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Nachhaltige Barrierebeschichtung aus PBAT und synthetischem Hectorit verbessert Performance von Papierverpackungen
Eine neue biobasierte Nanokomposit-Beschichtung auf Papierbasis bietet zugleich hohe Wasser-, Öl- und Gasbarriere sowie verbesserte Festigkeit. Entwickelt wurde das System auf Grundlage von PBAT und synthetischem Hectorit-Ton – eine vielversprechende Alternative zu konventionellen Verpackungsmaterialien.
Der wachsende Bedarf an nachhaltigen Alternativen zu erdölbasierten Verpackungen führt zunehmend zur Entwicklung leistungsfähiger Papierverbundsysteme. Papier allein weist jedoch unzureichende Barriere- und mechanische Eigenschaften auf, um Lebensmittel langfristig zu schützen. Forschende haben nun ein neues Konzept vorgestellt, bei dem Papier mit einer Nanokomposit-Beschichtung aus Poly(butylensuccinat‑co‑terephthalat) (PBAT) und synthetischem Hectorit-Ton versehen wird. Diese Kombination vereint Umweltfreundlichkeit mit hoher Funktionalität.
Erstmals gelang es, PBAT in Tetrahydrofuran (THF) – einem weniger toxischen, chlorfreien Lösungsmittel – zu verarbeiten und gleichzeitig Nanotonpartikel stabil zu dispergieren. Vier Hectorit-Sorten wurden hinsichtlich ihrer Dispergierbarkeit und Morphologie überprüft. Die Varianten Sumecton-SEN und Sumecton-STN zeigten die besten Ergebnisse und wurden für weiterführende Schichtsysteme eingesetzt.
Lesetipp: Füllstoffe
Ob Carbonate, Siliciumdioxide oder Bariumsulfate: Bereits in der dritten Auflage beschreibt Autor Detlef Gysau in seinem Basiswerk „Füllstoffe“ die Funktionalität und Anwendung aller gängigen Füllstoffe. Neben grundlegenden Eigenschaften und Auswirkungen von Füllstoffen in Lacksystemen enthält die neue, vollständig überarbeitete Auflage aktuelle Daten zum Füllstoffmarkt und gibt einen Ausblick auf zukunftsweisende Trends und Entwicklungen. So wurde das Buch um das Thema modifizierte Calciumcarbonate sowie um neue Aspekte rund um Nachhaltigkeit und Ressourcenmanagement ergänzt. Ein umfangreiches und praxisorientiertes Standardwerk für alle, die mit Füllstoffen arbeiten!
Deutlich verbesserte Barriere und mechanische Stabilität
Die Untersuchungen ergaben, dass PBAT-STN-Beschichtungen besonders hohe Barriereeigenschaften aufwiesen. Bereits bei einem Tonanteil von 5 Gew.-% verringerten sich die Sauerstoffdurchlässigkeit um 58,3 % und die Wasserdampfdurchlässigkeit um 48,5 % im Vergleich zu unmodifizierten PBAT-Schichten. Zugleich erreichten die beschichteten Materialien eine exzellente Wasserabweisung (Cobb 60: 0,3 g m⁻²) und eine hohe Fettbeständigkeit (Kit-Zahl 12) – ohne Öldurchbruch, selbst bei erhöhter Temperatur.
Durch die homogene Einbettung des synthetischen Hectorits wird der Diffusionsweg für Gase verlängert, was eine hohe Barrierewirkung erzeugt. Das System kombiniert mechanische Robustheit mit biologischer Abbaubarkeit und eignet sich damit hervorragend für Anwendungen im Lebensmittelverpackungsbereich, insbesondere dort, wo herkömmliche Kunststoffverbunde ersetzt werden sollen.
Quelle: Adak, B. & Teramoto, Y. Poly(butylene adipate-co-terephthalate)/synthetic hectorite clay nanocomposite coated paper-based sustainable barrier materials for packaging application. Progress in Organic Coatings, Volume 209, 109549 (2025).
