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Smart Coatings: Von der Laborneuheit zur industriellen Realität
Eine Umfrage der Redaktion zeigt, dass antimikrobielle, korrosionshemmende und selbstreinigende Technologien den Markt für Smart Coatings vorantreiben – aber Kostendruck, konservative Kunden und komplexe Vorschriften bremsen weiterhin eine breitere Einführung. Von Kirsten Wrede
Smart Coatings – Beschichtungen, die äußere Reize wie Beschädigungen, Feuchtigkeit, Temperatur oder mikrobiellen Befall wahrnehmen und darauf reagieren – halten zunehmend Einzug aus den Forschungslabors in die kommerziellen Produktportfolios. Doch der Übergang ist noch lange nicht abgeschlossen. Unsere anonyme Umfrage unter mehr als 30 Branchenexperten in Kombination mit ausführlichen Interviews mit drei Experten für Smart Coatings zeichnet ein differenziertes Bild eines Marktsegments, das zwar technologisch vielversprechend ist, aber noch mit erheblichen Hindernissen zu kämpfen hat. Die Umfrage generierte Antworten aus der gesamten Wertschöpfungskette der Beschichtungen: 52 % der Teilnehmer arbeiten für Lackhersteller, 19 % für Rohstofflieferanten, 13 % vertreten Institute oder Hochschulen und 16 % kommen aus anderen Bereichen.
Auf die Frage, inwieweit Smart Coatings bereits Teil ihres Tagesgeschäfts sind, gaben nur 10 % an, dass sie überhaupt keine Rolle spielen. Die Mehrheit – 59 % – beschrieb ihr Engagement als marginal, während fast ein Drittel (31 %) angab, dass Smart Coatings bereits einen wesentlichen Teil ihrer Aktivitäten ausmachen. Das Segment hat also die Bewusstseinsphase hinter sich gelassen, aber noch nicht den Wendepunkt zur allgemeinen Akzeptanz erreicht.
Nadine Rehfeld, Gruppenleiterin Funktionslacke Außenanwendung am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, bestätigt diesen Trend: „Aufgrund der hohen erwarteten Vorteile von Smart Coatings und der laufenden Entwicklungen auf dem Rohstoff- und Lackmarkt nimmt ihre Bedeutung weiter zu. Durch die Integration aktueller Forschungsergebnisse sind weitere Verbesserungen zu erwarten.“ Eugene B. Caldona, Assistenzprofessor am Department of Coatings and Polymeric Materials der North Dakota State University, unterstreicht die wachsende Bedeutung: „Smart Coatings haben in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen, da sie Multifunktionalität demonstrieren, einschließlich der Fähigkeit, sich bei Beschädigungen selbst zu reparieren, einen langanhaltenden Materialschutz vor Degradation zu bieten und auf verschiedene Umweltreize zu reagieren. Der Schlüssel zur Weiterentwicklung intelligenter Beschichtungen liegt in der Beibehaltung ihrer Multifunktionalität und Präzision/Genauigkeit bei der Herstellung (z. B. durch den Einsatz von 3D-Druck als Fertigungsmethode, um Abfall zu vermeiden, Materialfehler zu minimieren und die Automatisierung zu fördern).“
Dr. James W. Rawlins, Professor für Polymerwissenschaft und -technik an der University of Southern Mississippi, bietet eine detailliertere Perspektive auf den Reifungsprozess: „Smart Coatings haben sich von „coolen Labordemonstrationen“ zu einer Phase entwickelt, in der sich wiederholbare Mechanismen und Testmethoden zunehmend etablieren und bestimmte Segmente deutlich wachsen: (1) autonomer/selbstheilender Korrosionsschutz, (2) schaltbare Energie-/optische Beschichtungen und (3) funktionale Oberflächen, die den Reinigungs-, Vereisungs- oder Biofouling-Aufwand reduzieren. In jüngerer Zeit hat sich die Arbeit an Schutzlacken zu multifunktionalen Systemen entwickelt (z. B. mechanische Selbstheilung + pH-gesteuerte Freisetzung von Inhibitoren), die direkt auf reale Korrosionsschadensszenarien abgestimmt sind.“
Antimikrobielle Beschichtungen führen das Feld an
In der Umfrage wurden die Teilnehmenden gefragt, welche Arten von Smart Coatings in ihrem Produktportfolio oder ihrer F&E-Pipeline am relevantesten sind. Antimikrobielle und antivirale Beschichtungen führen die Liste mit 71 % an – was wahrscheinlich das anhaltende Bewusstsein für hygienische Oberflächen nach der Pandemie widerspiegelt. Korrosionsschutz- und Korrosionssensor-Lacke folgen mit 54 %. Selbstreinigende und leicht zu reinigende Technologien liegen mit 50 % an dritter Stelle, während leitfähige, sensorische und EMI-abschirmende Beschichtungen für 39 % relevant sind. Selbstheilende Beschichtungen wurden von 21 % genannt, thermochrome oder elektrochrome Systeme von 11 %.
Nadine Rehfeld betont, dass Multifunktionalität entscheidend ist: „Multifunktionalität ist in vielen Bereichen entscheidend. Einige Beispiele: Erosionsschutz sollte auch selbstheilende und selbstreinigende Eigenschaften haben; transparente Beschichtungen sollten vor UV-Licht schützen und elektrische Leitfähigkeit bieten; antimikrobielle Lacksysteme sollten gute Gleiteigenschaften haben. Die Liste der Funktionen ist lang, und ihre Relevanz wird durch die jeweilige Anwendung definiert.“Eugene Caldona hebt zwei Technologien hervor, die er für besonders vielversprechend hält: „Selbstheilende Beschichtungen und solche, die die Benetzbarkeit umschalten können.“
James Rawlins bewertet die Relevanz nach der industriellen Bedeutung: „Wenn ich die ‚größte Relevanz‘ nach der industriellen Nachfrage/Auswirkung pro Quadratmeter bewerte, würde ich diese Technologien in der bisherigen Entwicklungs-/Nutzungszeitachse hervorheben: A) Intelligente Korrosionsschutzbeschichtungen (selbstheilend/aktive Inhibitorfreisetzung/Selbstmeldung), B) Intelligente Energie-/Optikbeschichtungen (elektrochrom/thermochrom), C) Anti-Eis-/eisabweisende Beschichtungen und „rutschige“ Oberflächen, D) Selbstreinigende, selbstdekontaminierende und antimikrobielle/antivirale Funktionslacke (sofern durch Normen validiert) und E) Antifouling-Beschichtungen, die sich von herkömmlichen Giftstoffen entfernen.“
Den gesamten Artikel lesen Sie in der Aprilausgabe der FARBE UND LACK.
