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Bio-Beschichtung aus Maisstärke mit Bentonit verlängert Haltbarkeit
Ein mexikanisches Forschungsteam hat bio-basierte Beschichtungen aus Maisstärke und Bentonit-Nanoton als nachhaltige Verpackungsalternative entwickelt. Der Zusatz von nur 5 wt% Bentonit verbessert nicht nur die mechanischen Eigenschaften, sondern verlängert auch die Lagerstabilität auf bis zu 30 Monate.
Als nachhaltige Alternative für Verpackungsanwendungen hat ein Forschungsteam bio-basierte Beschichtungen aus Maisstärke (CS) und Bentonit-Nanoton formuliert. Die Maisstärke wurde mit Glycerin plastifiziert und Bentonit in situ in Konzentrationen bis zu 5 wt% zugegeben. Die plastifizierten Beschichtungen waren elastomer und wurden durch Bentonit mechanisch verstärkt, wie durch oszillatorische Zugversuche bei kleiner Dehnung und Kriechtests nachgewiesen wurde.
Die molekularen Netzwerke waren vernetzt und überwiegend elastisch, der Zugmodul |E*| stieg mit zunehmendem Bentonitgehalt. Die Verformung unter Kriechbelastung folgte dem Kelvin-Voigt-Modell mit parallel geschalteter Feder und Dämpfer. Nach Entlastung kehrten die Beschichtungen elastisch nahezu auf ihre ursprüngliche Länge zurück, was auf wenige Defekte im vernetzten Netzwerk hindeutet.
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Bentonit als Barriere gegen Wasser und Alterung
Bei kontrollierten Feuchtigkeitsbedingungen bis zu 70 % wurde ein Plastifizierungseffekt beobachtet, bei dem der Elastizitätsmodul rasch abfiel. Bei einem Bentonitgehalt von 5 wt% beeinflusste die Feuchtigkeit den Modul der Beschichtung jedoch nicht. Nach 30 Monaten Lagerung bei Raumtemperatur stieg der Modul der reinen Beschichtung um das Sechzigfache an – verursacht durch das Austreten des Weichmachers. Mit zunehmendem Bentonitgehalt nahm der Einfluss der Alterung auf mechanische Eigenschaften und Dehnbarkeit jedoch deutlich ab.
Der Nanoton wirkte somit als doppelte Barriere: gegen Wasser und gegen die Diffusion des Weichmachers aus der Beschichtung. Damit eröffnen sich nachhaltige Alternativen für flexible Verpackungen, die eine relativ lange Haltbarkeit erfordern. Die Studie liefert wertvolle Erkenntnisse zur Strukturbildung und Langzeitstabilität bio-basierter Beschichtungssysteme.
Quelle: Romo-Uribe, A. et al. Bio-based corn starch/bentonite coatings. Probing the structure and the influence of humidity and shelf storage with rheology and mechanical properties. Prog. Org. Coat. 110127 (2026).
