Entwicklung spezieller Weichmacher aus nachwachsenden Rohstoffen für green line-PVC-Schaumanwendungen

• Förderprogramm: ZIM (BMWi)
• Bearbeitungszeitraum: 01.06.2010 – 31.10.2011

Projektpartner:

• friedola®Gebr. Holzapfel GmbH, Meinhard-Frieda
• Forschungsinstitut für Leder- und Kunststoffbahnen (FILK) gGmbH, Freiberg

Ausgangslage:

Die steigende Nachfrage des Marktes nach green line-Verbrauchsgütern in speziellen Segmenten bedarf der Entwicklung von Materialien, die dem Anspruch green line umfassend gerecht werden, d. h. vollständig aus nachwachsenden Rohstoffen generiert werden.

Ziele:

Innerhalb des Projektes sollen hochgeschäumte PVC-Produkte entwickelt werden. Im Teilprojekt 1 befasst sich PPM mit der Entwicklung von umweltfreundlichen Weichmachern durch chemische Modifizierung geeigneter Pflanzenöle, die allein oder in Mischung als PVC-Weichmacher eingesetzt werden können. Im Teilprojekt 2 arbeitet die FILK gGmbH an der Formulierung geeigneter Weichmachersysteme und Plastisole für die Erzeugung qualitativ hochwertiger PVC-Schaummaterialien und deren Erprobung im Technikumsmaßstab. Im Teilprojekt 3 wird das Verschäumverhalten der neuen Weichmachersysteme untersucht und die Herstellung von Entwicklungsmustern unterschiedlicher Produktlinien erprobt. Eine weitere Aufgabe besteht in der Ermittlung der Eigenschaften der erhaltenen Muster, wobei sie mit Referenzmaterialien verglichen und bewertet werden.

Ergebnisse:

Die Herstellung von Weichmachersystemen für hochgeschäumte PVC-Materialien auf der Basis nachwachsender Rohstoffe ist möglich. Zunächst wurden Weichmacher auf der Basis von Pflanzenölen entwickelt. In einem ersten Schritt wurden aus Pflanzenölen durch Umesterung mit einwertigen Alkoholen Fettsäureester (FE) hergestellt. Danach wurden die in den Fettsäureketten vorhandenen Doppelbindungen der FE epoxidiert. Dabei entstanden zahlreiche epoxidierte FE unterschiedlicher Alkylgruppen sowie Sauerstoffgehalte. Außerdem wurden Sorbitolester durch die Veresterung von Zucker mit Fettsäureestern synthetisiert.

Die Eignung der entwickelten Weichmachersysteme wurde bei FILK und Friedola getestet. Dabei zeigte sich, dass epoxidierte FE mit einer maßgeschneiderten Struktur sowie einer der Isosorbitester für die Erzeugung hochgeschäumter PVC-Bahnen erfolgversprechend sind. Für die Bildung gleichmäßig expandierter Schäume war auch die Formulierung binärer Weichmachermischungen erforderlich.

Bei Einhaltung der in den Technikumsversuchen ermittelten Versuchsbedingungen und mit entsprechend angepassten Prozessparametern gelang es Friedola, die angestrebten PVC-Schaumprodukte auf einer Produktionsanlage herzustellen.