IAP-Forscher arbeiten an neuartigem Biokunststoff: Bioplastik, das nicht mehr bricht

Neuartige Biokunststoffe halten nun auch Einzug in die Klassenzimmer der Schulen. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP) in Potsdam-Golm unterstützt die Entwicklung von biologischen Materialien, aus denen die Bausteine von Molekülbaukästen für den Chemieunterricht bestehen. Gemeinsam mit drei Unternehmen der Kunststoffbranche in Brandenburg und Berlin – der Uhde Inventa-Fischer GmbH in Berlin, der Linotech GmbH in Guben und der Hesco Kunststoffverarbeitung GmbH in Luckenwalde – sollen neue Typen des Biokunststoffs Polymilchsäure (PLA) entwickelt und marktfähig gemacht werden.

Problematisch ist bislang die Zusammensetzung der Biokunststoffe, die nicht aus Erdöl, sondern aus biologischen Komponenten hergestellt werden. Sie neigen schon bei relativ niedrigen Temperaturen leicht zur Verformbarkeit. Um dieses Problem zu beheben, haben das Fraunhofer IAP und die Uhde Inventa-Fischer GmbH in dem vom brandenburgischen Wirtschaftsministerium geförderten Projekt zwei neue PLA-Typen entwickelt: „Wir haben Milchsäureeinheiten auf neuartige Weise miteinander verknüpft“, erklärt Antje Lieske, Polymerforscherin am Fraunhofer IAP.

Der erste Typ nennt sich c-PLA und besteht zu hundert Prozent aus rechtsdrehenden Milchsäureeinheiten. Der zweite Typ heißt sb-PLA und besteht aus rechts- und linksdrehenden Milchsäureeinheiten. Die Synthese des c-PLA erfolgte auf der Demonstrations-Pilotanlage von Uhde Inventa-Fischer in Guben. Hier können bis zu 500 Tonnen PLA pro Jahr hergestellt werden. Am Fraunhofer IAP kam für die Synthese des sb-PLA eine Miniplant-Anlage zum Einsatz, die für kleinere Mengen sehr flexibel an den Prozess angepasst werden kann.

In einem zweiten Schritt wurden die beiden neuen PLA-Typen bei der Firma Linotech durch spezielle Zusätze „schlagzäh“ gemacht. Das bedeutet, dass der Kunststoff Stöße und Schläge absorbieren kann, ohne zu brechen. „Dieser Schritt ist sehr wichtig, damit das PLA-Produkt auch sehr hohen mechanischen Belastungen standhalten kann“, erklärt Linotech-Geschäftsführer Cord Grashorn. Die Firma entwickele unter anderem Gemische für Kinderspielzeug aus nachwachsenden Rohstoffen. „Jeder kann sich vorstellen, wie wichtig hier schlagzähe Materialien sind“, so Grashorn.

Schließlich wurde bei der Hesco Kunststoffverarbeitung GmbH das Testobjekt, ein Schwefelatom des Molekülbaukastens, aus beiden PLA-Typen hergestellt und getestet. Mit Erfolg, wie das IAP berichtet: Die PLA-Typen erwiesen sich als schlagzäh und bis 75 beziehungsweise 90 Grad Celsius formstabil. „Das sb-PLA lässt sich nahezu ebenso gut verarbeiten wie der aktuell verwendete erdölbasierte Kunststoff ABS“, so das Fazit der Entwickler. Jetzt müssen noch die Herstellungskosten gesenkt werden: Um den neuen PLA-Typ konkurrenzfähig zu machen, muss der Spritzgießprozess noch wesentlich ökonomischer gestaltet werden. Das Fraunhofer IAP arbeitet derzeit daran, den Herstellungsprozess für sb-PLA entscheidend zu vereinfachen. Kix