Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP entwickeln gemeinsam mit AMSilk neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege. Das Ziel: Das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden.  

IAP entwickelt neues Hochleistungsmaterial 

Biokunststoffe

Faserverarbeitung

Fasern

Medizintechnik

Technik Trend

kunststoffe.de

Biofasern aus Florfliegenseide 

Mit dem „Slider Xite“ der Schneider Schreibgeräte GmbH kommt in diesen Tagen ein Kugelschreiber auf den Markt, dessen Hülle zu 90 % aus biobasiertem Kunststoff besteht. Den Werkstoff auf Basis von Polylactid (PLA) haben Wissenschaftler um V.-Prof. Dr.-Ing. Andrea Siebert-Raths von der Forschernachwuchsgruppe des IfBB - Instituts für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe an der Hochschule Hannover entwickelt und seine Verarbeitung zur fertigen Kugelschreiberhülle zusammen mit ihrem Industriepartner umgesetzt. 

Konsumprodukt aus zu 90% biobasiertem Kunststoff 

Kunststoff Werkstoffe

PLA-Blend umhüllt Kugelschreiber 

Im letzten Jahr hat die Albis Plastic GmbH, Hamburg, viel investiert, international expandiert und ihre Produktionskapazitäten um rund 60 000 t pro Jahr erweitert. Grund genug, um mit dem neuen Geschäftsführer Philip O. Krahn und dem Vice President Technical Compounds Bernd Sparenberg unter anderem über Schlüsselmärkte, die zu knackende 1-Milliarde-Umsatzmarke sowie die Entwicklung additiv zu verarbeitender Werkstoffe zu reden.  

Wachstum trotz Handelsrestriktionen und regionalisierter Märkte 

Compound

Additive Fertigung

Kunststoff-Aufbereitung

Compoundieren

Compoundeure

Spezialitäten in aller Welt 

Mit der Folie Bebo B2nature hat die RPC Bebo Plastik GmbH , Bremervörde, einen Werkstoff für Kaffeekapseln entwickelt, der industriell kompostierbar ist und dem Druck in Kaffeemaschinen standhält. Die mehrlagige Folie mit Sauerstoffbarriere verspricht eine lange Haltbarkeit bei Raumtemperaturen und erhält Kaffeearoma und -qualität in der Kapsel.

Kompostierbare Kaffekapseln 

Folien

Folie Bebo B2nature mit Sauerstoffbarriere 

Thermochrome Materialien verändern je nach Temperatur ihre Farbe; die dafür benötigten Pigmente sind bisher nur erdölbasiert. Forscher des Fraunhofer IAP wollen nun eine biobasierte Alternative für die Lebensmittelindustrie sowie Medizin- und Pharmatechnik entwickeln.  

Fraunhofer IAP entwickelt thermochrome Bio-Pigmente 

Simulation Verpackung

Pigmente

Leicht reizbar 

Um weitere biologisch abbaubare Masterbatchträger hat die AF-Color, Zweigniederlassung der Akro-Plastic GmbH, Niederzissen, ihr Produktportfolio AF-Eco ergänzt.
Die Einfärbung von Biokunststoffen gewinnt zunehmend an Bedeutung und erfolgt heute fast ausschließlich mithilfe von Farbmasterbatches, welche aus polymeren Trägermaterialien und entsprechenden Farbmitteln aufgebaut sind. Die Farbmasterbatches AF-Eco werden auf Basis biologisch abbaubarer Trägerpolymere hergestellt und wurden um eine breite Palette biologisch abbaubarer Masterbatchträger ergänzt. Auf diese Weise könne man Interaktionen mit anderen Polymerbestandteilen eines Compounds minimieren, so der Hersteller. So sei mit dem zertifizierten Farbenpool nahezu jedes Farbziel, selbst Effektfarben mit Perlglanz, realisierbar, so der Hersteller. 

Biologisch abbaubar einfärben 

Additive

Farbstoffe

Masterbatches

Farb-Masterbatches der AF-Eco Serie erweitert 

In duroplastischen Sheet-Molding-Compound-Halbzeugen kann durch die Substitution etablierter Füllstoffe wie beispielsweise Calciumcarbonat durch biobasierte Füllstoffe die Dichte der Harzpaste um bis zu 22 % reduziert werden – bei gleichen mechanischen Eigenschaften. Dies wurde an Füllstoffen überprüft, die als Nebenprodukt bei der Pflanzenöl- und Holzgewinnung anfallen. 

Biobasierte Füllstoffe für Sheet-Molding-Compound-Anwendungen 

Duroplaste

Füllstoffe für Kunststoffe

Die Nachhaltigkeit steckt im Detail 

Lagen bisher eher bioabbaubare Compounds bei der der Bio-Fed, einer Zweigniederlassung der Akro-Plastic GmbH, Niederzissen, im Fokus, kommen nun mit M∙VERA ECS Polyamidcompounds auf Basis nachwachsender Rohstoffe ins Portfolio. Anders als die Produkte der Reihe M∙VERA sind die ECS-Produkte teilweise biobasiert, jedoch nicht biologisch abbaubar. Das PA 6.10 erfüllt die gängige Definition eines Biokunststoffs, da es einen ca. 60 %igen Anteil an nachwachsenden Rohstoffen besitzt, so der Hersteller. Das Rizinusöl aus den Samen des Wunderbaums bildet hierbei die Grundlage für Sebacinsäure, welche als Basis für den nachwachsenden Rohstoffanteil des Produkts fungiert. 

Technische Anwendungen im Fokus 

Polyamide

Biobasierte PA 6.10-Compounds M VERA ECS 

Die European PET Bottle Plattform (EPBP) hat die Wiederverwertbarkeit von Polyethylenfuranoat (PEF), hergestellt von Synvina C.V., Amsterdam/Niederlande, im europäischen Recyclingmarkt für Flaschen vorläufig genehmigt. Synvina ist ein Joint Venture von Avantium und BASF.  Das Unternehmen produziert und vermarktet Furandicarbonsäure (FDCS) aus nachwachsenden Rohstoffen im Pilotmaßstab und darauf aufbauend auch PEF. 

Synvina erhält vorläufige Genehmigung 

Polyethylenterephthalat

PEF in Kreislaufwirtschaft integrierbar 

Organische Abfälle – sowohl aus der Fischindustrie als auch aus der haushaltsnahen Sammlung – sind eine wertvolle Ressource für die Kunststoffindustrie. Das will das EU-Projekt Dafia zeigen und sie als Rohstoffe für neue, biobasierte Verpackungen nutzen.  

EU-Projekt entwickelt essbare Verpackungen 

Verpackungsmaterial

Dafia: Zweites Leben für Fischabfälle 

Bei der Nutzung pflanzlicher Rohstoffe in der Kunststoffproduktion ist den Wissenschaftlern der Covestro AG , Leverkusen, ein Erfolg gelungen: Die wichtige Grundchemikalie für Polyurethan-Hartschaum Anilin lässt sich jetzt aus Biomasse gewinnen. Der Werkstoffhersteller hat dafür zusammen mit Partnern – zunächst im Labor – ein neues Verfahren entwickelt. Bisher wird Anilin weltweit ausschließlich aus fossilen Rohstoffen wie Erdöl hergestellt. Es spielt in der chemischen Industrie eine bedeutende Rolle und wird als Ausgangsstoff für zahlreiche Produkte gebraucht.

Wissenschaftlicher Erfolg für Covestro 

Schaumstoffe und Vorprodukte

Polyurethan

Syntheseverfahren für Anilin aus Biomasse entwickelt 

Die großen Sportartikelhersteller haben die Nachhaltigkeit für sich entdeckt. Nun zieht auch die Fitnessmarke Reebok nach. Die Adidas-Tochter setzt dabei auf nachwachsende Rohstoffe und will Schuhe mit einer Kunststoffsohle auf Basis von Industriemais auf den Markt bringen. 

Reebok und DuPont wollen Sneaker aus Pflanzen herstellen 

Kontrollierter Schuh-Anbau 

Ein Selfie während einer Dehnübung im Park, das eigene Spiegelbild während einer Fitnessübung oder die Aufnahme von einer wilden Snowboardabfahrt mit der Action-Kamera – ob die Menschen heute aktiver sind als noch vor einigen Jahren, lässt sich schwer einschätzen. Doch wird Sport heute deutlich anders genossen oder gar wahrlich zelebriert. Es zählt viel mehr das Gesamtpaket aus physischer Leistung, neuster Funktionskleidung in der aktuellen Trendfarbe, Utensilien wie Design-Trinkflasche oder Sporthandtuch und elektronischen Gadgets wie Fitnessarmband, Pulsmesser oder Gesundheits-App. 

Flasche aus transparentem, biobasiertem Polyamid Trogamid Terra 

Zelebrierte Sport-Accessoires 

Die Biopro Baden-Württemberg und das Plastics InnoCentre des Innonet Kunststoff werden im Herbst eine Veranstaltungsreihe zu Biokunststoffen beginnen. 

Veranstaltungsreihe zu Biokunststoffen 

Karriere

Green washing oder wirtschaftliche Alternative? 

In Hannover tauschen sich Compoundeure und Produzenten von technischen Kunststoffprodukten über verändernde Märkte mit besonderem Fokus auf die Automobilindustrie und seine Zulieferer aus.  

GKV/TecPart veranstaltet Branchentreffen 

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Deutschland, Österreich, Schweiz

Verbände

Trends der Kunststoffverarbeitung im Fokus  

Polylactide sind neben Stärkeblends derzeit innerhalb der Biokunststoffe die Werkstoffgruppe mit dem größten Mengenpotenzial. Grundstoff für PLA ist die Milchsäure.

Polylactid (PLA) ist ein nicht natürlich vorkommender Polyester, der über eine mehrstufige Synthese aus Zucker hergestellt wird. Dabei wird Zucker zu Milchsäure fermentiert und diese zu PLA polymerisiert.

Polylactide sind neben Stärkeblends derzeit innerhalb der Biokunststoffe die Werkstoffgruppe mit dem größten Mengenpotenzial, haben allerding eines monopolartige Herstellerstruktur [1]. Hans-Josef Endres sieht derzeit nur den US-amerikanischen Konzern NatureWorks in der Lage, reale Produktionskapazitäten zu realisieren. Deren Werk im kanadischen Nebraska ist mit einer Kapazität von 150 000 t/a die weltweit größte PLA-Fabrik (Bild 1) [2].

Grundstoff für PLA ist die Milchsäure, die in zwei stereoisomeren Varianten, D-Lactid und L-Lactid, vorkommt. Dementsprechend gibt es auch zwei PLA-Varianten: Poly-D-Lactid (PDLA) und Poly-L-Lactid (PLLA).

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

PLA ist transparent, kristallin, steif (E-Modul bis 5000 MPa), besitzt eine hohe mechanische Festigkeit und kann mit herkömmlichen thermoplastischen Verfahren verarbeitet werden (Bild 2). Zu beachten ist die relativ hohe Feuchtigkeitsaufnahme, die in der Regel eine Vortrocknung voraussetzt. PLA besitzt eine hohe Beständigkeit gegenüber Ölen und Fetten, versprödet aber durch UV-Strahlung. Der Biokunststoff kann in einem Temperaturbereich von –10° C bis +40° C verwendet werden.

PLA ist nach EN 13432 biologisch abbaubar, allerdings sind hierfür bestimmte Umweltbedingungen nötig, die in der Regel nur in industriellen Kompostieranlagen zu finden sind. Bei Raumtemperatur und normalen Umgebungsbedingungen ist PLA unbegrenzt stabil [3]. Darüber hinaus ist die biologische Abbaubarkeit stark von der chemischen Zusammensetzung sowie den Einsatz eventueller Copolymere abhängig.

Aufgrund seiner physikalischen und mechanischen Eigenschaften eignet sich PLA gut als Ersatz für erdölbasierte Thermoplaste. PLA und PLA-Blends werden als Granulate in verschiedenen Qualitäten für die kunststoffverarbeitende Industrie zur Herstellung von Folien, Formteilen, Dosen, Bechern, Flaschen und sonstigen Gebrauchsgegenständen angeboten.

Neben der Verwendung für kurzlebige Verpackungsfolien oder Tiefziehprodukte (z. B. Getränke- oder Joghurtbecher, Obst-, Gemüse- und Fleischschalen) attestiert die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) dem Rohstoff ein großes Potenzial auch für langlebige Produkte. Beispiele dafür sind Handyschalen, Schreibtischutensilien sowie Lippenstiftgehäuse. Auch in der Automobilindustrie gibt es erste Serienanwendungen auf Basis von PLA. Für textile Anwendungen kommt zu Fasern gesponnenes PLA zum Einsatz [3] (me) .

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

[2] http://www.innovationtakesroot.com/~/media/ITR2016/2016/presentations/closing-plenary/03_ITR2016_Plenary-Closing_Marc-Verbruggen_pdf.pdf?la=en (24.01.2017)

[3] W. D. Callister/ David G. Rethwisch: Materialwissenschaften und Werkstofftechnik: Eine Einführung, 1. Aufl., Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2012

[4] http://biopolymernetzwerk.fnr.de/biobasierte-werkstoffe/biobasierte-polyester/pla/ (24.01.2017)

Saechtling Kunststoff Taschenbuch- Herausgeber: Erwin Baur, Tim A. Osswald, Natalie Rudolph, 10/2013, 883 Seiten, € 49,99, ISBN: 978–3–446–43442–4, S. 655 – 656

Bild 1. Der amerikanische Chemiekonzern NatureWorks begann schon 2002 mit der PLA-Produktion. Heute gehört das Werk in Nebraska zu den größten Produktionsstätten ihrer Art

Bild 2. PLA-Granulat: Transparent, kristallin und – wenn die Umweltbedingungen stimmen – biologisch abbaubar

Polylactid (PLA)

<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>

Biobasierte Kunststoffe

ausgabe 07/2021

ausgabe 06/2021

ausgabe 05/2021

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