Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Zielsetzung im Projekt war die Erforschung und Umsetzung eines neuartigen Pigmentaufbaus speziell f\u00fcr rote Farbpigmente, mittels derer eine hohe Farbbrillanz sowie eine sehr hohe Deckkraft bei deutlich reduzier-tem Aluminiumgehalt und wesentlich geringerem L\u00f6sungsmitteleinsatz realisiert werden kann. Kern der FuE-Arbeiten war die Entwicklung eines neuartigen Prozessschritts zur kontrollierten Ausf\u00e4llung von Eisenoxid.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden\u00dcber eine neuartige Prozesskette werden Aluminiumflakes mit einer Gr\u00f6\u00dfe im nm-Bereich \u00fcber einen Ausf\u00e4ll-Prozess gezielt mit Eisenoxid beschichtet. Kern des Verfahrens ist dabei die pr\u00e4zise Steuerung des pH-Werts des Ausf\u00e4ll-Bads, \u00fcber den die sp\u00e4tere Farbe und Brillianz sowie die Deckkraft des Pigments gesteuert werden. Aus diesem Grund wurde projektbegleitend kontinuierlich eine aufw\u00e4ndige Analytik durchgef\u00fchrt, um die chemischen Prozesse in allen Produktionsschritten pr\u00e4zise zu kontrollieren und geeignete Prozessfenster zu definieren. <\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Herstellung des ultrad\u00fcnnen Rot-Interferenz-Pigmentes war sowohl im Labor- als auch Technikumsma\u00df-stab erfolgreich. Das neuartige Pigment weist bei gleichem Rotfarbton eine Dicke von nur 625 nm auf. Kon-ventionelle Pigmente liegen bei gleichem Farbton dagegen im Bereich von 900-1.200 nm, was einer deutli-chen Reduktion der Pigmentdicke entspricht. <\/p>\n
Der Energiebedarf im Stand der Technik, von der Pigmentherstellung bis zur fertig lackierten Einheit betr\u00e4gt rund 86 kWh pro Karosserie. Hinzu kommt die Nachlackierung bei einer typischen Ausschussquote von 5 %. Der j\u00e4hrliche globale Energiebedarf f\u00fcr die Lackierung von roten Fahrzeugen betr\u00e4gt damit 86 kWh * 85*106 * 5% \/ 0,95 = 385 GWh. Unter der Annahme einer strombasierten Energiebereitstellung sowie einem globalen CO2-Emissionsfaktors von 423 g\/kWh (Jahr 2022 Global Electricity Review 2023) ergeben sich damit im Be-reich der Rot-Lackierung j\u00e4hrlich 163 kt CO2-\u00c4quivalente. Der CO2-Einspareffekt durch das neuartige Pig-ment ergibt sich vor allem durch das deutlich h\u00f6here Deckverm\u00f6gen. Durch die geringere Pigmentdicke steigt das massenbezogene Deckverm\u00f6gen, so dass die einzusetzende Pigmentmasse bei deckender La-ckierung um 20 % reduziert werden k\u00f6nnte. Dies entspricht einer theoretischen CO2-Reduzierung von 33 kt CO2eq. <\/p>\n
Eine weitere CO2-Einsparung kommt durch den geringeren Aluminiumbedarf bei der Herstellung der Neu-entwicklung hinzu, da die Herstellung von Aluminium sehr energieaufwendig. Die Dicke des Aluminiumkerns betr\u00e4gt nur noch 25 nm w\u00e4hrend die konventionellen roten Metallinterferenzpigmente einen Aluminiumkern von 300-400 nm besitzen. Aus diesem Grund weist das neue Pigment nur einen Aluminiumanteil von 3 Gew.% auf (konventionelle Pigmente ca. 30 Gew.%).<\/p>\n
Bei Verwendung typischer konventioneller roter Metallinterferenz-Pasten mit 65 % Pigmentanteil w\u00fcrden rechnerisch zus\u00e4tzlich mehrere Tonnen L\u00f6sungsmittel freigesetzt. Das hier vorgestellte neuartige Rotpig-ment ist dagegen kein Gefahrstoff und kann ohne Explosionsgefahren als trockenes Pulver vertrieben wer-den. Hierdurch wird eine zus\u00e4tzliche CO2-Ersparnis erm\u00f6glicht.<\/p>\n
Da das ultrad\u00fcnne neue Rot-Interferenzpigment nicht nur im Automobilbereich, sondern auch f\u00fcr Industrie- und Pulverlacke verwendet werden kann, sind noch weitere Anwendungsgebiete und Einspareffekte m\u00f6g-lich. <\/p>\n
Im Ergebnis gelang es, ein vielversprechendes Labormuster zu realisieren und in ersten Technikumsversu-chen in technischem Ma\u00dfstab zu erproben. Aktuell wird das Verfahren einer Optimierung und einer Skalie-rung auf den industriellen Ma\u00dfstab unterzogen. Die Markteinf\u00fchrung durch die Firma SCHLENK ist sp\u00e4tes-tens f\u00fcr das Jahr 2025 geplant.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Pr\u00e4sentation unserer Ergebnisse erfolgt im Rahmen von Publikationen sowie der Pr\u00e4sentation auf Messen nach dem Abschluss der Arbeiten zur Skalierung der Verfahren in den gro\u00dftechnischen Ma\u00df-stab.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Im Rahmen des Projekts konnte ein innovatives Verfahren zur Realisierung von Rot-Pigmenten mit be-sonders hoher Deckkraft und Farbbrillanz im Labor- und Technikumsma\u00dfstab realisiert und die \u00dcbertra-gung auf den gro\u00dftechnischen Ma\u00dfstab im Konzept vorbereitet werden.
\nDurch die Forschungsarbeiten im Projekt lassen sich hohe CO2-Einsparpotentiale im Bereich von 20 % (entsprechend ca. 33 kto CO2 \/ Jahr bezogen auf den Einsatz der Lacke deutschlandweit) best\u00e4tigen. Zus\u00e4tzlich ergibt sich ein hohes Potential zur Einsparung wertvoller Rohstoff-Ressourcen: Der Alumini-umgehalt der Lackpigmente sinkt im neuen Verfahren von ca. 30 Gew.% auf nur 3 Gew.%.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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