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Biobasierte UV-Lacke mit einstellbarer Mechanik
Ein spanisch-lettisches Forschungsteam hat UV-härtende Beschichtungen mit bis zu 82 % biobasiertem Anteil aus Sojaöl-Acrylaten entwickelt. Die Formulierungen zeigen einstellbare mechanische Eigenschaften und eine um 45 % reduzierte Verschleißrate.
Konventionelle UV-härtende Beschichtungssysteme basieren überwiegend auf fossilen Rohstoffen. Ein Forschungsteam aus Spanien und Lettland hat nun drei UV-härtende Beschichtungen für Stahl formuliert, die einen biobasierten Anteil von bis zu 82 % erreichen. Die Zusammensetzungen basieren auf acrylatisiertem epoxidiertem Sojaöl (AESO) und Isobornyl-(Meth)acrylaten (IBOMA/IBOA) und wurden als nachhaltige Alternativen zu herkömmlichen Harzsystemen entwickelt.
Die Beschichtungen wurden umfassend charakterisiert, unter anderem mittels FTIR- und UV-VIS-Spektroskopie, Zugprüfung, dynamisch-mechanischer Analyse (DMA), thermogravimetrischer Analyse (TGA) sowie Haftungs-, Benetzbarkeits- und tribologischen Tests auf AISI-1015-Stahl.
Lesetipp:
Das besondere Leistungsspektrum und die hohe Variabilität der Polyacrylate erlaubten die Verbreitung dieser Produktklasse als Bestandteil für verschiedenste Materialien. Das BuchAcrylatharze von Poth, Schwalm und Schwartz verschafft dem Leser einen tiefen Einblick in die Herstellung, die Eigenschaften und Anwendungsbereiche dieser wichtigen Bindemittelklasse.
Einstellbare Eigenschaften von steif bis duktil
Die mechanische Bewertung zeigte ein gezielt einstellbares Verhalten: Der Elastizitätsmodul variierte zwischen 0,4 und 1,2 GPa, die Bruchdehnung zwischen 3,7 und 8,6 % – ein Übergang von harten zu duktilen Beschichtungen. Die Glasübergangstemperatur lag je nach Formulierung zwischen 22 und 71 °C. Zudem wiesen alle Beschichtungen eine optische Transmission von über 92 % im Wellenlängenbereich von 420 bis 700 nm auf.
Sämtliche Formulierungen bewahrten ihre strukturelle Integrität unter progressiver Belastung bis 20 N im Kratztest. Die Beschichtung mit dem höchsten AESO-Anteil profitierte von ihrem weicheren und flexibleren Netzwerk und zeigte die beste Haftung sowie eine um 45 % reduzierte Verschleißrate.
Sojaöl-Acrylat verbessert Abriebbeständigkeit
Unter trockenen Gleitbedingungen wurde bei der AESO-reichen Formulierung keine Freilegung des Substrats beobachtet. Die verbesserte Abriebbeständigkeit wird auf das flexiblere Netzwerk zurückgeführt, das Belastungen besser aufnehmen kann als steifere Varianten.
Die Ergebnisse belegen, dass biobasierte UV-härtende Systeme mechanische Anpassungsfähigkeit, optische Klarheit und tribologische Stabilität gleichzeitig bieten können. Damit eröffnen sie einen praxistauglichen Weg zu nachhaltigen Hochleistungsbeschichtungen, die fossile Rohstoffe in erheblichem Umfang ersetzen.
Quelle: Martínez-Rubio, P.-M. et al. High-performance bio-based UV-curable coatings with tunable mechanical and tribological properties. Prog. Org. Coat. 109949 (2026).
