Entwicklung eines neuen Antibeschlagmittels auf Basis von Rapsproteinen

• Förderprogramm: INNO-KOM-Ost
• Laufzeit: 01.10.2012 – 30.09.2014

Ausgangslage:

Proteine besitzen multifunktionelle Eigenschaften (Struktur, Ladungszustand, amphoterer und amphipathischer Charakter), die u.a. für ihre Oberflächen- bzw. Grenzflächenaktivität verantwortlich sind.

Innerhalb eines Grundlagen-Projektes (VF100016) wurden diese Eigenschaften von Soja- und Rapsproteinen, innerhalb eines flüssig/flüssig-Systems, Grenzflächenrheologisch untersucht. Es zeigte sich, dass u.a. das Rapsglobulin „Cruziferin“ innerhalb des Messaufbaus grenzflächenaktiv ist. Diese Grenzflächenaktivität ließ sich mittels Funktionalisierungen (Acylierungen) der Proteine noch einmal deutlich verbessern.

Daher entstand die Idee pflanzliche Proteine physikalisch in Kunststoffe einzubinden, um sie anschließend innerhalb eines Kunststoffes unterschiedlich schnell (Kurzzeit- und Langzeitwirkung) in Richtung Oberfläche migrieren zu lassen.

Ziele:

Das Ziel dieses Vorhabens war es ein neues wirksames Kunststoffadditiv auf der Basis von Rapsproteinen bzw. deren funktionalisierter Derivate zu entwickeln, um die Antibeschlageigenschaften von Kunststofffolien zu verbessern. Dabei sollte die hydrophobe Oberfläche von Kunststofffolien durch das migrierende Rapsprotein in eine hydrophile Oberfläche umgewandelt werden, um so eine Tröpfchenbildung von Kondenswasser an der Folienoberfläche zu vermeiden.

Dazu sollte das Rapsglobulin aus Rapsextraktionsschrot gewonnen, modifiziert (Acetylierungen und Succinylierungen) und mit unterschiedlichen Analysenmethoden charakterisiert werden, um anschließend ausgesuchte Muster physikalisch in die Kunststoffe einzuarbeiten (per Extrusion). Abschließend sollten diese Masterbatches zur Herstellung von Folien dienen, die hinsichtlich ihrer visuellen, mechanischen und Antibeschlag-Eigenschaften untersucht werden sollten.

Ergebnisse:

Es zeigte sich, dass durch die Funktionalisierungen das Rapsglobulin thermostabiler und grenzflächenaktiver wurde. Wobei die succinylierten Rapsglobuline das größte Adsorptionspotenzial besaßen. Durch den Einbau der Proteine in den Kunststoff zeigten sich nur geringe Abweichungen in den thermischen und thermomechanischen Eigenschaften der Protein-Masterbatches im Vergleich zu den Ausgangsmaterialen (PE, PP).

Die Folienanalytik zeigte, dass die 1% Protein-Folien im Vergleich zu den Basisfolien gleichwertige optische (Gelbgrad, Haze) und mechanische (Zugfestigkeit) Eigenschaften besaßen, wobei die Eigenschaften der industriellen Produkte noch nicht erreicht werden konnten.

Während der Antifog-Tests zeigten die 1% PE-Folien aus den mittelstarken und stark succinylierten Rapsglobulinen eine gute und verbesserte Antibeschlagwirkung gegenüber der reinen PE-Folie. über einen längeren Prüfzeitraum konnten die Wirkung des industriellen PE-Produktes im Hot-Fogging-Test noch nicht erzielt werden.

Durch eine Optimierung der Folienherstellung und einer optimierten Proteinformulierung könnten verbesserte optische, mechanische und Antibeschlag-Eigenschaften erreicht werden.