Wir haben die 12 Nachrichten zusammengestellt, die in ihren Erscheinungsmonaten auf den größten Zuspruch bei unseren Lesern gestoßen sind. Sehen Sie selbst und erleben Sie das Jahr noch einmal im Schnelldurchgang. 

Die meistgelesenen Nachrichten auf Kunststoffe.de 

Produkt- / Formteildesign

Simulation Verpackung

Biokunststoffe

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Additive Fertigung

Kunststoff-Recycling

2018 im Schnelldurchlauf 

Gegenüber petrobasierten Polyamiden mit Glasfasern bieten basaltfaserverstärkte Bio-Polyamide nicht nur einen ökologischen Mehrwert. Auch die mechanischen Eigenschaften können sich sehen lassen. Eine torsionsbeanspruchte Kuppelmuffe, die in der kommunalen Wasserversorgung verbaut ist, zeigt das Potenzial technischer Bio-Compounds. 

Basaltfaserverstärkte biobasierte Polyamide für stark beanspruchte Anwendungen 

Polyamide

Verstärkungsstoffe

Fasern

Bio für die Technik 

2018 erreichte die Gesamtproduktionsmenge bei biobasierten Polymeren 7,5 Millionen Tonnen und damit bereits 2 % der Produktionsmenge petrochemischer Polymere. Laut Markt- und Trendreport  des Nova-Instituts besteht sogar weitaus höheres Potenzial. 

Mehrere zusätzliche Produktionskapazitäten wurden 2018 in Betrieb genommen 

Markt & Wirtschaft

kunststoffe.de

¿Sehr gutes Jahr für biobasierte Polymere¿ 

Um über kostenpflichtige Studien sprechen zu können, geben Marktforschungsinstitute Inhalte nur sehr zurückhaltend preis. Bei einer Biopolymerstudie findet sich eine nützliche Darstellung der Reaktionspfade 

Meinung 

Im Netz der Biopolymere  

Forscher entwickeln biobasierte Kunststoffe, die sich unter marinen Bedingungen abbauen. Gerade für schnell verschleißendes Fischereizubehör hätte dies deutliche Umweltvorteile.  

Beitrag gegen Plastikmüll im Meer 

Kunststoffe, bioabbaubar

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Technik Trend

Kunststoff unter marinen Bedingungen abbaubar 

Die PSG Plastic Service GmbH veranstaltet am 9. Mai ihren exklusiven Heißkanaltag. Die Besucher erwartet ein Programm mit informativen Vorträgen und viel Möglichkeit zu Erfahrungsaustausch und Begegnung. 

PSG lädt ein zu Vorträgen und Informationsaustausch 

Spritzgießwerkzeuge

Heißkanaltechnik

Heißkanaltag in Nürnberg 

Eine Kombination aus pflanzlichen und anorganischen Naturfasern ermöglicht einen Verbund mit sehr gutem Eigenschaftsprofil, ohne dabei den Anteil an nachwachsenden Rohstoffen zu verringern. Damit können pflanzliche Naturfasern wie Kenaf zusammen mit Basaltfasern als günstiger und natürlicher Leichtbauwerkstoff gegen Glasfaserverstärkungen antreten. 

Basalt als Ergänzung zu Naturfasern in PP- und Duroplast-Verbundwerkstoffen 

Additive

Natürliches Tuning 

Die Gasbeladung von Kunststoffschmelzen verbessert die Fließfähigkeit im Spritzgießprozess, sodass der Fließweg insbesondere bei dünnwandigen Formteilen signifikant verlängert und folglich die Verarbeitungstemperatur gesenkt werden kann. Dies bietet die Möglichkeit, thermisch empfindliche Kunststoffe wie Polylactide bei gleicher Fließweglänge schonender zu verarbeiten. 

Verarbeitung treibmittelbeladener Biokunststoffe im Mikrospritzgießen 

Spritzgießmaschinen

Spritzgießen

Schaumspritzgießen

Fließfähigkeit verbessern,  Temperaturbelastung senken 

Im Rahmen des Biopolymer-Kongresses in Halle wurde erstmals auch die Auszeichnung ¿Biopolymer Innovation Award" vergeben.  

Auszeichnung soll Entwicklung von Biokunststoffen fördern 

Deutschland, Österreich, Schweiz

Verbände

Biopolymer Innovation Award verliehen 

Die Amut Group hat eine Zusammenarbeit mit NatureWorks gestartet, um den Einsatz von Biopolymeren in Extrusion und Thermoformen bei Verarbeitungsverfahren für lebensmitteltaugliches Material zu untersuchen. NatureWorks stellt dafür sein PLA-Portfolio (Polylactic Acid) Ingeo bereit. Der Hersteller von Thermoformmaschinen Amut-Comi hat jetzt Ingeo-PLA auf seinen Anlagen mit Rollen hergestellt, die von Coexpan gefertigt wurden. Sie gehört zur Grupo Lantero  und ist auf die Herstellung von Folien und thermogeformten Produkten für die Verpackung spezialisiert. Nach Angaben von Amut zeigten die mit Ingeo hergestellten Produkte in Anwendungen sowohl bei niedrigen als auch hohen Gebrauchstemperaturen gute Eigenschaften. 

Verpackungsanwendung mit Lebensmittelkontakt 

Warmformen / Thermoformen

Biokunststoff im Thermoformen 

Coperion hat einen Blasfolienhersteller durch Lieferung einer kompletten Compoundieranlage und verfahrenstechnisches Know-how dabei unterstützt, künftig biobasierte Kunststofffolien zu produzieren.  

Blasfolienhersteller stellt um auf bioabbaubar 

Extruder

Blasfolienextrusion

Extrusion

Stärke als Herausforderung  

Seit Juni 2019 ist Patrick Zimmermann Mitglied der Geschäftsführung der FKuR Kunststoff GmbH mit Verantwortung für die Bereiche Vertrieb, Marketing und Marktentwicklung. Mit Wirkung zum 1. Juli erfolgten zudem zwei weitere Ernennungen.  

Auch Positionen in Vertrieb und Marketing neu vergeben 

Kunststoffhandel

Personen

Patrick Zimmermann in die Geschäftsführung berufen 

Mit dem Kauf von Microtec übernimmt Sirmax bereits das zweite Unternehmen in diesem Jahr. Der Compoundeur setzt damit seine Investitionsstrategie fort. Besonders bei nachhaltigen Kunststoffen möchte das Unternehmen deutlich wachsen. 

Akquisition ist Teil eines aggressiven Wachstumskurses 

Sirmax kauft Biokunststoffhersteller 

Die biobasierten Polymer-Additive Loxiol und Edenol der Emery Oleochemicals GmbH, Düsseldorf, können für Kunststoffanwendungen wie Fensterprofile, Rohre, Kabel oder Folien verwendet werden. Sie werden beispielsweise als Gleit- und Trennmittel, Weichmacher oder Antibeschlagmittel eingesetzt. Ihre Herstellung erfolgt größtenteils auf Basis erneuerbarer Ressourcen wie natürlicher Öle und Fette. Auf der K 2019 sind die Polymere am Stand von Emery in Halle 8b zu sehen ( Halle 8b, Stand A58 ).

Biokunststoffe für Rohre, Folien und Kabel 

Additive aus nachhaltigen Rohstoffen 

Um einen Kunststoffkreislauf für den Besucher zu demonstrieren, wird Braskem, Sao Paulo/Brasilien, ihren Biokunststoff und PCR-Material für die Herstellung von dreischichtigen PE-HD-Flaschen mit geschäumter Mittelschicht zur Verfügung stellen. Als Resultat entsteht bei der Kautex Maschinenbau GmbH, Bonn, eine Flasche, die durch das verarbeitete Roh- und PCR-Material einen reduzierten CO2-Fußabdruck gegenüber herkömmlichen Kunststoffprodukten aufweist. Die Flaschen werden zur Wiederverwertung an Erema übergeben. Mit dieser Kooperation demonstrieren die drei Unternehmen Bausteine einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft (Bild). Die Verwendung recycelter Materialien voranzutreiben spielt für die Unternehmen nach eigenen Aussagen eine große Rolle. 

Braskem, Erema, Kautex auf der K 2019 

Blasformen

Extrusionsblasformen

Kooperation zur K 2019 

Polylactid ist ein Biokunststoff und hat seinen Ursprung in Pflanzenstärke.

Polylactid ist ein biologisch abbaubarer Kunststoff und basiert auf der natürlich auftretenden Milchsäure.

Polylactide sind innerhalb der Biokunststoffe die Werkstoffgruppe mit dem zweitgrößten Mengenpotenzial. Grundstoff für PLA ist die Milchsäure. Im Verpackungsmarkt ist es der wichtigste Biokunststoff, da PLA in großen Mengen verfügbar ist und sich gut verarbeiten lässt.

Polylactid (PLA) ist ein auf nachwachsenden Rohstoffen wie Zuckerrohr oder Mais basierender Polyester. Der aus Milchsäuremolekülen aufgebaute Werkstoff gehört zu den bioabbaubaren Kunststoffen – allerdings nur im industriellen Maßstab. Denn in der Natur finden sich die dafür notwendigen Bedingungen nicht.

Ein anderer Name für PLA ist Polymilchsäure. Es gibt zwei stereo-isomere Varianten der Milchsäure (L-Lactid und D-Lactid), daher gibt es auch zwei Polylactid-Varianten:

<ul><li>Poly-D-Lactid (PDLA)</li><li>Poly-L-Lactid (PLLA)</li></ul>

Je nachdem, wie diese Bausteine in der PLA-Kette eingebunden sind, unterscheidet sich die Morphologie des Materials von amorph bis kristallin. Das hat auch Einfluss auf die thermischen und mechanischen Eigenschaften.

Polylactid-Herstellung aus Pflanzenstärke

Polylactid wird überwiegend durch Fermentation aus einer Kohlenhydratquelle wie Maisstärke oder Zuckerrohr hergestellt. Fermentation bezeichnet im Allgemeinen die Transformation von biologischen Materialien mithilfe von Mikroorganismen wie Bakterien, Schimmelpilze oder Hefen. Diese wandeln die Kohlenhydratquelle in andere Stoffe um, zum Beispiel in Alkohol, Essig- oder Milchsäure.

Das geschieht in speziellen Bioreaktoren (Fermentern), in denen sich optimale Bedingungen (Temperatur, Nährstoffangebot, pH-Wert, Sauerstoffgehalt und andere) einstellen lassen. Unter diesen synthetisieren die Mikroorganismen großtechnisch Stoffe, die sich auf rein chemischem Wege nur schwer beziehungsweise gar nicht herstellen lassen. Das gilt nicht nur für Biokunststoffe, sondern auch für einige Produkte aus der Medizin, zum Beispiel Insulin und Penicillin.

Aber kommen wir zurück zu den Polylactiden: Deren biotechnologischer Herstellungsprozess ist mit einem gewissen verfahrenstechnischen Aufwand verbunden. Dieser bestimmt neben den Substratkosten auch im Wesentlichen die Herstellkosten sowie die Ökobilanz. Wobei insbesondere bei den Kosten in den vergangenen Jahren signifikante Reduzierungen erzielt wurden; die Preise für PLA liegen inzwischen unter 2 Euro/kg.

Polylactide-Herstellung erfolgt in vier Schritten

Die Polymilchsäure-Herstellung lässt sich grob in vier Schritte einteilen:

<ol><li>Substratkonditionierung</li><li>Milchsäurefermentation</li><li>Milchsäureisolierung</li><li>Synthese/Polymerisation</li></ol>

Im Rahmen der biotechnologischen Herstellung erfolgt zunächst eine Konditionierung und gegebenenfalls Vorbehandlung der Substrate, zum Beispiel eine (enzymatische) Hydrolyse von Pflanzenstärke. Eine Hydrolyse bezeichnet die Spaltung einer chemischen Verbindung durch eine Reaktion mit Wasser. Parallel dazu erfolgt im optimalen Falle eine Vorfermentation, die sogenannte Inokulation, in der sich zunächst die später milchsäureerzeugenden Mikroorganismen unter entsprechend optimierten Bedingungen, insbesondere hinsichtlich des Nährstoffangebots, vermehren. In der anschließenden Hauptfermentation erfolgt dann unter anaeroben Bedingungen und Zuführung des Substrates bei konstantem pH-Wert die Erzeugung der Milchsäure als Rohstoff. Anschließend gilt es die Milchsäure zu isolieren. Im letzten Schritt wird über eine Polykondensationsreaktion Polylactid erzeugt.

PLA ist transparent, kristallin, steif und besitzt hohe mechanische Festigkeit.

<ul><li>E-Modul bis 5000 MPa</li><li>Dichte 1,21 bis 1,43 g/cm³</li><li>Beständig gegenüber Ölen, Fetten und Alkohol</li><li>Empfindlich gegenüber UV-Strahlung</li><li>Zugelassen für Lebensmittel</li><li>Wasserdampfdurchlässig</li><li>Hohe Schlagzähigkeit</li><li>Geringe Wärmeformbeständigkeit</li></ul>

Bei den PLA-Werkstoffen fällt auf, dass viele Eigenschaften der Polylactide erfolgreich optimiert werden konnten. Sie verfügen insbesondere über hochwertige mechanische Eigenschaften und unterschiedliche Viskositäten. Demgegenüber steht jedoch die nach wie vor geringe Wärmeformbeständigkeit, weshalb PLA nur eingeschränkt für technische Anwendungen einsetzbar ist.

Polylactid kann mit den typischen thermoplastischen Verfahren (unter anderem Tiefziehen und Spritzgießen) verarbeitet werden. Zu beachten ist jedoch die relativ hohe Feuchtigkeitsaufnahme, die für die meisten Anwendungen eine Vortrocknung voraussetzt.

Polylactid wird vor allem für Verpackungen eingesetzt, zum Beispiel Joghurtbecher, Dosen oder Getränkeflaschen. Hier ersetzt das Biopolymer zunehmend „klassische“ Kunststoffe wie Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP). Weitere Beispiele für PLA-basierte Verpackungsanwendungen sind Bio-Tragetaschen und Luftpolsterbeutel.

In der Landwirtschaft kommen PLA-Blends in Form von Mulchfolien zum Einsatz. Dabei handelt es sich um Kunststofffolien, die der Abdeckung von Beeten oder Ackerfläche dienen. Mulchfolien aus Polyamid (PA) oder PE wären günstiger. Sie haben jedoch einen entscheidenden Nachteil: Nach der Ernte muss sie der Landwirt arbeitsaufwendig einsammeln, reinigen (lassen) und anschließend kostenaufwendig entsorgen. PLA-Folien dagegen können nach der Nutzung einfach untergepflügt werden.

Auch der menschliche Körper ist in der Lage, Polylactid abzubauen. Daher findet der Kunststoff in der Medizin zum Beispiel in Form von resorbierbaren Implantaten und Nahtmaterial Verwendung.

Implantate (Schrauben, Nägel, etc.) zur Stabilisierung von Knochenbrüchen sind so fest wie ihre Pendants aus einem herkömmlichen Thermoplasten. Da der Körper die PLA-Implantate jedoch selber abbauen kann, bedarf es keines zweiten chirurgischen Eingriffs zum Entfernen.

Polylactid ist zudem für das Tissue Engineering (Gewebekonstruktion beziehungsweise Gewebezüchtung) als Gerüstmaterial geeignet. Hierfür werden poröse Strukturen aus PLA-Fasern hergestellt, an die sich unterschiedliche Zell-Typen, abhängig von der Porengröße, anlagern können.

Auch beim Catering und im Büro finden sich Anwendungsbeispiele für PLA beziehungsweise PLA-Blends, unter anderem:

<ul><li>Wegwerfbestecke</li><li>Trinkbecher</li><li>Trinkhalme</li><li>Kugelschreiber</li></ul>

<ul><li>Polylactid ist eines der am häufigsten genutzten Materialien von 3D-Druckern, die nach dem FDM-Verfahren (Schmelzschichtung) arbeiten.</li><li>Der Recycling-Code für Polylactid ist 07.</li><li>Die in Deutschland erste Pilotanlage für die Herstellung von Polylactid wurde 2011 in Betrieb genommen.</li><li>PLA-Mikroplastik führt bei der Gemeinen Miesmuschel zu einer Proteinstoffwechselstörung.</li></ul>

[1] H. Endres/ A. Siebert-Raths: Technische Biopolymere – Rahmbedingungen, Marktsituation, Herstellung, Aufbau und Eigenschaften, 1. Aufl., Carl Hanser Verlag, München 2009

[2] Baur E., Osswald T., Rudolph N.: Saechtling Kunststoff Taschenbuch, 31. Auflage, ISBN 978–3–446–43442–4, Carl Hanser Verlag, München (2013)

[3] <a href="https://dol.dl.uni-leipzig.de/servlets/MCRFileNodeServlet/PGSToxi_derivate_00000644/Abschlussarbeit%20PGS%20Irina%20Pikul.pdf" target="_blank">https://dol.dl.uni-leipzig.de/servlets/MCRFileNodeServlet/PGSToxi_derivate_00000644/Abschlussarbeit%20PGS%20Irina%20Pikul.pdf</a>

[4] <a href="https://elib.uni-stuttgart.de/bitstream/11682/1537/1/jacobsen.pdf" target="_blank">https://elib.uni-stuttgart.de/bitstream/11682/1537/1/jacobsen.pdf</a>Polylactide sind neben Stärkeblends derzeit innerhalb der Biokunststoffe die Werkstoffgruppe mit dem größten Mengenpotenzial. Grundstoff für PLA ist die Milchsäure.

Der amerikanische Chemiekonzern NatureWorks begann schon 2002 mit der PLA-Produktion. Heute gehört das Werk in Nebraska zu den größten Produktionsstätten ihrer Art.

16:9

PLA-Granulat: Transparent, kristallin und – wenn die Umweltbedingungen stimmen – biologisch abbaubar.

Polylactid (PLA)

Grundlagen und Wissenswertes zu Polylactid | Definition ✓ Herstellung ✓ Eigenschaften ✓ Verarbeitung & Anwendung ✓ ► Erfahren Sie jetzt mehr!

Polylactid (PLA) | Grundwissen | Basics Kunststoffe

<ul><li>Hoher E-Modul</li><li>Hohe Kratzfestigkeit</li><li>Hohe Transparenz</li><li>Hohe Transparenz</li><li>Beständig gegenüber Fett, Wasser und Alkohol</li><li>Zertifizierte Kompostierbarkeit</li><li>Lebensmittelrechtlich zugelassen</li><li>Relativ hohe Hydrophilie und Wasserdampfdurchlässigkeit</li><li>Ohne Additive spröde</li></ul>

Kunststoff Werkstoffe

Biobasierte Kunststoffe

ausgabe 11/2022

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