketing Manager bei WACKER für die Vermarktung von Siliconharz-Intermediates zuständig.

„Von Märkten mit hoher Umweltsensibilität werden zunehmend wasserbasierte Lacke nachgefragt.“

Dr. Tania Trombetta, Technical Manager bei Benasedo

Verbesserte Eigenschaften

Mit 75 Mitarbeitern und einer Kapazität von 25.000 Tonnen im Jahr gehören die Italiener in ihrer Nische zu den Großen im europäischen Markt und beliefern bekannte Farben- und Lackhersteller.

Auch das Mailänder Unternehmen Benasedo, einer der führenden europäischen Lackharzproduzenten, setzt für seine Modifizierungen auf Siliconharze von WACKER: Auf Basis von organischen Harzen stellen die Italiener damit Siliconpolyester her. „Benasedo modifiziert mit unseren Intermediates seine organischen Polymere und verleiht ihnen dadurch bessere Eigenschaften“, ergänzt Göblmeier. Diese organisch modifizierten Siliconharze gehen an große europäische Farben- und Lackhersteller, die sie als Bindemittel in ihren Produkten einsetzen.

Seit mehr als zehn Jahren arbeitet der italienische Harzproduzent mit WACKER zusammen. „Unser Markt verlangt einiges“, erklärt Dr. Tania Trombetta, Technical Manager bei Benasedo. „Die Qualitätsanforderungen sind hoch, die Produkte sollen schnell verfügbar sein – und auch mal kurzfristig nachproduziert werden können. Und dabei unterstützt uns WACKER seit vielen Jahren zuverlässig.“ „Hauptsächlich verwenden wir die Siliconharz-Intermediates für Beschichtungen von Kochgeschirr“, ergänzt Dr. Trombetta. Doch auch andere Anwendungen – beispielsweise Herde, Öfen und Feuerstellen – profitierten von den WACKER-Produkten.

Auch Auspuffanlagen und andere Formteile werden mit Silicon-Polyesterharzen beschichtet. Die Vernetzung findet beim Einbrennen statt, wenn die Lackschicht etwa 10 bis 15 Minuten auf 250 bis 280 °C erhitzt wird.

Aber WACKER stellt dem Mailänder Unternehmen nicht nur seine Siliconharze, sondern auch sein anwendungstechnisches Knowhow zur Verfügung. „Wir unterstützen unsere Kunden mit Empfehlungen für Basisformulierungen“, erklärt Marketing-Manager Haas. „Wir bieten ihnen also weitere Informationen zu einer bestimmten Rezeptur. Damit können sie dann wiederum eigene Formulierungen entwickeln.“ Das kann die Entwicklungszeit verkürzen – teilweise um mehr als die Hälfte – und spart bares Geld. „Mit unserer langjährigen Erfahrung helfen wir unseren Kunden, Innovationen zu entwickeln“, ergänzt Anwendungstechniker Göblmeier.

Im vergangenen Jahr startete Benasedo gemeinsam mit WACKER eine Reihe von Innovationen – auch um seine Marktposition gegenüber Wettbewerbern zu stärken. „Wir sind überzeugt, dass die bessere Qualität sich auf dem Markt durchsetzen wird“, sagt Dr. Trombetta. Deshalb investiert Benasedo verstärkt in die Entwicklung: „Wir wollen die Hitzebeständigkeit einiger unserer Harze noch weiter verbessern – und neue entwickeln. Auch wasserbasierte Lacke stehen in unserem Fokus, weil diese zunehmend von Märkten mit hoher Umweltsensibilität nachgefragt werden“, erklärt die Chemikerin. „Und dabei bauen wir auf die Unterstützung von WACKER und sein breites Angebot an Intermediates und Siliconharzemulsionen.“

„Nachhaltigkeit ist natürlich auch in der Lack- und Farbenindustrie ein immer wichtigeres Kriterium“, ergänzt Walter Pisoni, Sales Manager bei WACKER in Italien. Benasedo benötigte ein Produkt für den Haushaltsgerätebereich, das die zulässigen Methanol- und VOC-Grenzwerte (Volatile Organic Compounds) nicht überschreiten durfte. Bei der Entwicklung eines „low VOC“-Harzes unterstützten WACKER-Experten die Mailänder. „Dabei haben wir sehr eng und ehrlich zusammengearbeitet und täglich telefoniert. Die technischen Mitarbeiter haben uns gut beraten und waren dafür auch oft bei uns vor Ort“, berichtet Benasedos Sales Manager Luciano Pau. Mit dieser offenen Zusammenarbeit haben die beiden Unternehmen es geschafft, innerhalb nur eines Jahres ein Produkt zu entwickeln, das alle neuen Umweltnormen der EU erfüllt.

SILRES® MPF 52 E hitzefest und lösemittelarm

Alkoxyfunktionelle Methylphenylsiliconharze werden seit Langem als Bindemittel in hitzebeständigen Lacken eingesetzt. Auch SILRES® MPF 52 E enthält ein Siliconharz dieser Art, und zwar in flüssiger Form. Im neuen Bindemittel liegt es allerdings feinverteilt – in Form winziger Tröpfchen – in einem wässrigen Medium vor.

Diese Zubereitungsform ist erst seit wenigen Jahren möglich. Zuvor konnte solch eine wässrige Emulsion eines alkoxyfunktionellen und damit reaktiven Siliconharzes nicht ohne Lösemittelzusatz stabilisiert werden. Mithilfe eines geeigneten nichtionischen Emulgators und durch geschickte Auswahl des Siliconprodukts fanden die Entwickler von WACKER einen Weg, eine anwendungstaugliche lösemittelarme Emulsion zu formulieren.

SILRES® MPF 52 E ist trotz ihres hohen Feststoffgehalts von 55 bis 65 Prozent dünnflüssig und lässt sich daher leicht und in der gewohnten Weise zu Lacken verarbeiten, wobei nicht allzu große Scherkräfte auf das Bindemittel einwirken dürfen. Die bei WACKER durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass sich SILRES® MPF 52 E sehr gut als Alleinbindemittel zur Herstellung von hitzestabilen Lacken eignet. Wässrige Formulierungen des neuen Bindemittels sind bereits nach 15 Minuten grifffest.

Nach dem Einbrennen erreichen Musterformulierungen, in denen kleine Aluminiumblättchen als Pigment eingesetzt wurden, eine Hitzebeständigkeit von 500 °C. Die Hitzebeständigkeit der Schwarzlack-Musterformulierungen lag mit etwa 400 °C etwas niedriger. Die eingebrannten Lacke haften gut auf metallischen Oberflächen. Sie zeichnen sich durch eine gute Chemikalien- und Abriebsbeständigkeit aus, verlieren nach thermischer Belastung kaum an Glanz und bleiben auch in der Hitze hart.

Mit dem Bindemittel können auch wasserbasierte Lacke formuliert werden, die nach der vollständigen Aushärtung den lebensmittelrechtlichen Anforderungen des deutschen Bundesinstitutes für Risikobewertung (BfR) und der U.S. Food and Drug Administration (FDA) genügen.

Hitzestabile Lacke auf Basis von SILRES® MPF 52 E sind daher in ihrer Anwendung nicht auf technische Objekte beschränkt, sondern eignen sich auch zur Lackierung von Kochgeschirr, Küchen-, Grill- und Raclettegeräten.

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