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Kunststoffe

Bio-Kunststoffe in der dritten Generation

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Begriffsdefinition Biokunststoff

In der dritten Generation ist der Begriff „Biokunststoff“ wie folgt definiert: Er muss

  • auf nachwachsenden Rohstoffen basieren,
  • über eine biologische Abbaubarkeit verfügen oder
  • die beiden ersten Kriterien gleichzeitig erfüllen.

Petrochemisch basierte Polymere werden dann als Biopolymere bezeichnet, wenn sie biologisch abbaubar bzw. kompostierbar sind. Jedoch werden diese Produkte hauptsächlich auf Grund ihrer guten Abbaubarkeit vermarktet und kommen daher für technische Bauteile eher nicht in Frage.

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Häufig werden auch die konventionellen petrochemisch basierten Polymere, wie z.B. PP, als Biopolymere bezeichnet, wenn sie mit einem Anteil an Naturfasern (NFK, Naturfaserverstärkter Kunststoff) oder Holzmehl (WPC, Wood Plastic Compound) gefüllt sind. Hier wird der Begriff „Biopolymer“ jedoch unscharf und bedarf einer Definition über die Höhe des Füllgrads, die die Bezeichnung „Biopolymer“ rechtfertigt. Grundsätzlich wird durch den Einsatz dieser Füll- und Verstärkungsstoffe der Anteil konventioneller Materialien reduziert, so dass sie lediglich als Trägermaterialien für die Verarbeitung der Produkte zum Einsatz kommen.

Biopolymere ersetzen konventionelle Materialien

Insbesondere biobasierende Materialien, deren Anteil an nachwachsenden Rohstoffen mittlerweile einen hohen Prozentsatz betragen kann, können konventionelle Materialien erfolgreich ersetzen. Am Beispiel des auf Rizinusöl basierenden Polyamids werden Vorteile dieser Materialsysteme deutlich. Sie liegen in einer geringeren Schwindung oder einer reduzierten Feuchtigkeitsaufnahme. Der Zusatz von Füll- und Verstärkungsstoffen ist möglich, so dass die mechanischen Eigenschaften und die Wärmeformbeständigkeit positiv beeinflusst werden.

Die Entwicklung von Biopolymeren ist seit einigen Jahren trotz Wirtschaftskrise ungebremst und hat besonders 2009 einen deutlichen Entwicklungsschub erlebt. Das liegt nicht zuletzt darin begründet, dass viele Unternehmen gerade in schwierigen Zeiten in diesen zukunftsträchtigen Themenbereich investieren. Der Markt für Biopolymere wächst in Europa seit Jahren mit Wachstumsraten von mehr als 20 Prozent.

So betrug 2009 die weltweite Produktionskapazität bereits über 400.000 Tonnen, wobei der Bereich der nicht kompostierbaren Biopolymere noch einen sehr geringen Anteil ausmachte. Im Hinblick des zu erwartenden Marktes der technisch biobasierten Materialien ist insbesondere mit einer Steigerung der Produktionskapazitäten in diesem Segment zu rechnen. Gemessen am Gesamtkunststoffmarkt von global ca. 250 Mio. Tonnen wird deutlich, dass Biokunststoffe noch am Anfang stehen. Analysten vergleichen diese Situation mit der Markteinführung der Standardkunststoffe (PP, PE) vor vielen Jahren. Grundsätzlich gilt, dass ein wachsendes Angebot von Polymertypen mit durchaus ähnlichen Eigenschaften eine wichtige Voraussetzung darstellt, die Technologie- und Markteinführung zu beschleunigen.

Neues Verbundprojekt gibt technische Hilfen

Diesen Trend unterstützt auch das Kunststoff-Institut mit dem aktuellen Verbundprojektangebot „Einsatz nachhaltiger Materialien – Technische Anwendungen biobasierter Werkstoffe“, das in Kooperation mit der ISK Iserlohner Kunststoff-Technologie GmbH und der FH Südwestfalen durchgeführt wird.

In dem Verbundprojekt sollen Fragen hinsichtlich der Themenschwerpunkte „Material, Werkzeug, Verarbeitung und Oberfläche“ näher untersucht und ausgewählte Versuchsreihen Aufschluss über die Möglichkeiten einer Umsetzung geben. Schwerpunkte bilden Materialien auf Basis nachwachsender Rohstoffe und naturfaserverstärkte Kunststoffe. Der Einsatz von Sonderverfahren beim Spritzgießen oder der Oberflächentechnik genießt besondere Bedeutung. (qui)

* *Dipl.-Ing. Julia Schmitz und Dipl.-Ing. Michael Tesch, Kunststoff-Institut Lüdenscheid

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