Thermoplastische Kombinationswerkstoffe

• Förderprogramm: BMWi
• Bearbeitungszeitraum: 03/1997 – 08/1998

Ausgangslage:

Biologisch abbaubare Kunststoffe haben bisher einen kleinen, stetig wachsenden Marktanteil errungen. Ihnen wird eine positive Entwicklung der Marktvolumina, hauptsächlich für die Bereiche Verpackung und Automobil, vorausgesagt. Insbesondere im Verpackungsbereich ist biologische Abbaubarkeit ein gut zu vermarktender Zusatznutzen.

Thermoplastische Stärken werden normalerweise hergestellt, indem Stärke ggf. unter Zusatz von weiteren Lösungsmitteln, Additiven und Weichmachern mittels Extrusionsverfahren zu thermoplastischen Produkten umgesetzt wird. Die so entstehenden Produkte sind relativ spröde, wasserempfindlich und ändern je nach Luftfeuchtigkeit ihre mechanischen Eigenschaften. Gute Verarbeitungseigenschaften und ausreichende Feuchtebeständigkeit können durch Veresterung von Stärke und Stärkeprodukten mit niederkettigen Carbonsäuren erreicht werden.

Es wird davon ausgegangen, dass die Veresterung der Stärke mit modifizierten Pflanzenölen zu thermoplastischen Werkstoffen mit noch besseren Eigenschaften führt.

Ziele:

Das Ziel des Forschungsvorhabens besteht in der Entwicklung und Herstellung biologisch abbaubarer, insbesondere kompostierbarer, Materialien für die Verwendung als Verpackungsmittel sowie für Verbrauchsartikel aus stärkehaltigen, mit Pflanzenölderivaten modifizierten Grundstoffen.

Die entwickelten neuartigen Grundstoffe sollen in erster Linie für die Verarbeitung im Spritzguss geeignet sein. Zusätzlich sind andere Verarbeitungsverfahren, wie Tiefziehen, Folienblasen oder Extrusion in ersten Vorversuchen zu prüfen.

Ergebnisse:

Bei Verwendung von untermaleinierten Harzsystemen mit einem rechnerischen Gehalt von 3 Mol Maleinsäureanhydrid pro Mol Triglycerid in einem Anteil von bis zu 20 %, Sorbitol oder Glyzerin in einem Anteil von bis zu 30 % sowie Stärke erhält man hellgelbe bis sandfarbene Polymere, die sich gut im Spritzguss verarbeiten lassen.

Mit dieser Rohstoffzusammensetzung lassen sich folgende Eigenschaften erzielen:

Zugfestigkeitswerte von 5-16 N/mm2,
Zug-Elastizitätsmodule um 800 N/mm2,
Schlagbiegefestigkeiten von 1-2 mJ/mm2 bei einer Dehnung von ca. 10-60 %.