CERAFLOUR 1000
Biologisch abbaubares Polymer für wässrige, strahlenhärtende, lösemittelfreie und lösemittelhaltige Systeme
Nachhaltigkeit ist ein wichtiger Aspekt bei der Entwicklung neuer Produkte. Neben den Eigenschaften des Produkts spielen Fragen der Umweltverträglichkeit, der chemischen Basis und des Energieverbrauchs eine wichtige Rolle.
Viele der auf dem Markt befindlichen Additive auf Wachsbasis bestehen aus Rohstoffen, die aus Erdöl oder Gas gewonnen werden. Sie reichen von traditionellen Polyethylenwachsen zur Erhöhung der Mattierungseigenschaften oder zur Verbesserung der Kratzfestigkeit bis hin zu Polypropylenwachsen oder PTFE zur Anpassung der Oberflächengleitfähigkeit in Beschichtungen. Sie weisen eine recht gute Leistung auf und haben Pluspunkte, weshalb sie für verschiedene Anwendungen vorgesehen sind. Dennoch müssen alle diese Wachse unter Nachhaltigkeitsaspekten, z.B. der Verwendung von biobasierten Rohstoffen, kritisch betrachtet werden.
Ein offensichtlicher und wichtiger Faktor ist: Rohöl ist ein endlicher Rohstoff. Das bedeutet, dass er in den nächsten Jahrhunderten immer weniger zur Verfügung stehen wird und dass es dringend notwendig ist, neue alternative Rohstoffe zu entdecken, zu testen und schließlich zu nutzen. Ein weiterer wichtiger Faktor ist der Klimawandel. Der Klimawandel ist nach aktuell, und er wird durch unser Handeln maßgeblich beeinflusst. Jede Tonne CO2, die eingespart werden kann, trägt dazu bei, das Pariser Abkommen von 2015 einzuhalten, das die globale Erwärmung auf unter 1,5 °C begrenzen soll.
Die Regierungen sind sich des Themas bewusst und ergreifen Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels, die sich wiederum auf die Nutzung fossiler Rohstoffe auswirken. Beispielhafte Maßnahmen sind die Erhebung von Steuern auf Kohlendioxid (CO2 )-Emissionen oder der Kauf von Zertifikaten, die dem Käufer erlauben, eine bestimmte Menge CO2 auszustoßen. Der wirtschaftliche Effekt ist jedoch nur eine Seite der Medaille. Der ökologische Effekt ist viel wichtiger für eine verringerte Verwendung von erdölbasierten Produkten.
Andere Aspekte der Nachhaltigkeit befassen sich mit den End-of-Life-Optionen von Produkten. In unserem täglichen Leben sind wir von Plastik umgeben und verursachen eine Menge Plastikmüll. Dieser Plastikmüll braucht viel Zeit, um in der Umwelt abgebaut zu werden: im Fall von PE-Plastiktüten sind es etwa 500 Jahre. Daher werden Optionen für das Ende des Lebenszyklus immer wichtiger - wie die biologische Abbaubarkeit, bei der der Kunststoff durch Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze in kürzeren Zeiträumen abgebaut wird. Aber nicht immer ist Plastik in unserem Leben so offenkundig wie im Fall der Plastiktüten. Viele Wachszusatzstoffe basieren auf synthetischen Rohstoffen, so dass diese wie Kunststoffe von der Frage der biologischen Abbaubarkeit betroffen sind. Daher kann ein zunehmender Anteil an biologisch abbaubarem Material dazu beitragen, den Weg in eine nachhaltigere Zukunft zu ebnen.
CERAFLOUR 1000 ist ein hervorragendes Beispiel für ein Additiv mit verbesserter Nachhaltigkeit; es wurde 2011 eingeführt. Das Additiv verfügt über die spezifischen Eigenschaften herkömmlicher Additive, die entweder aus natürlichen oder synthetischen Wachsen hergestellt werden, basiert jedoch auf einem biobasierten Polymer und ist zudem vollständig biologisch abbaubar. Im Jahr 2021 erweiterte BYK sein Portfolio um zwei neue Additive, die auf demselben Rohstoff basieren, aber unterschiedliche Partikelgrößenverteilungen aufweisen: CERAFLOUR 1001 und CERAFLOUR 1002.
Alle drei Additive haben einen biobasierten Anteil von > 97% und sind vollständig biologisch abbaubar. Darüber hinaus leisten biobasierte Polymere einen positiven Beitrag zur aktuellen Mikroplastik-Diskussion und schonen das Leben im Wasser.
Abbildung 1: Übersicht über die Gewinnung des Rohstoffs für die Polymere der CERAFLOUR 1000 Serie
Die Polymere der CERAFLOUR 1000 Serie werden mit Hilfe von Mikroorganismen hergestellt. Diese Organismen werden mit Kohlenhydraten gefüttert und produzieren das biobasierte Polymer in einem Fermentationsprozess. In weiteren Schritten wird das Polymer vom Mikroorganismus abgetrennt und gereinigt. Der letzte Schritt der Mikronisierung führt zu Polymeren, die für verschiedene Beschichtungsanwendungen verwendet werden können.
Mit CERAFLOUR 1001 bietet BYK ein Additiv mit noch feinerer Partikelgrößenverteilung als CERAFLOUR 1000 an, um ein Höchstmaß an Transparenz bei gleichzeitig stark reduziertem Glanz zu erreichen. Auf der anderen Seite haben wir mit CERAFLOUR 1002 ein Additiv mit einer größeren Partikelgröße eingeführt, um eine Oberflächenstruktur mit hoher Transparenz zu erzeugen, die gleichzeitig die beste Mattierungsleistung bietet. Die kugelförmige Struktur der Polymere, die Agglomerate bilden, ist auf den REM-Aufnahmen (Rasterelektronenmikroskop) zu erkennen. Die Partikelgröße von CERAFLOUR 1000 liegt zwischen derjenigen der beiden anderen Produkte.
Abbildung 2: REM-Aufnahmen von CERAFLOUR 1001 und CERAFLOUR 1002 im Vergleich
Die Additive wurden sehr intensiv in verschiedenen Anwendungsbereichen getestet. Angefangen bei wasserbasierten Systemen über 100%ige UV-Lacke bis hin zu traditionellen lösemittelhaltigen Beschichtungssystemen zeigen die Additive eine hervorragende Verträglichkeit und Leistung. Ihr Einsatz in Holz- und Möbelbeschichtungen, Druckfarben und Industrielacken ist sehr empfehlenswert. CERAFLOUR 1001 zeigt die geringste Trübung bei gleichzeitig guten Mattierungseigenschaften. Insbesondere bei höheren Dosierungen zeigt CERAFLOUR 1001 im Vergleich zu anderen PE-Wachsen niedrige Haze-Werte (vgl. Abbildung 3).
Abbildung 3: Glanz- und Trübungswerte von Polymeren der CERAFLOUR 1000-Serie im Vergleich zu einem HD-PE-Wachsadditiv in einem wasserbasierten reinen Acrylat-Holzbeschichtungssystem
In Labortests zeigen die Polymere Synergieeffekte mit herkömmlichen PE-Wachsen, um die Kratz- und Abriebfestigkeit einer Beschichtungsformulierung zu verbessern. Nur eine geringe Zugabe (0,5 % auf die Gesamtformulierung) dieser Polymere reicht aus, um eine gute Kratzfestigkeit der Beschichtungsoberfläche zu erreichen. Darüber hinaus zeigen alle drei Produkte synergistische Effekte mit Mattierungsmitteln auf Kieselsäurebasis.
Abbildung 4: Verbesserung des Anti-Burnishing im Vergleich zu einem HD-PE-Wachsadditiv (CERAFLOUR 927 N)
Darüber hinaus bieten alle drei Produkte hervorragende haptische Eigenschaften und sorgen für einen "Soft-Feel"-Effekt auf der Oberfläche. Dies gilt insbesondere für die kleineren Partikelgrößen.
Darüber hinaus trägt die Zugabe von Polymeren der CERAFLOUR 1000 Serie dazu bei, den Anteil an erneuerbarem Kohlenstoff in einer Formulierung zu erhöhen, um die Anforderungen des Marktes nach nachhaltigeren Lösungen zu erfüllen.
Nachhaltigkeit ist ein komplexes Thema, bei dem es viele Aspekte zu berücksichtigen gibt. Es ist nicht nur den Rohstoff, der gegen eine umweltfreundliche Lösung ausgetauscht werden kann. Niedrigere Filmbildungstemperaturen, eine geringere Anzahl von Lösungsmitteln oder Koaleszenzmitteln, eine schnellere Aushärtungsgeschwindigkeit oder die bessere Abbaubarkeit - es gibt viele Möglichkeiten, CO2 zu reduzieren.
Die CERAFLOUR 1000 Serie ist ein weiterer wichtiger Schritt in Richtung BYKs Ziel, über die gesamte Lieferkette hinweg nachhaltiger zu werden und den Kunden nachhaltige Lösungen anzubieten.
Helfen Sie uns, die Zukunft nachhaltiger zu gestalten!
