Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Implementierung von Flüssigkeiten in einer Pulverlackformulierung

Die Pulverbeschichtung ist ein zukunftsträchtiges, umweltverträgliches Verfahren zur Beschichtung von Substraten, jedoch lassen sich einige Funktionen von Lackschichten momentan leichter mit lösemittel- bzw. wasserbasierten Flüssiglacken realisieren. Beispiele hierfür sind hochelastische Lacksysteme für den Precoating-Bereich, Dünnschicht-Applikationen und hochreaktive Niedertemperatursysteme für temperaturempfindliche Substrate, wie Kunststoffe oder Holzwerkstoffe. Easy-to-Clean Oberflächen und andere Funktionsschichten stellen weitere Herausforderungen für die Pulverlackierung dar.

Inhalt des eingereichten Forschungsvorhabens ist es, die Vorteile der Flüssig- und Pulverlacke miteinander zu kombinieren. Dadurch sollen völlig neue Märkte für die Pulverbeschichtungen erschlossen werden. Durch die Verkapselung von flüssigen Bestandteilen und der anschließenden Integration in rein pulverförmige Komponenten sollen Flüssiglacke teilweise durch die neuen „Liquid in Powder (LIP)“-Pulverlacksysteme ersetzt werden.

Im Fokus der Entwicklung steht zum einen die Herstellung der Mikrokapseln, die ihren flüssigen Inhalt beim Schmelzen freigeben. Bei dem Inhalt kann es sich sowohl um Additive aber auch Reaktionspartner handeln, die somit die oben genannten Eigenschaften der Pulverlackschicht ermöglichen. Einen weiteren Schwerpunkt stellt die Integration der Mikrokapseln in den Pulverlack dar. Dieses kann durch die Zugabe der Funktionspartikel vor oder nach der Extrusion erfolgen oder sogar während des eigentlichen Beschichtungsprozesses. Die Methoden der Materialvermengung stellen zugleich die Herausforderungen bei der Entwicklung der elektrostatischen Applikationstechnik dar, da über den gesamten Prozess von der Materialdosierung bis hin zur eigentlichen Beschichtung keine Separierungseffekte auftreten dürfen. Nur durch eine intensive, simultane Entwicklung in allen Teilbereichen kann die gewünschte Funktionalität des innovativen Pulverlackes auf dem fertigen Substrat erzielt werden.

Ergebniszusammenfassung:

- Verfahren zum zerstörungsfreien Trockenmischen (Dry-Blend-Verfahren) von Mikrokapseln und Pulverlacken: Neben dem homogeneren Einmischen der aneinanderhaftenden, aber druckempfindlichen Mikrokapseln in Pulverlacke kann dies auch zum trockenen Einmischen von Mikrokapseln in andere Pulver verwendet werden.

- Entwicklung eines "Mini-Trans-App": Mit diesem Aufbau können auch mit kleinen Mengen an Pulverlack oder Pulverlack-Gemischen (70-90 g) mit dem elektrostatischen Fludisierbett Pulver auf Bleche (200x60 cm) unter reproduzierbaren Bedingungen appliziert werden. Somit können z.B. mehr Mischungs- oder Prozeßparametervarianten untersucht werden, auch wenn nur kleine Mengen an Pulver zur Verfügung stehen.

- Generell die Erkenntnisse aus dem Mischen Fördern/Fluidisieren und der elektrostatischen Applikation von binären Pulvergemischen. Transfer auf andere Gemische möglich.

- Entwicklung einer Hochtemperatur-in situ-Mikroskopie: Die Vernetzung von pulverförmigen Proben kann bei Temperaturen während des Aufheizens bis ca. 180°C mikrokopisch von oben oder seitlich (Querschnitt) beobachtet werden. Dies kann - und wurde bereits - auf andere pulverförmige Proben ausgeweitet werden.

- Entwicklung eines Verfahrens zur Oberflächenfunktionalisierung (Hydrophilisierung) von Mikrokapseln: Mit diesem Verfahren kann die eher hydrophobe Oberfläche von Mikrokapseln mit einer Melamin-Formaldehyd- Wand hydrophil funktionalisiert werden, wodurch die Dispergierfähigkeit der Mikrokapseln in hydrophilen Pulver- lacken verbessert wird. Dies sollte auch die Dispergierfähigkeit in anderen hydrophilen Pulvern verbessern.

- Entwicklung eines Verfahrens zur Verkapselung von Isocyanaten als reaktive Komponenten: Diese Methode kann auch für anderen Verfahren genutzt werden, wo Isocyanate zum Einsatz kommen.