Ziel der Entwicklung

Ziel des Vorhabens war die Entwicklung einer Methode zur elektrochemischen Entlackung durch einen neuartigen mehrschichtigen und kohlenstoffhaltigen Filz. Die Kohlenstoffschicht dient als Anode und die Filzschicht als Elektrolytträger in einer elektrolytischen Zelle. Der neu entwickelte Filz wird zur Entlackung der gealterten und beschädigten organischen Beschichtungen durch ein elektrochemisches, umweltfreundliches, staubarmes und preisgünstiges Verfahren angewendet. Es bezieht sich insbesondere auf die elektrochemische Entfernung der organischen Schichten von großen Strukturen wie Brückenstrukturen, Behältern, Schiffen, Flugzeugen, Automobilen und dergleichen.
Das entwickelte elektrochemische Entlackungsverfahren hat die folgenden Vorteile:
- preisgünstiges Verfahren
- umweltfreundlich, Staub- und lärmarm
- flexibel an der Oberfläche, an die Konstruktion anpassbar und geeignet für große und kleine Stahlbauwerke
- Entlackung aller Beschichtungen
- Entlackung vom gesamten Werkstück beziehungsweise nur eines relevanten Bereichs (Teilentlackung)
- schnelle Entlackung
- geringer Energieverbrauch
- keine toxischen Chemikalien sowie kein Sondermüll

Vorteile und Lösungen

Durch intensive physikalische und elektrochemische Untersuchungen wurden die verwendeten synthetischen Filze, Kohlenstofffilze, Elektrolyte sowie die Arbeitsbedingungen bei der elektrochemischen Entlackung untersucht und optimiert. Dadurch konnten die besten Kombinationen aus mehreren möglichen synthetischen und Kohlenstofffilzen für das Forschungsvorhaben ausgewählt werden.
Es konnte durch die unterschiedlichen Untersuchungen nachgewiesen werden, dass das Prinzip der elektrochemischen Entlackung sowohl bei der Verwendung von Polyethylenfilzen als auch Viskosefilzen in der Kombination mit Kohlefilz funktioniert. So konnten durch Anlegen einer niedrigen Stromdichte und Verwendung eines umweltfreundlichen Elektrolyten auf K3PO4-Basis sowohl die chemisch vorbehandelten als auch die gestrahlten und mit Nasslacken organisch beschichteten Stahlproben teilweise erfolgreich entlackt werden. In waagerechter Anordnung der Filze wurden ein sehr hoher Entlackungsgrad bis 100% gefunden.
Der Entlackungsgrad in der senkrechten Position bei Proben ohne Grundbeschichtung betrug 100%. Dagegen konnte nur ein Entlackungsgrad von maximal 77,1% bei den gestrahlten und mit Grundbeschichtung beschichteten Stahlproben erreicht werden.
Die entwickelte Entlackungsmethode ist dadurch gekennzeichnet, dass sowohl komplette als auch lokal abgegrenzte beschichtete Stahlflächen entlackt werden können, was durch die bisher bekannten Entlackungsmethoden nur schwer möglich ist. Weiterhin wurde die elektrochemische Entlackung von unterschiedlichen Beschichtungssystemen untersucht. Dadurch konnte nachgewiesen werden, dass die Methode der elektrochemischen Entlackung auch auf andere Beschichtungssysteme übertragen werden kann. Die neu entwickelte Entlackungsmethode unterscheidet sich von den bereits bekannten Entlackungsmethoden wie mechanische, thermische und chemische Verfahren durch:
- Präzise Steuerung der zu entlackenden Fläche
- Keine Abhängigkeit von Geometrien (Rohr/ Platte)
- Materialien sind wiederverwendbar
- Kein Personalaufwand während der Bearbeitung der Oberfläche, nur Montage, Demontage, gegebenenfalls Entfernen nicht selbst abfallender Reste
- Emmissionsfrei
Daraus kann eindeutig geschlossen werden, dass die Zielstellung des Vorhabens zumindest teilweise erfüllt wurde

Zielgruppe und Zielmarkt

Die erzielten Forschungsergebnisse werden hauptsächlich den Bereichen Entlackung, Oberflächentechnik und Oberflächenbearbeitung zugeordnet. Dabei handelt es sich vor allem um Unternehmen, die bereits etablierte Entlackungsverfahren anwenden. Die genannten Betriebe zählen zum Großteil zur Gruppe der klein- und mittelständischen Unternehmen. Der Umsatz dieser Unternehmen wird durch die gesetzlichen Auflagen hinsichtlich der Sicherheit am Arbeitsplatz und der Entsorgung von Abfallprodukten gehemmt. Bei der derzeitigen Entfernung von organischen Beschichtungen werden hauptsächlich mechanische Abtragsverfahren oder das Ablösen mit chemischen Lösemitteln, zum Beispiel Ameisensäure, angewendet. Dabei entstehen große Mengen an Abfall, der nicht nur aus der entfernten Beschichtung, sondern auch aus den verwendeten Prozessmedien besteht. Die Anwendung der elektrochemischen Entlackung führt zu einer Reduzierung der Abfallmengen und somit auch zu einer enormen Kostenreduzierung. Durch das vermittelte Wissen kann eine Diskussionsgrundlage für nachfolgende Projekte gebildet werden. Voraussetzung dafür ist die Umsetzung des Verfahrens in die Praxis.
Die FuE-Forschungsergebnisse können vorrangig von Korrosionsschutzfachbetrieben, Ingenieurbüros für Planung, Konstruktion und Überwachung, Forschungsinstituten und den Anwendern im Bereich der Oberflächentechnik, die bisher in Ihren Prozessen die konventionellen Entlackungsverfahren anwenden, genutzt werden.
Schilderung der Markt- und Wettbewerbssituation:
Von der Industrie wird seit Jahren immer öfter der Einsatz von umweltfreundlicheren Entlackungsverfahren der organischen Beschichtungen gefordert. Die elektrochemische Entlackung drängt aufgrund ihrer Präzision und einfachen Steuerung in immer weitere Anwendungsfelder vor. Die Anwendung der Elektrochemie zur Entfernung von organischen Beschichtungen ist aktuell eher als Nischentechnologie der Entlackungsverfahren anzusehen. Die etablierte elektrochemische Entlackung zur vollständigen Entfernung organischer Beschichtungssysteme beschränkt sich derzeit auf die komplette Entlackung von kleinen Gegenständen in einem mit Elektrolyt befüllten Behälter. Dadurch wird zum jetzigen Stand der Technik eine sehr hohe Stromdichte und ein alkalischer Elektrolyt wie Natriumkarbonat verwendet.
Darüber hinaus ist durch die genannte elektrochemische Entlackungsmethode die Entlackung nur einer ganz bestimmten Stelle nicht möglich.
Charakterisierung der Marktgröße, der Marktentwicklung und des angestrebten Marktanteils:
Die Markteintrittschancen für das entwickelte Entlackungsverfahren werden sehr gut eingeschätzt. Durch die jahrelange Forschungstätigkeit des IKS Dresden auf dem Gebiet der Elektrochemie sowie der Vorbehandlung und Beschichtung von Metallen konnten Kontakte zu Partnern aus Industrie und Forschung aufgebaut werden, bei denen die Kompetenz des IKS Dresden in diesem Bereich und anderen Bereichen der Korrosion / des Korrosionsschutzes anerkannt ist. Die Institut für Korrosionsschutz Dresden GmbH ist in diesem Marktbereich mit angewandter Forschung, Untersuchungen, Prüfaufträgen, der Anfertigung von Gutachten, der Bearbeitung von Schadensfällen, der technologischen Beratung und der Weiterbildung von Fachleuten tätig. Durch die gewonnenen FuE-Ergebnisse wurde das vorhandenen wissenschaftliche Know-how der IKS Dresden GmbH im Bereich der elektrochemischen Entlackung erweitert.
Wirtschaftliche Effekte ergeben sich in den Firmen bei Anwendung der neuen Technologie durch Kosteneinsparungen für das Strahlmittel und die Entsorgung des Stahlschuttes und eventuell den Wegfall oder die Reduzierung von Kosten für Einhausungen. Einhausungen werden bei schadstoffhaltigen Beschichtungen wie Bleimennige gemacht. Bleimennige haftet als Grundbeschichtung in Altsystemen sehr gut auf dem Substrat, auch noch nach vielen Jahrzehnten. Ob die elektrochemische Entlackung bei solchen Altsysteme funktioniert, wurde noch nicht geprüft.
Die Höhe der Einsparungen ist abhängig von der Größe des Objektes und vom Zustand der Altbeschichtung. Stärkere unterrostete Altbeschichtungen können so noch nicht entfernt werden bzw. benötigen derzeitig noch einen nachfolgenden Strahlschritt.
Weitere wirtschaftliche externe Effekte werden bei den Zulieferern des Kohlenstofffilzes und dem Filzhersteller erwartet, der ein neues Produkt auf den Markt bringen wird und damit wegfallende Einnahmen kompensieren oder zusätzliche neue Einnahmen generieren kann.