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Spezialchemikalien der BASF Specialty Chemicals by BASF Luwax · Poligen Lacke/Coatings

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Spezialchemikalien der BASFSpecialty Chemicals by BASF

Luwax� · Poligen�

Lacke/Coatings

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Luwax® · Poligen®

Wachse und Wachsemulsionen

Beispiele für den Einsatz von Luwax® und Poligen® in verschiedenen Beschichtungen.

Inhalt Seite

1. BASF Produkte 4

1.1 Übersicht der Produktklassen

1.2 Übersicht der BASF Produkte

2. Funktion der Wachse und 8

Wachsemulsionen

2.1 Übersicht der Funktionen

2.2 Beschreibung der Funktionen

3. Lacksysteme 12

3.1 Lösemittelhaltige Systeme

3.2 Lösemittelfreie Systeme

3.3 Wässrige Systeme

4. Einsatzbeispiele 13

4.1 Übersicht der Anwendungen

4.2 Autolacke

4.3 Holzlacke

4.4 Möbellacke

4.5 Parkettlacke

4.6 Überzugslacke

4.7 Pulverlacke

4.8 Can Coating/Coil Coating

5. Sicherheit 22

6. Zur Beachtung 22

Luwax® · Poligen®

Waxes and Wax Emulsions

Examples for the use of applicationsfor Luwax® and Poligen® in variouscoatings.

Contents Page

1. BASF products 4

1.1 Survey of the product grades

1.2 Survey of the BASF products

2. Functions of the waxes and 8

wax emulsions

2.1 Survey of the functions

2.2 Description of the wax functions

3. Coating systems 12

3.1 Solvent-based coatings

3.2 Solvent-free coatings

3.3 Water-based coatings

4. Applications 13

4.1 Survey of coating applications

4.2 Automotive finish coatings

4.3 Wood coatings

4.4 Furniture coatings (liquid)

4.5 Parquet coatings

4.6 Overprint varnishes

4.7 Powder coatings

4.8 Can coating/Coil coating

5. Safety 22

6. Notes 22

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® = reg. Marke der BASF Aktiengesellschaft ® = Registered trademark of BASF Aktiengesellschaft

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1. BASF Produkte

1.1 Übersicht Produktklassen

Homopolymere Polyethylenwachse:Das Hochdruckverfahren der BASF ermöglichtdie Synthese sehr vielfältiger homopolymererPolyethylenwachse (LD- und HD-Typen sowieden Molmassen von ca. 3500 und ca. 7000 g/mol).Homopolymere PE Wachse der BASF – Luwax A Marken – werden aus reinem Ethylensynthetisiert. Sie enthalten somit keine funktio-nellen Gruppen.Entscheidend für die anwendungstechnischeEignung der homopolymeren Polyethylenwachseist die Struktur und die daraus resultierendenphysikalischen Eigenschaften der Wachse.

Mikronisierte Polyethylenwachse:Mikronisierte Polyethylenwachse sind äußerstfein pulverige, homopolymere Polyethylen-wachse, deren Teilchengrößen im Mikrometer-bereich liegen.Die Mikronisate der BASF – als Luwax AF-Marken bekannt – zeichnen sich durch ihre charakteristische Kugelform aus, die sie bei derKonfektionierung erhalten.Die Grundidee der BASF Mikronisate ist es, dieKugelform und Größe der Wachspartikel für dieEndanwendung bereits in der Konfektionierungeinzustellen.

Copolymere Polyethylenwachse:Ein geeignetes Copolymer des Ethylens istVinylacetat. Durch die Copolymerisation entste-hen copolymere Polyethylenwachse – Luwax EVA Marken – mit funktionellen Gruppen,die insbesondere die Löslichkeit des BASFWachses beeinflussen.

Oxidierte Polyethylenwachse:Durch Oxidation der homopolymeren Polyethy-lenwachse erhält man Oxidate unterschiedlicherMolmassen, Härten und Säurezahlen. Luwax OA Marken sind durch die Anzahl derSäuregruppen charakterisiert. Die gute Emul-gierbarkeit der Luwax OA Marken ist auf dieSäuregruppen zurückzuführen.

Wachsemulsionen:Emulgierbare Wachse lassen sich in Wasser zusehr feinteiligen Emulsionen verarbeiten. DieTeilchengröße der Wachspartikel in den BASFEmulsionen – Poligen Marken – liegt im Nano-meterbereich d. h. die Teilchen sind noch fein-teiliger als mikronisierte Wachse.

1. BASF products

1.1 Survey of the product grades

Ethylene homopolymer waxes:The high-pressure production processemployed by BASF makes it possible to manu-facture a very diverse range of LD and HD ethy-lene homopolymer waxes with molar masses ofapprox. 3500 and approx. 7000 g/mol. The eth-ylene homopolymer waxes supplied by BASF –the Luwax A types – are prepared from pureethylene, which means that they do not containany functional groups. The chemical structureof ethylene homopolymer waxes determinestheir physical properties and their suitability for specific applications.

Micronized polyethylene waxes:Micronized polyethylene waxes are very finelydivided homopolymer waxes with a particle sizein the micrometer range. The micronized poly-ethylene waxes supplied by BASF – the LuwaxAF types – are distinguished by their character-istic spherical particles, which are a result of aspecial finishing process. The basic productionphilosophy at BASF is that the shape and sizeof the spherical wax particles at the finishingstage are the same as at the point at which thewax is applied, and no further processing is necessary.

Ethylene copolymer waxes:Vinyl acetate acid is appropriate a monomer forincorporation in ethylene copolymer waxes.Copolymers of these substance – the Luwax EVA types – contain functional groupswhich influence the solubility of the wax.

Oxidized polyethylene waxes:Oxidized homopolymer polyethylene waxes areshowing differences in molecular weight, hard-ness and acid number. The characteristic ofLuwax OA types is that they contain differentnumbers of acid groups. Due to the acid groups,Luwax OA types can easily be emulsified.

Wax emulsions:Very finely divided water based emulsions canbe prepared from waxes that are capable ofbeing emulsified. The particle size of the wax inwax emulsions supplied by BASF – Poligen types – is in the nanometer range,which means that they are even smaller thanmicronized wax particles.

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1.2. Übersicht der BASF Produkte/Survey of BASF products

BASF Wachse und Wachsemulsionen/BASF waxes and wax emulsions

Wachse/ Lieferform/ Spezielle Schmelzpunkt/ Säurezahl/ Dichte/Waxes Physical form Charakteristik/ Melting point Acid number Density

Special features (DSC) DIN 53402 (23 °C)DIN 51007 DIN 53479[°C] [mgKOH/g] [g/cm3]

Luwax® A Pulver 101 –109 0 0,910 – 0,930Granulat/Powder Granules

Luwax AH 3 Pulver/ 110 –118 0 0,940 – 0,955Powder

Luwax AH 6 Pulver 108 –116 0 0,930 – 0,950Granulat/PowderGranules

Luwax AL 3 Pulver/ 102 –108 0 0,910 – 0,925Powder

Luwax AM 3 Pulver/ 104 –108 0 0,910 – 0,925Powder

Luwax AM 6 Pulver/ 104 –109 0 0,910 – 0,930Powder

Luwax AF 29 Mikropulver/ � 7,5 µm 110 –118 0 0,940 – 0,955Micropowder (Coulter Counter)/

ca. 6 µm(Galai CIS-1)

Luwax AF 30 Mikropulver/ � 8,5 µm 110 –118 0 0,940 – 0,955Micropowder (Coulter Counter)/

ca. 6,5 µm(Galai CIS-1)

Luwax AF 31 Mikropulver/ � 10 µm 110 –118 0 0,940 – 0,955Micropowder (Coulter Counter)/

ca. 7 µm(Galai CIS-1)

Luwax AF 32 Mikropulver/ � 12 µm 110 –118 0 0,940 – 0,955Micropowder (Coulter Counter)/

ca. 7,5 µm(Galai CIS-1)

Luwax® OA Pastillen/ 94 –104 19 – 25 ca. 0,94Pastilles

Luwax OA 2 Pastillen 103 –112 19 – 25 ca. 0,96Pulver/PastillesPowder

Luwax® EVA 1 Granulat/ VAc-Gehalt/ 84 – 92 0 0,920 – 0,935Granules VAc content

ca. 10,5 %

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Korngrößenverteilung der mikronisierten Wachse/Particle size distribution of the micronized waxes

Luwax AF 29mittlere Teilchengröße(Volumenverteilung)/Average particle size(volume histogramm) : ca. 6 µm

Luwax AF 30mittlere Teilchengröße(Volumenverteilung)/Average particle size(volume histogramm): ca. 6,5 µm

Luwax AF 31mittlere Teilchengröße(Volumenverteilung)/Average particle size(volume histogramm): ca. 7 µm

Luwax AF 32mittlere Teilchengröße(Volumenverteilung)/Average particle size(volume histogramm): ca. 7,5 µm

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0,5

9,0 %8,1 %7,2 %6,3 %5,4 %4,5 %

Durchmesser (µm)Logarithmisch/diameter (µm)logarithm

3,6 %2,7 %1,8 %0,9 %0,0 %

1 2 5 10 20 60

0,5

10,0 %9,0 %8,0 %7,0 %6,0 %5,0 %

Durchmesser (µm)Logarithmisch/diameter (µm)logarithm

4,0 %3,0 %2,0 %1,0 %0,0 %

1 2 5 10 20 60

0,5

9,0 %8,1 %7,2 %6,3 %5,4 %4,5 %

Durchmesser (µm)Logarithmisch/diameter (µm)logarithm

3,6 %2,7 %1,8 %0,9 %0,0 %

1 2 5 10 20 60

0,5

7,0 %6,3 %5,6 %4,9 %4,2 %3,5 %

Durchmesser (µm)Logarithmisch/diameter (µm)logarithm

2,7 %2,1 %1,4 %0,7 %0,0 %

1 2 5 10 20 60

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Weitere BASF Produkte*

Produkt chem. Charakter/Funktion

Luhydran® A 848 S Acrylat-Dispersion/Bindemittel

Solvenon® DPM Lösemittel

Suprapal® WS Acrylat-Dispersion/Bindemittel

Styrofan® LR 8858 Acrylat-Dispersion/Bindemittel

Agitan® 730 1) Entschäumer

Shellsol® T 2) Lösemittel

Shellsol® K 2) Lösemittel

* Diese Produkte werden in den unten aufgeführtenLackformulierungen genannt.

1) Erhältlich bei Fa. Münzing, Heilbronn2) Erhältlich bei Fa. Shell

Other BASF Products*

Product Chemical nature/function

Luhydran® A 848 S Acrylic polymer dispersion/binder

Solvenon® DPM Solvent

Suprapal® WS Acrylic polymer dispersion/binder

Styrofan® LR 8858 Acrylic polymer dispersion/binder

Agitan® 730 1) Defoamer

Shellsol® T 2) Solvent

Shellsol® K 2) Solvent

* These products are included in the coating formulations below.

1) Available from Münzing, Heilbronn (Germany)2) Available from Shell

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Polyethylenwachs-Emulsionen/Polyethylene wax emulsions

Wachs- Spezielle Feststoffgehalt/ pH Viskosität/emulsionen/ Charakteristik/ Solids content ViscosityWax emulsions Special features BASF method DIN 19268 (Becher, cup

4 mm; 23 °C)DIN EN ISO 2431

[%] [s]

Poligen® WE 1 Flüssig/ 34 – 36 8,5 – 9,5 20 – 36Liquid

Poligen WE 6 Flüssig/ FDA-konform/ 33 – 36 7,5 – 9,5 20 – 60Liquid Conforms to

FDA regulations

Poligen WE 7 Flüssig/ FDA-konform/ 38 – 41 9,5 –10,5 20 –100Liquid Conforms to

FDA regulations

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2. Funktion der Wachse und Wachsemulsionen/Functions of waxes and wax emulsions

2.1 Übersicht der Funktionen/Survey of the functions

Funktion/ Wachse und Wachsemulsionen/Function Waxes and wax emulsions

Mattierung/ Luwax AM 3Luwax AM 6

Flatting Luwax AL 3Luwax ALuwax AH 3

Luwax AF 29Luwax AF 30Luwax AF 31Luwax AF 32

Poligen WE 1Poligen WE 6

Verbesserung der: Luwax AKratzfestigkeit, Luwax AH 3Scheuerfestigkeit, Luwax AL 6Oberflächenglätte/ Luwax AL 3

Improving: Luwax AF 29Scratch resistance Luwax AF 30Abrasion resistance Luwax AF 31Smoothness Luwax AF 32

Poligen WE 1Poligen WE 6Poligen WE 7

Antiblockeigenschaft/ Luwax AF 29Luwax AF 30

Anti-blocking agents Luwax AF 31Luwax AF 32

Anti-Absetzmittel/ Luwax OALuwax OA 2

Anti-settling agents

Thixotropieeffekt/ Luwax EVA 1

Thixotropy

Dispergierende Wirkung/ Alle Wachse und EmulsionenAll types of waxes and emulsions

Dispersing action

Hydrophobierende Wirkung/ Luwax ALuwax AL 3

Hydrophobing action Luwax AH 3Luwax AH 6Luwax AM 3Luwax AM 6

Blockfestigkeit/ Luwax ALuwax AH 3

Resistance to blocking Luwax AH 6Luwax AM 3Luwax AM 6

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2.2 Beschreibung der Funktionen

2.2.1 Optische Eigenschaften

MattierungLackierungen sind in der Regel sehr hochglänzende Systeme. Besteht der Wunsch nachweniger glänzenden Lackoberflächen, so kanndies durch Zugabe verschiedener Additiveerreicht werden. Eine Mattierung, eingestelltdurch den Einsatz von homopolymeren Poly-ethylenwachsen zeigt sehr schöne, seiden-matte optische Effekte.Durch das Lösen der Wachse und der ansch-ließenden Ausfällung im Lack in sehr feinerTeilchengröße, verhindern die Wachspartikeldie gleichmäßige Reflexion des Lichtes undwirken mattierend.

GlanzMit zunehmendem Wachsgehalt sinkt derGlanz, so dass durch Wachszusatz nie eineGlanzerhöhung sondern immer ein Glanzerhaltoder auch eine Glanzminderung erreicht wird,es sei denn, man poliert die Oberflächen wiebei den Bodenpflegemitteln (z. B. Parkett).Wachsemulsionen führen in der Regel zu gerin-geren Glanzverlusten als eindispergierteWachse, (Wachspartikel im Mikrometerbereich,z. B. Mikronisate) weil die in der Emulsion vor-handenen Wachspartikel im Nanometerbereichliegen und somit die Reflexion weniger stören.Der Messwinkel bei Glanzmessungen liegt inder Regel bei 60°.

2.2.2 Mechanische Eigenschaften

Oberflächenglätte (Slip)Lackoberflächen mit hoher Oberflächenglätte(geringem Oberflächenreibwiderstand) sinderwünscht, um Scheuerfestigkeit, Reibfestig-keit und auch Kratzfestigkeit zu erzielen.Geeignet sind Polyethylenwachse mit hoherHärte. Die stärksten Effekte werden mit Mikro-nisaten erzielt, weil dort die Anforderungen anhohe Härte, Feinheit der Wachspartikel undenge Korngrößenverteilung gleichermaßenerfüllt sind und die Oberflächenfriktionentscheidend herabgesetzt wird. Die Glättewird über eine Apparatur mit integrierter Feder-waage bestimmt. Die Messeinheit ist mN.

2.2 Description of the wax functions

2.2.1 Visual appearance

Matt finishesCoatings are usually very glossy, but variousadditives can be used to reduce the gloss ofcoated surfaces if required. Ethylene homo-polymer waxes can be used to obtain a veryattractive, satin matt finish. The wax is first ofall dissolved in the coating and then caused toprecipitate in the form of very finely dividedparticles. The wax particles scatter thereflected light, causing a matt effect to beobtained.

GlossThe gloss of paints and coatings always getgloss retention or decreases when increasingamounts of wax are added to them, unlessthey are buffed as for example polishes for par-quet floor. The decrease in gloss that occurswhen wax emulsions are added to coatings isusually lower than the decrease in gloss thatoccurs when micronized waxes are added inpowder form, because the particles containedin emulsions are much smaller, their size is inthe nanometer range and there is less scatter-ing of reflected light. The gloss of coated sur-faces is usually measured at an angle of reflec-tance of 60°.

2.2.2 Mechanical properties

SlipMany coated surfaces are required to have alow sliding friction in order for them to havehigh abrasion resistance, scratch resistanceand rub fastness. Very hard polyethylenewaxes are used to obtain high slip. Micronizedwaxes give the highest slip, because they arevery hard, the wax particles are very fine andthe particle size distribution is tight. Thisresults in a large reduction in sliding friction.Sliding friction is measured with an apparatuswith an integrated spring balance, and theresults are expressed in mN.

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Slip resistanceThe high slip that can be obtained with micron-ized waxes is not always desirable. Dispersionsof ethylene homopolymer waxes are very effec-tive for enhancing the slip resistance of sur-faces and increasing their tendency to block.The slip resistance is measured in the sameway as the sliding friction.

Abrasion resistance, rubfastness andscratch resistanceCoated surfaces as for example parquet floors,which are continually exposed to mechanicalaction, are subject to wear. Hard waxes can beapplied to surfaces to protect them frommechanical action (abrasion, scratches andattrition). The abrasion resistance can be quan-tified precisely by measuring the loss in weightafter abrasion. Wear can be quantified by measuring the lossin weight of the coated substrate.Rubfastness is usually measured with a Tabertester. It is expressed as the number of rubcycles endured by the surface until significanttraces are visible. The scratch resistance of coated surfaces is avery important point to consider if they regu-larly come into contact with sharp or angularobjects.

2.2.3 Rheological properties

Thixotropy/orientation of pigment particlesSome polyethylene waxes form a non-Newton-ian liquid when they are dispersed in certainsolvents. Ethylene copolymer waxes in particu-lar tend to form thixotropic liquids. Thixotropicliquids differ from Newtonian liquids is that theyare highly viscous at rest but their viscositydecreases under shear. This effect is exploitedin automotive coatings, because it causes certain pigments such as aluminium pigmentsto become orientated, which gives rise to ametallic effect.

Anti-settling agents Some polyethylene waxes such as oxidizedpolyethylene waxes can be dispersed in certainsolvents and used as anti-settling agents forpigments, fillers and other additives. Disper-sions used to prevent settling are not as thixo-tropic as those used to orientate pigment particles.

Blockfestigkeit (Antislip)Hohe Oberflächenglätte, wie sie insbesonderedurch den Einsatz von Mikronisaten erzieltwird, ist nicht immer erwünscht. Soll die Ober-fläche eher blockierende, rutschhemmendeEigenschaften aufweisen, zeigen Wachsdisper-sionen auf Basis homopolymerer Polyethylen-wachse gute Wirkungen.Die Messung der Blockfestigkeit erfolgt auf dieselbe Weise wie die Messung derOberflächenglätte.

Abriebfestigkeit, Scheuerfestigkeit(Reibfestigkeit) und KratzfestigkeitMechanisch stark beanspruchte Lackober-flächen, wie z. B. Parkettlacke, sollten einengewichtsmässig nachweisbaren Abriebsverlust,eine gute Scheuerfestigkeit und eine guteKratzfestigkeit besitzen. Um diese Eigenschaf-ten zu erreichen, werden Wachse eingesetzt,die auf Grund ihrer Härte, den Materialabriebwesentlich verringern und die Oberflächeunempfindlicher gegen mechanische Beanspru-chung machen. Der Abrieb kann durch den präzise ermitteltenGewichtsverlust nach der mechanischen Bean-spruchung gemessen werden.Die Prüfung der Scheuerfestigkeit wird miteinem Prüfbau-Quartant (Scheuertest) durch-geführt. Ermittelt wird die Hubzahl, bei derdeutliche Spuren der Scheuerbeanspruchung sichtbar werden.

2.2.3 Rheologische Eigenschaften

Thixotropie/Orientierung von Pigment-partikelnEinige Polyethylenwachse, die in bestimmtenLösemitteln eindispergiert werden, haben dieEigenschaft, dass Nicht-Newton’sche Flüssig-keiten mit thixotroper Rheologie entstehen. Zudieser Anomalie neigen insbesondere Copoly-mere Polyethylenwachse. Das Phänomen derThixotropie zeigt sich in der Praxis wie folgt:Eine thixotrope Flüssigkeit wird unter Einwir-kung einer Scherung dünnflüssig, während sieim Ruhezustand zu einer höher viskosenMasse übergeht. Dieses Verhalten wird fürAutomobillacke genutzt, denn es ermöglichtbei bestimmten Pigmenten (Alu-Pigmenten)eine Partikelorientierung und damit die Erzeu-gung eines Metallic-Effektes

AntiabsetzmittelÄhnlich wie bei der Thixotropie aber wenigerstark ausgeprägt, verhalten sich einige Poly-ethylenwachse (PE-Oxidate) in bestimmtenLösemitteln (Dispersionen) als Antiabsetzmittelfür Pigmente, Füllstoffe und sonstige Additive.

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2.2.4 Sonstige Eigenschaften

Hydrophobierende Wirkung(Wasserfestigkeit)Da homoplymere Polyethylenwachse im Ver-gleich zu den mehr oder weniger polarenLacksystemen völlig hydrophob sind, werdenzur Erhöhung der Hydrophobie des Lacksy-stems – beispielsweise zur Verbesserung derWetterbeständigkeit von Außenlacken – Poly-ethylenwachse eingesetzt.Durch die Hydrophobierung des Lackes durchPolyethylenwachse wird das Wasser abge-stoßen (Randwinkel der Wassertröpfchen wirderhöht) d. h. die Wassertröpfchen werden amEindiffundieren in den Lack gehindert; sieperlen ab.

Dispergierende WirkungWachse haben auch eine dispergierende Wir-kung auf Pigmente und Füllstoffe, die in denmeisten Lacken enthalten sind. Wachse zei-gen eine gute Benetzung von Pigmenten, sodass die Pigmentagglomerate leicht in diePrimärteile überführt werden und damit dis-pergiert bleiben. Die Folge ist eine höhereFarbausbeute (höhere Farbstärke) bei derHerstellung des Lackes. Weiterer Vorteil derPolyethylenwachse bei der Herstellung vonLacken ist die Verbesserung der Fließfähig-keit, was zu einer messbaren Erhöhung desProduktionsausstoßes führt.

2.2.4 Other properties

Water repellency Polyethylene waxes are used to increase thehydrophobicity of coatings, in order to improvethe weathering resistance of exterior paints forinstance. Unlike the solvents contained incoatings, which are to a greater or lesserextent polar, ethylene homopolymer waxes arecompletely hydrophobic. Polyethylene waxescause water to be repelled, because the con-tact angle of the water droplets is greater. Thiscauses them to roll off and prevents them fromdiffusing into coated surfaces.

Dispersing action Waxes can also be used to disperse the pig-ments and fillers that are contained in mostpaints. Waxes are able to wet pigments veryeffectively, which makes the pigments easier todisperse in the paint and to prevent agglomer-ates of pigments. The result is a high yield andhigh colour strength. Another advantage ofadding polyethylene waxes in the manufactureof coatings is that the mixture flows more eas-ily, which makes it possible to increase the rateof production substantially.

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3. Lacksysteme

3.1 Lösemittelhaltige Systeme

Die für die Wachsanwendung relevanten löse-mittelhaltigen Lacke sind:

Holzlacke (Möbellacke) – Alkydharzlacke– Nitrocelluloselacke– Säurehärtende Lacke– Polyurethanlacke

Autolacke (Metalleffektlacke)– Base Coat Lack

Zu beachten ist, dass die einzusetzendenWachse meist in Form einer lösemittelhaltigenWachsdispersion (Wachspaste) in den Lackeingearbeitet werden.Das Wachs wird im heißen Lösemittel bis zumErreichen des Klarpunktes gelöst und durchschnelles Abkühlen feinteilig ausgefällt.Prinzipiell lassen sich in lösemittelhaltigenLacken auch mikronisierte Wachse zur Erzeu-gung einer Mattierung einsetzen; wichtig dabeiist, dass die Mikronisate bei Raumtemperatur(ohne Erwärmung) in den Lack eindispergiertwerden. Die Wachspartikel dürfen nicht gelöstwerden, damit die gezielt eingestellte Kugelformund Größe nicht verloren geht.

3.2 Lösemittelfreie Systeme

• Pulverlacke – Polyesterharzsysteme– Epoxy/Polyestersysteme– Epoxy/Aminsysteme

Die Verarbeitung der Pulverlacke erfolgt inExtrudern, so dass nur pulverförmige Wachse,bevorzugt Mikronisate, zum Einsatz kommen.

3.3 Wässrige Systeme

Es kommen Wachsemulsionen und Mikronisatezum Einsatz, wenn gewisse mechanischeEigenschaften (wie z. B. Kratzfestigkeit)erwünscht sind, z.B. in:

Wässerige Parkettlacke: – Polyacrylat/Polyurethansysteme

Wässerige Holzlacke/Möbellacke: – Polyacrylatsysteme

Überzugslacke: – Polyacrylatsysteme

3. Coating systems

3.1 Solvent-based coatings

Waxes are employed in the following types of solvent-based coatings.

Wood paints (furniture paints) based on – Alkyd resins– Nitrocellulose resins– Acid-curing resins– Polyurethane resins

Metallic automotive finishes – Base coats

Waxes are mostly added to coatings in the formof a dispersion which contains solvents. Thewax is dissolved in the solvent by heating it untilit forms a clear solution. It is then rapidlycooled, which causes the wax to precipitate inthe form of finely dispersed particles. Micron-ized waxes can also be used as flatting agentsfor solvent-based paints, but it is important thatthey are dispersed in the paint at room tempe-rature. The wax particles must not be dissolvedor melted, because this causes them to losetheir spherical shape and to change the size.

3.2 Solvent-free coatings

• Powder paints:– Polyester resins– Epoxy/polyester resins– Epoxy/amine resins

Powder paints are manufactured in extruders,and so only powder waxes preferable micron-ized waxes are sued here.

3.3 Water-based coatings

Wax emulsions and micronized waxes areadded to water based coatings such as the fol-lowing in order to improve their scratch resis-tance and resistance to mechanical action, etc.:

Aqueous sealants for parquet floors:– Acrylic/polyurethane resins

Aqueous wood/furniture paints: – Acrylic resins

Overprint varnishes: – Acrylic resins

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4. Einsatzbeispiele/Applications

4.1 Übersicht der Anwendungen/Survey of coating applications

Lacke und Anwendungen/Coatings and coating applications

Anwendung/ Funktion/ Lacksystem/ Produkt/Application Function Coating system Product

Metallic-Autolacke/ Pigmentorientierung/ Lösungsmittelhaltig/ Luwax EVA 1Metallic car coatings Thixotopy effect contains solvent

Holzlacke/ Mattierung; Lösungsmittelhaltig/ Luwax AF 30Wood coatings Verbesserung der contains solvent Luwax AF 32

Kratzfestigkeit, Luwax AM 3Scheuerfestigkeit, Luwax AM 3Oberflächenglätte/ Luwax AM 6

Luwax AL 3 Luwax A Luwax AH 3

Flatting; Wässrig/ Luwax AF 30Improved aqueous Luwax AF 32scratch resistance Poligen WE 1abrasion resistance Poligen WE 6smoothness of surface

Möbellacke/ Verbesserung der Wässrig/ Poligen WE 1Furniture coatings Kratzfestigkeit, aqueous Poligen WE 6

Scheuerfestigkeit, Poligen WE 7Oberflächenglätte/

Improvedscratch resistanceabrasion resistancesmoothness of surface

Parkettlacke/ Abriebfestigkeit/ Wässrig/ Luwax AF 31Parquet sealants aqueous Poligen WE 1

Rubfastness Poligen WE 6

Überzugslacke/ Verbesserung der Wässrig/ Poligen WE 1Overprint varnishes Kratzfestigkeit, aqueous Poligen WE 6

Scheuerfestigkeit/

Improvedscratch resistanceabrasion resistance

Pulverlacke/ Verbesserung der Lösemittelfrei/ Luwax APowder coatings Kratzfestigkeit, solvent-free Luwax AL 3

Scheuerfestigkeit, Luwax AH 6Oberflächenglätte; Luwax AF 31Mattierung/

Improvedscratch resistanceabrasion resistancesmoothness of surface;Flatting

Can coating/ Verbesserung der Lösungsmittelhaltig/ Luwax AF 30 Coil coating Kratzfestigkeit, contains solvent Luwax AF 31

Scheuerfestigkeit, Luwax AOberflächenglätte/ Luwax AL 3

Luwax AH 6

Improvedscratch resistance Wässrig/ Poligen WE 1abrasion resistance aqueous Poligen WE 6smoothness of surface Luwax AF 30contains solvent Luwax AF 31

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4.2 Metallic-Autolacke

Zweischicht-Metallic-LackeWachse werden als Thixotropierungs- und Anti-Absetzmittel im Vorlegelack (base coat) vonZweischicht-Metallic-Autolacken eingesetzt. Siewerden sowohl in der Serienlackierung als auchin Reparaturlacken eingesetzt.

Ziel des Wachses ist, die Absetzgeschwindig-keit zu verringern und die Aluminium-Pigmentein Schwebe zu halten. Die Alu-Partikel habenwährend des Trocknungsprozesses Zeit in demthixotropen Base Coat zu einer gleichmäßigenOrientierung zu kommen.Es entsteht ein höherer Glanz und das typische„Metallic“-Aussehen, welches durch die Koppe-lung der orientierten Alu-Teilchen, den organi-schen Pigmentpartikeln und dem abschließen-den Auftrag der Klarlack-Schicht (top coat)entsteht.

Empfehlung:Luwax EVA 1

Einsatzmenge :6 – 8 % (in der thixotropen Wachspaste)

Formulierungsbeispiel:6 % Luwax EVA 1

40 % Xylol 54 % n-Butylacetat

Herstellvorschrift: siehe Technische Information von Luwax EVA 1

4.2 Automotive finish coatings

Two-coat metallic finishesWaxes are used as thixotropes and anti-set-tling agents in the base coats of two-coatmetallic finishes for automobiles. They areused in OEM coatings and in refinishes.The wax disperses the aluminium pigmentparticles and causes them to settle moreslowly. This allows the pigment particles suffi-cient time to orientate themselves in the sameplane in the thixotropic base coat during thedrying process.

The wax boosts the gloss and gives the finishits typical metallic appearance, which comesabout as the result of interaction between theorientated aluminium pigment, the organicpigment particles and the clear top coat whichis subsequently applied.

Recommended wax:Luwax EVA 1

Level of addition :6 – 8 % (in the thixotropic wax dispersion)

Suggested formulation:6 % Luwax EVA 1

40 % Xylene 54 % n-Butyl acetate

Manufacturing procedure: See Technical Information leaflet on Luwax EVA 1

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4.3 Holzlacke mit Mattierungseffekt (lösemittelhaltig)

In Holzlacken werden in erster Linie Polyethy-lenwachse eingesetzt, um einen seidenartigenMatteffekt zu erzielen.Darüber hinaus verbessern Polyethylenwachseaber auch die Kratzfestigkeit, die Antiblock-eigenschaft und die Hydrophobie des Holzan-striches.Als Lacke kommen zum Einsatz:– Nitrocelluloselacke– Säurehärtende Lacke– Alkydharzlacke– Polyurethanlacke

Empfehlung:Luwax AM 3Luwax AM 6Luwax AH 3Luwax AL 3Luwax A

Einsatzmenge:Je nach Stärke der gewünschten Mattierungwerden zwischen 2 % und 8 % Polyethylen-wachs, berechnet auf den Feststoffgehalt desLackes, eingesetzt.

Formulierungsbeispiel:4 % Luwax AM 3

46 % Lackansatz *

Luwax AM 3 und ein Teil des Lackansatzes(46 %) werden bei ca. 110 °C gelöst. Dieseheiße klare Lösung wird in den zweiten Teil desLackansatzes (50 %) eingerührt. Der zweiteLackansatz sollte eine Temperatur von ca. 25 °C besitzen. Das Wachs fällt dabei sehr feinteilig aus.

Lackansatz*:2,7% Alkydharz7,5 % Testbenzin 140/200 °C

71,2 % Shellsol T2,7% Butylglykol

15,9 % Shellsol K

Luwax AM 3 und Luwax AL 3 zeichnen sichdurch geringe Mattierung (hohen Seidenglanz)aus, während Luwax AH 3 zur stärksten Mattie-rung führt. Luwax AM 6 und Luwax A liegendazwischen.

4.3 Wood coatings (solvent-based)

Polyethylene waxes are mainly added to woodpaints in order to obtain a satin matt finish. They also improve the scratch resistance andblocking resistance of coatings and make themmore hydrophobic.Paints of this type are based on the followingresins:– Nitrocellulose resins– Acid-curing resins– Alkyd resins– Polyurethane resins

Recommended waxes:Luwax AM 3Luwax AM 6Luwax AH 3Luwax AL 3Luwax A

Level of addition:Depending on the flatting effect that is required,the polyethylene wax needs to be added at arate of between 2 % and 8 %, expressed as aproportion of the solids content of the paint.

Suggested formulation:4 % Luwax AM 3

46 % Paint vehicle *

Dissolve the Luwax AM 3 in half (46 %) of thepaint vehicle at ca. 110 °C so that it forms aclear solution. Then stir this solution into theother half of the paint vehicle, which ought tohave a temperature of approx. 25 °C. Thiscauses the wax to precipitate in the form ofvery fine particles.

Paint vehicle*:2.7% Alkyd resin7.5 % White mineral spirits,

b. p. 140/200 °C71.2 % Shellsol T2.7% Ethylene glycol monobutyl ether

15.9 % Shellsol K

Luwax AH 3 has the strongest flatting effect,but AM 3 and Luwax AL 3 can be used toobtain a silky gloss finish. The flatting effect ofLuwax AM 6 and Luwax A is somewhere inbetween.

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4.3.1 Wässrige Polyurethanlacke mitMattierungseffekt

Eine Mattierung wird erzielt indem mikronisiertePolyethylenwachse in den Lack eindispergiertwerden.

Empfehlung:Luwax AF 31Luwax AF 32

Einsatzmenge:1 – 2 % Mikronisat

Formulierungsbeispiel:2 % Luwax AF 31

98 % Polyurethanlack

Luwax AF 31 wird mit einem Dispermat bei ca.1000 –1500 U/min in den Polyurethanlack beiRaumtemperatur eingerührt.

4.3.1 Aqueous polyurethane coatings with amatt finishA matt finish can be obtained by dispersingmicronized polyethylene waxes in the coating.

Recommended waxes:Luwax AF 31Luwax AF 32

Level of addition:1 – 2 % Micronized wax

Suggested formulation:2 % Luwax AF 31

98 % Polyurethane coating

Luwax AF 31 needs to be dissolved in thepolyurethane coating at room temperature witha Dispermat at approx. 1000 –1500 rpm.

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100

80

60

40

20

% Wachs bezogen auf Feststoff / Proportion of wax in vehicle (%)

Gla

nzw

ert

bei 6

0 °�

/ G

loss

60

°�

00 1,15 2,30 3,45 4,60 5,75 6,90 8,05 9,20

Luwax AH3

Luwax AM3

Luwax AM6

Mattierung mit Luwax AM 3, Luwax AM 6 und Luwax AH 3 in NC-1 Lack eingefällt/Flatting with Luwax AM 3, Luwax AM 6 and Luwax AH 3 dissolved in NC-1 Coating

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4.4 Möbellacke mit hoherKratzfestigkeit (wässrig)

Für wässrige, hoch glänzende Dispersions-lacke, die zum Spritzen von Möbeln verwendetwerden, eignen sich Wachsemulsionen, um dieKratz- und Reibfestigkeit zu verbessern, ohneden Hochglanz zu beeinträchtigen.

Empfehlung:Poligen WE 1 Poligen WE 6 Poligen WE 7

Einsatzmenge: 5 –10 % Wachsemulsion

(bezogen auf Luhydran A 848 S)

Formulierungsbeispiel:5,6 % Poligen WE 7

94,4 % Dispersionslack(Basis: Luhydran A 848 S)

Die Verbesserung der Kratzfestigkeit lässt sichanhand der Abnahme des Oberflächenwider-standes messen.

4.4 Furniture coatings (liquid)

Wax emulsions can be added to gloss emulsionpaints that are applied to furniture by spraying inorder to improve their scratch resistance andrubfastness without impairing their high gloss.

Recommended waxes:Poligen WE 1 Poligen WE 6 Poligen WE 7

Level of addition: 5 –10 % Wax emulsion (expressed as a propor-

tion of Luhydran A 848 S)

Suggested formulation:5.6 % Poligen WE 7

94.4 % Gloss emulsion paint(based on Luhydran A 848 S)

The improvement in the scratch resistance ofthe coating is demonstrated by the reduction in sliding friction caused by adding wax.

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System/ Glanz/ Oberflächenreibwiderstand/System Gloss Sliding friction

Dispersionslack 100 310 mNohne Wachs/

Gloss emulsion paintwithout wax

Dispersionslack 99 250 mNmit 5,6 % Poligen WE 1/

Gloss emulsion paintwith 5.6 % Poligen WE 1

Dispersionslack 100 270 mNmit 5,6 % Poligen WE 6/

Gloss emulsion paintwith 5.6 % Poligen WE 6

Dispersionslack 100 260 mNmit 5,6 % Poligen WE 7/

Gloss emulsion paintwith 5.6 % Poligen WE 7

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4.5 Parkettlacke mit hoher Abrieb-festigkeit (wässrig)

Wachse und Emulsionen werden in Parkett-lacken eingesetzt, um die Abriebfestigkeit vonwässrigen Polyurethan-Acrylat-Systemen zuverbessern.

Empfehlung:Luwax AF 31

Einsatzmenge:0,5 –1% Mikronisat

Formulierungsbeispiel:0,5 % Luwax AF 31

99,5 % Polyurethandispersion

Das Mikronisat wird mit einem Dispermatrührerbei Raumtemperatur in die fertige Polyurethan-dispersion bei 1000 –1500 U/min eingerührt.

Die folgende Grafik veranschaulicht den Abrieb:

Der Abrieb wurde über einen Taber Abraser bei500 g Belastung durchgeführt.Bereits Hartwachsemulsionen (z. B. Poligen WE 1) zeigen gute Ergebnisse; durchdie Verwendung eines Mikronisates werdenverbesserte Effekte erzielt (minimaler Abrieb).

4.5 Parquet coatings

Waxes and wax emulsions are used in sealantsbased on polyurethane and acrylic resins whichare applied to parquet floors in order toimprove the abrasion resistance.

Recommended wax:Luwax AF 31

Level of addition:0.5 –1% Micronized wax

Suggested formulation:0.5 % Luwax AF 31

99.5 % Polyurethane dispersion

The micronized wax needs to be stirred into themade-up polyurethane dispersion at room tem-perature with a Dispermat at 1000 –1500 rpm.

The abrasion is shown in the following chart:

The abrasion resistance was tested with aTaber tester at a load of 500 g.A substantial improvement can be obtained byadding emulsions of hard wax (such as Poligen WE 1), but even better results can beobtained with micronized waxes.

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80

70

60

50

40

30

20

ohne Wachszusatz/without wax

1,5 % Wachs(gerechnet als Feststoff)

mit Poligen WE 1/1.5 % wax

(expressed as solids)with Poligen WE 1

0,5 % Wachs(gerechnet als Feststoff)mit 30 %iger Dispersionauf Basis Luwax AF 31/

0.5 % wax(expressed as solids)

with a dispersion (30 %)based on Luwax AF 31

10

0

Abr

ieb

[mg]

/ A

bras

ion

[mg]

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4.6 Überzugslacke für die grafischeIndustrie (wässrig)

Überzugslacke auf Basis wässriger Acrylatewerden in der grafischen Industrie zur Herstel-lung von Hochglanzdrucken (z. B. Bogenoffset)eingesetzt.

Empfehlung:Poligen WE 6

Einsatzmenge: 8 –10 % bezogen auf die gesamte Überzugs-

lack-formulierung.

Formulierungsbeispiel:19,6 % Suprapal WS 2,8 % Butylglykol5,6 % Ammoniak (25 %)

35,0 % Wasser27,0 % Styrofan LR 8858

9,0 % Poligen WE 61,0 % Agitan 730

Die Wachsemulsionen erfüllen folgende Funk-tionen:

Erhöhung des Scheuerschutzes und der Kratz-festigkeit– Poligen WE 6 (FDA-Zulassung)

Gute Heiß-Siegelfestigkeit

Gute Blockfestigkeit

Gewährleistung eines hohen Glanzniveaus

4.6 Overprint varnishes

Overprint varnishes based on aqueous dispersi-ons of acrylic polymers are used in the graphicarts industry in web offset printing, etc, in orderto obtain a high gloss finish.

Recommended wax:Poligen WE 6

Level of addition: 8 –10 % expressed as a proportion of the

complete formulation

Suggested formulation:19.6 % Suprapal WS 2.8 % Ethylene glycol monobutyl ether5.6 % Ammonia (25 %)

35.0 % Water27.0 % Styrofan LR 88589.0 % Poligen WE 61.0 % Agitan 730

Wax emulsions are added in order to obtain the following effects:

To improve the abrasion resistance and scratch resistance– Poligen WE 6 (FDA-approved)

To improve the heat sealability

To prevent blocking

To obtain a high level of gloss

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4.7 Pulverlacke mit hoher Kratz-festigkeit und leichter Mattierung

Wachse werden als Gleit-, Fließ- und Trenn-mittel eingesetzt.

Sie verbessern: – die Kratzfestigkeit– die Antiblockeigenschaft– die Rieselfähigkeit der Pulverlackmischung– die Fließfähigkeit des geschmolzenen Pulver-

lackes im Extruder – die Erhöhung des Ausstoßes.

Empfehlung:Luwax ALuwax AH 6Luwax AL 3Luwax AF 31

Einsatzmenge:1 – 3 %

Zur Verarbeitung von Pulverlacken im Extruderbedarf es in der Regel eines Wachszusatzes,um eine reibungslose Verarbeitung (guteFließfähigkeit) zu ermöglichen.

Darüber hinaus erhöht der Wachszusatz dieOberflächenglätte und eine gute Kratzfestigkeitwird erzielt.

Formulierungsbeispiel:25,0 % Polyesterharz35,0 % Epoxyharz30,0 % Titandioxid

0,6 % Farbpigment0,4 % Benzoin7,0 % Additive in Polyester 2,0 % Luwax AL 3

4.7 Powder coatings

Waxes are used as slip agents, plasticizers andrelease agents.

Waxes can be used to enhance the following:– the scratch resistance– the resistance to blocking– the flowability of the powder– the flow of the molten powder in the extruder – the output of the extruder.

Recommended waxes:Luwax ALuwax AH 6Luwax AL 3Luwax AF 31

Level of addition:1 – 3 %

Wax generally has to be added to powder coat-ings in order to modify their rheology to ensurethat no problems occur when they areextruded.

Adding wax also helps to increase the scratch resistance and gloss of coated surfaces.

Suggested formulation:25.0 % Polyester resin35.0 % Epoxy resin30.0 % Titanium dioxide

0.6 % Chromatic pigment0.4 % Benzoin7.0 % Additive in polyester 2.0 % Luwax AL 3

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Einfluss von BASF Wachsen auf den Oberflächenwiderstand (Slip)/The influence of BASF waxes on sliding friction

Produkt und Einsatzmenge/ Oberflächenreibwiderstand/Product and level of addition Sliding friction

[mN]

ohne Wachs/ 160without wax

Luwax A (1,5 %) 130Luwax A (3,0 %) 105

Luwax AH 6 (1,5 %) 140Luwax AH 6 (3,0 %) 120

Luwax AL 3 (1,5 %) 115Luwax AL 3 (3,0 %) 100

Luwax AF 31 (1,5 %) 140Luwax AF 31 (3,0 %) 120

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4.8 Can Coating/Coil Coating

Can Coating-Technik: Beschichtung von Dosen

Coil Coating-Verfahren: Beschichtung von Blechrollen

Ziel ist eine hohe Kratzfestigkeit und Reibfestig-keit der beschichteten Oberflächen.

Polyethylenwachse erfüllen diese Anforderun-gen und tragen auch dazu bei, die „Mobilität“(hohe Fließfähigkeit) der Lacke zu erhöhen.

Empfehlung für die lösemittelhaltigenSysteme: Luwax AF 30Luwax AF 31Luwax ALuwax AL 3Luwax AH 6

Luwax AF 31 kann über ein lösemittelhaltigesKonzentrat (Dispersion) und Luwax AL 3 undLuwax AH 6 über eine „gefällte“ Wachsdisper-sion in das jeweilige Coating eingebracht wer-den.

Empfehlung für wässrige Can Coating:(wässrige vernetzbare Polyester)Poligen WE 6 (Hartwachsemulsion)Luwax AF 31

Einsatzmenge: 1 – 3 % Feststoff Wachs bezogen auf die fertige

lösemittelhaltige oder wässrige Formu-lierung.

Formulierungsbeispiel:72,7% gesättigter Polyester18,2 % Aminoharz6,4 % Pigment1,8 % Luwax AF 310,9 % Additive

4.8 Can Coating/Coil Coating

Can coating technique:coating of cans

Coil coating technique:coating of coils

The purpose of adding wax is to boot thescratch resistance and rubfastness of coatedsurfaces.

Polyethylene waxes perform well in this applica-tion, and they also have the advantage thatthey improve the mobility and flow of the coat-ing.

Recommended waxes for coatings thatcontain solvents: Luwax AF 30Luwax AF 31Luwax ALuwax AL 3Luwax AH 6

Luwax AF 31 can be added to the coating inform of a concentrated, solvent based disper-sion. Luwax AL 3 and Luwax AH 6 are added to the coating as a previously precipitateddispersion.

Recommended waxes for aqueous cancoatings: (based on aqueous, crosslinking polyesterdispersions)Poligen WE 6 (hard wax emulsion)Luwax AF 31

Level of addition: 1 – 3 % wax (solids), expressed as a proportion

of the total formulation.

Suggested formulation:72.7% Saturated polyester18.2 % Amino resin6.4 % Pigment1.8 % Luwax AF 310.9 % Additives

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5. Sicherheit

Nachteilige Wirkungen sind uns bei bestimmungs-gemäßer Anwendung und fachgerechter Verarbeitungunserer genannten Produkte nicht bekannt geworden.

Bei sachgemäßer Handhabung unter Beachtung derbeim Umgang mit Chemikalien notwendigen Vor-sichts- und arbeitshygienischen Schutzmaßnahmensowie der in unserem Sicherheitsdatenblatt enthalte-nen Angaben und Hinweise verursachen unsere ge-nannten Produkte nach unseren langjährigen Erfah-rungen und den uns vorliegenden Informationenkeine gesundheitsschädlichen Wirkungen.

6. Zur BeachtungDie Angaben in dieser Druckschrift basieren aufunseren derzeitigen Kenntnissen und Erfahrungen.Sie befreien den Verarbeiter wegen der Fülle mögli-cher Einflüsse bei Verarbeitung und Anwendungunserer Produkte nicht von eigenen Prüfungen undVersuchen. Eine rechtlich verbindliche Zusicherungbestimmter Eigenschaften oder der Eignung für einenkonkreten Einsatzzweck kann aus unseren Angabennicht abgeleitet werden. Etwaige Schutzrechte sowiebestehende Gesetze und Bestimmungen sind vomEmpfänger unserer Produkte in eigener Verantwor-tung zu beachten.

5. Safety

We know of no ill effects that could have resultedfrom using the products mentioned above for thepurpose for which they are intended and from pro-cessing them in accordance with current practices.

According to the experience that we have gainedover many years and other information at our dispo-sal, the products mentioned above do not exert anyharmful effects on health, provided that they are usedproperly, due attention is given to the precautionsnecessary for handling chemicals, and the informa-tion and advice given in our Safety Data Sheets areobserved.

6. NoteThe information submitted in this publication is basedon our current knowledge and experience. In view ofthe many factors that may affect processing andapplication, these data do not relieve processorsfrom the responsibility of carrying out their own testsand experiments; neither do they imply any legallybinding assurance of certain properties or of suitabil-ity for a specific purpose. It is the responsibility ofthose to whom we supply our products to ensurethat any proprietary rights and existing laws and legislation are observed.

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BASF AktiengesellschaftMarketing Spezialchemikalien I67056 Ludwigshafen, Germany E

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