Anschrift
Universität Paderborn - Fakultät für Naturwissenschaften - Department Chemie - FG Technische Chemie und Chemische Verfahrenstechnik - FB Coating Materials and Polymers
Warburger Str. 100
33098 Paderborn
Ergebnisverwendung
Im Rahmen des ersten Meilensteins M1 wurden repräsentative biogene Farbstoffe ausgewählt und eine erste Bewertung anhand der mit Siegwerk vereinbarten Kriterien vorgenommen. Die Ausgewählten Farbstoffe für die drei Grundfarben sind Indigocarmin (blau), Riboflavin (gelb) und Laccainsäure (rot). Alle nach M1-M2 durchgeführten Versuche zur Herstellung der Farbstoff-Konjugate wurden mit diesen Farbstoffen durchgeführt (Ergebnisse UV-/chemische Beständigkeit siehe Schlussbericht Teilvorhaben B 2220NR088B). Es konnte die erfolgreichen Synthesen von LCSTP-Farbstoff-Konjugaten durchgeführt werden. Dies wird an dem Modelsystem des Farbstoffs Riboflavin im Schlussbericht unter Teilvorhaben A 2220NR088A erläutert. Aus den hergestellten Chitin Basispartikeln (siehe Schlussbericht Teilvorhaben B 2220NR088B) wurden in M3-M4 erfolgreich unter Verwendung der LCST-Cellulosen und der ausgewählten biobasierten Farbstoffe, Pigments in den drei Grundfarben Rot, Blau und Gelb erhalten. Diese Pigmente weisen eine gute Farbkraft und Stabilität in der Druckanwendung auf. Die Oberfläche der Buntpigmente konnte mit Hilfe von Rasterelektronenmikroskopie und Rasterkraftmikroskop mit Infrarotspektroskopie Kopplung charakterisiert werden (siehe Schlussbericht Teilvorhaben A 2220NR088A). Die Probe mussten dazu in eine Epoxidharzmatrix eingebettet werden und mittels Mikrotom Schnitt Verfahren präpariert werden.
Aufgabenbeschreibung
Pigmente stellen als farbgebende Komponente einen wichtigen Bestandteil jeder Druckfarbe sowohl mengen- als insbesondere auch wertmäßig dar. Aktuell werden alle eingesetzten Buntpigmente synthetisch auf Basis entsprechender Vorproduckte aus der Erdölchemie hergestellt. Es sind keinerlei biogene Pigmente als Alternative zu synthetischen, organischen Buntpigmenten im Bereich der Druckfarben verfügbar oder bekannt. Ziel des Verbundvorhabens "Crusty Pigments" ist die Überwindung dieser Nachteile durch die Entwicklung biogener und gleichzeitig bioabbaubarer Pigmente für den Einsatz in Druckfarben. Die innovativen Pigmente basieren auf Partikeln aus Chitin als Grundpigment und sind mit biologischen Farbstoffen sowie einem auf Cellulose basierenden Polymer funktionalisiert. Auf Cellulose basierende Polymere werden meist aus Holz und somit aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt, sind nichttoxisch und finden in der Lebensmittelherstellung als Zusatzstoffe bereits breite Anwendung. Diese können über das LCST-Verfahren (Lower Critical Solution Temperatur) einfach und in signifikanten Schichtdicken auf dem Chitin-Basispigment abgeschieden werden. Nach einem finalen Vernetzungsschritt entstehen somit erstmals nahezu vollständig biogene, stabile, unlösliche Buntpigmente mit hoher Deckkraft und Farbbrillianz. Diese Pigmente werden in mehreren, für Druckfarben relevanten Farbtönen hergestellt und in einem ebenfalls biogenen Bindemittelsystem zu nutzbaren Druckfarben formuliert. Diese prototypischen Druckfarben werden schließlich auf ihre Tauglichkeit für die angestrebten Einsatzbereiche untersucht. Ziel ist es hierbei insbesondere die oben genannten Nachteile konventioneller Druckfarben zu überwinden und die bisher nicht zugänglichen Anwendungsbereiche zu eröffnen.
