Substitution synthetischer Bindemittel und Co-Bindemittel durch Kombination von Stärke und speziell aufbereiteter Rapsproteine für den Kartonstrich

• Förderprogramm: IGF (AiF, PTS)
• Bearbeitungszeitraum: 01.03.2010 – 31.08.2012
• Projektpartner: Papiertechnische Stiftung (PTS) München

Ausgangslage:

Für die Veredelung der Oberflächenstruktur von Kartonen ist das Streichen ein notwendiger Verfahrensschritt, um sie als Verpackungsmaterial nutzen zu können. Bei der Herstellung von Streichfarbe ist das Bindemittel eine wichtige Komponente, die die Qualität der Kartons und die nachfolgende Bedruckung beeinflusst. Gegenwärtig werden die Bindemittel aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Aufgrund der großen Nachfrage nach umweltfreundlichen und recyclefähigen Verpackungs- sowie Papierprodukten wird nach Ersatz für die synthetischen Bindemittel gesucht.

Das Potential von Rapsproteinen als Bindemitteladditiv basiert auf den techno-funktionellen Eigenschaften der Proteinfraktionen.

Ziele:

Es soll ein Bindemittelsystem auf Basis rein pflanzlicher Rohstoffe für das Streichen von Karton entwickelt werden. Dazu sind von PPM verschiedene Rapsproteinmuster auszuwählen und zu charakterisieren, die den Anforderungen für den Kartonstrich entsprechen. Durch PTS sind Untersuchungen mit Bindemittelsystemen unter Einbeziehung ausgewählter Rapsproteinmuster durchzuführen und im Kartonstrich zu bewerten.

Ergebnisse:

Es wurden Proteinmuster mit unterschiedlichen Konzentrationen und Modifizierungsstufen untersucht. Für die Druckversuche wurden ein Isolat (RPI), ein Konzentrat (RPK) und ein modifiziertes Protein (RPK-A) ausgewählt. Diese Proteinmuster haben eine unterschiedliche Zusammensetzung und Struktur. Die techno-funktionellen Eigenschaften scheinen vorteilhaft für die weitere Verarbeitung. RPI zeigt sehr gute Gel- und Filmbildungseigenschaften sowie eine niedrige Schaumbildung. RPK und RPK-A besitzen eine gute Löslichkeit. Eine Reihe von verschiedenen Streichfarbe-Rezepturen wurde mit den hergestellten Proteinen analysiert und das beste Mischungsverhältnis auf Karton aufgetragen. Das Kartonstreichen im Pilotmaßstab lief problemlos. Faktoren wie Rauheit und Nassrupf-Festigkeit zeigten keinen signifikanten Unterschied zum Strich-Standard. Industrielle Druckversuche zeigten sehr positive Ergebnisse mit hoher Qualität. So konnten bei Druckgleichmäßigkeitsindex und Welligkeit die Standardwerte erzielt werden. Auch bei Faltschachtel-Verklebungsversuchen zeigten die bedruckten Kartone Standardqualitäten. Das Recycling der mit Rapsproteinen gestrichenen Kartone wurde als positiv eingestuft.