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Kunststoffe Bio-Kunststoffe in der dritten Generation

| Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Die Wahrnehmung für die Endlichkeit unserer natürlichen Ressourcen, die Einführung verschiedener Umweltgesetzte, aber auch die Forderung des Marktes nach „grünen“ Produkten hat dazu geführt, dass in allen Industriebereichen vermehrt der Einsatz von biobasierten Werkstoffen oder Naturfasermaterialien (NFK, WPC) im Fokus des Interesses steht.

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Einordnung der verschiedenen Biopolymergruppen und der konventionellen Kunststoffe (Bild: KIMW)
Einordnung der verschiedenen Biopolymergruppen und der konventionellen Kunststoffe (Bild: KIMW)

Statt auf begrenzt verfügbare fossile Rohstoffe setzt die Industrie immer öfter auf nachwachsende Biomaterialien. Die Produkthersteller reagieren damit nicht nur auf steigende Rohstoffpreise, sondern stärken zugleich ihr Profil als nachhaltig wirtschaftendes Unternehmen in der Öffentlichkeit.

Forschung und Entwicklung beschäftigen sich seit über 30 Jahren mit dem Einsatz von Biopolymeren. Produkte der ersten Generation waren allerdings nicht in der Lage, sich marktgerecht zu entwickeln, was nicht zuletzt auf die ursprünglich fehlenden politischen Rahmenbedingungen zurückzuführen ist. Inzwischen hat die zweite Generation dieser Werkstoffgruppe erfolgreich insbesondere im Verpackungswesen Einzug gehalten.

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Gesetze wurden verabschiedet, Abkommen zur Senkung des CO2-Haushalts beschlossen und Forschungsvorhaben forciert. Kommerziell erhältliche Produkte, meist in Form von Verpackungsmaterialien, wurden erfolgreich in den Markt eingeführt. Insbesondere in der Landwirtschaft haben sich Folienprodukte bewährt, die als abbaubare Ackerfolien den Nutzern das Einsammeln nach der Ernte ersparen und einfach untergepflügt werden können.

Technische Anwendungen auf dem Vormarsch

Liegt der Fokus in der zweiten Generation der Biokunststoffe noch hauptsächlich im Einsatz abbaubarer Materialien, so ist der Einsatz der dritten Generation vornehmlich den technischen Anwendungen vorbehalten. Fossile Monomere werden gegen biobasierte substituiert: Es entstehen technische Polymere, die ganz oder teilweise biobasiert sind und ein Eigenschaftsprofil ähnlich ihrer petrochemischen Pendants aufweisen.

Zusätze optimieren die Eigenschaften biobasierter, biologisch abbaubarerer Polymere im Hinblick auf die Produktlebensdauer oder die Temperaturbeständigkeit. Am Beispiel des Werkstoffs PLA (Polylactid) wird die Entwicklung deutlich: Erste Hersteller bieten materialspezifische, halogenfrei flammgeschützte Compounds an, die die RoHS-Richtlinie erfüllen und auf den Einsatz von rotem Phosphor, Antimon und Zink als Flammschutz verzichten. Damit öffnen sich in diesem Entwicklungsstadium der Biopolymere die Tore zu höherwertigen Anwendungen, die gesteigerte Materialkennwerte erfordern.

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