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Recycling trifft Brandschutz: Neue Pulverlacke aus PET
Ein Forschungsteam der Washington State University hat hyperverzweigte Polyester aus recyceltem PET und biobasierten Rohstoffen entwickelt. Die daraus formulierten Pulverlacke vereinen Selbstheilung, Flammschutz und Nachhaltigkeit – ein vielversprechender Ansatz für VOC-freie Beschichtungssysteme.
Pulverlacke auf Polyesterbasis sind aufgrund ihrer VOC-freien Verarbeitung in der industriellen Beschichtung weit verbreitet. Allerdings bestehen weiterhin Defizite hinsichtlich nachhaltiger Kohlenstoffquellen, regulatorischer Anforderungen, Reparaturfähigkeit im Einsatz und Brandsicherheit. Ein Forschungsteam um Jinwen Zhang verfolgt nun einen kombinierten Ansatz aus Recycling und erneuerbaren Rohstoffen, um diese Herausforderungen gleichzeitig zu adressieren.
Im Zentrum der Studie steht ein tetrafunktionales Polyol (THETA), das durch Upcycling von PET gewonnen wird. Zusammen mit Bernsteinsäure und einer phosphorhaltigen Disäure auf Itaconsäurebasis wurden hyperverzweigte Polyester (HBPE) mit hoher Dichte an freien Hydroxyl- und Carboxylgruppen synthetisiert. Als Härterkomponente kam ein aus Resveratrol abgeleitetes Tri-Epoxid zum Einsatz.
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Vitrimere Netzwerke ermöglichen Selbstheilung
Die vernetzten Materialien zeigen ein vitrimeres Verhalten, das durch Transveresterungsreaktionen ermöglicht wird. Damit lassen sich thermisch ausgelöste Netzwerkumlagerungen und eine Selbstheilung von Kratzern realisieren. Das Pulverharzsystem ließ sich stabil im Schmelzcompoundierverfahren verarbeiten, zu Pulver vermahlen, applizieren und innerhalb des typischen Pulverprozessfensters aushärten.
Die phosphorhaltige Struktur sorgt für einen synergistischen Flammschutzeffekt: In der Gasphase erfolgt eine Radikalfängerwirkung, in der kondensierten Phase wird die Bildung einer schützenden Verkohlungsschicht gefördert. Auf Stahlplatten, mitteldichten Faserplatten (MDF) sowie Lindensperrholz konnte ein verbesserter thermischer Schutz nachgewiesen werden.
Validierter Weg zu mehrfach nachhaltigen Pulverlacken
Die Ergebnisse belegen, dass recycelte Kohlenstoffquellen aus PET und erneuerbare Rohstoffe innerhalb desselben Netzwerks erfolgreich kombiniert werden können. Die Autorinnen und Autoren sehen darin einen validierten Pfad, um systematische Synergien zwischen nachhaltigen Rohstoffen, Selbstheilungsfähigkeit und Brandsicherheit in Polyester-Pulverlacken zu erreichen. Damit eröffnet sich für Lackhersteller eine Perspektive, mehrere Nachhaltigkeits- und Funktionsanforderungen in einem System zu vereinen.
Quelle: Gu, S. et al. PET-upcycled and biobased hyperbranched polyesters for self-healable and flame-retardant powder coatings. Green Chem. (2026).
