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Interview: Herausforderungen bei Niedertemperatur-Pulverlacken und PFAS-Ersatz
Dr. Mark D. Soucek von der University of Akron spricht im Interview über die Herausforderungen bei der Senkung von Einbrenntemperaturen sowie beim Ersatz kritischer Stoffgruppen wie PFAS in Pulverlacken. Dabei erläutert er vielversprechende Ansätze, aber auch die Grenzen aktueller Technologien.
Welche Hürden und Lösungsansätze sehen Sie für die weitere Absenkung von Einbrenntemperaturen und -zeiten?
Dr. Mark D. Soucek: Die Senkung der Aushärtungstemperaturen ist nicht so sehr aufgrund von Leistungseinbußen schwierig, sondern vielmehr im Hinblick auf den Transport der Pulverlacke. Niedertemperatur-Pulverlacke können entweder thermisch oder durch Strahlung ausgehärtet werden. Beide Verfahren können zu guten Lackeigenschaften führen. Bei der Strahlungshärtung wird der Aushärtungsprozess vom Filmbildungsprozess getrennt, was meiner Meinung nach das Potenzial birgt, zu besseren Filmeigenschaften zu führen als bei thermisch ausgehärteten Niedertemperatur-Pulverlacken.
Bei beiden Verfahren kann es jedoch zu dem Problem kommen, dass das Pulver während des Transports verschmilzt. Die Aufbewahrung des Niedertemperaturpulvers deutlich unterhalb der Glasübergangstemperatur könnte den Energieverbrauch während des Transports erhöhen. Daher gibt es eine Grenze für die Gesamtenergieeinsparungen, die durch die Senkung der Aushärtungstemperatur von Pulverlacken erzielt werden können.
Wo liegen die größten Herausforderungen beim Ersatz kritischer Stoffgruppen in Pulverlacken?
Soucek: PFAS sind aufgrund ihrer Hydrophobie und Gleitfähigkeit, die sich aus den Fluorid-Kohlenstoff-Bindungen ergeben, ziemlich einzigartig. Hydrophobie lässt sich durch eine hierarchische physikalische Struktur (im Nano- bis Mesobereich) erreichen, ist jedoch ohne einen präzise gesteuerten Filmtrocknungsprozess nur schwer zu erzielen.
Zudem fehlt dieser Art von Struktur die für die meisten Beschichtungsanwendungen erforderliche Robustheit. Im Hinblick auf den Ersatz von PFAS scheint eine hydrophobe Eigenschaft, die an die Oberfläche „herausblühen“ kann, ein sinnvoller Ansatz zu sein. Dies lässt sich mit hydrophoben Molekülen erreichen, die entweder an das Polymerbindemittel gebunden sind oder als Polymermischung vorliegen. Ein Ansatz der Selbstschichtung wäre wahrscheinlich der kostengünstigste, vorausgesetzt, der hydrophobe Anteil der Beschichtung ist der teurere Teil des polymeren Bindemittels. Während des Filmbildungsprozesses wandert der hydrophobe Teil des polymeren Bindemittels an die Grenzfläche zwischen Film und Luft, was zu einer hydrophoben Oberfläche führt, während die darunterliegende Beschichtung für die mechanischen Filmeigenschaften sorgt.
Das Problem besteht darin, dass es außer Silikonen nicht allzu viele Polymere, Oligomere oder Additive gibt, die hydrophob genug sind, um PFAS zu ersetzen. Positiv zu vermerken ist, dass es eine umfangreiche Literatur zu Silikon-Blockcopolymeren, seitenständigen Silikonketten und Silikonmischungen gibt, die in Verbindung mit anderen organischen Polymerbindemitteln als PFAS-Ersatz dienen könnten.
Veranstaltungstipp
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