Se una superficie deve essere protetta dalla corrosione, nell'80 per cento dei casi ciò avviene mediante rivestimento con pitture o vernici. Quando lo fa, la percentuale di bio-based, soluzioni ecologiche è estremamente piccolo. Ricercatori del Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP, in collaborazione con il Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA, stanno cercando di colmare questa lacuna e stanno sviluppando un rivestimento economico basato su materie prime rinnovabili. Il focus della ricerca è sulla fecola di patate.

Cambiamento climatico, risorse limitate, I crescenti oneri per l'ambiente significano che sempre più industrie si stanno concentrando sulla produzione sostenibile. E questo è anche il caso della produzione di rivestimenti come pitture e vernici. Nella sola Germania, 100, Ogni anno vengono prodotte 000 tonnellate di materiali di rivestimento per la protezione contro la corrosione. Però, nel passato, pitture e vernici con leganti a base biologica o formatori di film erano generalmente troppo costose o non potevano soddisfare i requisiti. Ma attraverso l'uso di amido modificato, gli scienziati del Fraunhofer IAP hanno trovato un modo che anche in questo campo rende possibili soluzioni sostenibili ed economiche. "Fino ad ora, i tradizionali campi di applicazione industriale dell'amido sono stati l'industria della carta/cartone ondulato e degli adesivi, "dice Cristina Gabriele, uno scienziato al Fraunhofer IAP di Potsdam-Golm. "Nel campo delle pitture e vernici invece, l'amido veniva solitamente utilizzato solo come additivo. Con l'amido come componente principale di una dispersione a base acquosa, ora abbiamo risultati di adesione molto promettenti." Al centro della ricerca c'è il rivestimento dei metalli per uso interno, ad esempio alluminio, che può essere utilizzato, per esempio. per porte tagliafuoco, custodie per computer o telai di finestre.

Dalla fecola di patate al film precedente

L'uso dell'amido come componente principale di pitture e vernici ha posto diverse sfide agli esperti del Fraunhofer. "I cineasti devono svolgere diversi compiti. Devono formare un film continuo, che aderisce bene al materiale del supporto, è compatibile con strati aggiuntivi e additivi e può incorporare anche pigmenti e cariche, " spiega Christina Gabriel. "Nella sua forma naturale, però, l'amido presenta diverse proprietà, che ne ostacolano l'uso come filmmaker. Per esempio, non è solubile in acqua fredda e nemmeno forma continua, pellicole non fragili. Abbiamo quindi dovuto modificare l'amido per adattarlo alle esigenze, come nonostante tutte le sfide, come materia prima rinnovabile ed economicamente vantaggiosa, l'amido è di grande interesse per molti settori."

La soluzione degli scienziati di Potsdam prevede una fase iniziale di degradazione dell'amido al fine di migliorarne la solubilità in acqua e il successivo contenuto di solidi associati dell'amido nell'acqua, così come la sua capacità di filmare. Però, per produrre un materiale di rivestimento a base di amido, che è paragonabile a un rivestimento convenzionale, questo non è ancora sufficiente, come se il formatore del film dovesse inizialmente essere solubile o disperdibile in acqua, il rivestimento successivamente non deve più dissolversi in acqua.

L'amido deve quindi essere ulteriormente modificato. Ciò avviene tramite un processo chimico noto come esterificazione. Gli esteri di amido risultanti sono disperdibili in acqua, formano film continui e hanno ottime proprietà adesive su superfici in vetro e alluminio. In collaborazione con il Fraunhofer IPA, l'amido esterificato viene quindi "reticolato" attraverso il quale la sensibilità del rivestimento all'acqua viene ulteriormente ridotta.

I test di stabilità per verificare la stabilità a lungo termine vengono poi eseguiti anche presso il Fraunhofer IPA. Nelle prove, i materiali rivestiti sono esposti a cicli di temperatura che cambiano rapidamente in una forma compressa nel tempo per simulare il cambiamento dal giorno alla notte e il corso delle stagioni. Inoltre, gli oggetti di prova sono esposti all'acqua arricchita di elettroliti per vedere come reagisce il rivestimento all'acqua e quanto è resistente in condizioni estreme.

Alternativa ai formatori di film a base di petrolio

Nel passaggio successivo, viene esaminata la resistenza alla corrosione e l'adesione dell'amido modificato su diversi substrati metallici. Sono in fase di sperimentazione anche nuove “ricette”, che hanno lo scopo di ottimizzare ulteriormente le proprietà del rivestimento. "Oltre al già collaudato alluminio, altri due importanti metalli, acciaio e acciaio zincato, devono essere testati" afferma Gabriel. "Le nostre indagini mostrano che con le sue buone proprietà di formazione del film e ottime proprietà di adesione su vari substrati, gli esteri di amido hanno il potenziale per essere alternative future ai formatori di film a base di petrolio nell'industria dei rivestimenti".