Dr.-Ing. habil. Ute Bindrich
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31.08.2003

Im Vorhaben wurden Biowerkstoffe aus Protein-Polysaccarid-Verbunden hergestellt und hinsichtlich der erzielten Eigenschaften untersucht. Es wurde handelsüblicher Weizen- und Maiskleber von der Firma Heibo (Kirchlinteln) sowie native Kartoffelstärke der Firma Emslandstärke eingesetzt. Die Rohstoffe wurden chemisch und physikalisch charakterisiert. Da die ersten Versuche zeigten, dass der Maiskleber aufgrund eines zu geringen Proteinanteils zu wenig strukturgebendes Potential aufwies, konzentrierten sich die Untersuchungen auf den Einsatz von Weizenkleber. Dieser wurde in Kombination mit nativer Stärke, Dialdehydstärke und Wasser in zwei Prozessschritten zu einem Werkstoff verarbeitet. Die Vorstrukturierung soll zur Quellung der Inhaltsstoffe führen und im Verlauf des Strukturierungsprozesses entsteht aus der Schmelze der Inhaltsstoffe ein glasartiger Zustand der Werkstoffs. Die Festigkeit des Werkstoffs ist um so größer, je weni-ger feste Bestandteile (Kleberpartikel oder Stärkekörner) in Schmelze verbleiben und Phasengrenzflächen ausbilden, die potentielle Bruchstellen darstellen. Für die Prozessschritte der Vorstrukturierung und der Strukturierung wurden hinsichtlich Druck, Temperatur und Zeit optimale Parameter für eine maximale Festigkeit (Biege-E-modul und Biegespannung) gefunden. Dabei hat die Strukturierungstemperatur neben dem Wassergehalt der Mischung den größten Einfluss auf die Werkstofffestigkeit. Die elektrischen Eigenschaften zeigten keine direkte Abhängigkeit von den optimierten Parametern. Im Gegensatz zu den mit Maisproteinen erzielten Ergebnissen waren bei den Biowerkstoffen mit Weizenproteinen als strukturbestimmende Komponente innerhalb von 5 Monaten keinerlei Rissbildung und keine Versprödung zu beobachten.

Das vorliegende Projekt wurde mit der Zielstellung konzipiert, ausgehend von den Ergebnissen des Projektes FKZ 97 NR119 einen Werkstoff so weiterzuentwickeln, dass er den Ansprüchen eines Industrieunternehmens hinsichtlich mechanischen und elektrischen Eigenschaften weitestgehend genügt. Als Rohstoffe für die zu entwickelden Werkstoffe sind Weizen- und Maisprotein sowie verschiedene Stärkeprodukte und strukturbeeinflussende Komponenten vorgesehen. Das Projekt wird innerhalb von 12 Monaten bearbeitet. Die Schwerpunkte des Arbeitsplanes sind die Charakterisierung der verwendeten Rohstoffe, die Untersuchung der Wechselwirkung der Rohstoffkomponenten mit Hilfe rheologischer und thermischer Methoden, die Herstellung von Verbunden bekannter Zusammensetzung und Bestimmung bisher unbekannter Eigenschaften, Mischen der Rohstoffe und Vorbereiten zum Spritzguss, die Optimierung der Materialeigenschaften und Charakterisierung der Verbunde hinsichtlich relevanter Eigenschaften sowie Industrieversuche zur Herstellung von Platten aus dem entwickelten Biowerkstoff. Die geplante Ergebnisverwertung besteht darin, Grundlagen für die Substitution des Werkstoffs Durostone UPM 203 zu schaffen.