Chromogene Effekte im Automotive-Interieur
Projektleiter: Dr. Axel Nechwatal
Projektnummer: BMWi / INNO-KOM - 49MF190005
Laufzeit: 01.05.2019 bis 31.08.2021
Aufgabenstellung
Farbgebung und Farbwechsel („chromogen“) spielen im Automobil-Interieur eine wichtige Rolle. Interessant sind gerade auch chromogenen Systeme, bei denen der Farbwechsel ohne Energiezufuhr und unabhängig von der elektronischen Peripherie des Fahrzeugs auftritt. In diesem Zusammenhang stehen immer die Fragen „Wie kommt der Farbwechsel in das Produkt?“ und „Welche Qualität kann man erwarten?“. Entsprechend beschäftigte sich das Projekt mit modernen, hochproduktiven Basistechnologien, nach denen sich chromogene Kunststoffbauteile für Interieuranwendungen herstellen lassen: Bauteile, die bei Temperaturveränderung (thermochrom) bzw. im Sonnenlicht (photochrom) ihre Farbe verändern.
Ergebnisse
Für thermochrome Komponenten bietet die Gruppe der Leukofarbstoffe viele Farbtöne und einen weiten Bereich des Temperaturumschlags. Als Matrix eignen sich Thermoplaste mit Schmelzpunkten von unterhalb 200°C sowie duroplastische Harze. Beim Einbringen der thermochromen Pigmenten muss man die Besonderheiten der Kunststoffe beachten und die Temperatur-/Scherbelastung so gering wie möglich halten. Sämtliche Leukofarbstoffe schlagen bei Temperaturerhöhung von farbig nach farblos um; für andere Effekte sind Kombinationen mit komplementären Einfärbungen notwendig. Ein grundsätzliches Problem ist die Empfindlichkeit der Pigmente gegenüber Sonnenlicht. Mit UV-Stabilisatoren lässt sich das Verbleichen nur geringfügig aufhalten.
Für photochrome Systeme steht eine große Palette an kommerziellen Farbstoffen zur Verfügung. Der Effekt dieser Pigmente (Farbumschlag, Relaxation) hängt maßgeblich von der jeweiligen polymeren Matrix ab. Als Träger eignen sich Polyolefine sowie andere, niedrig schmelzende Thermoplaste und einige Harze. Für jeden Kunststoff ist die optimale Kombination an Farbstofftyp und -menge herauszuarbeiten; in Abhängigkeit der Polarität der Matrix findet man häufig nur mit wenigen Produkten hinreichend intensive Farbumschläge.
Auch bei photochromen Systemen beeinträchtigt längere UV-Einstrahlung die Funktionalität („Fatigue“). Ausgewählte UV-Stabilisatoren und UV-absorbierende Lacke führen nur zu tendenziellen Verbesserungen; die Widerstandsfähigkeit gegen Sonnenlicht wächst aber mit höheren Farbstoffkonzentrationen und mit der Schichtdicke.
Es gelang im Projekt, sowohl für thermochrome als auch für photochrome Systeme, zwei spezielle Kunststoffe zu finden, die mit ausgewählten Pigmenten bemerkenswert UV-stabile Farbumschlage ermöglichen.
Anwendung
Derartige Compounds lassen sich grundsätzlich in Prozessen der Automobil-Interieurherstellung verwenden. Sie sind aber auch für andere Anwendungen, insbesondere im Licht- und Wärmemanagement von Gebäuden, interessant.
