Ziel der Entwicklung
Das Ziel dieses Projektes bestand in der Entwicklung von wässrigen, pigmentierten UV-Lacken, die trotz geringer Schichtdicken einen effektiven Korrosionsschutz auf niedrig legierten bzw. verzinkten Stahlbauteilen leisten können. Bisher kommen derartige Systeme nur auf dreidimensionalen oder profilierten Holz- und Kunststoffbauteilen sowie auf Folie und Kunstleder zum Einsatz. Für Stahlbauteile werden lösemittel- und wasserbasierte Beschichtungsstoffe in Form von physikalisch trocknenden Lacken, Zweikomponentenlacken mit "Potlife" sowie Einbrennlacken eingesetzt. Diese Systeme besitzen verschiedene Schwachstellen, wie zum Beispiel eine längere Trocknungs- und Aushärtezeit, ein hohes Abfallaufkommen oder einen höheren Energiebedarf. Dennoch sind sie Stand der Technik.
Mit pigmentierten, hundertprozentigen UV-Lacken, deren Anwendung an sich zeit- und energiesparender wäre, kann ein ausreichender Korrosionsschutz bisher nur in ausgewählten Anwendungsfällen gewährleistet werden. Hinzu kommt die vergleichsweise hohe Viskosität solcher Materialien, die eine Tauch oder Spritzapplikation nahezu unmöglich macht (außer bei erhöhten Temperaturen), sowie die Mitverwendung von – nicht immer unbedenklichen – Acrylatmonomeren. Mit wasserbasierten UV-Lacken, also bei Verzicht auf das hundertprozent-Konzept und Akzeptanz des Zeit- oder/und Energiebedarfs zum Ablüften des Wassers können die Applikationsmöglichkeiten erweitert werden. Im graphischen Gewerbe sowie bei der Beschichtung von Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoffen, Folien oder Kunstleder sind derartige Systeme bereits Stand der Technik. Im Bereich der Metallbeschichtung scheiterte ihr Einsatz dagegen bisher aufgrund des Versagens bei Korrosionsbeanspruchung.
Durch Herstellung verschiedener Modellformulierungen für wässrige UV-Lacksysteme, durch komplexe Untersuchung dieser Systeme zur Haftung, Flexibilität, Härte und chemischen Beständigkeit sowie zum Korrosionsverhalten sollten Grundlagen zur Lösung dieses Problems geschaffen werden. Eine zielführende Optimierung der möglichen Systeme im Hinblick auf den Korrosionsschutz stand dabei im Vordergrund. Aus den im Projekt entstandenen, einsatzfähigen Modellformulierungen für farbige, wässrige UV-Korrosionsschutzlacke auf Mono-Cure-Basis sollten zusätzlich auch Dual-Cure-Systeme durch Zweitvernetzung mit Polyisocyanaten entwickelt werden. Damit würde eine sehr gute Alternative zu den derzeitig etablierten Lacken für dreidimensionale Bauteile aus Stahl beziehungsweise verzinktem Stahl zur Verfügung stehen. Aktuelle Entwicklungen der 3D-UV-Aushärtungstechnik lassen entsprechende Anwendungsmöglichkeiten als realistisch erscheinen, wenn bisherige Einschränkungen bezüglich des Korrosionsschutzes von pigmentierten, wasserbasierten UV-Lacken eliminiert werden.
Vorteile und Lösungen
Auch wenn Wasser als preiswertes, umweltunbedenkliches Lösemittel der Lackindustrie in großer Menge zur Verfügung steht und die VOC-Verordnung von 1999 Vorgaben zur Lösemittelreduzierung macht, so haftet den Wasserlacken trotz stetig wachsender Anwendungsvielfalt noch immer der Ruf an, sie reichten in wichtigen Anwendungsfeldern nicht an die Performance von Lösemittellacken heran. Wie seitens der Industrie bestätigt, existieren deshalb bisher auch keine technisch einsatzfähigen, korrosionsbeständigen UV-Wasserlacke und dementsprechend auch keine entsprechenden Anwendungsfälle. Durch die Ermittlung von 2 wässrigen Modellformulierungen, welche als dünne Lackfilme appliziert werden können, erscheint nun mehr ein erheblicher Kundennutzen in Aussicht:
Die Modellformulierungen bieten wesentliche umweltrelevante Vorteile, aber auch Wettbewerbsvorteile für den Kunden. Weiterhin eröffenen sich, verglichen mit konventionellen Einbrenn- oder Zweikomponentenlacken, auch anwendungstechnische und wirtschaftliche Vorteile für den Kunden.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die im Verlauf der Arbeiten gesammelten Erkenntnisse und Erfahrungen ermöglichten dem iLF einen enormen Wissenszuwachs und eine Steigerung seiner Kompetenz auf dem Gebiet der wässrigen, UV-härtenden Korrosionsschutzlacke, was mittelfristig zu einer gesteigerten Dienstleistungstätigkeit auf diesem Gebiet führen wird. Darüber hinaus wird das iLF in Zukunft auch als Ansprechpartner für Probleme und Fragenauf dem Gebiet der wässrigen, UV-härtenden Korrosionsschutzlacke an Bekanntheit gewinnen. Die wirtschaftlichen Erfolgsaussichten werden daher als gut angesehen.
Die gewonnen Erkenntnisse sollen für die Durchführung weiterer Forschungstätigkeiten sowohl auf dem Gebiet der wässrigen, UV-härtenden Korrosionsschutzlacke als auch auf dem Gebiet elektrochemischen Untersuchungen in wässrigen Beschichtungsstoffen finden, um die Kompetenzen auf diesen Gebieten weiter auszubauen.