Fraunhofer-Gesellschaft

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Multifunctionality of nanoscale corrosion protective pigments for coatings (MUNACOR)

Schlussbericht zu dem IGF-Vorhaben
 
: Entenmann, Marc; et. al.

Stuttgart, 2015, 46 pp.
German
Report
Fraunhofer IPA ()
FPL; Korrosionsschutz; Lack

Abstract
Innerhalb des durchgeführten Vorhabens MUNACOR konnten sowohl hocheffiziente Schutzbeschichtungen, als auch ein neuartiges modulares Schutzkonzept mit innovativen nanoskaligen Schutzpartikeln erforscht werden. Die zunächst verwendeten rot eingefärbten Primerformulierungen wurden auf Wunsch des deutschen User Committees (UC) in weiße, farbneutrale Formulierungen erfolgreich umformuliert. Um dies zu erreichen musste die gesamte Pigmentierung neu zu optimiert werden. Ferner wurde von anstelle von Epoxid-funktionellem Primer auf die witterungsstabileren Styrol-Acrylat-Primer fokussiert. Dies entspricht ebenfalls einem Wunsch des deutschen UC, dass das neue MUNACOR Konzept von vorne herein auf möglichst dünne und effiziente Schutzbeschichtungen angewendet werden sollte. Gemäß dem Projektantrag, basierte das modulare Konzept von MUNACOR dabei wesentlich auf der Erforschung neuer funktionaler nanoskaliger Schutzpartikel, welche je nach vorherrschender Belastung in ihrer Schutzwirkung kombiniert werden können.
Innerhalb des Forschungsvorhabens wurden plättchenförmige Substanzen mit Plättchendicken im Nanometerbereich als Substrate ausgewählt. Während Materia Nova sich mit der Exfolierung und Modifizierung von Schichtsilicaten unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung befasste, wurde am Fraunhofer IPA eine organische und anorganische Modifizierung von nanoskaligen Talkumsubstraten durchgeführt. Für beide Substrattypen konnten verbesserte Barriereeigenschaften gegenüber Wasseraufnahme festgestellt werden. So konnte die erhaltene optimierte weiße Primerformulierung, welche jedoch stark deckend war, in einem zweiten Schritt dahingehend verbessert werden, dass eine weitere Forderung des projektbegleitenden Ausschusses hinsichtlich einer weißen und stärker transparenten Schutzbeschichtung erreicht werden. Bei dieser Formulierung wurde nun vollständig auf das Weißpigment Titandioxid verzichtet, was zunächst eine verschlechterte Barriere infolge der Verringerung der PVK zur Folge hatte. Diese reduzierten Primer Systeme zeigten deshalb, obwohl nach wie vor die gleichen Mengen von aktiven Korrosionsschutzpigmenten vorhanden waren, eine verstärkte Neigung zur Korrosion bei thermozyklischer Belastung mit einer Kochsalzlösung. Durch Einsatz von optimierten, mit Zinkphosphat modifizierten nanoskaligen Schutzpigmenten, konnten diese Korrosionseffekte bei der Belastung mit Kochsalzlösung jedoch sehr stark zurückgedrängt werden. Auch die Schutzwirkung der mit Ceroxid modifizierten nanoskaligen Schutzpigmente konnte erfolgreich nachgewiesen werden, indem eine deutliche Abnahme von Vergilbungseffekten bei Belastung der entsprechend modifizieren Primer Beschichtungen mit UV-Strahlung und Feuchte im Suntest festgestellt werden konnte. Durch Kurzzeit-Freibewitterungen konnten die im Labor festgestellten Korrosionsschutz – und Lichtschutzwirkungen vollständig bestätigt werden. Beim gemeinsamen Einsatz, bzw. modularen Einsatz der Ceroxid- und Zinkphosphat modifizierten nanoskaligen Talkumpigmente gemäß dem Projektziel konnte sowohl der Lichtschutz- als auch der Korrosionsschutz in den Schutzbeschichtungen wesentlich verbessert werden. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass ein modulares Konzept für nanoskalige Schutzpigmente etabliert werden konnte, welche im Falle eine Zinkphosphat-Modifizierung den Korrosionsschutz und im Falle einer Funktionalisierung mit Ceroxid den UV-Schutz, insbesondere für Schutzbeschichtungen mit reduziertem Pigmentgehalt, wesentlich verstärken. Das Projektziel wurde erreicht.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-389569.html