Nano-SiO40 in PUR-Klarlacken

Die Verbesserung der Kratzfestigkeit von Klarlacken mit Nanopartikeln wird gegenwärtig intensiv diskutiert. Wie die hier vorgestellte Studie zeigt, können im Sol-Gel-Verfahren hergestellte Nanopartikel in polyurethanbasierten Dual-Cure-Systemen zu hochkratzfesten und gleichzeitig trübungsfreien Klarlacken führen. Dabei ist aber die richtige Stabilisierung der Nanopartikel entscheidend - sie gelingt mit einer Oberflächenbehandlung der Partikel mit ungesättigten organischen Säuren. Im Rahmen eines Kooperationsprojektes wurde eine neue Methode zur Stabilisierung von SiO2-Nanopartikeln in Dual-Cure-Klarlacken entwickelt. Die in einem Sol-Gel-Prozess hergestellten Nanopartikel tragen freie Hydroxylgruppen auf ihrer Oberfläche. Bei Zugabe isocyanathaltiger Härter neigen sie zur Flokkulation. Eine Stabilisierungsmethode mit organischen Säuren lässt bis zu 25 % Nanopartikel in der Lackformulierung zu - ohne Flokkulation bei Härterzugabe. Die Säuren bilden Wasserstoffbrücken zu Hydroxylgruppen der Nanopartikel. Die Doppelbindung der Säure nimmt an der UV-Härtung teil und vernetzt die anorganischen Nanopartikeln mit der organischen Matrix. Klarlacke auf dieser Basis sind trotz des hohen Füllgrades vollkommen trübungsfrei, sehr abrasions- und kratzbeständig und zeigen einen guten Verlauf. Im Taber-Abraser-Test wurden für stabilisierte nanopartikelhaltige Lacke Verbesserungen von bis zu 46 % beim Abrieb gegenüber herkömmlichem Lack ohne Nanopartikel festgestellt. Die Übertragung dieser Stabilisierungsmethode auf weitere PU-basierte Lacksysteme ist Gegenstand aktueller Untersuchungen.