Ziel der Entwicklung

Das Hauptziel des Projektes Biopolyolefin-Blends besteht in einer Kostenoptimierung von Kunststoffartikeln durch eine teilweise Substitution des erdölbasierten Kunststoffes, hier speziell die Polyolefine Polyethylen (PE) sowie Polypropylen (PP), durch kostengünstige thermoplastische Getreidemehlmodifikate. Die F/E-Thematik Biopolyolefin-Blends hebt sich von der reinen Befüllung von Kunststoffen mit Naturstoffen, wie granuläre Stärke, die oft eine Erniedrigung der Werkstoffmechanik zur Folge hat, deutlich ab. Im Projekt werden heterogene Blends, bestehend aus Polyolefin und thermoplastischen Getreidemehl, erzeugt, in denen die hydrophobe Polyolefin-Komponente die kontinuierliche Phase bildet. Die Blendpartner besitzen aufgrund der Getreidemehl-Modifizierung, hier gleichzusetzen mit der Hydrophobierung des polaren Getreidemehles, eine hohe Kompatibilität zueinander. Im Ergebnis dominieren die positiven Leistungsmerkmale der Kunststoffe, wie hohe Mechanik und Hydrophobizität, die Blendeigenschaften.

Vorteile und Lösungen

Vor dem Hintergrund knapper werdender Erdölressourcen rücken nachwachsende Rohstoffe (NWR) zunehmend in den Fokus der Betrachtungen, insbesondere auch für werkstoffliche Anwendungen, wobei hier dem Konzept der Nachhaltigkeit entsprochen werden muss, was bedeutet, dass die momentane Verbrauchrate an regenerierbaren Rohstoffen keinesfalls die gegenwärtig gegebene Reproduktionsrate überschreiten darf. Entsprechend dem Leitgedanken des Konzeptes der Nachhaltigkeit müssen die momentanen Funktionen der fossilen Rohstoffe sukzessiv durch erneuerbare Rohstoffe ersetzt werden. Auf diesem Weg ist ein Roh- und Werkstoffmix, analog zum Energie- und Kraftstoffmix, ein wichtiger Schritt.
Im Projekt konnte die Eignung der Weizenmehlmodifikate für eine Phasenvermittlung nachgewiesen werden. Vor allem für PP-basierte Blends wird infolge der Weizenmehl-Kompatibilisierung das Grundwerkstoff-Niveau nahezu erreicht (85 bis 90 Prozent) oder sogar überschritten.
Eine weitere Anhebung der Biopolyolefin-Blendmechanik kann mittels Maleinsäureanhydrid-Modifizierung der Kunststoff-Matrix realisiert werden, wobei die besten Resultate jeweils für die PP-basierten Blends erzielt wurden. Seitens kunststoffverarbeitender Unternehmen besteht ein großes Interesse daran, regional verfügbare Naturrohstoffe in Werkstoffgenerierungskonzepte einzubeziehen. Dies betrifft insbesondere die Möglichkeit einer Kostenreduktion von spritzgegossenen sowie extrudierten Kunststoffartikeln und -halbzeugen zum Zwecke der Gewinnmargenstabilisierung oder sogar -erhöhung. Die Erstanwendung der Biopolyolefin-Blends wird im Bereich der Spritzgussartikel auf dem Sektor Bau und Verpackung gesehen.

Zielgruppe und Zielmarkt

In der derzeitigen Wettbewerbssituation können die Spritzgießbetriebe ihre Marktposition nur dann behaupten, wenn sie alle Möglichkeiten Kostenreduzierung, wobei die Materialkosten einen ganz entscheidenden Anteil einnehmen, nutzen. Ein weiterer Aspekt der Abgrenzung von
Wettbewerbern ist die Umsetzung einer erhöhten Nachhaltigkeit durch teilweisen Einsatz von NWR bei beibehaltenen mechanischem Leistungsniveau der Werkstoffe.
Für weitere Forschungsarbeiten ergeben sich die Forderungen nach der Erhöhung der Effektivität des Aufbereitungsverfahrens und die Reduzierung des Geruches des Werkstoffe bei der Verarbeitung und dem anschließenden Einsatz. Diese Ansätze werden die Akzeptanz der Werkstoffgruppe weiter erhöhen.