Ein kaufentscheidendes Qualitätsmerkmal von Kosmetikprodukten ist die Haftung auf der Haut, insbesondere die Wasserfestigkeit. Um diese zu optimieren, werden Polymerdispersionen eingesetzt. Sie basieren überwiegend auf filmbildenden Polystyrolacrylat-Copolymeren, Acrylat-Copolymeren oder Polyurethanen (PU). Diese werden üblicherweise aus petrochemischen Rohstoffen hergestellt. Alternative Filmbildner auf Basis nachwachsender Rohstoffe sind bislang wenig bis gar nicht verfügbar oder weisen nicht die Leistungsfähigkeit von petrochemischen Polymerdispersionen auf.

Forschende am Fraunhofer WKI verfolgten mit den Partnern Schwan Cosmetics International und Worlée-Chemie das Ziel, neuartige filmbildende Polymerdispersionen auf Basis von Holzbestandteilen für die Kosmetik zu entwickeln. Dabei fokussierte sich Worlée-Chemie auf die Entwicklung eines Filmbildners auf Cellulose-Basis und das Fraunhofer WKI verwendete Lignin als nachwachsende Rohstoffquelle. Schwan Cosmetics International entwickelte Make-up-Formulierungen mit den Prototypen und führte Applikations- sowie Stabilitätstests durch.

»Wir am Fraunhofer WKI haben uns im Rahmen des Projekts mit der Frage beschäftigt, ob sich Lignin als eine nachhaltige Komponente für einen biobasierten Polyurethan-Filmbildner eignet. Lignin, ein Bestandteil von Bäumen, ist ein Nebenprodukt der Zellstoffherstellung«, sagt Dr. Stefan Friebel, Projektleiter am Fraunhofer WKI. Weitere Synthesebausteine, die die Forschenden verwendeten, stammen aus Nebenprodukten der Zuckerherstellung oder pflanzlichen Ölen. Die finalen Dispersionen haben einen NOC (Natural Origin Content) von bis zu 90 Prozent. Der Lignin-Anteil im Polymer beträgt dabei bis zu 38 Prozent. Die Bio-Filmbildner verfügen über eine sehr schmale Partikelgrößenverteilung bei einer mittleren Partikelgröße von ca. 100 nm. Die Verfilmung erfolgt bei Raumtemperatur. Die Filme sind sehr transparent, wasserfest und haben eine bräunliche Färbung – bedingt durch das Lignin.