Kartoffelstärke statt Erdöl: Künftig könnten Korrosionsschutz-Lacke nachhaltiger und umweltfreundlicher werden. Denn Forscher arbeiten bereits an Beschichtungen auf Basis modifizierter Stärke. Das chemisch veränderte Naturprodukt übernimmt in diesen Farben und Lacken die Rolle von Erdölprodukten und macht die Beschichtungen damit biologisch abbaubar, umweltfreundlich und noch dazu kostengünstig.
Klimawandel, endliche Ressourcen, zunehmende Umweltbelastung – in immer mehr Industrien verschiebt sich der Fokus hin zu einer nachhaltigen Produktion. So auch bei der Herstellung von Farben und Lacken. Denn allein in Deutschland werden jährlich 100.000 Tonnen solcher Beschichtungsmittel für den Korrosionsschutz produziert. Bisher jedoch waren Lacke und Farben mit biobasiertem Bindemittel oder Filmbildner meist zu teuer oder konnten den Anforderungen nicht standhalten.
Das hat sich nun geändert: Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam-Golm haben einen Weg gefunden, der auch in diesem Bereich nachhaltige und kostengünstige Lösungen erlaubt. Im Mittelpunkt ihrer Forschung: Kartoffelstärke.
Von Natur aus eher ungeeignet
„Im Bereich Farben und Lacke wurde Stärke bis jetzt meist nur als Additiv eingesetzt“, sagt Christina Gabriel vom IAP. Denn in ihrer natürlichen Form hat Stärke einige gravierende Nachteile: „Beispielsweise ist sie weder kaltwasserlöslich, noch bildet sie zusammenhängende, nicht brüchige Filme aus.“ Als Filmbildner und damit entscheidende Komponente von Farben und Lacken kam dieser Stoff daher bisher kaum in Frage.
„Filmbildner müssen verschiedene Aufgaben erfüllen. Sie müssen einen zusammenhängenden Film ausbilden, der eine gute Haftfestigkeit auf dem Untergrundmaterial besitzt, kompatibel mit zusätzlichen Schichten und Additiven ist sowie Pigmente und Füllstoffe einbetten kann“, erklärt Gabriel. Hinzu kommt: Obwohl der Filmbildner zunächst in Wasser löslich oder dispergierbar sein soll, darf sich die Beschichtung später nicht mehr in Wasser auflösen.
Chemisch angepasst
Die Lösung der Potsdamer Wissenschaftler: Sie haben die Kartoffelstärke chemisch verändert und ihr so die gewünschten Eigenschaften verliehen. Dies geschieht unter anderem durch die sogenannte Veresterung. Die dabei entstehenden Stärkeester sind wasserdispergierbar, bilden geschlossene Filme und weisen eine sehr gute Haftfestigkeit auf Glas- und Aluminiumflächen auf. Durch eine weitere Reaktion werden die veresterten Stärkemoleküle vernetzt, wodurch die Sensitivität der Beschichtung gegenüber Wasser weiter reduziert wird.
In ersten Stabilitätstests haben die Forscher Aluminiumplatten mit der stärkebasierten Farbe beschichtet und sie rasch schwankenden Temperaturen sowie mit Elektrolyten angereichertem Wasser ausgesetzt. Das Ergebnis: „Unsere Untersuchungen zeigen, dass Stärkeester mit ihren guten Filmbildungs- und sehr guten Haftungseigenschaften auf verschiedenen Materialien das Potenzial besitzen, zukünftig eine Alternative zu erdölbasierten Filmbildnern in der Beschichtungsindustrie darzustellen“, berichtet Gabriel.
Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler die Korrosionsbeständigkeit und Haftfestigkeit der modifizierten Stärke auf unterschiedlichen Metalluntergründen untersuchen. Darüber testen sie neue Rezepturen, die die Eigenschaften der Beschichtungen noch weiter optimieren sollen.
(Fraunhofer-Gesellschaft, 03.01.2018 – NPO)
