Die Initiative „BioSchutz“, die vom 1. September 2021 bis zum 31. August 2023 durchgeführt wurde, wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung über das IGF-Projekt 21988 N gefördert. Das Forschungskonsortium bestand aus der Forschungsgesellschaft für Pigmente und Lacke und dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart. Ziel des Projekts war es, eine biologisch abbaubare Trennbeschichtung auf Chitosanbasis zu entwickeln, die herkömmliche, aus Erdöl hergestellte Schutzfolien beim Transport von Industriegütern ersetzen könnte.
Die wissenschaftliche Arbeit konzentrierte sich auf die Formulierung von zwei Modelltrennbeschichtungen, die sich in ihren Additivsystemen unterscheiden. Für die Anwendung auf Polymeroberflächen und Lacken wurden ein Benetzungsadditiv (Additiv 3) und ein Haftvermittler (Additiv 1) zugesetzt, während die Beschichtungen für Metall- und Glassubstrate ohne diese Additive hergestellt wurden. Die Formulierungen wurden gemäß ISO 2812 Teil 1 gegen eine Reihe von Chemikalien getestet, darunter Ethanol (10 Minuten Einwirkung), Dieselkraftstoff (1 Stunde), 5%ige NaOH (1 Stunde), Motoröl (16 Stunden), Hydrauliköl (16 Stunden) und entionisiertes Wasser (16 Stunden). Die Beschichtungen zeigten eine akzeptable Beständigkeit gegen die meisten Lösungsmittel, wobei der stärkste Abbau nur nach längerer Einwirkung von alkalischen Bedingungen beobachtet wurde.
Die mechanische Leistung wurde anhand von Härte, Schlagzähigkeit, Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Haftung auf Aluminium und wasserinduzierter Delamination bewertet. Die Modellbeschichtung erreichte eine Härte von etwa 500 g, vergleichbar mit kommerziellen wasserverdünnbaren Trennbeschichtungen. Die Schlagprüfung mit einem Mehrstein-Impaktor ergab für alle Produkte eine einheitliche Punktzahl von etwa 1, was auf eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Schäden durch scharfe Kanten hindeutet. Die Trocknungszeiten waren für die Modellbeschichtung länger (≈ 30 min) als für kommerzielle Produkte (≈ 15 min), was auf einen höheren Lösungsmittelgehalt zurückzuführen ist. Zugversuche ergaben eine maximale Festigkeit von 0,5 MPa für die griwecolor Formulierung, 3 MPa für die Jäger-Beschichtung, 7 MPa für die Chitosan-basierte Folie, 15 MPa für die Heroal-Folie und 20 MPa für die Hesse Lignal Trennfolie. Die Bruchdehnung war sehr unterschiedlich: 850 % für griwecolor, 340 % für Jäger, 16 % für die Chitosanfolie, 400 % für Heroal und 43 % für Hesse Lignal. Die Haftung auf Aluminium war bei Heroal am stärksten (≈ 3 N / 10 mm), bei griwecolor und Jäger mäßig (≈ 1,25 N / 10 mm), bei der Chitosanfolie gering (≈ 0,6 N / 10 mm) und bei Hesse Lignal am schwächsten (≈ 0,2 N / 10 mm).
Wasserbeständigkeitstests, die sieben Tage lang bei 40 °C und 100 % relativer Luftfeuchtigkeit durchgeführt wurden, zeigten eine vollständige Entfernung der Hesse Lignal-Beschichtung, signifikante strukturelle Veränderungen bei griwecolor und Jäger und nur eine geringe Blasenbildung beim Chitosan-Film. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Beschichtungen auf Chitosanbasis zwar eine ausreichende mechanische Robustheit für viele Anwendungen aufweisen, dass aber für eine vollständige industrielle Anwendung eine weitere Optimierung der Haftung und Wasserstabilität erforderlich ist.
Das Projekt wurde mit einem umfassenden Abschlussbericht, drei begutachteten Publikationen und der Übergabe der entwickelten Formulierungen an industrielle Partner abgeschlossen. Die Zusammenarbeit zwischen dem Forschungsverbund und dem Fraunhofer IPA erleichterte die schnelle Umsetzung der Laborergebnisse in Prototypen, die direkt auf industriellen Substraten getestet werden können, und brachte so die Verwendung von erneuerbaren Polymeren in Schutzbeschichtungen voran.