Entwicklung eines proteinbasierten Bindemittel-Systems zur Herstellung von Dispersionsfarben im »1-Eimer-Konzept«

In den letzten Jahrzenten wurde bereits ein großes Wissen bezüglich Farben auf Wasserbasis entwickelt, um ihren VOC-Gehalt zu senken und gleichzeitig ihre Umweltverträglichkeit zu verbessern. Jedoch wird der Ruf nach umweltfreundlicheren Farbsystemen durch den Verbraucher und die Industrie immer lauter.

Innen- und Außenwandfarben bestehen aus einem komplexen Gemisch, welches meist aus polymeren Bindern, Pigmenten, Füllstoffen, Additiven und Wasser als Lösungsmittel zusammengesetzt ist. Die enthaltenen Bindemittel sind die Filmbildner in den Beschichtungssystemen. Mit ihrem Anteil von bis zu 30 % beeinflussen sie zudem wichtige Eigenschaften wie Haftungsvermögen, Beständigkeit gegen Rissbildung und Abblättern sowie die Verarbeitungseigenschaften der Wandfarbe. Bei den kommerziellen Bindemitteln handelt es sich heutzutage hauptsächlich um Polymere oder Copolymere von beispielsweise Styrol, Butadien, verschiedenen Acrylaten und Vinylacetat, welche alle aus fossilen Rohstoffen synthetisiert werden. Unterschiedliche Forschungsansätze wurden seither verfolgt, um diese erdölbasierten Bindemittel durch nachhaltigere Möglichkeiten zu ersetzen ohne die qualitativen und anwendungstechnischen Eigenschaften der Dispersionsfarbe zu verändern. Allerdings ohne großen Erfolg.

Durch das Projekt »DisPro« sollen nachhaltigere Alternativen auf dem Markt angeboten werden können, indem die petrochemischen Polymere in den wässrigen Dispersionsfarben durch pflanzliche Rohstoffe ausgetauscht werden.

Biobasierte Bindemittelsysteme aus pflanzlichen Rohstoffen

Eine Möglichkeit für biobasierte Alternativen bietet die Verwendung von Biopolymeren als Bindemittel, welche aus nachwachsenden Rohstoffen bzw. Reststoffen gewonnen werden. Dazu zählen beispielsweise Stärke, Protein oder Lignin.

Pflanzliche Proteine besitzen hierbei ein großes Spektrum an unterschiedlichen funktionellen Eigenschaften. Unter bestimmten Voraussetzungen können aus Proteinen beispielsweise Schäume oder Gele erzeugt werden. Darüber hinaus sind sie aufgrund ihrer komplexen Struktur und vielfältigen Modifizierbarkeit potentiell geeignet als Bindemittel und Filmbildner zu fungieren und somit umweltschädliche Acrylate zu ersetzen. Jedoch war es bislang nicht möglich eine verbraucherfreundliche 1-Eimer-Lösung zu entwickeln, welche die einfache Verarbeitbarkeit einer proteinbasierten Dispersionsfarbe zulässt. Bisherige Anwendungslösungen erfordern häufig ein umständliches, aufwendiges und fehleranfälliges Anrühren und Mischen mehrerer Komponenten unmittelbar vor deren Einsatz durch den Endverbraucher.

»DisPro« setzt sich zum Ziel ein neuartiges proteinbasiertes Bindemittel für Dispersionsfarben zu entwickeln, um den Anteil an erdölbasierten Materialkomponenten im fertigen Produkt verringern zu können. Als Ausgangsmaterialien sollen hierbei kommerziell erhältliche pflanzliche Rohstoffe zur Verwendung kommen, um eine zeitnahe wirtschaftliche Umsetzung der Ergebnisse zu garantieren.

Produktentwicklung für eine spätere industrielle Nutzung

Durch »DisPro« soll ein toxikologisch unbedenkliches und nachhaltiges Bindemittelsystem entwickelt werden, welches in einer einsatzfertigen 1-Eimer-Dispersionsfarbe zur Verwendung kommt. Die fertigentwickelte Farbe soll zudem eine hohe Lagerstabilität, gute Verarbeitungseigenschaften, eine kurze Trocknungsphase und eine hohe Resistenz des Anstrichfilms gegen mechanische, chemische und biologische Angriffe aufweisen. Der Binder sollte dabei farbneutral sein und die Farbwirkung des eigentlichen Pigments nicht beeinträchtigen. Zudem soll eine Verträglichkeit mit verschiedensten Untergründen ermöglicht werden.