Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung neuartiger Beschichtungssysteme mit permanent antistatischer Wirkung für den Einsatz auf elastischen und Laminat-Fußbodenbelägen (FloPerAnti)

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von Beschichtungsformulierungen mit permanent antistatischer Wirkung für elastische und holzbasierte Bodenbeläge(Laminat, Parkett). Der wesentliche Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik ergibt sich dabei aus dem Einsatz reduzierter Grafenoxide bzw. ableitfähiger Polymere in Kombination mit optimierten Vernetzungstechnologien.

Die Praxis zeigt, dass elektrisch ableitende bzw. antistatische Bodenbeläge im Schadensfall oft eine zu geringe Leitfähigkeit aufweisen oder dass die antistatische Ausrüstung bei Gebrauch verloren geht. Ursachen dafür sind vielschichtig.

Bei elastischen Bodenbelägen kann die vom Hersteller geforderte Ableitfähigkeit durch Beimischung von chemischen Verbindungen mit bekanntem antistatischem Effekt erreicht werden. Alternativ können auch dauerhafte Beschichtungen aufgetragen werden, die entsprechende Beimengungen enthalten, oder es werden zyklisch Pflegemittel eingesetzt, die Antistatika enthalten. Holzbasierte Fußböden können nur oberflächlich mit einer antistatischen Beschichtung ausgestattet werden.

Der Lösungsweg verfolgt 2 Ansätze, die auf dem Einsatz hochwertiger reduzierter Grafenoxide bzw. ableitfähiger Polymere basieren. Jeder Ansatz liefert allein oder in Kombination mit weiteren Additiven die Basis für Beschichtungsformulierungen, die auf verschiedenen Belagsmaterialien eingesetzt werden können. Die Untersuchungen zum Einsatz der verschiedenen Vernetzungstechnologien zielen auf die Erzeugung auch mechanisch stabiler Oberflächen ab und trägt damit zur Dauerhaftigkeit der antistatischen Ausrüstung bei.

Der Nutzen für KMU liegt vorrangig bei Bodenbelagsherstellern und Verlegerbetrieben sowie der Zulieferindustrie. Während Lackhersteller neue Lackformulierungen anbieten können, sind die Bodenbelagshersteller in der Lage, z. B. elastische Beläge mit einer ausgewiesenen Produktqualität anzubieten. Für die Bodenleger resultiert daraus eine höhere Sicherheit im Gewährleistungsfall.

Ergebniszusammenfassung:

Das Vorhaben hatte zum Ziel, Beschichtungsadditive zu entwickeln, die in einer oberflächlich zu applizierenden Beschichtung eine permanente antistatische Wirkung erzeugen und dabei die messbare Aufladespannung auf Werte < 2 kV reduzieren. Das Forschungsziel sollte auf 2 Wegen erreicht werden:

a. Die Synthese und der Einsatz eines eigens entwickelten reduzierten Graphenoxid rGO, welches gegenüber handelsüblichen Produkten eine niedrigere Defektdichte aufweist und im Beschichtungsstoff dadurch maximal 10 % Transparenz der Beschichtung verloren gehen.

b. Durch Beschichtungsformulierungen auf Basis von PEGDA, welche strahlenhärtend mit dem Bindemittel vernetzen oder selbst als antistatisches Bindemittel wirken.

Sowohl mittels strahleninduzierter wie auch thermischer Reduktion konnten rGO-Produkte synthetisiert werden, die in Beschichtungsstoffen eine elektrostatisch ableitende Wirkung erzielen. Das strahleninduziert hergestellt rGO lässt sich nur in geringer Konzentration in Dispersionen stabilisieren und in Beschichtungen einarbeiten. Mittels thermischer Reduktion wurde über eine neue Syntheseroute ein rGO entwickelt, dass in Beschichtungen bereits ab einem Gewichtsanteil von 0.02% rGO einen antistatischen Effekt erzeugt. Nachteilig sind bei den Additiven auf rGO-Basis die grauen Färbungen, die einen Einsatz auf die Beschichtung dunkler Untergründe limitieren.

Der Entwicklungsansatz auf Basis PEGDA zeigt keinen allgemeingültigen Zusammenhang zwischen Molmasse und elektrostatisch ableitender Wirkung in Beschichtungsstoffen. Nur eines der untersuchten PEGDA ruft eine nennenswerte Absenkung der Aufladespannung hervor und konnte mit ableitender Wirkung in Beschichtungen eingearbeitet werden. Auf kommerziellen Bodenbelägen zeigen diese Funktionsmuster bedingt durch die geringen Schichtdicken keine ableitende Wirkung mehr.

Alternativ konnte für Monomere mit kovalent gebundenen Sulfonsäure-haltigen Seitenketten hohes Potential für antistatische Beschichtungen gezeigt werden.