Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Polyurethandispersionen auf Basis heimischer Rohstoffe, insbesondere Pflanzenöle, für Lacke und Beschichtungen: Teilvorhaben 2: Entwicklung und Evaluation oleochemischer Polyurethandispersionen

Anschrift
Alberdingk Boley GmbH
Düsseldorfer Str. 53
47829 Krefeld
Kontakt
Ingrid Heußen
Tel: +49 2151 528-0
E-Mail:
FKZ
22008798
Anfang
01.09.2000
Ende
31.08.2003
Ergebnisdarstellung
Es wurden wässrige Polyurethan-Dispersionen auf Basis von heimischen Pflanzenölen (Raps-, Sonnenblumen-, Leinöl) für Beschichtungen auf verschiedenen Substraten (Holz, Leder, Textil) entwickelt. Für die Herstellung von Polyurethan-Dispersionen werden derzeit überwiegend petro-chemisch gewonnene Polyolkomponenten (A-Komponente) verwendet. Schwerpunkt der Arbeiten war die Entwicklung geeigneter Polyole auf Basis heimischer Pflanzenöle. Dazu wurden funktionalsierte Pflanzenöle durch unterschiedliche chemische Verfahren (Epoxidierung und nachfolgende Additionsreaktionen mit ein- und mehrwertigen Alkoholen sowie Carbonsäuren) hergestellt. Beim Einsatz der Polyole zeigten sich bei der Herstellung von PUR-Dispersionen Unterschiede im Reaktionsverlauf. Zur Klärung dieser Unterschiede wurden neben den reinen Kennzahlen der Pflanzenölpolyole (Säurezahl, Hydroxyzahl, Viskosität und Funktionalität) auch die molekulare Zusammensetzung und die Reaktivität der Polyole untersucht und Aussagen über den Einfluss der unterschiedlichen Umsatzpartner (z. B. Ethylenglykol, Fettsäure und Methanol) innerhalb der Polyoltypen auf die Endeigenschaften der komplex aufgebauten PUR-Dispersionen gewonnen. Durch Einsatz fettchemischer Polyole wurden die chemische Beständigkeit und die mechanischen Eigenschaften der Dispersionen positiv beeinflusst. Auf Basis aller drei Umsetzungstypen wurden PUR-Dispersionen für das Scale up herausgefiltert. Im Leder- und Textilbereich traten neben den positiven Ergebnissen bezüglich mechanischen Eigenschaften (insbesondere Haptik) Nachteile aufgrund der Neigung dieser Beschichtungen zur Vergilbung auf, die den kommerziellen Einsatz dieser Produkte gegenwärtig sehr erschweren. Im Holzbereich wurden sehr positive und erfolgversprechende Ergebnisse der Beschichtungen mit einigen PUR-Dispersionen erhalten, die im Vorhaben bis zur Produktionsreife entwickelt wurden. Zwei entwickelte Polyolkomponenten stehen unter den Handelsnamen "MERGINOL VP 8731 und 8728" bereit.
Aufgabenbeschreibung
Polyurethan-Dispersionen finden in großem Maße in Lacken und Beschichtungen auf Holz, Kunststoff, Leder, Textil, Metall und Glas Verwendung. Für die Herstellung von Polyurethan-Dispersionen werden derzeit überwiegend petrochemisch gewonnene Polyolkomponenten (A-Komponente) verwendet. Um eine feine Verteilung des Polyurethans im Wasser zu ermöglichen, sind Weichmacher wie die Dimethylolpropionsäure (DMPS) nahezu unerlässlich. Alternativ zu DMPS werden vereinzelt Rizinusölderivate eingesetzt. Die mit diesen Derivaten erhaltenen Produkte sind jedoch recht spröde und haben gerade für anspruchsvolle Anwendungsbereiche eine unbefriedigende Haptik, warum ihr Einsatz sehr begrenzt ist. Erschwerend kommt hinzu, dass aufgrund der chemischen Struktur des Rizinusöles die Möglichkeiten einer chemischen Modifizierung sehr begrenzt sind, so dass die Aussichten für eine Leistungssteigerung der Rizinusölderivate gering sind. Auf der anderen Seite sind aufgrund der Erfahrungen mit dem Rizinusöl und seinen Derivaten besonders heimische Pflanzenöle von großem Interesse, da sie im Gegensatz zum Rizinusöl aufgrund ihrer chemischen Struktur vielfältige Modifizierungsmöglichkeiten bieten. Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung von wässrigen Polyurethan-Dispersionen auf Basis von heimischen Pflanzenölen (Raps-, Sonnenblumen-, Leinöl) für Beschichtungen auf verschiedenen Substraten (Holz, Leder, Textil). Heimische Pflanzenöle sollen so funktionalisiert werden, dass eine wirtschaftliche und umweltfreundliche Verwendung auf dem Gebiet der Polyurethan-Dispersionen möglich ist. Besonders die Substitution des Weichmachers DMPS und eine gezielte Funktionalisierung der Fettsäurereste hinsichtlich der Eigenschaften der Polyurethan-Dispersionen würden einen großen technischen Fortschritt bedeuten. Die Arbeiten werden in Zusammenarbeit zwischen den Firmen Alberdingk Boley GmbH, Harburger Fettchemie Brinckmann & Mergell GmbH (Hobum) und Hesse GmbH (Unterauftrag bei Alberdingk) durchgeführt

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