Fraunhofer-Institut Mit Kartoffelstärke gegen Korrosion

Redakteur: Marion Fuchs

Das Potsdamer Institut für Angewandte Polymer-Forschung hat eine biobasierte Lösung für den Korrosionsschutz von Flächen entwickelt.

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Zukünftig sollen auch Aluminium-Flächen in Innenräumen kostengünstig mit Lacken auf Basis von Kartoffelstärke beschichtet sein.
Zukünftig sollen auch Aluminium-Flächen in Innenräumen kostengünstig mit Lacken auf Basis von Kartoffelstärke beschichtet sein.
(Bild: Fraunhofer IAP)

Flächen werden meist mit Farben oder Lacken vor Korrosion geschützt. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP haben in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA eine kostengünstige Beschichtung auf Basis nachwachsender Rohstoffe entwickelt. Im Mittelpunkt der Forschung stehen die Kartoffelstärke sowie die Beschichtung von Metallen im Innenraum, beispielsweise von Aluminium, das etwa für Feuertüren, Computergehäuse oder Fensterrahmen genutzt wird.

Bisher waren Lacke und Farben mit biobasiertem Bindemittel oder Filmbildner meist teuer oder konnten den Anforderungen nicht standhalten. Durch den Einsatz modifizierter Stärke haben die Wissenschaftler nach eigenen Angaben einen Weg gefunden, der auch in diesem Bereich nachhaltige und kostengünstige Lösungen erlaubt.

„Bisher sind klassische industrielle Anwendungsfelder der Stärke die Papier-/Wellpappen- und Klebstoffindustrie«, weiß Christina Gabriel, Wissenschaftlerin am Fraunhofer IAP in Potsdam-Golm. »Im Bereich Farben und Lacke hingegen wurde Stärke bis jetzt meist nur als Additiv eingesetzt. Wir haben nun mit der Stärke als Hauptkomponente einer wasserbasierten Dispersion vielversprechende Haftungsergebnisse.“

Aus Stärke wird Filmbildner

„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 und Pigmente und Füllstoffe einbetten kann“, erklärt Christina Gabriel. „In ihrer natürlichen Form weist Stärke jedoch einige Eigenschaften auf, die der Verwendung als Filmbildner entgegenstehen. Beispielsweise ist sie weder kaltwasserlöslich, noch bildet sie zusammenhängende, nicht brüchige Filme aus. Wir mussten daher die Stärke modifizieren, um sie den Anforderungen anzupassen.“

Die Stärke wurde zunächst abgebaut, um so ihre Wasserlöslichkeit und den damit später verbundenen Feststoffgehalt der Stärke in Wasser sowie ihr Filmbilde-Vermögen zu verbessern. Um jedoch ein stärkebasiertes Beschichtungsmaterial herzustellen, das mit einem herkömmlichen Lack vergleichbar ist, ist dies noch nicht ausreichend. Denn obwohl der Filmbildner zunächst in Wasser löslich oder dispergierbar sein soll, darf sich die Beschichtung später nicht mehr in Wasser auflösen.

Die Stärke musste weiter modifiziert werden. Dies geschah durch Veresterung. Die dabei entstehenden Stärkeester sind wasserdispergierbar, bilden geschlossene Filme und weisen eine sehr gute Haftfestigkeit auf Glas- und Aluminiumflächen auf. In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IPA wurde die veresterte Stärke „vernetzt“, wodurch die Sensitivität der Beschichtung gegenüber Wasser weiter reduziert wird.

Ebenso wurden Stabilitätstests durchgeführt, um zu sehen, wie sich die Beschichtung gegenüber Wasser verhält und wie resistent sie unter extremen Bedingungen ist.

Im nächsten Schritt musste die Korrosionsbeständigkeit und Haftfestigkeit der modifizierten Stärke auf unterschiedlichen Metalluntergründen untersucht werden. Darüber hinaus wurden neue „Rezepturen“ getestet, die die Eigenschaften der Beschichtungen noch weiter optimieren sollen. »Neben dem bisher getesteten Aluminium sollen mit Stahl und verzinktem Stahl zwei weitere wichtige Gebrauchsmetalle getestet werden,« führt Gabriel aus. „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.“

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