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Biokunststoff Neue Typen des Biokunststoffs PBS für industrielle Anwendungen

Quelle: Fraunhofer IAP 2 min Lesedauer

Anbieter zum Thema

Fraunhofer-Institut für angewandte Polymerforschung
Murtfeldt Kunststoffe GmbH & Co. KG
Novotechnik Messwertaufnehmer OHG
ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH

Biokunststoffe können den Bedarf an fossilen Rohstoffen reduzieren, schonen Ressourcen und tragen dazu bei, den CO₂-Ausstoß zu senken. Für industrielle Anwendungen sollten sie jedoch nicht nur nachhaltig sein, sondern sich auch gut verarbeiten lassen. Genau daran arbeitet das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP.

Die neuen PBS-Typen lassen sich effizient und stabil mit der gängigen Maschinentechnik verarbeiten. Erste marktfähige Produkte wurden im Blasform- bzw. Spritzgussverfahren hergestellt.(Bild: Fraunhofer IAP)
Die neuen PBS-Typen lassen sich effizient und stabil mit der gängigen Maschinentechnik verarbeiten. Erste marktfähige Produkte wurden im Blasform- bzw. Spritzgussverfahren hergestellt.
(Bild: Fraunhofer IAP)

Im Rahmen des Projekts RUBIO (Regionales unternehmerisches Bündnis zum Aufbau von Wertschöpfungsketten für technische Biokunststoffe in Mitteldeutschland) haben die Forschenden des Fraunhofer IAP rund 20 neue Typen des Kunststoffs Polybutylensuccinat (PBS) entwickelt, im Pilotmaßstab hergestellt und verarbeitet. Spritzgießen, Tiefziehen, Extrudieren, Spinnen – die neuen PBS-Typen, die auf Basis pflanzlicher Reststoffe hergestellt werden können, eignen sich für unterschiedliche Verarbeitungsverfahren und kommen somit für eine Vielzahl von Anwendungen in Frage – für Verpackungen, Gebrauchsgüter oder auch Textilien.

Buchtipp

Das Buch "Kunststoffe auswählen" bietet eine praktische Anleitung für die Materialauswahl in der industriellen Produktion. Im Fokus steht eine ganzheitliche Betrachtung aller Faktoren, die auf den Kunststoff einwirken und für die Auswahl entscheidend sind.

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Vom Labor in die Fertigung

Die Forschenden des Fraunhofer IAP haben die Synthese von PBS vom Labor- bis in den 100-kg Maßstab übertragen. Insgesamt wurden bereits rund drei Tonnen PBS hergestellt. Durch Variation der Syntheseparameter konnten verschiedene PBS-Typen realisiert werden. Für das Spritzgießen entstanden drei Varianten mit unterschiedlicher Fließfähigkeit.

Weitere PBS-Typen eignen sich für das Blasformen, Thermoformen, für die Blasfolien- oder Flachfolienextrusion sowie für Melt-Blown-Verfahren oder Spinn-Vliese. Entscheidend für die Verarbeitbarkeit ist die Polymerstruktur. Je nach Verarbeitungsart müssen die Molekülketten unterschiedlich aufgebaut sein. Die Forschenden konnten sowohl vollständig lineare als auch gezielt verzweigte Polymerstrukturen herstellen – jeweils passend zum vorgesehenen Verarbeitungsverfahren. Gleichzeitig wurde die Schmelzstabilität der Materialien verbessert: Die neuen PBS-Typen halten Temperaturen von über 200 Grad Celcius stand – ein wichtiger Schritt für industrielle Anwendungen.

PBS wird als biobasiertes und recyclingfähiges Material in naher Zukunft ein echter Game-Changer auf dem Markt der Biokunststoffe sein und eine entscheidende Rolle in der Kreislaufwirtschaft der Kunststoffe spielen. Durch seine ansprechende Haptik und die weiche bis mittelharte Festigkeit ist PBS eine echte Alternative für Produkte, in denen heute noch Polyethylen eingesetzt wird.

Dr. Jens Balko, Leiter des Verarbeitungszentrums Biopolymere Schwarzheide

Erste marktfähige Produkte entstehen

Gemeinsam mit Industriepartnern wie der Sauer GmbH & Co. KG und der Gramß GmbH Kunststoffverarbeitung entstanden erste marktfähige Produkte: eine Sporttrinkflasche und der passende Verschluss – gefertigt im Blasform- bzw. Spritzgussverfahren. Die neuen PBS-Typen wurden von industriellen Kunststoffverarbeitern an der gängigen Maschinentechnik getestet. Die Ergebnisse zeigen: Die PBS-Typen lassen sich unter realen Bedingungen verarbeiten – stabil, effizient und mit überzeugenden mechanischen Eigenschaften.

Der Kunststoff PBS kann auf der Basis regionaler, pflanzlicher Reststoffe hergestellt werden. Die Verfahren zur Gewinnung der Bernsteinsäure, einem Schlüsselmolekül der PBS-Synthese, erfordern noch weitere Entwicklungen und Partner.

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