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Reinweiß auf Polymerbasis

Mikrostrukturierte, poröse Polymerfilme und Pulver erzeugen weiße Farbgebung für industrielle Produkte als nicht toxische Alternative zu Titandioxid.

Nach dem Vorbild des weißen Käfers Cyphochilus insulanus, der an seiner Oberfläche eine stark streuende Mikrostruktur aufweist, erzeugt ein mikrostrukturierter Polymerfilm eine strahlend weiße Beschichtung. (Bild: Institut für Mikrostrukturtechnik /KIT)

Hersteller von Kunststoffen, Lacken und Farben, aber auch Lebensmitteln, Kosmetikprodukten oder Arzneimitteln färben ihre Produkte mithilfe unterschiedlicher Farbpigmente ein. Besonders bei der weißen Farbgebung kann ein hoher Weißheitsgrad als Qualitätsmerkmal gelten.

Stand der Technik

Der Mineralstoff Titandioxid hat sich als Standardpigment für die Weißfärbung durchgesetzt. Der Grund: Infolge des charakteristisch hohen Brechungsindex der Titandioxidpartikel wird einfallendes Licht nahezu vollständig reflektiert und erscheint im verarbeiteten Produkt als strahlend weiße Oberfläche, sofern keine weiteren Farbpigmente zugesetzt sind. Das Metalloxid steht jedoch in der Kritik, da sich die Nano- oder Mikropartikel nicht abbauen und so auf Dauer die Umwelt belasten. Hinzu kommen Bedenken, dass Titandioxid kanzerogen sein könnte.

Technologie

Wissenschaftler des Instituts für Mikrostrukturtechnik (IMT) am KIT umgehen die Verwendung von umwelt- und gesundheitsschädlichen Pigmenten, indem sie poröse Polymerstrukturen mit vergleichbar hohem Brechungsindex erzeugen. Je nach gewünschter Verarbeitungsform – Polymerfolie oder Pulver – werden unterschiedliche Verfahrensschritte angewendet. Biomimetisch inspiriert sind die Verfahren von dem weißen Käfer Cyphochilus insulanus, dessen Oberfläche dank einer speziellen Mikrostruktur weiß erscheint. Nach dessen Vorbild werden feste, poröse Mikrostrukturen, ähnlich wie ein Schwamm, aus Acrylglas hergestellt. Die mit dem Verfahren hergestellten Polymerfolien können industriell auf unterschiedliche Produkte aufgebracht werden, wohingegen die erzeugten weißen Polymerpulver beispielsweise wie Pigmente in eine Kunststoffmatrix beigemischt werden.

Vorteile

Die sehr dünnen, aber dennoch mechanisch stabilen Polymerstrukturen zeichnen sich durch eine hohe Streueffizienz und folglich durch ein hellweißes Erscheinungsbild aus. Die neue Technik erlaubt eine unbedenkliche, kostengünstige weiße Optik und kann auf unterschiedlichsten Oberflächen angewendet werden.

Optionen für Unternehmen

Mit nur einem Ausgangsmaterial können verschiedene Einsatzbereiche abgedeckt werden. Geeignet wären die weißen Polymerschichten auch als Grundierung vor dem eigentlichen Farbauftrag. Das KIT sucht Partner zur anwendungsspezifischen Weiterentwicklung.

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Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Dagmar Vössing, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Leitung Technologietransfer, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25582

E-Mail: dagmar.voessing@kit.edu

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