Selbstheilende Lacke

Selbstheilende Beschichtungen sind ein innovativer Ansatz, um Oberflächen langfristig vor Abnutzung und Schäden zu schützen. Diese intelligenten Materialien sind in der Lage, kleinere Beschädigungen in Lackschichten entweder selbstständig oder durch externe Stimuli wie Temperaturveränderungen, Luftfeuchtigkeit oder UV-Licht zu reparieren. Die Technologie bietet vielseitige Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere zur Reduktion von Wartungskosten und zur Verlängerung der Lebensdauer von beschichteten Oberflächen.

 

Wie funktionieren selbstheilende Beschichtungen?

Selbstheilende Beschichtungen nutzen verschiedene Mechanismen, um Schäden zu regenerieren. Grundsätzlich lassen sich zwei Ansätze unterscheiden:

1. Extrinsische Selbstheilung: Hierbei werden heilungsfördernde Komponenten wie Mikrokapseln in die Beschichtung eingebracht. Diese Mikrokapseln enthalten filmbildende Substanzen, die freigesetzt werden, wenn die Oberfläche beschädigt wird. Sie schließen Mikrorisse, verhindern das Eindringen von Feuchtigkeit und schützen das Substrat vor Korrosion.
2. Intrinsische Selbstheilung: In diesem Fall wird die Selbstheilungsfähigkeit direkt durch modifizierte Bindemittel in der Lackformulierung erzielt. Diese reagieren auf äußere Einflüsse wie Temperatur oder UV-Strahlung, indem sie sich plastifizieren und die entstandenen Kratzer oder Risse ausgleichen. Sobald der äußere Einfluss abklingt, kehren die ursprünglichen Lackeigenschaften zurück.

 

Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten

Selbstheilende Beschichtungen finden zunehmend Beachtung, sowohl in der Industrie als auch in der Wissenschaft. Ihr Potenzial reicht von der Versiegelung beschädigter Oberflächen zur Korrosionsvermeidung bis hin zur Wiederherstellung ästhetischer Eigenschaften hochglänzender Oberflächen. Die Wahl des geeigneten Mechanismus hängt dabei stark vom Einsatzgebiet und den spezifischen Anforderungen ab.

Beispiele für Anwendungen:

• Korrosionsschutz: Mikrokapseln, gefüllt mit filmbildenden Komponenten, verschließen Mikrorisse, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern und Korrosionsschäden zu minimieren.
• Kratzerreparatur: Für hochglänzende Oberflächen, wie sie oft in der Automobil- oder Elektronikindustrie verwendet werden, eignen sich Bindemittel, die auf UV-Strahlung oder Temperatur reagieren und Kratzer »verschwinden« lassen.

 

Herausforderungen bei der Formulierung: Balance zwischen Heilungseffizienz und Stabilität

Die Entwicklung von selbstheilenden Beschichtungen erfordert maßgeschneiderte Lösungen. Besonders bei intrinsischen Heilungsmechanismen muss das Gleichgewicht zwischen Selbstheilung und Beständigkeit sorgfältig ausbalanciert werden. Eine Beschichtung, die bei zu niedrigen Temperaturen bereits zur Schadensregeneration neigt, könnte im alltäglichen Einsatz an Stabilität verlieren. Daher ist es entscheidend, dass die Heilung nur unter gezielt ausgelösten Bedingungen aktiviert wird.

Selbst bei extrinsischen Ansätzen, wie der Verwendung von Mikrokapseln, muss darauf geachtet werden, dass diese den ursprünglichen Lack nicht in seiner chemischen Struktur verändern oder seine mechanischen Eigenschaften beeinträchtigen. Dies erfordert umfangreiche Test- und Optimierungsprozesse.

 

Forschung und Entwicklung am Fraunhofer IFAM

Das Fraunhofer IFAM beschäftigt sich seit über einem Jahrzehnt intensiv mit selbstheilenden Beschichtungen. Die Wissenschaftler*innen arbeiten sowohl in öffentlich geförderten Projekten als auch in direkter Zusammenarbeit mit der Industrie. Somit bieten sie umfassende Unterstützung bei der Entwicklung und Optimierung selbstheilender Systeme – von der Beratung über die Formulierung bis hin zur Effizienzprüfung der Heilungsmechanismen.

 

Interesse an selbstheilenden Beschichtungen? Unsere Experten helfen Ihnen gerne weiter

Wenn Sie mehr über selbstheilende Beschichtungen erfahren möchten oder Fragen zur Eignung dieser Technologien für Ihre spezifischen Anwendungen haben, stehen Ihnen unsere Experten Dr. Claus Schreiner und Dr. Jonas Friebel aus der Abteilung Lacktechnik gerne zur Verfügung. Egal, ob es um allgemeine Informationen, die Bewertung bestimmter Lack-Chemien oder die Prüfung von Selbstheilungseffekten geht – wir unterstützen Sie gerne bei der Umsetzung Ihrer Projekte.