Projekt 08218/01

Förderschwerpunkt Holz: Silikatische Beschichtungssysteme für Holz

Projektdurchführung

KEIMFARBEN GmbH
Keimstr. 16
86420 Diedorf

Ergebnisse und Diskussion

Zwischenbericht 98/99Zur Erzielung der Anforderungen Entwicklung eines neuartigen silikatischen Beschichtungssystems für Holz ist das Projekt in 3 Phasen aufgeteilt. Die Phase 1 beinhaltet die Herstellung und Prüfung ä-thanolischer Temperatur/UV-härtender Grundierung auf Basis Ormocer.
Aus dem Vorversuchsstadium kristallisierten sich weitere Grundierungssysteme heraus, die z. T. Bedingungen und Anforderungen der Phase 2 und Phase 3 bereits beinhalteten.
Dies betrifft insbesondere die Entwicklung Synthese für wässrige Systeme und damit die Zielsetzung ökologischer und umweltverträglicher Belange (Phase 3).
Erreicht werden konnte die bedeutende Produkteigenschaft durch die Stabilisierung der Metallalkoholaten und durch eine Stabilisierung hydrolisierter Silankomponenten durch hydrophile Gruppen.
Über diese wässrigen Systeme hinaus ist es bereits gelungen Vorläufer von Raumtemperatur härtenden Systemen als Grundierung einzusetzen (Phase 2).
Ausgehend aus den Zwischenergebnissen der ISC-KEIMFARBEN-Versuchsreihen wurden die erreichten Eigenschaften aller bisher applizierten Systeme bewertet und folgende Systeme für die Prüfung im WKI ausgewählt:
1. GLYMO/Mi - Wasserlack 1 h 80°C heiß, gehärtet + Silikatfarbe HLV-2
2. Al/Zr. - Lösemittellack 16 h bei Raumtemperatur getrocknet + Silikatfarbe HLV-2
3. Al/Zr. - Wasserlack 16 h bei Raumtemperatur getrocknet + Silikatfarbe HLV-2
Diese Systemaufbauten sind den Prüfungen Wasseraufnahme nach pr EN 927-5, Wasseraufnahme nach pr EN 927-4, Wasserdampfdurchlässigkeit DIN 52615, Haftung nach ASTM D 3359, UV-Durchlässigkeit, Freibewitterung nach pr-EN 1927-2 und künstliche Bewitterung im QUV unterzogen worden.
Die qualitative Gesamtbewertung der geprüften Grundierungen zeigt keine signifikanten Unterschiede.
Allerdings unterscheidet sich der bestehende Entwicklungsbedarf in seinen Schwerpunkten, abhängig von der Beschichtung. Die Grundierung Al/Zr-L (Lösemittellack) wäre insbesondere hinsichtlich Wasseraufnahme zu verbessern.
Gleiches gilt in verstärktem Maße für Al/Zr-W (Wasserlack), wobei hier noch zusätzlich eine Verbesserung der Nass- und Trockenhaftung erforderlich ist. Glymo/Mi-W (Wasserlack) wäre in allen getesteten Punkten zu verbessern, wobei jedoch im Gegensatz zu den Al/Zr.-Grundierungen keine Ergebnisse aufgefallen sind, die besonders stark unter den Zielvorgaben lagen.Aufgrund dieser Ergebnisse zeichnet sich ein weiterer Entwicklungsbedarf in vier Bereiche ab: Elastizität, Eindringverhalten, Wasserschutzleistung und Durchlässigkeit gegenüber Wasserdampf.
Um eine realistische Risikoabschätzung hinsichtlich Weiterführung des Projektes vornehmen zu können, ist nach Beendigung der planmäßigen 1. Phase (Meilenstein) eine Zusatzaktivität mit einem Zeitbedarf von 3 Monaten durchgeführt worden.
Aus den zusätzlichen Arbeiten leiten sich folgende Arbeitsthemen für die Grundierung ab:
Verbesserung des Härtungsverhaltens bei Raumtemperatur unter Einsatz von Katalysatoren, Erprobung verschiedener Tenside in der Grundierung, Erniedrigung des mittleren Kondensationsgrades durch niedermolekulare Zusätze zur Verbesserung des Penetrationsverhaltens, Entwicklung einer Methode zur Beschreibung des Penetrationsverhaltens der Grundierung, Erhöhung der Elastizität durch Untersuchung mittels Spannungs-/Dehnungsmessungen.


Fazit

Die Erkenntnisse und Einschätzungen dieser ersten Entwicklungsstufe lassen folgende Aussagen zu:
Ormocer-Systeme sind grundsätzlich geeignet, eine Verbindung zwischen Silikatfarben und Holz herzustellen. Anhand der Grundierung des Holzes mit Ormoceren sind durch die bereits zufriedenstellenden Haftungsergebnisse, die theoretischen Grundsatzüberlegungen einer chemischen Bindung - einmal über die Ankoppelung der Grundierung am Holz mittels der organischen Gruppen und zum anderen durch die Si-O-Si-Bindungen zum Wasserglas der silikatischen Deckbeschichtung - weitestgehend belegt.
Die Synthese von entsprechenden Wasserlacken auf Basis der bei der Erprobung der Lösemittel enthaltene Lacke eingesetzten Rezepturen gelingt ohne wesentlichen Schwierigkeiten. Damit konnte ein wesentlicher Schritt hinsichtlich Anforderung der ökologischen umweltverträglichen anorganisch-organischen Hybrid-Polymer-Systems in Projektphase 3 gemacht werden.
Die Auswertung der bisher erzielten Ergebnissen erlauben die Schlussfolgerung, dass die 2. Phase gemäß der Projektbeschreibung und Planung, nämlich Weiterentwicklung eines kalthärtenden Systems, insbesondere aus Sicht der Wissenschaftler des ISC und WKI, sinnvoll und aussichtsreich ist und unmittelbar angegangen werden kann.