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Mit Sol-Gel-Klarlack vor Korrosion geschützt
Organisch beschichteter Stahl kommt häufig in Anwendungsbereichen zum Einsatz, die eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit voraussetzen – wie z.B. in der Automobilindustrie oder der Baubranche. Häufig fungieren organische Klarlacke als Korrosionsschutz, die jedoch meist auf fossilen Rohstoffen basieren. Eine Forschergruppe an der Universität Swansea entwickelt als nachhaltigere Alternative eine einfache Sol-Gel-Beschichtung auf Basis von Tetraethoxysilan (TEOS) und optimiert deren Sprühapplikation auf polyurethanbeschichtete Stähle.
Die Konzentration wurde dabei variiert, um Beschichtungen mit entweder 2,5 oder 10% TEOS zu erzeugen. Die 10%-igen Beschichtungen führten zu dichten, homogenen Schichten, die im Vergleich zu einem unbeschichteten Substrat eine deutlich höhere Korrosionsbeständigkeit aufwiesen. Im Gegensatz dazu waren die 2,5%-igen Beschichtungen inhomogen und porös, wiesen also eine zu geringe Konzentration an TEOS auf, um eine wirkungsvolle Schutzwirkung zu erzielen. Dies zeigt, dass es eine untere Grenze für die TEOS-Konzentration gibt, die erforderlich ist, um eine dichte, homogene Beschichtung zu erzeugen, die als Gasbarriere für ein PU-Substrat fungieren kann.
Salzsprühtests zeigten Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit
Die Korrosionsbeständigkeit wurde mit Hilfe von Salzsprühtests ermittelt. Die Tests zeigten, dass diese Beschichtungen eine deutliche Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bewirkten: es wurde kein Kriechen entlang des Ritzes beobachtet und die Randunterwanderung war im Vergleich zum unbeschichteten PU-Substrat um bis zu 21% reduziert. Dies wird darauf zurückgeführt, dass die Sol-Gel-Beschichtung eine Barriere für Sauerstoff bildet und somit die kathodische Unterwanderung verringert.
Die Verwendung von Sol-Gel-Beschichtungen im Coil-Coating-Verfahren bietet in der Praxis das Potenzial zur Reduzierung des Materialverbrauchs und des CO2-Fußabdrucks. TEOS-basierte Sol-Gel-Beschichtungen könnten sich in Zukunft somit als langlebige, kostengünstige und umweltfreundliche Alternative zu bestehenden fossilen Beschichtungssystemen eignen. Das 2024 abgeschlossene Forschungsprojekt wurde vom Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) finanziert.
Zum Netzwerken:
Fakultät für Natur- und Ingenieurwissenschaften, Universität Swansea, UK-Swansea, Dr. Eifion Jewell, Tel. +44 1792 205678, e.jewell@swansea.ac.uk, www.swansea.ac.uk
