EN ISO 3233 Farben und Lacke – Bestimmung des Volumenanteils nichtflüchtiger Bestandteile

Die Norm „EN ISO 3233 Beschichtungsstoffe – Bestimmung des Volumenanteils nichtflüchtiger Bestandteile“, die auf einer europäischen Norm basiert und später von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) veröffentlicht wurde, besteht aus zwei Unterabschnitten, die unter dem gleichen Titel veröffentlicht wurden. Nämlich:

• Die Norm „ISO 3233-1 Teil 1: Verfahren zur Bestimmung nichtflüchtiger Bestandteile und der Trockenfilmdichte nach dem Archimedischen Prinzip mittels einer beschichteten Prüfplatte“ beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung des Volumengehalts nichtflüchtiger Bestandteile von Beschichtungsmaterialien und verwandten Produkten durch Messung der Dichte einer getrockneten Beschichtung für einen festgelegten Temperaturbereich und eine festgelegte Trocknungs- bzw. Aushärtungszeit. Mit diesem Verfahren wird der Gehalt nichtflüchtiger Bestandteile unmittelbar nach dem Auftragen bestimmt.

Die Ergiebigkeit von Beschichtungsstoffen kann anhand der gemäß dieser Norm ermittelten Ergebnisse zum nichtflüchtigen Anteil nach Volumen berechnet werden. Das in dieser Norm beschriebene Verfahren ist das bevorzugte Verfahren für lufttrocknende Materialien. Seine Anwendung für andere Materialien wurde bisher nicht erprobt.

Der Anhang dieser Norm gibt einen Überblick über die verfügbaren Verfahren zur Bestimmung des Gehalts an nichtflüchtigen Bestandteilen und des Volumens nichtflüchtiger Bestandteile (Anhang B).

Diese Norm gilt nicht für Beschichtungsstoffe, bei denen die kritische Pigmentvolumenkonzentration überschritten wird.

Mit dieser Methode wird die Dichte einer trockenen Beschichtung gemessen, die aus einem bestimmten Volumen flüssiger Farbe gewonnen werden kann, und ihr Volumen bestimmt. Dieses Volumen gilt als das aussagekräftigste Maß für die Deckfläche (bedeckte Oberfläche pro Volumeneinheit bei einer bestimmten Trockenfilmdicke) einer Farbe, eines Lacks oder eines verwandten Produkts. Der mit dieser Methode ermittelte Wert muss nicht mit dem Wert übereinstimmen, der sich aus der Addition der Massen und Volumina der Rohstoffe in einer Formulierung ergibt. Das von der Harz- und Lösungsmittelkombination eingenommene Volumen kann aufgrund der Kontraktion oder Expansion von Harz und Lösungsmittel gleich, größer oder kleiner als das Gesamtvolumen der einzelnen Komponenten sein.

Der zweite Faktor, der das Volumen einer trockenen Lackformulierung beeinflusst, ist der Grad der Bindemittelfüllung der Pigmentzwischenräume. Ein dritter Faktor ist die Verwendung flüchtiger Komponenten in reaktiven Systemen, nämlich Aminen und reaktiven Lösungsmitteln in dickschichtigen Zweikomponentenlacken, die zu nichtflüchtigen filmbildenden Stoffen reagieren. Oberhalb und nahe der kritischen Pigmentvolumenkonzentration ist das Volumen eines trockenen Lackfilms aufgrund der größeren ungefüllten Pigmentzwischenräume größer als das theoretische Volumen. Aufgrund der Porosität des Films ist diese Methode ungeeignet.

Die für nichtflüchtige Stoffe erhaltenen Volumenwerte hängen von der Heiztemperatur und -zeit ab und diese Bedingungen sollten für das zu prüfende Material sorgfältig ausgewertet werden.

Kurz gesagt: Die Norm ISO 3233-1 befasst sich mit Beschichtungsmaterialien und verwandten Produkten und konzentriert sich auf die Volumenwerte nichtflüchtiger Stoffe. Diese Kennzahl ist wichtig für die Berechnung des Anteils, den eine Farbe oder ein Lack zum Trockenfilm beiträgt, wobei flüchtige Lösungsmittel, die während des Auftragens und Aushärtens freigesetzt werden, nicht berücksichtigt werden. Diese Norm legt Verfahren für alle definierten Trocknungs- oder Aushärtungsbedingungen fest und ist daher vielseitig einsetzbar für lufttrocknende Farben, Einbrennlacke oder Zweikomponentensysteme.

Es handelt sich jedoch nicht um eine Universallösung. Diese Methode kann nicht auf Beschichtungen angewendet werden, bei denen die kritische Pigmentvolumenkonzentration (der Punkt, an dem die Pigmente ihre Packungseffizienz überschreiten) überschritten wird, da dies aufgrund von Porosität oder Hohlräumen zu ungenauen Dichtemessungen führen kann. Die Norm ISO 3233-1 unterscheidet sich von der Norm ISO 3233-2, die ein Pyknometer für Volumenmessungen verwendet, durch die Betonung der Verwendung beschichteter Testplatten.

Von Werften bis hin zu Möbelherstellern, die Korrosionsschutzbeschichtungen auftragen und Eichenholzpaneele polieren – die Norm ISO 3233-1 deckt alle Anforderungen ab. Im Automobilsektor trägt sie dazu bei, Klarlacke durch Minimierung des Lösungsmittelverbrauchs kraftstoffsparend zu optimieren. Umweltgenaue Volumendaten zu nichtflüchtigen Bestandteilen unterstützen die VOC-Kennzeichnung gemäß Verordnungen wie REACH, reduzieren Emissionen und fördern umweltfreundlichere Formulierungen.

• Die Norm „ISO 3233-2 Teil 2: Verfahren zur Bestimmung des Gehalts an nichtflüchtigen Bestandteilen gemäß ISO 3251 und Bestimmung der Trockenfilmdichte auf beschichteten Prüfplatten nach dem Archimedischen Prinzip“ beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung des volumetrischen Gehalts an nichtflüchtigen Bestandteilen von Beschichtungsmaterialien durch Ermittlung der praktischen Trockenfilmdichte. Dieses Verfahren ermittelt den volumetrischen Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen in Farben, Lacken und verwandten Produkten durch Messung der Dichte einer trockenen Beschichtung für einen festgelegten Temperaturbereich und eine festgelegte Trocknungs- oder Aushärtungszeit. Der Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen wird gemäß ISO 3251 bestimmt.

Die praktische Ergiebigkeit von Beschichtungsstoffen kann anhand der nach dieser Norm ermittelten Ergebnisse zum nichtflüchtigen Anteil nach Volumen berechnet werden. Dieses Verfahren legt zusätzlich zu der in ISO 3233-1 beschriebenen Plattenform eine Plattenform fest und ist für alle Produkte geeignet, die durch Tauchen aufgetragen werden können. Diese Norm gilt nicht für Beschichtungsstoffe, die die kritische Pigmentvolumenkonzentration überschreiten.

Der Anhang dieser Norm gibt einen Überblick über die verfügbaren Verfahren zur Bestimmung des Gehalts an nichtflüchtigen Bestandteilen und des Volumens nichtflüchtiger Bestandteile (Anhang A).

Kurz gesagt: Die Norm ISO 3233-2 gilt für ein breites Spektrum an Beschichtungsmaterialien, von lösemittelhaltigen Lacken bis hin zu wasserbasierten Dispersionen, und konzentriert sich auf nichtflüchtige Bestandteile nach Volumen unter bestimmten Trocknungs- oder Aushärtungsbedingungen. Im Gegensatz zu theoretischen Berechnungen liefert diese Methode die praktische Trockenfilmdichte und eignet sich ideal zur Vorhersage der Leistung von Beschichtungen nach dem Auftragen. Sie fügt sich nahtlos in die Norm ISO 3251 für nichtflüchtige Bestandteile nach Masse ein und erweitert ihre Anwendbarkeit durch eine zusätzliche Plattenform auf Tauchprozesse.

Dieser Standard eignet sich für Produkte, bei denen eine direkte Nassfilmanalyse nicht möglich ist, ist jedoch nicht universell. Er ist nicht geeignet für Beschichtungen, die die kritische Pigmentvolumenkonzentration überschreiten, da die Porosität die Dichtemessungen verfälscht.

• Die Norm „ISO 3233-3 Teil 3: Bestimmung der Dichte eines Beschichtungsstoffs und der Lösemittelkonzentration in einem Beschichtungsstoff durch Berechnung aus dem gemäß ISO 3251 ermittelten Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen“ beschreibt eine einfache und praktische Methode zur Berechnung des Volumengehalts nichtflüchtiger Bestandteile eines Beschichtungsstoffs anhand der Dichte des Beschichtungsstoffs und der Dichte der Lösemittel. Anhand der Ergebnisse des Volumengehalts nichtflüchtiger Bestandteile und der gemäß dieser Norm ermittelten Dichte kann die theoretische Ergiebigkeit eines Beschichtungsstoffs berechnet werden. Diese Norm ist nicht anwendbar auf Beschichtungsstoffe, deren Pigmentvolumenkonzentration die kritische Konzentration überschreitet.
• Das Grundprinzip der Norm ISO 3233-3 ist Effizienz durch Berechnung. Der formelbasierte Ansatz macht beschichtete Testplatten oder Auftriebsmessungen gemäß ISO 3233-1 und ISO 3233-2 überflüssig. Der Volumenanteil nichtflüchtiger Bestandteile, also der Anteil der Beschichtung, der den Trockenfilm bildet, hat direkten Einfluss auf die Ergiebigkeit (die Fläche, die mit einem Liter Farbe einer bestimmten Schichtdicke bedeckt wird). Diese Kennzahl ist entscheidend für die Kosten- und Leistungsabschätzung sowie die Minimierung der Umweltbelastung durch die Reduzierung des Lösungsmittelverbrauchs.

Die grundlegenden Anforderungen dieser Norm sind:

• Richtige Eingaben: Die Masse der nichtflüchtigen Substanz muss der Norm ISO 3251 entsprechen. Dichtemessungen erfordern empfindliche Instrumente wie ein Pyknometer.
• Bewertung der Lösungsmitteldichte: Für Lösungsmittelgemische wird eine gewichtete Durchschnittsdichte berechnet, um die Anwendbarkeit in der Praxis sicherzustellen.
• Standardisierte Bedingungen: Die Messungen werden an vorgegebene Temperaturen (meist 23 Grad) angepasst, um Konsistenz zu gewährleisten.

Diese Methode eignet sich perfekt für Hochdurchsatzeinstellungen und liefert schnelle Ergebnisse ohne Einbußen bei der Zuverlässigkeit, wenn die Eingabedaten robust sind.

Die Norm ISO 3233-3 definiert die Effizienz in der Lackindustrie neu und bietet eine rechnergestützte Methode zur Messung nichtflüchtiger Substanzen mit minimalem Aufwand. Für alle, die die Zukunft von Farben und Lacken gestalten, ist ISO 3233-3 nicht nur ein Werkzeug, sondern die Grundlage für intelligentere und umweltfreundlichere Beschichtungen.

Unsere Organisation, die seit vielen Jahren tätig ist und die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgt, verfügt über ein Team erfahrener Fachkräfte und eine breite Infrastruktur, um Tests, Messungen und Analysen in einer Vielzahl von Bereichen für Unternehmen aller Branchen durchzuführen. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm EN ISO 3233 „Farben und Lacke – Bestimmung des Volumenanteils nichtflüchtiger Stoffe“ an.