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07.11.2014

Polymerbeschichtung als Alternative zu Chrom VI entwickelt


Die seit dem 1. Juni 2007 geltende EU-Verordnung zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe (REACH) zielt insbesondere darauf ab, bestimmte chemische Produkte, sogenannte CMR-Stoffe (krebserregend, erbgutverändernd und fruchtbarkeitsschädigend), darunter auch Chrom VI, zu ersetzen. Vor diesem Hintergrund hat die von Forschern des Institut für Materie und Strahlung in Saclay der französischen Behörde für Atomenergie und alternative Energien (CEA-IRAMIS) ursprünglich für Anwendungen in der Mikroelektronik entwickelte SEEP (Surface Electroinitiated Emulsion Polymerization)-Technologie zu einer Kooperation mit Protec Industrie geführt. Diese Technologie, bei der eine ultradünne organische Schicht auf ein Metallsubstrat aufgebracht wird, um die Farbhaftung zu erhöhen, ist für dieses 180 Mann starke KMU, das im Luftfahrtsektor tätig ist, von großem Interesse.

Chrom VI gilt als stark krebserregend und soll deshalb nach und nach aus industriellen Erzeugnissen verdrängt werden. Nachdem es aus der Kosmetik- und Nahrungsmittelindustrie vollständig verschwunden ist, gibt es im Bausektor sowie in der Luft- und Raumfahrt noch immer Ausnahmegenehmigungen für die Verwendung von Produkten auf Chrom VI-Basis. Chrom VI ist nicht nur krebserregend, erbgutverändernd und fruchtbarkeitsschädigend, sondern kann auch eine Perforation der Nasenscheidewand, Asthma, Atemwegsbeschwerden und Hautkrankheiten verursachen. Daher ist es dringend notwendig, seinen Einsatz durch alternative Verfahren zu ersetzen. Im Vordergrund steht dabei die Chromatierung, eine Technik der Oberflächenbehandlungen mit Chrom VI, bei der auf Metallen wie Aluminium oder Titan ein Haftungsgrund für einen Farbanstrich erzeugt wird.

Seit 2006 arbeiten Forscher der Abteilung Nanowissenschaften und Innovation für Materialien, Biomedizin und Energie (NIMBE) des IRAMIS an der SEEP-Technologie. Dabei wird eine dünne Polymerschicht von wenigen Nanometern auf eine Metalloberfläche elektrisch aufgebracht. 2008 wurde das KMU Protec auf diese Technologie aufmerksam und unterzeichnete einen ersten Partnerschaftsvertrag mit der CEA. Gemeinsam arbeiteten sie an einer Anwendung im Luftfahrtsektor: für eine wasserverdünnbare Beschichtung auf einem Aluminiumsubstrat. Aufgrund der positiven Ergebnisse schlossen sie 2010 einen weiteren Partnerschaftsvertrag. Im Rahmen dieser Kooperation wurde die Technologie weiter optimiert und mündete im Dezember 2013 in einem Patentantrag für die Nutzung der SEEP-Technologie im Flugzeugbau zur Erzeugung eines Haftgrunds.

Für die Optimierungsstudie wurden drei Substrate verwendet: eine Aluminiumlegierung, rostfreier Stahl und eine Titanlegierung. Vor dem Auftragen der wasserverdünnbaren Farbe (die am häufigsten zur Anwendung kommt) wurden die Substrate mit der SEEP-Technologie behandelt. Getestet wurden sowohl die Farbhaftung als auch der Korrosionsschutz. Die Ergebnisse erfüllten alle Anforderungen des Kriterienkatalogs der Luftfahrt. Die Korrosionsbeständigkeit konnte sowohl auf einer Leichtlegierung als auch auf rostfreiem Stahl bei der Salzsprühnebelprüfung (Prüfdauer über 2 000h) bestätigt werden.

In einem nächsten Schritt soll die Anwendbarkeit bei der Pulverisierung getestet werden.

Quelle: Wissenschaftsportal Französische Botschaft in Deutschland




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