Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Tuning von Biopolymeren für die breite Anwendung in aktiven und passiven Funktionsstrukturen (BioFun), Teilvorhaben 2: Materialentwicklung

Anschrift
BASF SE - Abt. GKT
Carl-Bosch-Str. 38
67063 Ludwigshafen am Rhein
Kontakt
Dr. Dietrich Scherzer
Tel: +49 621 60-45205
E-Mail: dietrich.scherzer@basf-ag.de
FKZ
22008405
Anfang
01.07.2005
Ende
31.12.2008
Ergebnisdarstellung
Innerhalb des Teilprojektes BioFun wurden Compounds insbesondere für Gehäuse-anwendungen entwickelt. Zur Herabsenkung der Sprödigkeit des reinen PHBs wurde ein Elastomer als Blendpartner hinzugefügt. Hierbei erwies sich ein PHB/Ecoflex-Blend mit einem Ecoflex-Anteil von 30 % hinsichtlich seiner Materialkennwerte und seiner Verarbeitungseigenschaften als geeignetes Basismaterial für weitere Compoundierungen. Es wurden diverse Füllstoffe (z.B. Glasfasern, Naturfasern, Talkum) und Additive verarbeitet und die erzeugten Compounds hinsichtlich ihrer Verarbeitung, Materialeigenschaften sowie ihres Langzeitverhaltens erprobt. Der Einsatz als Gehäusewerkstoff konnte am Beispiel eines Tischtelefons erfolgreich nachgewiesen werden. Der eingesetzte glasfaserverstärkte Compound ließ sich innerhalb der normalen Fertigungslinie mit für ABS als Werkstoff konzipierten Werkzeugen problemlos verarbeiten. Für den Einsatz innerhalb mechatronischer Anwendungen wurden verschiedene Varianten der selektiven Metallisierung getestet. Für die nachfolgende Bestückung der Schaltung mit Bauelementen wurden Verfahren im Niedrigtemperaturbereich erprobt, da PHB nicht die bei den konventionellen Fertigungs-verfahren erforderliche Temperaturbeständigkeit besitzt. In diesem Rahmen wurden einerseits geeignete Verbindungswerkstoffe für den Einsatz auf PHB- oder PLA-Substraten gesucht, andererseits die hierfür geeignetsten Fertigungmethoden ermittelt. Erste Erfahrungen zur Systemzuverlässigkeit wurden mit dem Aufbau von Demonstratoren gesammelt. Hierbei zeigte sich, dass die Verwendung von PHB als Schaltungsträger aufgrund seines Wärmeausdehnungsverhaltens auf Anwendungen ohne Temperaturwechselbeanspruchungen beschränkt ist. Innerhalb der Nachhaltigkeitsbewertung wurde neben einer Bewertung der Umweltwirkungen aus der Herstellung von PHB aus Rohglycerin im Vergleich zu der Herstellung von PHB aus Melasse (Zuckerrohr) auch der Vergleich zu anderen Polymeren wie PLA oder ABS und PP gezogen.
Aufgabenbeschreibung
Die Verbundprojekte BioFun und BioPro wurden mit der Zielstellung begonnen, Biopolymerwerkstoffe für den Einsatz in langlebigeren Konsumgütern zu qualifizieren bzw. sie ggf. hierfür zu modifizieren sowie zu eruieren, ob durch die Nutzung von preiswerten, regionalen Ausgangsstoffen für die Herstellung von Polyhydroxyalkanoaten (PHA) am Standort Deutschland eine ökonomisch wie ökologisch vorteilhafte Marktstellung erreicht werden kann. Innerhalb des Teilvorhabens BioFun sollte durch Optimierung und Modifizierung für bereits bekannte Biopolymerwerkstoffe eine Erweiterung des Anwendungsspektrums der Biopolymere auf Produktanwendungen innerhalb der Elektrotechnik- und Elektronikindustrie erreicht werden. Als nachwachsende Materialien wurden innerhalb BioFun insbesondere die Biopolymere Polyhydroxybuttersäure (PHB) und Polymilchsäure (PLA) untersucht. Ziel war die Entwicklung innovativer und ökoeffizienter Produkte für Funktionselemente in der Elektronik. Durch gezielte Anpassung an marktgegebene Anforderungen für technische Kunststoffe sollten für potenziell verfügbare Biopolymere hochwertige Einsatzfelder im Bereich technischer Kunststoffe erschlossen werden. Neben dem Einsatz als reines Gehäusematerial wurde auch die Eignung für den Einsatz in mechatronischen Systemen z.B. für multifunktionale Komponenten in den Anwendungsfeldern Fahrzeuginnenraum oder Telefonie getestet, da durch die damit verbundene höhere Wertschöpfung deutliche Wettbewerbsvorteile erzielt werden können. Gegenstand von BioFun war die Modifizierung und Qualifizierung der Biopolymere mit dem Ziel, den Anforderungsprofilen in den verschiedenen Anwendungsbereichen gerecht zu werden. Neben der zielgerichteten Beeinflussung struktureller Parameter, angepasst an den jeweiligen technischen Einsatz (z.B. Klima-, Feuchte- und Lichtbeständigkeit, mechanisch-thermisches Verhalten, Metallisierbarkeit), stand die Wahrung der technologischen Kompatibilität mit den gängigen Verfahren im Mittelpunkt.

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