Biobasierte Kunststoffe haben sich als neue Materialgruppe in der Kunststoff-Industrie etabliert. Allerdings zögern noch viele Verarbeiter, diese neuen Werkstoffe einzusetzen. ABER: Die Verarbeitung von biobasierten Kunststoffen ist kein Hexenwerk. Die bereits vorliegenden Erfahrungen haben gezeigt, dass i.d.R. wenige gezielte Veränderungen im Verfahrensablauf ausreichen, um auch mit biobasierten Kunststoffen Produkte mit einer sehr hohen Formteilqualität zu erzielen.

Damit Verarbeiter nicht mühsam nach dem „Trial-and-Error-Prinzip“ nach den entsprechenden Stellschrauben suchen müssen, fördert das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft  (BMEL) über sein Programm „Nachwachsende Rohstoffe“ seit mehr als drei Jahren das Kompetenznetzwerk zur Verarbeitung von biobasierten Kunststoffen.

Vier regionale Kompetenzzentren

• Kunststoff-Zentrum (SKZ),
• Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP),
• Professur für Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung der TU Chemnitz (SK),
• Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe der Hochschule Hannover (IfBB),

sammeln, bestimmen und analysieren seit 2013 in enger Kooperation mit der Industrie Informationen und Daten zur werkstofflichen Verarbeitung von biobasierten Polymeren.

Neben der intensiven technischen Beratung veröffentlichten die Kompetenzzentren in diesem Jahr den Leitfaden „Verarbeitung von Biokunststoffen“ sowie die dazugehörige Datenbank unter www.biokunststoffe-verarbeiten.de. Die Datenbank zeigt Verarbeitern schnell und unkompliziert auf, bei welchem Verfahren, welche verarbeitungstechnisch relevanten Maßnahmen beachtet werden müssen. In der Broschüre sind zudem wichtige, grundlegende Hinweise und Informationen zu vielen der relevanten Verarbeitungsverfahren und den potenziell geeigneten Biokunststoffen enthalten.

In der zweiten Projektphase, die noch bis Januar 2018 läuft, arbeiten die Verbundpartner noch stärker Seite an Seite mit KMUs und unterstützen deren Ideen, Biokunststoffe zu verarbeiten. Hierbei ist das Ziel, einerseits den Transfer von Know-How aus der Forschung und Entwicklung hin zu den Verarbeitern von Biokunststoffen zu beschleunigen, und anderseits die Anregungen, Fragen und Probleme vor allem der vielen Mittelständler, die gerne innovative Ansätze verfolgen wollen, aufzugreifen und zu lösen.

Weitere Informationen und Ansprechpartner finden Sie unter den Förderkennzeichen 22017911, 22022512, 22022612, 22022712.

Die Verarbeitung von biobasierten Kunststoffe gehört zu den wichtigen Bereichen im BMEL-Programm Nachwachsende Rohstoffe und wird unter dem Förderschwerpunkt „Verarbeitung biogener Rohstoffe zu Zwischen- und insbesondere Endprodukten“ unterstützt. Hierzu können jederzeit Projektanträge eingereicht werden.

Zu den aktuell geförderten Vorhaben gehören unter anderem:

Verbundvorhaben: Entwicklung eines einstufigen Verfahrens zur Herstellung von Compounds aus vernetzter Stärke mit biobasierten Thermoplasten im Doppelschneckenextruder (Stärkecompound) (Förderkennzeichen 22033614, 22017615, 22002916)

Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung eines Compoundierverfahrens und einer Compoundieranlage auf Basis eines konventionellen Doppelschneckenextruders, welche die Trocknung, die Vernetzung und das Blenden von nativer Stärke mit biobasierten Thermoplasten innerhalb eines Prozesses ermöglicht. Hierdurch wird es möglich, kostengünstige, vollständig biobasierte Stärkeblends in einem energieeffizienten Prozess herzustellen.

Verbundvorhaben: Entwicklung neuartiger Modifikatoren auf Basis nachwachsender Rohstoffe für Compounds und Blends aus biobasierten Kunststoffen (Förderkennzeichen 22001215, 22021515)

Zur Eigenschaftsanpassung von Biokunststoffen existieren bereits zahlreiche Additive, die jedoch größtenteils petrochemischen Ursprungs sind. Durch teilweise beträchtliche Anteile dieser Zuschlagstoffe im Compound (30–70 Gew.-%) sinkt der biobasierte Anteil des Materialsystems entsprechend. Ziel des Vorhabens ist daher die Entwicklung und Anwendung neuartiger Modifikatoren auf Basis nachwachsender Rohstoffe zur Verbesserung der mechanischen, thermischen und verarbeitungstechnischen Eigenschaften, vor allem der chemisch neuartigen biobasierten Kunststoffe wie Polymilchsäure (PLA) und Polyhydroxybutyrat (PHB).

Verbundvorhaben: Bio-Alternativen für weichgemachte Vinylchloridpolymere (Förderkennzeichen 22004512, 22024012, 22024112)

Gesamtziel des Verbundvorhabens ist es, ein nachhaltiges Alternativmaterial zu Weich-Polyvinylchlorid (PVC-P) bereit zu stellen, das überwiegend aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden kann. Dazu werden unterschiedliche Biopolymere so modifiziert, dass ein flexibles und migrationsstabiles Material entsteht, dessen wesentliche Eigenschaften denen von PVC-P entsprechen. In diesem Zusammenhang werden im Verbundvorhaben die Zugabe weichmachender Ingredienzien zu Biopolymeren und die Bedingungen für einen reproduzierbaren reaktiven Compoundierprozess erforscht.

Ein wichtiges Thema für viele Einsatzbereiche von biobasierten Kunst- und Werkstoffen ist ein guter Flammschutz der Produkte. Vor diesem Hintergrund werden aktuell zwei Forschungsansätze gefördert:

Verbundvorhaben: Innovative biogene Flammschutzausrüstung für naturfaserverstärkte Formteile mit biogener duroplastischer Matrix (Förderkennzeichen 22022112, 22012114)

Es soll ein Verbundwerkstoff aus Naturfasern und einem überwiegend biogenen duroplastischen Harzsystem auf Basis epoxidierter Pflanzenöle mit einem weitgehend biogenen Flammschutzmittel ausgerüstet werden. Das Flammschutzmittel basiert auf einjährig nachwachsenden Rohstoffen und dient als Ersatz für die üblichen mineralischen Flammschutzmittel wie Aluminiumhydroxid oder Ammoniumphosphate.

Entwicklung von flammgeschützten WPC (Förderkennzeichen 22010212)

Im Vorhaben sollen Flammschutzmittel für WPC entwickelt werden, die keine oder nur geringe Wechselwirkung mit dem Haftvermittler aufweisen und in deutlich geringeren Mengen als die bisher angebotenen Lösungen eingesetzt werden können. Dafür soll das Flammschutzmittel auf ein hochporöses Trägermaterial, z. B. Kieselgur, aufgebracht werden, um so die Wirkung des Flammschutzes zu erhöhen. Weiterhin soll ein Haftvermittler entwickelt werden, der funktionale chemische Gruppen enthält, die als Flammschutzmittel wirken.