Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Entwicklung neuartiger Modifikatoren auf Basis nachwachsender Rohstoffe für Compounds und Blends aus biobasierten Kunststoffen; Teilvorhaben 2: Modifizierung von biobasierten Polyestern mit harzbasierten Modifikatoren

Anschrift
Robert Kraemer GmbH & Co. KG
26180 Rastede
Zum Roten Hahn 9
Kontakt
Dr. rer. nat. Torsten Germer
Tel: +49 440 29788-110
E-Mail: torsten.germer@rokra.com
FKZ
22021515
Anfang
01.02.2016
Ende
30.09.2018
Aufgabenbeschreibung
Zur Eigenschaftsanpassung von Biokunststoffen existieren bereits zahlreiche Additive, die jedoch größtenteils petrochemischen Ursprung sind. Durch teileweise beträchtliche Anteile dieser Zuschlagstoffe im Compound (30–70 Gew.-%) sinkt der biobasierte Anteil des Materialsystems entsprechend. Gesamtziel des Vorhabens ist daher die Entwicklung und Anwendung neuartiger Modifikatoren auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen zur Verbesserung der mechanischen, thermischen und verarbeitungstechnischen Eigenschaften vor allem der chemisch neuartigen biobasierten Kunststoffe wie Polymilchsäure (PLA), Polyhydroxybutyrat (PHB) etc.. Die Arbeitsplanung umfasst folgende Punkte: 1. Recherche zum Stand der Technik 2. Experimentelle Untersuchung verfügbarer Modifikatoren und Verarbeitungshilfsmittel für Biokunststoffe 3. Untersuchungen zur Zudoseriung hochviskoser Harzsysteme im Compoundierverfahren 4. Screening und Auswertung der Harzsysteme von Kraemer 5. Herstellung und Validierung optimierter Biomodifikatoren aus Kolophonium 6. Untersuchung und Optimierung der Verarbeitung harzbasierter Modifikatoren im Compoundierverfahren 7. Optimierung der hergestellten Bio-Blends und -Compounds mit Schwerpunkt "Verarbeitbarkeit im Spritzgießverfahren" 8. Praktische Umsetzung und Untersuchung von marktfähigen Anwendungen 9. Zusammenfassung der Ergebnisse und Abschlussdokumentation
Ergebnisdarstellung
Derzeit kommerziell verfügbaren Additive werden im Hinblick auf ihre Eignung zur Modifizerung von Biokunststoffen untersucht, verschiedene Compounds daraus hergestellt und ihr Eigenschaftsprofil bestimmt. Auf dieser Basis und in Anlehnung an bereits bestehende Produkte der Firma Robert Kraemer werden zunächst neuentwickelte feste Harze mit einem hohen Anteil an nachwachsenden Rohstoffen zur Compoundierung mit PLA genutzt und die Compounds charakterisiert. Durch die Modifikation der Harz-systeme können Compounds mit verbesserten Materialeigenschaften generiert werden, besonders die Charpy-Schlagzähigkeit steigt signifikant. Der an der TU Chemnitz vorhandene Laborcompounder wird durch eine geeignete Dosierdifferenzialwaage nachgerüstet, um die definierte Einarbeitung flüssiger, hochviskoser Biomodifikatoren zu ermöglichen. Die speziell für dieses Projekt extern entwickelte Dosiervorrichtung, die an die rheologischen Eigenschaften der verschiedenen Harzsysteme angepasst ist, wird in die bestehende Anlagenkonfiguration implementiert. Nachfolgend werden verschiedene, vom Projektpartner speziell entwickelte flüssige Modifikatoren mit unterschiedlichen Viskositäten in die Biokunststoffe eingearbeitet. Verschiedene Prozessparameter wie Einfüllstelle, Dosiertemperatur des Harzes und Schneckenkonfiguration und -drehzahl werden variiert und auf die rheologischen Eigenschaften der Harzsysteme angepasst. Die Materialcharakterisierung weist eine Verbesserung der Schlagzähigkeit um 150 % gegenüber nichtmodifiziertem PLA durch einzelne Bio-modifikatoren nach. Die Verarbeitbarkeit der Modifikatoren im Compoundierverfahren wird optimiert und geeignete Parameter identifiziert, die Reproduzierbarkeit der Arbeiten wird bestätigt. Mit zwei ausgewählten Harzsystemen wird ein UpScaling der Compoundierung im 50kg-Maßstab durchgeführt.

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