САМОВІДНОВЛЮВАНЕ ПОКРИТТЯ НА БІОЛОГІЧНІЙ ОСНОВІ ДЛЯ ПАПЕРУ ТА КАРТОНУ
09.01.2025
У межах проєкту IPHeilung дослідники створили основу для самовідновних покриттів на біологічній основі для паперу та картону. Папір із цим покриттям також є придатним до переробки. В основі покриттів лежать полімери, особливо поліітаконати, які отримують з ефірів ітаконової кислоти.
У дослідженні взяли участь Єнський університет імені Фрідріха Шиллера та компанія Actega, виробник спеціальних покриттів, друкарських фарб, клеїв і герметиків для поліграфічної та пакувальної промисловості.
Полімери, розроблені Єнським університетом, характеризуються чудовими властивостями для використання в упаковці, особливо для пакування харчових продуктів. Учасники проєкту припускають, що якщо вдасться ще більше підвищити довгострокову стабільність поліітаконатів, то відповідні рішення можуть бути готові до виходу на ринок через 4-5 років.
Завдяки оптимізованому виробничому процесу, поліітаконати тепер також цікаві для інших сфер застосування, в яких у даний час використовується нафтохімічна сировина, така як стиролакрилати та акрилати.
Отримання полімеру
Дослідники спочатку оптимізували процес отримання водної полімерної дисперсії з двох комерційно доступних мономерів ітаконової кислоти (ефірів ітаконової кислоти) як основи покриттів. Мономери, що використовуються, також уже REACH[1]-зареєстровані. Для полімеризації характерні високі продажі та майже повне перетворення мономера (на 99%). Масштабування пройшло успішно як в Єнському університеті, так і в промисловому середовищі аж до кілограмових масштабів.
Здатність до самовідновлення
Додаючи реологічну добавку, дослідники досягли кращих плівкоутворювальних властивостей рецептури, завдяки чому можна було отримувати дуже однорідні покриття. Навіть тонкі покриття показали здатність до самовідновлення: поверхневі подряпини повністю відновилися за рахунок короткочасного контрольованого підвищення температури до 100 °C, ефект був виявлений аж до мкм. Вимірювання блиску показали, що оптичні якості покриттів також можуть бути повністю відновлені. Здатність до самовідновлення є унікальною перевагою в порівнянні з більшістю комерційних систем.
Усе ще існує потреба в оптимізації з урахуванням довгострокової стабільності, оскільки дисперсія утворила агломерати через кілька днів.
У прикладних випробуваннях
Дослідники досягли найкращих результатів для крейдованого паперу для картонної упаковки. Вони показали дуже хорошу задруковуваність за допомогою системи струменевого друку LED-UV, а також хороший бар'єрний ефект від жирів. З іншого боку, для блістерних покриттів поліітаконати виявилися лише помірно придатними.
Сталий розвиток
Нещодавно розроблені покриття, повністю виготовлені на біологічній основі, можуть покращити екологічність, особливо в упаковці для харчових продуктів, яка є недовговічною. До цього часу тут домінували нафтохімічні покриття, наприклад, співполімери стиролу з акрилатом, акрилатні смоли й поліуретани. Новий папір із покриттям також придатний до переробки.
Про ітаконову кислоту
Ітаконова кислота – це комерційно доступна органічна кислота, яка виробляється шляхом бродіння з вуглеводів, наприклад, із кукурудзяного крохмалю або патоки цукрових буряків.
