Innovationspreis für umformstabile Pulverlacksysteme

Mit dem von der Dresdner Bank gestifteten Innovationspreis des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) und des Vereins zur Förderung des IPF wird in diesem Jahr eine Forschergruppe geehrt, deren Arbeiten völlig neue, umwelt- und ressourcenschonende Lackierverfahren ermöglichen. Dr. Michaela Gedan-Smolka, Dr. Matthias Edelmann und André Töpfer entwickelten „Niedrigtemperaturhärtende, hoch flexible Pulverlacksysteme für die Herstellung vorbeschichteter tiefziehfähiger Aluminiumplatinen“ (vgl. auch IPF Pressemeldung 03/04 vom 21. Juni 2004, http://www.ipfdd.de/whatsnew/lack0604.html). Das entscheidende Novum dieser Pulverlacksysteme ist, dass sie komplexen Umformprozessen ohne Qualitätsverlust standhalten, d.h. Aluminiumbleche können zunächst lackiert und erst nachfolgend durch Tiefziehen bei Raumtemperatur in ein 3-D Bauteil umgeformt werden. Durch diese Umkehr des herkömmlichen technologischen Ablaufs können bisher notwendige Zwischenschritte (Reinigung, Beizen) z. T. völlig eingespart werden, die heute 3/4 der gesamten Prozesskosten ausmachen und mit erheblichen Umweltbelastungen verbunden sind.

Zur Entwicklung der umformstabilen Pulverlacke waren, bedingt durch die außerordentliche Komplexität der Prozesse, mehrere wissenschaftlich und technologische anspruchsvolle Aufgaben zu lösen.

Zunächst waren Pulverlacksysteme zu entwickeln, deren Härtungstemperaturen unter der Versprödungstemperatur von Aluminium (>150°C) – und damit deutlich unter den bislang für Pulverlacke erreichten Aushärtungstemperaturen liegen. Dieses Ziel wurde durch Erarbeitung ganz neuer Vernetzungsmechanismen unter Einsatz von Metallacetylacetonaten als Katalysatoren erreicht. Das auf die neuen Katalysatoren angemeldete Patent wurde bereits von einem der führenden deutschen Lackrohstoffhersteller erworben. Danach galt es, Bindemittel/Härter-Systeme zu finden, die auch nach der drastischen Herabsetzung der Härtungstemperatur einen guten Verlauf der Pulverlackschmelze auf dem Untergrund sichern und Lackschichten von hoher mechanischer Stabilität, Witterungs- und UV-Stabilität, optischer Güte und Haftfestigkeit sowie mit der für die nachfolgende Umformung erforderlichen Elastizität und Flexibilität entstehen lassen.

Nach Entwicklung geeigneter Rohstoffe in direkter Zusammenarbeit mit Industriepartnern wurden – in enger Kooperation von Chemikern und Ingenieuren – Pulverlackgrundrezepturen entwickelt sowie verschiedene für das technologische Regime wichtige Parameter getestet und optimiert. So können für die neuen Systeme auch Lagerstabilität und eine gute Verarbeitbarkeit mit konventionellen Maschinen gewährleistet werden. Derzeit wird noch an der Verkürzung der Härtungszeiten gearbeitet; erste Versuche zeigten bereits, dass sich diese durch Einsatz einer speziellen Strahlenhärtungstechnologie (NIR) auf ca. 15-20 Sekunden absenken lassen.

Hohe wirtschaftliche Bedeutung besitzen die neuen Pulverlacksysteme nicht nur wegen des enormen Potentials zur Kosteneinsparung, sondern in besonderem Maße auch vor dem Hintergrund der am 1. November 2007 in Kraft tretenden Bundesimmissionsschutzverordnung (in Umsetzung der EU-Lösemittelrichtlinie). Die strengen Begrenzungen zur Emission flüchtiger organischer Verbindungen aus Lacksystemen mit organischen Lösemitteln werden alle Lackhersteller und -anwender dazu zwingen, nach lösemittelfreien Alternativen zu suchen.

Die nunmehr mit dem Innovationspreis ausgezeichneten Arbeiten erfolgten im Rahmen zweier vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderter Verbundprojekte, an denen zahlreiche Unternehmen aus der chemischen Industrie, Pulverlackverarbeiter, potenzielle Anwender und mehrere Forschungseinrichtungen beteiligt waren.