Projekt 04945/01

Weiterentwicklung der Produktinnovation Chitosan für den Bereich der ökologischen Naturfarben (Lacke, Lasuren und Sportbootantifoulings)

Projektdurchführung

Fa. Dritte-Haut-LadenSehestedter Naturfarben - Adolf Riedl
Alter Fährberg 7
24814 Sehestedt

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des geförderten Projektes war die Entwicklung eines Sportboot-Antifoulinganstriches und die Weiterentwicklung von Lasuren und Lacke auf Wasserbasis. Die beiden Rohstoffe Chitosan und Schellack in Kombination sollten einerseits die Wasserfestigkeit der Anstrichstoffe erhöhen, andererseits sollten spezielle Repellents gefunden werden, die aus dem Antifoulinganstrich in angemessener Zeit entweichen sollten.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenMit Mischungen aus Chitosan, das im saurem Mileu als Polykation vorliegt, und anionischem, natürlichem Schellack ließen sich über Komplexbildung wässrige Dispersionen herstellen, aus denen gut haftfähige, stabile Filme entstanden.
Es ließen sich Weichmacher wie Teebaumöl und Thymianöl einarbeiten, die die Filmbildung verbesserten.
Ebenfalls läßt sich Thymol als Repellent verwenden, das langsam aus dem Film freigesetzt wird.

Es muß jedoch die Einschränkung gemacht werden, daß endgültige Formulierungen der diversen Produkte aus Zeitmangel noch geschehen müssen. So ist die Möglichkeit für Freiwasser-Erprobungen relativ kurz: Nur vom März bis September findet in den nordeuropäischen Gewässern überhaupt ein Algen- und Muschelwachstum etc. statt.

Die weiteren notwendigen Freiwasser-Erprobungen wird die Firma Sehestedter Naturfarben mit Unterstützung durch LimnoMar noch 1999 durchführen. Die Sehestedter Naturfarben wird auf Grund des jetzigen Erkenntnisstandes die Optimierung der Anstrichmittel und deren Marktfähigkeit in Eigenregie weiter entwickeln.


Ergebnisse und Diskussion

Die Zielstellung wurde erreicht. Die zu Beginn des Projektes von den Projektpartnern aufgestellten hohen technischen und qualitativen Anforderungsprofile an die zu entwickelnden Chitosan-Schellack-Kombinationen für wasserverdünnbare Lacke, Lasuren und Antifoulinganstriche konnten realisiert werden.
Es entstand trotz aller Schwierigkeiten eine Chitosan-Schellack-Kombination, die einerseits als eine Grundkomponente für ein Sportboot-Antifouling und andererseits für Lasuren und Lacke auf Wasserbasis hervorragend geeignet ist.

Die Ergebnisse unserer Untersuchungen können in folgenden Punkten zusammengefaßt werden:
1. Chitosan allein ist weder bezüglich seiner antimikrobiellen Aktivität noch bezüglich seiner filmbildenen Eigenschaften als Grundlage für ein Antifouling oder als Lackrohstoff geeignet.
2. Chitosan-Derivate (Ether und Ester) verhalten sich nicht analog den entsprechenden Cellulosederivaten und sind als Grundlage ebenfalls ungeeignet. Diese Derivate sind zwar wasserunlöslich, aber die Hoffnung, daß sie einen Glasübergangspunkt zeigen und damit zu Dispersionen verarbeitet werden können, hat sich nicht bestätigt.
3. Chitosan bildet mit anionischen natürlichen Polymeren Ionenpaare, die je nach Partner wasserunlöslich bis gut quellfähig sind. Diese können bei geschickter Verarbeitung gute Dispersionen ergeben, die als Grundlage sehr geeignet erscheinen. Insbesondere Chitosan-Schellack im Verhältnis 85:15 ist eine entwicklungsfähige Basis.
4. Nachteil dieser Grundlage ist, daß sie mit einem Primer verarbeitet sehr harte Filme ergibt. Weichmacher wie Öle etc. sind mit dieser Grundlage nicht mischbar, da die Polymere hydrophiler Natur, die Weichmacher jedoch lipophil sind. Verwendet man hydrophile Weichmacher ist die Resistenz gegenüber Wasser nicht mehr gegeben. Als einzig mögliches Öl kann Teebaumöl bis zu 20% zugemischt werden, was wegen seiner Wirkung als Repellent keine schlechte Lösung darstellt.
5. Ein weiterer Nachteil des hydrophilen Polymerkomplexes besteht darin, daß ein Repellent wie Thymol sich darin nicht in einem ausreichenden Maße löst.


Fazit

Mit der Schellack-Chitosan-Dispersion haben wir jetzt eine Rohstoff-Kombination, die für viele Anwendungsmöglichkeiten denkbar ist. Die beiden Rohstoffe müssen jedoch sorgfältig ausgewählt werden. Die Kriterien: Säurezahl für den entwachsten Schellack und Deacetylierungsgrad für Chitosan müssen für jede Rohstoffcharge exakt bestimmt werden. Erst mit diesen Daten kann das Mengenverhältnis der beiden Rohstoffe zueinander berechnet werden, um die Dispersionen herstellen zu können.
Der innovative Charakter dieser neuen Farben besteht insbesondere in der Herstellung von Anstrichmitteln auf der Basis nachwachsender Rohstoffe ohne auf Lösungsmittel, wie Terpentin oder Alkohol, zurückgreifen zu müssen.
Bei der Herstellung und bei der Anwendung der Produkte entstehen keine als Sondermüll zu entsorgenden Abfälle. Gewässer werden nicht verschmutzt und Fische und andere Meerestiere werden nicht gefährdet.