Anschrift
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA)
Nobelstr. 12
70569 Stuttgart
Ergebnisverwendung
Durch Optimierung der Dispergierverfahren konnten Chitin-Basispigmente mit unterschiedlichen Partikelgrößenverteilungen hergestellt werden. Basierend auf diesen, bei der optimierten Vermahlung erhaltenen, relativ engverteilten Chitin-Basis-Partikeln, wurden nun die drei biogene Farbpigmente durch Auffällung der entsprechenden Farbstoffe mit den LCST-Cellulosen realisiert. Die Ergebnisse sind in der unterstehenden Abbildung gezeigt. Oben links sind die Proben der drei Grundfarben direkt nach der Synthese, oben rechts jeweils nach der Reinigung und Sedimentation gezeigt, während unten links die erhaltenen Druckfarben vor der Dispergierung und rechts die finalen Druckfarben nach erfolgter Dispergierung unter Verwendung eines Speed-Mixers gegenübergestellt sind. Die Präzipitation der LCST-Polymere und biobasierenden Farbstoffe ist die Schlüsseltechnologie des gesamten Projekts. Ohne die sehr erfolgreiche Realisierung der Auffällung der Farbstoffe auf die Chitin Basispigmente wären keine Crusty Pigments realisierbar gewesen. Schließlich konnten Crusty-Pigments in den drei Grundfarben Rot, Blau und Gelb mit guter Farbstärke erhalten werden. Es wurden Druckfarbenformulierungen mit den drei Grundfarben formuliert, appliziert und hinsichtlich der Stabilität, insbesondere hinsichtlich UV-Stabilität abgetestet. Es konnte insgesamt eine gute Stabilität der Farbschichten erhalten 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.
