Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Entwicklung eines einstufigen Verfahrens zur Herstellung von Compounds aus vernetzter Stärke mit biobasierten Thermoplasten im Doppelschneckenextruder (Stärkecompound); Teilvorhaben 2: Prozessoptimierung, Reaktion

Anschrift
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
14476 Potsdam
Geiselbergstr. 69
Kontakt
Dipl.-Phys. Helmut Remde
Tel: +49 331 568-1206
E-Mail: helmut.remde@iap.fraunhofer.de
FKZ
22017615
Anfang
01.05.2016
Ende
30.04.2018
Aufgabenbeschreibung
Gesamtziel des angestrebten Vorhabens ist die Entwicklung eines Compoundierverfahrens und einer Compoundieranlage auf Basis eines konventionellen Doppelschneckenextruders, welche die Trocknung, die Vernetzung und das Blenden von nativer Stärke mit biobasierten Thermoplasten innerhalb eines Prozesses ermöglicht. Hierdurch wird es möglich, kostengünstige, vollständig biobasierte Stärkeblends in einem energieeffizienten Prozess herzustellen. Gemeinsam mit der Firma Zeppelin Systems und der Uni Kassel soll ein Konzept entwickelt werden um die native Stärke prozessintegriert zu trocknen. Mit einer Vernetzung der Stärke können wesentlich höhere mechanische Eigenschaften des Verbundes erreicht werden. Die Vernetzung soll deshalb in den einstufigen Verarbeitungsprozess integriert werden. Das IAP wird auf Grund seiner Erfahrungen aus marktgängigen Produkten geeignete Matrixmaterialien, Stärkeprodukte und Additive auswählen und beschaffen. Dann erfolgen Compoundierversuche, die hinsichtlich der Materialauswahl und der Prozessgestaltung optimiert werden. Parallel erfolgt die Spritzgussverarbeitung der Compounds zu Prüfkörpern und deren mechanische, morphologische, thermomechanische und physiko-chemische Charakterisierung. In einem eigenen Arbeitspaket werden die Untersuchung des Vernetzungsprozesses und die Entwicklung neuer Additive für Stärkeblends vorangetrieben. Die von den Verbundpartner hergestellten Bauteile sollen im IAP geprüft und physikalisch charakterisiert werden.
Ergebnisdarstellung
Im Teilvorhaben 2 des Verbundprojekts »Stärkecompound« ist es gelungen eine Technologie zur 1-stufigen Herstellung von PLA-Stärkecompounds zu entwickeln und zu erproben. Damit kann kostengünstig ein biobasierter Werkstoff für die Spritzgiessverarbeitung bereitgestellt werden. Durch den Einsatz von 50 oder sogar 60 Gew.-% Stärke als Füllstoff kann der Preisnachteil, den PLA gegenüber erdölbasierten Polymeren hat, ausgeglichen werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die mechanischen Eigenschaften der Stärkecompounds im Vergleich zum reinen PLA auf einem hohen Niveau liegen. Bei der Festigkeit entstehen praktisch keine Einbußen. Nur die Bruchdehnung verringert sich auf etwa den halben Wert. Die Schlagzähigkeit wird durch den Füllstoff nicht beeinträchtigt. Für die praktische Anwendung in spritzgegossenen Bauteilen ist der Elastizitätsmodul von besonderer Bedeutung. Durch die Stärke steigt der Modul an, das Material wird steifer. Es wurde nachgewiesen, dass in dem hier entwickelten Verfahren die Molmassen der PLA-Fraktionen während der Compoundierung unverändert bleiben.

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