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Hydrophobe Papierbeschichtung mit Silikonöl-beladener Nano-Silica als nachhaltige Verpackungslösung
Mit einer neuartigen Hybridformulierung aus hydrophober Nano-Silica und PMMA gelingt es einem indischen Forschungsteam, Papierabfälle in hochwirksame, wasserabweisende Verpackungsmaterialien zu verwandeln – ganz im Sinne einer zirkulären Wirtschaft.
Angesichts weltweiter Verbote für Einwegkunststoffe steigt das Interesse an nachhaltigen Alternativen im Verpackungssektor. In der vorliegenden Studie entwickelten Forschende ein funktionales Beschichtungssystem, das Papier- und Zelluloseabfälle zu wasserabweisenden Materialien mit Self-Cleaning-Effekt veredelt. Grundlage bildet ein nanoskaliges Siliciumdioxid, das durch physikalische Imprägnierung mit Silikonöl hydrophob modifiziert wurde. Die Partikel weisen einen Durchmesser von etwa 20 nm und eine spezifische Oberfläche von 157 m²/g auf – genug, um bis zu 2,5 g Silikonöl pro Gramm Silica aufzunehmen.
Die hydrophoben Eigenschaften wurden über Wasserkontaktwinkelmessungen überprüft. Der Kontaktwinkel der modifizierten Silica betrug maximal 139°. Eingebettet in eine PMMA-Matrix ergibt sich eine streichfähige Hybridformulierung, die sich auf Papierträger applizieren lässt. Durch die Einbettung in die Zellulosefaserstruktur entsteht eine effektive Barriere gegen Wasser und Feuchtigkeit.
Lesetipp: Funktionelle Beschichtungen
Beschichtungen werden auf Oberflächen hauptsächlich zu dekorativen, funktionellen oder Schutzzwecken angewandt, doch in den meisten Fällen ist es eine Kombination aus all diesen. Das Buch „Funktionelle Beschichtungen“ gibt einen tiefen Einblick in neue Entwicklungen funktioneller Überzüge mit dem Fokus auf organisch-basierten Materialien. Auch hebt es die letzten Entwicklungen der verschiedenen Technologien und neuartigen Oberflächenfunktionen hervor, die Dekoration, Korrosionsschutz und Oberflächenschutz betreffen.
Zirkulär, leicht und funktional
Besonders innovativ ist die Anwendung der Beschichtung auf faserige Zelluloseschlämme – ein typisches Nebenprodukt der Papierherstellung. Die Kombination aus PMMA und ölbeladener Nano-Silica verwandelte dieses Abfallmaterial in ein funktionales, leichtes Verpackungssubstrat mit Kontaktwinkeln bis zu 142°, was auf eine sehr gute Wasserabweisung hinweist.
Die vorgestellte Technologie könnte eine wichtige Rolle im Übergang zu bio-basierten, recycelbaren Verpackungsmaterialien spielen und eröffnet neue Perspektiven für die Nutzung industrieller Nebenprodukte aus der Papierherstellung.
Quelle: Journal of Coatings Technology and Research, Volume 21, Seiten 1131–1144, (2024)
