Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ausgezeichnet – FARBE&LACK-Preis 2013 an Andreas Stake für UV-Lack mit multifunktionaler Oberfläche

18.11.2013
Schaltbarkeit als neue Funktion von nanopartikelhaltigen Klarlacken durch die Kombination von Plasmaprozessen mit organischen Beschichtungstechnologien

Am 7. November 2013 wurde B. Sc. Andreas Stake, Wissenschaftler der Lacktechnik des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, Bremen, mit dem FARBE UND LACK-Preis 2013 für den Fachbeitrag »Kratzfester UV-Lack mit intelligenter Oberfläche« ausgezeichnet.

Dr. Michael Hilt, Vorsitzender der Fachgruppe Lackchemie in der Gesellschaft Deutscher Chemiker e. V. (GDCh) und Dr. Sonja Schulte, Chefredakteurin Wissenschaft und Technik der FARBE UND LACK-Redaktion, überreichten den Preis auf der Jahrestagung des Verbandes der Ingenieure des Lack- und Farbenfaches e. V. (VILF) in Neu-Isenburg vor mehr als 330 Verbandsmitgliedern. Der Preis zeichnet veröffentlichte Fachartikel aus den vergangenen zwölf Monaten aus, die von Autoren verfasst wurden, die jünger als 40 Jahre sind. Über die Vergabe des Preises hatte eine Jury von acht Experten aus Forschung und Industrie gemeinsam mit der Leserschaft der Fachzeitschrift FARBE UND LACK entschieden.

Andreas Stake ist es gemeinsam mit Forschern sowohl aus dem Bereich Lacktechnik als auch Plasmatechnik und Oberflächen PLATO des Fraunhofer IFAM sowie des Leibnitz-Instituts für Polymerforschung Dresden e. V. gelungen, einen multifunktionalen, kratzfesten, UV-härtenden Lack zu entwickeln, der sich durch die Integration mehrerer, teilweise gegensätzlicher Funktionen in ein einziges Schichtsystem auszeichnet. Die Entwicklung solcher hochleistungsfähiger Beschichtungsstoffe ist eine Voraussetzung für Umsatzerhöhungen nicht nur von Rohstoff- und Lackherstellern, sondern auch von Spezialchemikalienherstellern sowie Anlagenbauer etc. durch die Erschließung neuer Anwendungsfelder.

Umweltfreundliche selbstreinigende Beschichtungen für technische Oberflächen durch Schaltung

Im Rahmen des IGF-Vorhaben (350 ZBG) mit dem Titel »Neue Funktionsoberflächen für industrielle Anwendung durch Kombination von schaltbaren Polymerbürsten und kratzfesten Klarlacken« ist es gelungen, eine neue Generation von intelligenten Beschichtungen auf Basis adaptiver, funktioneller Polymerbürstensysteme bzw. Fluortenside zu entwickeln. In diesen Beschichtungen sind die Polymerbürsten bzw. Fluortenside für die Einstellung und Schaltung der Benetzbarkeit der Oberfläche verantwortlich, der Klarlack sorgt für die Stabilität der Polymerbürsten, die an Nanopartikel angekoppelt sind.

Ziel dieses Projekts war es, schaltbare Beschichtungen für technische Oberflächen herzustellen, die unter anderem eine Schaltbarkeit gegensätzlicher Oberflächeneigenschaften, wie z. B. zwischen wasserabweisend bzw. ölabweisend (hydrophob bzw. oleophob) und wasseranziehend (hydrophil), aufweisen. Mögliche Einsatzbereiche sind beispielsweise Oberflächen im Haushaltsbereich (Möbeloberflächen etc.) oder dekorative Bauteile im Fahrzeugbau (Armaturenbrett etc.).

Die »schaltbaren Polymerbürsten« sind Polymerketten, die bürstenartig nebeneinander kovalent an der Substratoberfläche angebunden sind. Die chemische Struktur dieser Bürsten sorgt für eine signifikante Veränderung der Oberflächeneigenschaften. Da sich solche Oberflächen ihren Umgebungsbedingungen anpassen können, sind sie durch Änderung der Umgebungsbedingungen (z. B. Temperatur, Zugabe eines Lösungsmittels) »schaltbar«. Fluortenside wiederum sind Polymere, die durch ihren strukturellen Aufbau bifunktionale Eigenschaften aufweisen. Sie sind amphiphil, d. h., sie bestehen aus einer hydrophoben/oleophoben und einer hydrophilen Komponente. So lassen sich Oberflächen mit sowohl hydrophilen als auch oleophoben Eigenschaften erzeugen.

Die Entwicklung intelligenter Beschichtungen auf der Basis von schaltbaren Polymerbürsten und – durch Nanopartikel bedingt – kratzfester Lacken, mit dem Ziel, die Vorzüge von Stabilität und Schaltbarkeit miteinander zu vereinen, wurde mittels der in Abbildung 1 schematisch dargestellten Vorgehensweise realisiert.

Es wurde ein nanopartikelhaltiges UV-Klarlacksystem formuliert und auf technischen Oberflächen durch Aufspritzen appliziert. Anschließend erfolgte eine partielle Freilegung der oberflächennahen SiO2-Nanopartikel mit einem für dieses System optimierten Atmosphärendruck-Plasmaprozess (AD-Plasmaprozess). Die Plasma-Prozessparameter wurden dabei so gewählt, dass die Erosionsprozesse zur Entfernung der Lackmatrix zu keiner generellen Schädigung des Lacks, z. B. durch thermische Degradation führten. Die freigelegten und aktivierten Nanopartikel, an denen die Polymerbürsten ankoppeln können, wurden im Anschluss mit endgruppenfunktionalisierten Polymeren bepfropft, die auf der Lackoberfläche eine schaltbare Polymerbürstenschicht ausbildeten.

»Wir konnten zeigen, dass sich nanopartikelhaltige, kratzfeste Lacke mittels Plasmabehandlung so funktionalisieren lassen, dass die SiO2-Nanopartikel partiell freigelegt und gleichzeitig aktiviert werden, wodurch uns eine nachträgliche kovalente Anbindung von Polymeren gelungen ist.«, erläutert FARBE UND LACK-Preisträger Andreas Stake aus dem Fraunhofer IFAM in Bremen. Die bepfropften Polymersysteme ermöglichten eine reversible Schaltbarkeit zwischen hydrophoben und hydrophilen Oberflächeneigenschaften und somit eine Anpassung an sich verändernde Umgebungsbedingungen. »Im Labormaßstab konnten wir darüber hinaus ein Unterspülen von Öl mit Wasser demonstrieren, d. h. wir konnten die beschichten Oberflächen umweltfreundlich – ohne den Einsatz von zusätzlichen Reinigungsmitteln – reinigen«, so der Lacktechnik-Experte Stake weiter.

Anne-Grete Becker | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.ifam.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht Space Exploration Masters 2017: Topaktueller Innovationswettbewerb
22.06.2017 | AZO Anwendungszentrum GmbH Oberpfaffenhofen

nachricht Otto-Hahn-Medaille für Jaime Agudo-Canalejo
21.06.2017 | Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Im Focus: Forscher entschlüsseln erstmals intaktes Virus atomgenau mit Röntgenlaser

Bahnbrechende Untersuchungsmethode beschleunigt Proteinanalyse um ein Vielfaches

Ein internationales Forscherteam hat erstmals mit einem Röntgenlaser die atomgenaue Struktur eines intakten Viruspartikels entschlüsselt. Die verwendete...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

Forschung zu Stressbewältigung wird diskutiert

21.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Spinflüssigkeiten – zurück zu den Anfängen

22.06.2017 | Physik Astronomie

Innovative High Power LED Light Engine für den UV Bereich

22.06.2017 | Physik Astronomie

Wie Menschen Schäden an Gebäuden wahrnehmen

22.06.2017 | Architektur Bauwesen