Umweltfreundliche Beschichtungsmaterialien für Papierverpackungen
Kürzlich wurde eine hydrophobe, feuchtigkeitsbeständige und biologisch erneuerbare Papierbeschichtung auf der Basis von Rizinusöl-Epoxymethylricinoleat mit Repulpierpotenzial vorgestellt.
Nach dem Verbot von Einwegplastik sind vollständig biobasierte Beschichtungen auf Papier sehr gefragt, um die Kunststoffauskleidung und andere organisch-anorganische Hybridbeschichtungen zu ersetzen. Um Probleme wie Feuchtigkeit, Hydrophilie und Repulpierbarkeit nach dem Gebrauch zu lösen, wurde ein grünes, nachhaltiges und hydrophobes Bio-Beschichtungsmaterial für Papiersubstrate entwickelt.
Durch strukturelle Veränderungen von epoxidiertem Rizinusöl mittels Umesterung und Silanisierung wurden silanisiertes Rizinusöl (SCO) und silanisiertes Methylricinoleat (SMR) als Bioharze synthetisiert. Anschließend wurden die silylierten Bioharze hydrolysiert und durch ein Kondensationsverfahren mit Zellulosepapiersubstrat vernetzt.
Hohe Hydrophobie
Die beschichteten Papiere zeigten eine Hydrophobie mit einem Wasserkontaktwinkel (WCA) von bis zu 97° und eine hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit (Feuchtigkeitsgehalt von 2-3%). Darüber hinaus wiesen die Papiere eine angemessene thermische Stabilität und eine bessere Zugfestigkeit für kommerzielle Verpackungen auf. Die Beschichtungen lassen sich durch Einwirkung einer starken Alkalilösung bei 90 °C entfernen, und die Wiederverwendbarkeit des Papiers für das Recycling wurde bestätigt.
Diese erneuerbaren und umweltfreundlichen Beschichtungsmaterialien erweisen sich als geeignete Alternative für Papierverpackungen und andere Beschichtungsanwendungen im Rahmen der Kreislaufwirtschaft.
Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Band 158, September 2021, veröffentlicht.