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Optimierung strahlenhärtender Beschichtungen mit silikonbasierten Additiven

Silikonhaltige Additive verbessern die Oberflächeneigenschaften strahlenhärtender Beschichtungen. Forschende von BYK Chemie, darunter Marc Eberhardt, Guillaume Jaunky und Albert Frank, untersuchen, wie sie die Haftung, Beständigkeit und Verarbeitbarkeit von UV- und Elektronenstrahl-härtenden Lacken optimieren können

Additive Strahlenhärtung
Silikonbasierte Additive optimieren Glätte, Kratzfestigkeit und Haftung strahlenhärtender Beschichtungen. Quelle: Byk

Strahlenhärtende Beschichtungen, die unter UV- oder Elektronenstrahlhärtung (EB) ausgehärtet werden, sind für ihre schnellen Aushärtezeiten, Umweltfreundlichkeit und hohe Oberflächenqualität bekannt. Sie kommen vor allem in der Druck- und Verpackungsindustrie zum Einsatz, wo sie Materialien widerstandsfähiger machen und optisch aufwerten.Um jedoch optimale Eigenschaften wie Benetzung, Glätte und Kratzfestigkeit zu erzielen, sind spezielle Additive erforderlich. Silikonhaltige Additive spielen hier eine entscheidende Rolle, da sie die Oberflächenspannung reduzieren und die Verteilung der Beschichtung verbessern. Dadurch entstehen gleichmäßige, fehlerfreie Lackschichten ohne Kraterbildung oder Nadellöcher.

Silikonpolymere, insbesondere Polydimethylsiloxan (PDMS), neigen aufgrund ihrer Inkompatibilität mit organischen Bindemitteln dazu, an die Oberfläche der Beschichtung zu migrieren. Diese Migration verbessert zwar die Benetzungseigenschaften und verhindert Schaumbildung, kann jedoch zu unerwünschten Effekten führen. Um dieses Problem zu umgehen, werden PDMS-Moleküle chemisch modifiziert, sodass sie sich in die Lackmatrix einbinden und dauerhafte funktionelle Eigenschaften wie Rutschfestigkeit und Antihaftwirkung verleihen.

Silikonadditive für organische Beschichtungen

Die Integration silikonbasierter Additive in organische Beschichtungen ermöglicht eine verbesserte Steuerung der Oberflächenenergie. Dies ist besonders wichtig für Verpackungslacke oder funktionelle Beschichtungen, die leicht zu reinigen oder chemikalienresistent sein müssen. Zudem sorgen die Additive für eine verbesserte Tape-Release-Funktion, indem sie eine Oberfläche mit geringer Haftung erzeugen. Die Abstimmung zwischen Lackformulierung und Klebstoffen auf Verpackungsfolien ist hierbei essenziell. Silikonadditive verhindern, dass sich Klebstoffe auf der Lackschicht festsetzen oder Rückstände hinterlassen, was die Qualität des Endprodukts verbessert und Verarbeitungsprozesse optimiert.

Veranstaltungstipp: Funktionelle Beschichtungen

Beschichtungen sollen inzwischen nicht mehr nur gut aussehen und vor Korrosion schützen. So gut und wichtig beide Eigenschaften sind, viele Kund:innen wollen mehr. Viele dieser Anforderungen lassen sich mit dem Begriff „Funktionale Beschichtungen“ beschreiben. Beliebte Schlagwörter, die hier oft fallen, sind anti-Eis, anti-Graffiti, Selbstheilung oder die oft genannte Haifischhaut. Manche dieser Eigenschaften sind inzwischen gut erforscht und am Markt etabliert, andere haben noch praktische Hürden zu überwinden. Welche funktionellen Beschichtungen zu welcher dieser Kategorien gehören, vermittelt Ihnen das FARBE UND LACK Seminar „Funktionelle Beschichtungen“ am 10.09.2025 in Essen.

Regulatorische Anforderungen und Umweltaspekte

Bei der Formulierung neuer silikonbasierter Additive müssen strenge Vorschriften eingehalten werden. Besonders relevant sind hierbei die EU-Verordnungen zu Siloxanen (D4, D5, D6), die den Gehalt dieser Stoffe auf unter 0,1 % begrenzen, um eine Einstufung als besonders besorgniserregender Stoff (SVHC) zu vermeiden. Zusätzlich müssen Additive für Verpackungslacke den Anforderungen der Schweizer Verordnung für Materialien und Gegenstände genügen, um ihre Eignung für den Lebensmittelkontakt zu gewährleisten. Diese strengen regulatorischen Vorgaben erfordern innovative Formulierungstechnologien, die Umweltfreundlichkeit mit hoher Leistungsfähigkeit verbinden.

Ein zentraler Aspekt für die Effektivität dieser Additive ist ihre chemische Reaktivität. Moderne silikonbasierte Additive enthalten radikalisch vernetzbare Gruppen, die während der Härtung kovalente Bindungen mit der Beschichtung eingehen. Dadurch wird sichergestellt, dass die funktionellen Eigenschaften langfristig erhalten bleiben und eine Migration in angrenzende Schichten, etwa in Klebstoffe oder Folien, minimiert wird. Neue Formulierungstechnologien erlauben eine präzisere Kontrolle der chemischen Struktur dieser Additive, sodass sie gezielt für unterschiedliche Anwendungen, von Hochglanzlacken bis hin zu funktionellen Schutzschichten, optimiert werden können.

Quelle: Eberhardt et al., PCI & BYK Chemie, 2025