2K-PUR-Lack für Möbel: NCO:OH-Verhältnis, Topfzeit, Härte

2026-10-16 · Einstufung: Technical Knowledge

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Zweikomponenten-Polyurethanlack (2K-PU) für Holz ist ein raumtemperaturhärtender Möbellack aus einem hydroxylgruppenhaltigen Bindemittel (Hydroxyacrylat, Alkyd oder Polyester, als Lösung oder Dispersion) als Komponente A und einem Isocyanat-Vorpolymererator als Komponente B; beide werden vor Ort dosiert und über die Addition von —NCO und —OH vernetzt. Anders als Einkomponenten-Lacke werden die Filmeigenschaften vor allem von Mischungsverhältnis, Verarbeitungszeit und Härtungsbedingungen bestimmt, nicht allein von der Lösungsmittelabgabe.

Kurz gesagt: Die Steuergröße des 2K-PU-Möbellacks ist das NCO:OH-Stoffmengenverhältnis (Isocyanatindex) — lösemittelhaltig üblich 1,05–1,15. Unter 1,0 vernetzt der Lack unvollständig und bleibt weich/klebrig; über 1,2 verbleibt freies —NCO, was CO₂-Poren und Sensibilisierung begünstigt. Die Topfzeit beträgt nach dem Mischen meist mehrere Stunden; für helle und weiße Decklacke aliphatische Härter (HDI, IPDI) gegen die Vergilbung aromatischer TDI/MDI verwenden. Grundlagen: GB/T 23997-2009, GB 18581-2020, GB/T 23987-2009.

1. Härtungsmechanismus

Nach dem Mischen greift der Hydroxyl-Sauerstoff die Isocyanatgruppe an und bildet die Urethanbrücke —NH—CO—O—. Die Geschwindigkeitskonstante liegt bei 25 °C in der Größenordnung 10⁻²–10⁻⁴ L/(mol·s) — eine mittelschnelle Reaktion, daher die mehrstündige Verarbeitungszeit. Luftfeuchte konkurriert um —NCO (H₂O + —NCO → —NH₂ + CO₂, dann Harnstoff), verbraucht wirksames NCO und kann CO₂-Mikroblasen erzeugen; Wasserkontrolle begleitet Rezeptur, Verarbeitung und Härtung.

Katalysator-Selektivität

Zinn-Katalysatoren (z. B. DBTDL) begünstigen den —NCO/—OH-Weg mit wenig Blasen; tertiäre Amine fördern die —NCO/Wasser-Reaktion und verstärken Porenbildung, weshalb sie bei hochglänzenden Decklacken vermieden werden. Hohe Luftfeuchte verkürzt Trocknungs- und Überlackierungsfenster.

2. Kennwerte

Entnommen GB/T 23997-2009, GB 18581-2020 und GB/T 23987-2009.

  • Trocknung (GB/T 23997-2009): staubtrocken ≤ 1 h, durchgetrocknet ≤ 24 h.
  • Mischungsverhältnis: lösemittelhaltig NCO:OH 1,05–1,15; wasserbasiert 1,2–1,5.
  • Topfzeit: lösemittelhaltig mehrere Stunden; wasserbasiert gemessen ≈ 4–6 h, gegen Ende ca. 30 % des wirksamen —NCO verbraucht.
  • Haftung (Gitterschnitt, GB/T 9286): ≤ Grad 1.
  • Verschleiß: Masseverlust ≤ 0,050 g bei 750 g / 500 U (Decklack).
  • Vergilbung (GB/T 23987-2009, UVA-340, Std.-Temperatur (60±3) °C, 0,68 W/m², 168 h): ΔE ≤ 3,0 Klarlack / ≤ 6,0 Decklack farbig.
  • VOC (GB 18581-2020): ≤ 500 g/L Decklack, ≤ 550 g/L Grundierung.
  • Freies TDI (GB 18581-2020): ≤ 0,4 % / ≤ 0,7 %.
  • Schwermetalle: Pb ≤ 90, Cd ≤ 75, Cr ≤ 60, Hg ≤ 60 mg/kg.

3. Das NCO:OH-Verhältnis: Schalter der Vernetzungsdichte

Warum leichter NCO-Überschuss

Stöchiometrisch exakt bei 1,0, doch Spurrwasser verbraucht —NCO; lösemittelhaltig fährt man 1,05–1,15, um Wasserverlust und zusätzliche Harnstoff-Vernetzungen zu decken. Das Verhältnis wird aus Hydroxylzahl (mgKOH/g) und —NCO-Gehalt berechnet, nicht nach „mehr Härter = härter“.

Folgen bei Abweichung

  • NCO:OH < 1,0 (OH-Überschuss): untervernetzt, weich/klebrig, geringere Wasser-/Lösemittelbeständigkeit.
  • NCO:OH > 1,2 (starker NCO-Überschuss): freies —NCO reagiert weiter mit Luftfeuchte → CO₂-Poren, spröde Harnstoffzonen, Sensibilisierungs- und Compliance-Risiko.

Wasserbasierte Systeme brauchen ein höheres scheinbares Verhältnis, weil das Wasser mehr —NCO verbraucht — der häufigste Rezepturfehler.

4. Topfzeit und Verarbeitungsfenster

Topfzeit ist die Zeit nach dem Mischen, bis die Viskosität nicht mehr verarbeitbar steigt. Möbelstraßen dosieren kleine, häufige Ansätze; nach der Topfzeit leidet Verlauf, Orangenhaut und Krater entstehen. Viskosität und Glanz sind schwache Indikatoren — Fachpublikationen zeigen, dass Trübung (Haze) und Pendelhärte den —NCO-Verbrauch besser abbilden.

Bezug zum Überlackierungsfenster

Überlackieren nach staubtrocken, aber vor vollständiger Vernetzung für gute Zwischenschichthaftung; vollständig ausgehärtete Schichten müssen vorher angeschliffen werden. Die 24-h-Grenze von GB/T 23997-2009 ist die Obergrenze der Taktplanung.

5. Härterwahl: aliphatisch vs. aromatisch

Polyisocyanat-Härter aus Möbelsicht
HärterWitterung/Vergilbung—NCO (typ.)ReaktivitätMöbeleinsatz
HDI-Trimer (aliphatisch)sehr gut, vergilbungsfrei≈ 21–23 %mittelweiße/helle Decklacke
IPDI / H₁₂MDI (alicyclisch)sehr gut≈ 15–25 % (Vorpolymer)niedriger (sterisch)Witterung + Chemikalie
TDI-Addukt (aromatisch)gering, vergilbt≈ 12–14 %hochdunkle Grundierungen
polymeres MDI (aromatisch)gering, vergilbt≈ 15–25 % (Vorpolymer)hochaktiv, gedeckt eingesetzt

Für helle und weiße Möbeldecklacke aliphatische (HDI) oder alicyclische Härter bevorzugen; aromatische TDI/MDI vergilben unter UV und gehören auf dunkle Flächen oder verdeckte Grundierungen.

6. Härteentwicklung und Härtungsplan

Die Bleistift- und Pendelhärte erreicht nicht schon bei Durchtrocknung ihr Plateau: Das Netzwerk verdichtet sich bei Raumtemperatur weiter, nutzbare Härte nach ca. 24 h, Stabilisierung um 7 Tage. Verpackungs-, Stapel- und Prüfpunkte müssen diese Nachhärtung einkalkulieren. Mäßige Erwärmung beschleunigt, überstürzte Härtung verstärkt jedoch Feuchte- und CO₂-Poren.

7. FAQ

Muss das Verhältnis exakt dosiert werden?

Ja — aus Masseverhältnis, Hydroxylzahl und —NCO-Gehalt. Mehrhärtung treibt freies —NCO und erzeugt Poren und Sensibilisierung.

Warum vergilbt ein weißer Decklack?

Meist ein aromatischer (TDI/MDI) Härter. Auf HDI/IPDI umstellen und gegen ΔE ≤ 3,0 (Klarlack, GB/T 23997-2009) abnehmen.

Wie lange darf angemischtes Material stehen?

System- und temperaturabhängig: lösemittelhaltig mehrere Stunden, wasserbasiert ca. 4–6 h. Nach der Topfzeit verwerfen — nicht mit Verdünner „retten“.

Was gilt es bei der Werkstattfeuchte zu beachten?

Hohe Feuchte beschleunigt die —NCO/Wasser-Reaktion → CO₂-Mikroblasen und klebrige Oberfläche; im empfohlenen Temperatur-/Feuchtebereich verarbeiten.

Wie wird die Umweltkonformität geprüft?

Nach GB 18581-2020: VOC ≤ 500/550 g/L, freies TDI ≤ 0,4/0,7 %, Blei ≤ 90, Cadmium ≤ 75, Chrom ≤ 60, Quecksilber ≤ 60 mg/kg. Typprüfbericht zu GB/T 23997-2009 verlangen.

Quellen

  • GB/T 23997-2009 — lösemittelhaltige Polyurethan-Holzlacke für Innenräume (gültig ab 2010-02-01).
  • GB 18581-2020 — Begrenzung Schadstoffe in Holzlacken.
  • GB/T 23987-2009 (künstliche Bewitterung/Vergilbung); GB/T 9286 (Gitterschnitt).
  • Fachliteratur zu wasserbasiertem 2K-PU und Topfzeitprüfung (2012–2019).

Stand: 2026-10-16 | Erstellt vom Technik-Team der Kexin New Materials (Guangdong) Co., Ltd. Grenzwerte nach GB/T 23997-2009 und GB 18581-2020; Mischungs- und Prozessparameter gemäß Datenblatt prüfen. Lieferung EXW / FOB, für B2B-Kunden.

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