Als een oppervlak moet worden beschermd tegen corrosie, in 80 procent van alle gevallen gebeurt dit door het te coaten met verf of lak. Wanneer u dit doet, het aandeel biobased, milieuvriendelijke oplossingen is extreem klein. Onderzoekers van het Fraunhofer Instituut voor Toegepast Polymeeronderzoek IAP, in samenwerking met het Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA, willen dit gat dichten en ontwikkelen een kosteneffectieve coating op basis van hernieuwbare grondstoffen. De focus van het onderzoek ligt op aardappelzetmeel.

Klimaatverandering, eindige hulpbronnen, toenemende belasting van het milieu betekent dat steeds meer industrieën zich richten op duurzame productie. En dit is ook het geval bij de productie van coatings zoals verven en vernissen. Alleen al in Duitsland 100, Jaarlijks wordt er 000 ton coatingmaterialen voor bescherming tegen corrosie geproduceerd. Echter, vroeger, verven en lakken met biobased bindmiddelen of filmvormers waren meestal te duur of voldeden niet aan de eisen. Maar door het gebruik van gemodificeerd zetmeel, wetenschappers van het Fraunhofer IAP hebben een manier gevonden die zelfs op dit gebied duurzame en kosteneffectieve oplossingen mogelijk maakt. "Tot nu, traditionele industriële toepassingsgebieden van zetmeel zijn de papier-/golfkarton- en lijmindustrieën, " zegt Christina Gabriël, een wetenschapper aan de Fraunhofer IAP in Potsdam-Golm. "Op het gebied van verven en vernissen daarentegen, zetmeel werd meestal alleen als additief gebruikt. Met zetmeel als hoofdbestanddeel van een dispersie op waterbasis, we hebben nu zeer veelbelovende hechtingsresultaten." Centraal in het onderzoek staat het coaten van metalen voor gebruik binnenshuis, bijvoorbeeld aluminium, die kan worden gebruikt, bijv. voor branddeuren, computerbehuizingen of raamkozijnen.

Van aardappelzetmeel tot filmvormer

Het gebruik van zetmeel als hoofdbestanddeel van verven en vernissen stelde de Fraunhofer-experts voor verschillende uitdagingen. "Filmvormers moeten verschillende taken vervullen. Ze moeten een doorlopende film vormen, die goed hecht aan het substraatmateriaal, is compatibel met extra lagen en additieven en kan ook pigmenten en vulstoffen insluiten, " legt Christina Gabriel uit. "In zijn natuurlijke vorm, echter, zetmeel vertoont verschillende eigenschappen, die het gebruik als filmvormer in de weg staan. Bijvoorbeeld, het is niet oplosbaar in koud water en vormt ook geen continu, niet-brosse films. Daarom moesten we het zetmeel aanpassen om het aan de eisen aan te passen, zoals ondanks alle uitdagingen, als hernieuwbare en kosteneffectieve grondstof, zetmeel is voor veel sectoren van groot belang."

De oplossing van de wetenschappers van Potsdam omvat een eerste afbraakstap van het zetmeel om de oplosbaarheid in water en het daarmee samenhangende gehalte aan vaste stoffen van het zetmeel in water te verbeteren, evenals zijn filmvormend vermogen. Echter, om een ​​op zetmeel gebaseerd coatingmateriaal te produceren, die vergelijkbaar is met een conventionele coating, dit is nog niet voldoende, alsof hoewel de filmvormer aanvankelijk oplosbaar of dispergeerbaar moet zijn in water, de coating mag vervolgens niet meer oplossen in water.

Het zetmeel moet daarom verder worden gemodificeerd. Dit gebeurt door middel van een chemisch proces dat verestering wordt genoemd. De resulterende zetmeelesters zijn dispergeerbaar in water, vormen continue films en hebben zeer goede hechtingseigenschappen op glas- en aluminiumoppervlakken. In samenwerking met de Fraunhofer IPA, het veresterde zetmeel wordt vervolgens "verknoopt", waardoor de gevoeligheid van de coating voor water verder wordt verminderd.

De stabiliteitstesten om de stabiliteit op lange termijn te controleren, worden dan ook uitgevoerd bij de Fraunhofer IPA. Bij de testen, de gecoate materialen worden blootgesteld aan snel veranderende temperatuurcycli in een tijdgecomprimeerde vorm om de verandering van dag naar nacht en het verloop van de seizoenen te simuleren. In aanvulling, de testobjecten worden blootgesteld aan met elektrolyt verrijkt water om te zien hoe de coating reageert op water en hoe resistent deze is onder extreme omstandigheden.

Alternatief voor op aardolie gebaseerde filmvormers

In de volgende stap, de weerstand tegen corrosie en hechting van het gemodificeerde zetmeel op verschillende metalen substraten wordt onderzocht. Ook worden nieuwe "recepten" getest, die bedoeld zijn om de eigenschappen van de coating nog verder te optimaliseren. "Naast het reeds geteste aluminium, twee andere belangrijke metalen, staal en gegalvaniseerd staal, moeten worden getest", zegt Gabriel. "Onze onderzoeken tonen aan dat met zijn goede filmvormende en zeer goede hechtingseigenschappen op verschillende ondergronden, zetmeelesters hebben het potentieel om toekomstige alternatieven te zijn voor op aardolie gebaseerde filmvormers in de coatingsindustrie."