Projekt 20736/01

VOC-freies Korrosionsschutzsystem

Projektträger

Pfinder KG
Rudolf-Diesel-Str. 14
71032 Böblingen
Telefon: 015110843061

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Reduzierung von flüchtigen organischen Komponenten in Farben und Lacken hat eine hohe Umweltrelevanz und gewinnt nicht zuletzt aufgrund der europäischen Gesetzgebung (Änderung der EG-Lösemittel-Richtlinie 1999/13/EG vom 11. März 1999) zunehmend an Bedeutung.
Ziel dieses Projektes ist es, ein 1-Komponentensystem auf der Basis einer wässrigen Kunstharzdispersion, möglichst VOC-frei, mindestens extrem VOC-arm (< 3,5%), als Korrosionsschutzsystem zu entwickeln und so mittels der standardisierten Tests und Freibewitterung zu validieren, dass eine erste Marktakzeptanz möglichst noch innerhalb der Projektlaufzeit geschaffen wird.
Neben der VOC-Reduzierung sollen eine leichte Applizierbarkeit, geringe Schichtdicken von < 50 µm Trockenfilmdicke und eine gute Haftung auf verschiedenen Metalloberflächen erreicht werden.
Ferner soll die Trocknung und Aushärtung dieses neuen Korrosionsschutzsystems bei möglichst niedrigen Temperaturen realisiert werden, um der zunehmenden Forderung der Industrie nach Energiekosten-einsparung bzw. Reduktion der CO2-Emissionen Rechnung zu tragen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Projekt gliedert sich in 12 Arbeitspakete (AP), die die Entwicklung der Korrosionsschutzsystems, das Testen seiner Eigenschaften und die Applikation umfassen.
AP 1 Literatur- und Patentrecherche
AP 2 Erstellung einer Systembasisauswahl
AP 3 Bindemittel für das Beschichtungssystem
AP 4 Festlegung und Prüfung der Vernetzungsmittel (Härterauswahl)
AP 5 Auswahl geeigneter Blockierungsmittel
AP 6 Pigmentauswahl
AP 7 Substrateinfluss
AP 8 Eigenschaftskontrolle/Prüfverfahren
AP 9 Validierung
AP 10 Anwendung/Feldtests
AP 11 Entsorgungskonzept/Ökologische Bewertung
AP 12 Dokumentation/Veröffentlichung


Ergebnisse und Diskussion

In dem durchgeführten Projekt ließen sich verschiedene VOC-arme Beschichtungssteme auf Basis höhermolekuarer Epoxidharzdispersionen und nukleophiler, wasserbasierender Härtungsmittel, die durch geeignete Blockierungmittel zu 1-komponentigen Beschichtungen formuliert wurden, mit Rest-VOC-Gehalten zwischen 0 % - 2 % herstellen. Die Systeme wurden anschließend in umfangreichen Tests hinsichtlich ihrer Korrosionsschutzeigenschaften und Verarbeitungsmöglichkeiten evaluiert.
Durch die drastischen VOC-Einsparungen des neuen Korrosionsschutzsystems gegenüber Wettbewerbsprodukten, welche ca. 10% flüchtige organische Bestandteile enthalten, ergibt sich bei einem Marktanteil von nur 1-2% eine potentielle Umweltentlastung von mehreren 100 t VOC pro Jahr. Darüber hinaus führen die Verringerung der Schichtdicke um ca. 50% im Vergleich zu bestehenden Systemen und die damit verbundenen Materialeinsparungen zu positiven Umwelteffekten und zu einer besseren Wirtschaftlichkeit.
Die Beschichtungsmittel zeigten gute bis sehr gute Korrosionsschutzeigenschaften und ließen sich mit den im Bereich industrieller Lack- und Beschichtungsverfahren üblicherweise angewandten Applikationsmethoden - Spritztechniken, Tauchverfahren, Streichapplikationstechniken - zu mittel- bis dünnschichtigen Lackschichten (50 - 25 µm Trockenfilmdicke) auf metallischen Untergründen verarbeiten und bei relativ niedrigen Temperaturen (ab 45 °C) trocknen und aushärten. Bei der Verwendung derartiger Systeme kann auf klassische Konversionsschichten wie Phosphatierung bzw. Chromatierung verzichtet werden, was von hoher Umweltrelevanz und wirtschaftlicher Bedeutung ist.
Die Beschichtungen zeigen im Vergleich zu konventionellen Dispersionslacksystemen deutlich verbesserte Korrosionsschutz- und Chemikalienbeständigkeiten. Es besteht ferner die Möglichkeit, diese Systeme mit verlängerter Lagerzeit (> 12 Wochen) auch als 2-komponentige Systeme einzusetzen. Durch den Einsatz spezieller Lichtschutzkomponenten können im Einzelfall diese VOC-armen Produkte mit verbesserter Licht- und Wetterbeständigkeit im Vergleich zu Standard-Epoxidharzprodukten ausgestattet werden.
Die in diesem Projektzeitraum entwickelten Systeme befinden sich momentan in der Markteinführungsphase. So ist es bereits gelungen, bei einem Kfz- und Nfz-Hersteller jeweils eine auf seine spezifischen Erfordernisse zugeschnittene Modifikation zum Einsatz zu bringen.
Ein neues Recyclingkonzept mit hohem Wirkungsgrad konnte für die neuen Korrosionsschutzbeschichtungssysteme getestet und verifiziert werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Im Laufe des Projektes wurde bereits die Bemusterung von Teilergebnissen durch deutsche Automobil- und Nutzfahrzeughersteller vorgenommen. Hierzu gehörten die Firmen Daimler-Chrysler, BMW und MAN. Für die weitere Verbreiterung der Vermarktung sind zahlreiche Präsentationen bei Autozulieferern geplant.
Weiterhin sind Vorträge vor Fachverbänden und Industriearbeitskreisen sowie wissenschaft-technische Publikationen geplant.
Schließlich sollen die Projektergebnisse gemeinsam mit der DBU auf der Achema 2006 (15.-19.05.06) in Frankfurt präsentiert werden.


Fazit

Die Entwicklung einer wässrigen 1-Komponenten-Kunstharzdispersion mit niedrigem VOC-Gehalt (< 2 %), niedriger Schichtdicke von ca. 35 µm und geringer Trocknungstemperatur (~ 45 °C) mit außergewöhnlichen Korrosionsschutzeigenschaften konnte erfolgreich abgeschlossen werden. Es handelt sich hierbei um ein blockiertes 2-K-Epoxidharzsystem, dessen Blockierung bereits bei der sehr niedrigen Temperatur von 45 °C öffnet und dann die Vernetzungsreaktion in Gang setzt, die dann annähernd die Filmeigenschaften von 2-komponentigen Systemen ergibt.
In der entwickelten Verfahrensweise wird das Blockierungsmittel im Aushärtungsprozess in das Polymergerüst eingebaut, so dass bei der Trocknung keine VOC-Emissionen entstehen.
Das System besitzt die Fähigkeit, auf diversen Substraten wie Stahl, elektrolytisch-verzinktem Stahl, feuerverzinktem Stahl oder Aluminiumlegierungen gleichbleibend gute Korrosionsschutzeigenschaften ohne Verwendung einer Konversionsschicht zu gewährleisten.
Auf Grund dieser Vorzüge ist es gelungen, bereits während der Projektlaufzeit mehrere Freigaben des Systems bei Automobilherstellern zu erhalten.