Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Selektiv-permanente hydrophile Anti-Graffiti-Beschichtung

Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer hydrophilen selektiv-permanenten Beschichtung mit schmutz- und graffitiabweisenden Eigenschaften. Die Grundlage hierfür bilden hydrophile und biobasierte Polymerbausteine, die mit verschiedenen Diisocyanaten über eine Kettenverlängerungsreaktion im Wasser zu einer wässrigen Polyurethandispersion umgesetzt werden. Durch Auftragung der Dispersion auf unterschiedliche Oberflächen soll ein transparenter wasserbeständiger / hydrolysierbarer und damit erneuerbarer Film mit schmutz- und graffitiabweisenden Eigenschaften entwickelt werden. Der hier verfolgte Lösungsweg unterscheidet sich von den bisher im Markt platzierten Produkten dadurch, dass die Anti-Graffiti-Beschichtung hydrophil aufgebaut wird. Sie folgt damit dem Prinzip der Soil-Release-Produkte, bei denen die Schmutzablösung durch die Aufnahme von Wasser in der Trennschicht unterstützt wird. Die hydrophile Beschichtung ist in der Lage aus der Umgebung Feuchtigkeit aufzunehmen und dadurch die primäre Benetzung und Haftung der Graffiti-Lacke und Farben zu behindern. Des Weiteren wird durch durch den hydrophilen Aufbau der Beschichtung, die im Stand der Technik übliche Problematik der Wasserdampfdiffusionslimitierung aufgehoben.

Der Nutzen für die KMUs liegt in der Bereitstellung der chemischen Grundlagen für die Entwicklung eines neuartigen Schutzkonzeptes aus dem neue Produkte formuliert werden können. Der gewählte Ansatz wird die branchenüblichen Nachteile vorhandener Produkte (Wasserdampflimitierung, schlecht einstellbare Standzeit, Verwendung von teuren und nicht nachhaltigen Rohstoffen) eliminieren und dadurch einen signifikanten Wettbewerbsvorteil für die KMU generieren. Des Weiteren sind die geplanten Herstellungsprozesse der neuen Beschichtung so gewählt, dass sie problemlos in bereits bestehender Herstellungsinfrastruktur implementiert werden können und dadurch große Investitionen in der Umstellung der Fertigung wegfallen.

Ergebniszusammenfassung:

Im Vorhaben wurden neuartige hydrophile Polymere für den Graffitischutz nach dem Soil-release Konzept erforscht. Hierzu wurden Herstellungsmethoden von Polyvinylamin-Präpolymeren mit adhäsiven und gelbildenden Guanidingruppen erarbeitet. Die Struktur der Polymere konnte maßgeschneidert werden, sodass die Einflüsse der Polymerstruktur auf die Anti-Graffiti-Eigenschaften erfolgreich erfasst werden konnten. Hierzu wurden die Polymere auf verschiedenen hydrophilen Modelluntergründen und auf gestrichenen Gehwegplatten als Modell für hydrophobe Oberflächen appliziert. Die Applikation und Reinigung von Polyvinylamin-basierten Beschichtungen erfolgte mit reinem Wasser, ohne organische Lösungsmittel und aggressive Reiniger.

Als strukturelle Leitmotive für geeignete hydrophile Anti-Graffiti-Schutzsysteme konnten ein hohes Molekulargewicht, ein hoher Amingruppen-Gehalt und eine geringe Guanidinmodifizierung identifiziert werden. Dies wurde durch Versuche zur simulierten und natürlichen Bewitterung der Beschichtungen bestätigt. Weiterhin konnte demonstriert werden, dass das entwickelte hydrophile Soil-release System ebenfalls auf wasserabweisendem Untergrund gute Reinigungsleistungen aufweist und äußerlichen Witterungseinflüssen standhält. Mit sehr hohen Molekulargewichten konnte auch eine selektiv-permanente Anti-Graffiti Beschichtung erhalten werden.

Da bisher keine vergleichbaren Konzepte für Schutzbeschichtungen auf dem Markt erhältlich sind, bieten die erzielten Ergebnisse eine anwendungsbezogene Wissensbasis für verschiedene Industriezweige entlang der Wertschöpfungskette. Dazu zählen Polymerhersteller, Lackhersteller bzw. Hersteller von Schutzbeschichtungen und die direkten Anwender von Anti-Graffiti-Systemen (Malerbetriebe, Graffitientferner und Privatpersonen). Es wurde ein neuer Ansatz aufgezeigt, um individuelle Lösungen für Spezialanwendungen im Bereich der Anti-Graffiti-Schutzbeschichtungen mit den neuartigen Polyvinylamin-basierten Polymeren etablieren zu können.