Novacoat Industrial Coatings GmbH (im Folgenden "Novacoat") ist ein Hersteller von Industriebeschichtungen, der sich auf Beschichtungsanwendungen für Baumaschinen, Automobilteile und metallische Außenstrukturteile spezialisiert hat. Im Jahr 2024 startete Novacoat die Entwicklung einer neuen Low-VOC-Zweikomponenten-(2K-)Polyurethan-Beschichtung und stellte drei Kernanforderungen an Luxi Chemical: erstens, die VOC weiter zu reduzieren, während die Filmhärte und Witterungsbeständigkeit erhalten bleiben; zweitens, die Anwendungsviskosität der Beschichtung zu senken und die Sprüheffizienz zu verbessern; und drittens, eine gute Verlaufseigenschaft, Haftung und Filmoptik beizubehalten.
Das F&E-Team von Novacoat verwendete zunächst einen herkömmlichen Polyisocyanat-Härter. Bei den tatsächlichen Tests stießen sie auf ein kniffliges Problem: Der Härter selbst hatte eine relativ hohe Viskosität, wodurch das gesamte Formulierungssystem zu viskos war, um die Anforderungen an die Sprühanwendung zu erfüllen. Um die Anwendungsviskosität zu senken, war das Team gezwungen, einen bestimmten Anteil Lösungsmittel zuzusetzen – was das Viskositätsproblem zwar vorübergehend löste, aber einen deutlichen Anstieg der System-VOC verursachte. Das Team geriet damit in ein klassisches Formulierungsdilemma: Die Senkung der Viskosität erfordert die Zugabe von Lösungsmittel, und die Zugabe von Lösungsmittel treibt die VOC wieder nach oben. Was sie brauchten, war ein Material, das das Viskositätsproblem "vom Härter selbst aus" lösen konnte, anstatt durch ein Verdünnungsmittel "zwangsweise" verdünnt zu werden.
Zur Lösung dieses Problems empfahl Luxi Chemical Novacoat seinen selbst entwickelten niedrigviskosen Polyisocyanat-Härter LUXI HT-400. HT-400 weist zwei Schlüsseleigenschaften auf, die genau auf die zentrale Herausforderung des Kunden zugeschnitten sind: ultra-niedrige Viskosität – bei 25 °C beträgt seine Viskosität nur 100–280 mPa·s, weit niedriger als bei herkömmlichen hochviskosen Härtern, was den Formulierungsingenieuren größeren Spielraum für Anpassungen lässt; und eine Uretdion-Struktur mit niedrigem Polymerisationsgrad – die niedrige Viskosität auf molekularer Ebene erreicht, anstatt sich auf inerte Verdünnungsmittel zu verlassen, wodurch die Funktionalität der reaktiven Gruppen erhalten bleibt, ohne die Reinheit der Formulierung zu beeinträchtigen.
Auf dieser Grundlage ersetzte das Team von Novacoat den herkömmlichen Härter teilweise durch HT-400 und führte mit technischer Unterstützung von Luxi eine dreistufige Anwendungsvalidierung durch.
Validierung 1: Verbesserung der Anwendungsviskosität
In der ersten Runde wurde, ohne andere Formulierungsparameter anzupassen, der Schwerpunkt auf die Beobachtung von Veränderungen der Anwendungsviskosität des Systems gelegt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Anwendungsviskosität des Systems nach Zugabe von HT-400 deutlich sank und das Problem der Sprüheffizienz des Kunden zunächst gelöst wurde.
Validierung 2: Reduzierung der VOC
Aufbauend auf der Verbesserung der Viskosität reduzierte das Team schrittweise die Lösungsmittelmenge im System und verfolgte dabei, ob die Anwendungsleistung erhalten blieb. Nach mehreren Runden der Formulierungsanpassung zeigte sich, dass dank des durch die niedrige Viskosität von HT-400 geschaffenen Formulierungsspielraums die Abhängigkeit des Systems von zusätzlichem Lösungsmittel deutlich zurückging, während die Ziel-Anwendungsleistung weiterhin erfüllt wurde. In einem simulierten Projektversuch sank die VOC der endgültigen Formulierung im Vergleich zur ursprünglichen Formulierung um etwa 18 %.
Das bedeutet, dass HT-400 nicht nur das Problem der "Härterviskosität" löste – es verwandelte "Viskosität" und "VOC" von einem Paar widersprüchlicher Einschränkungen in zwei Ziele, die gleichzeitig optimiert werden konnten, und veränderte damit den gesamten Optimierungsraum der Formulierung.
Validierung 3: Bestätigung der Filmeigenschaften
Das Team überprüfte anschließend, ob die Filmeigenschaften nach der Reduzierung der Viskosität und der VOC beeinträchtigt wurden, wobei der Schwerpunkt auf Filmaussehen, Haftung, Flexibilität und Witterungsbeständigkeit lag. Während der Tests zeigte HT-400 zwei zusätzliche Vorteile: Seine lineare Molekülstruktur trägt dazu bei, dem Film Flexibilität und Elastizität zu verleihen, während seine aliphatische Struktur eine gute Witterungsbeständigkeit bietet.
Durch die dreistufige Validierung wurde letztlich bestätigt, dass HT-400 die Formulierung nicht einfach „verdünnt“ – es senkt die Systemviskosität und trägt dennoch zum Aufbau der endgültigen Filmeigenschaften bei. Am Ende wurde der VOC-Gehalt des Systems um etwa 18 % reduziert, während Filmhärte, Witterungsbeständigkeit, Haftung und Aussehen erhalten blieben und die Spritzapplikationsleistung verbessert wurde, wodurch erfolgreich ein neues Produkt geliefert wurde, das die Kundenanforderungen erfüllt.
Für Luxi hat diese Zusammenarbeit den Wert von HT-400 als Kernformulierungsmaterial weiter validiert – durch die Lösung des Problems „vom Härter selbst aus“ wurden gleichzeitig die beiden großen Formulierungsengpässe Viskosität und VOC überwunden, wodurch Herstellern von Industriebeschichtungen eine direkt anwendbare Lösung für Produktverbesserungen in Richtung niedriger VOC geboten wird.
