Entwicklung neuartiger Lack- bzw. Oberflächenbeschichtungssysteme durch die Acrylierung von epoxidierten Pflanzenölen

• Förderprogramm: ZIM (BMWI) Kooperationsnetzwerke
• Laufzeit: 01.01.2018 – 31.12.2019
• Projektpartner: Hesse GmbH & Co. KG

Ausgangslage:

Die zurzeit am Markt verfügbaren Lack- bzw. Oberflächenbeschichtungssysteme werden hauptsächlich aus fossilen Rohstoffen erzeugt. Beschichtungssysteme können aber aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden. Ursprünglich wurden natürliche öle und Harze als Rohstoffe für die Herstellung von Farben und Lacken verwendet. Die Forderung der öffentlichkeit gegenüber der Industrie und das zunehmende Umweltbewusstsein in Zeiten schwindender Mineralölreserven und zunehmender Wichtigkeit ausgewogener CO₂-Bilanzen erfordert die Verwendung toxikologisch unbedenklicher Rohstoffe. In diesem Zusammenhang können die Pflanzenöle erneut eine große Rolle spielen. Sie können aufgrund ihrer chemischen Strukturen eine interessante Alternative zu den etablierten petrochemischen Rohstoffen mit verbesserten Nachhaltigkeitsansichten dienen. Für die Oleochemie sind Pflanzenöle mit überwiegend ungesättigten Fettsäuren wie bspw. das Drachenkopföl, besonders geeignet. Insbesondere können Pflanzenöle mit speziellen Fettsäuren eine interessante Rohstoffquelle für Anwendungs- und Verwendungszwecke in diesem zunehmend wachsenden Sektor darstellen. Reine Pflanzenöle können nur zur Imprägnierung von Holzoberflächen eingesetzt werden. Als Beschichtungsrohstoffe sind die Pflanzenöle jedoch ohne zusätzliche chemische Modifizierungen nicht verwendbar, da die in den Fettsäureketten vorhandenen C=C-Doppelbindungen zu reaktionsträge sind. Durch gezielte chemische Modifizierungen können die Pflanzenöle zu monomeren Bausteinen umgewandelt werden, die mittels UV-Bestrahlung zu stabilen Filmen ausgehärtet werden, da über die Doppelbindungen eine Vielzahl von chemischen Modifikationen möglich ist.

Industrielle Anwendungsmöglichkeiten:

Das Ziel des Projektes ist es, kostengünstige pflanzenölbasierte Bindemittel zu entwickeln, die durch Strahlenpolymerisation zu brauchbaren Lacksystemen verarbeitet werden können. Das soll durch die überführung von Oxiranringen hochsauerstoffhaltiger epoxidierter Pflanzenöle wie z.B. vom epoxidierten Drachenkopföl, unter Ringöffnung mit Acrylsäure bzw. mit Methacrylsäure in die entsprechenden Acrylate geschehen. Die so hergestellten pflanzenölbasierten Bindemittel sollen in bestehenden Industrieanlagen mittels UV-Strahlung sowie mittels UV-LED und ESH-Technologie ausgehärtet werden können.