Bio4Self (16 Partnerunternehmen aus der Europäischen Union) hat in diesem Jahr den renommierten 14. Global Bioplastics Award für ihre selbstverstärkten Verbundwerkstoffe auf Basis von PLA-Fasern gewonnen. Der Preis wurde am 3. Dezember 2019 von der Fachzeitschrift „bioplastics Magazine“ im Rahmen der 14. European Bioplastics Conference in Berlin vergeben (siehe auch plasticker-News vom 07.11.2019).
Biobasierte und leicht zu recycelnde, selbstverstärkte Verbundwerkstoffe auf Basis von PLA-Fasern mit inhärenter hoher Steifigkeit, die im Rahmen des vom Europäischen Forschungsfonds H2020 geförderten Bio4self-Projekts entwickelt werden, eröffnen völlig neue Anwendungsfelder für PLA.
Ein internationales Konsortium unter Beteiligung von Centexbel (Zwijnaarde, Belgien), Fraunhofer ICT (Pfinztal), dem Institut für Textiltechnologie der RWTH Aachen und 13 weiteren Partnern hat einen selbstverstärkten Verbund aus Polyactid (PLA) entwickelt.
Im Bio4Self-Projekt werden zwei verschiedene PLA-Typen eingesetzt, um selbstverstärkte Polymerverbunde herzustellen: ein niedrigschmelzendes PLA zur Bildung der Matrix und ein hochschmelzender PLA-Typ mit ultrahohem E-Modul zur Herstellung der Verstärkungsfasern. Die Bio4self-Innovation bewältigt mehrere Herausforderungen im Zusammenhang mit der Herstellung von selbstverstärkten PLA Composites: Formulierung eines feuchtigkeitsbeständigen PLA-Typs; Schmelzextrusion von ultrahochsteifen PLA-Verstärkungsfasern; Entwicklung von (Konsolidierungs- und Thermoform-) Verarbeitungsverfahren zur Herstellung der leistungsfähigen Composite-Materialien; und der industrielle Scale-up der Produktion.
Selbstverstärkte PLA-Verbundwerkstoffe aus 0/90-Gewebe weisen eine Steifigkeit von 4 GPa auf, die mit der Steifigkeit von selbstverstärktem PP vergleichbar ist. Der sebstverstärkte PLA Verbundwerkstoff hat den Vorteil, dass erneuerbare Materialien mit einer besseren End-of-Life-Perspektive verwendet werden.
Die Verbundwerkstoffe sind für hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit sowie für hohe Temperatur- und Hydrolysestabilität ausgelegt. Darüber hinaus ist das Material vollständig biobasiert, leicht recycelbar, umformbar und industriell biologisch abbaubar. Infolgedessen wird PLA zu einem Material aufgerüstet, das für technisch anspruchsvolle Applikationen im Automobilbau oder der Haushaltselektronik geeignet ist. Es bietet darüber hinaus Möglichkeiten für viele weitere Anwendungsgebiete wie beispielsweise im Sport, dem Transportsektor und für medizinische Geräte. Als erste prototypische Anwendung des Materials stellten die Partner eine hybride Sitzstruktur vor.
PLA-Materialien basieren auf nachwachsenden Rohstoffen (Milchsäure), die aus landwirtschaftlichen Abfällen oder speziell angebauten Rohstoffen wie Zuckerrohr gewonnen werden können. Obwohl die entwickelten Verbundwerkstoffe für hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit sowie für Hochtemperatur- und Hydrolysestabilität funktionalisiert wurden, sind sie wie reines PLA vollständig biobasiert und industriell biologisch abbaubar. Die neuartigen Verbundwerkstoffe stellen den weiteren Angaben zufolge einen Meilenstein in der Entwicklung funktionalisierter, mechanisch hochfester, biobasierter Materialsysteme dar. Darüber hinaus leiste die Entwicklung einen wesentlichen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft.
Als Beispiel wurde die Anwendung in einer Autositzstruktur auf der Fachmesse JEC Composite im März 2019 gezeigt. Während der Messe wurde dieses Projekt mit dem JEC Innovationspreis für Nachhaltigkeit ausgezeichnet.
Auch die Juroren des Global Bioplastics Award waren von dem Konzept beeindruckt. “Es zeigt, dass die intelligente Kombination verschiedener Formen des gleichen vielseitigen Biokunststoffs PLA zu anspruchsvollen Lösungen führen kann, die den Einsatz für weit mehr als nur Verpackungsanwendungen ermöglichen”, sagte Michael Thielen, Herausgeber des „bioplastics Magazine“ während der Preisverleihung. Auch wenn sich der Nutzen der Bioabbaubarkeit nicht auf den ersten Blick erschieße, könne das Gesamtkonzept als gutes Beispiel dafür dienen, was mit Biokunststoffen möglich sei.
Der zweite Preis ging an Nölle Kunststofftechnik und Fraunhofer IAP für ihre Neue Schiene für Knochenbrüche und den dritten Preis erhielt Carbiolice (Frankreich) für ihr Enzymatisches Masterbatch, das PLA „home compostable“ macht.
Die neuartige Schiene aus PLA zur Ruhigstellung von Knochenbrüchen kann während der Behandlung immer wieder neu umgeformt werden, z.B. wenn eine Schwellung nachlässt. Dies gilt als ein weiteres anspruchsvolles Beispiel für innovative Anwendungen mit PLA.
Das neue enzymatischer Masterbatch beschleunigt den natürlichen PLA-Bioabbauprozess und macht es so geeignet für die Heimkompostierung.
Die Trophäe wurde wieder komplett aus Biokunststoffen hergestellt. Sie wurde im 3D-Druckverfahren aus verschiedenen PLA/PHA-basierten Mischungen gefertigt, die mit Holz und verschiedenen Metallpulvern gefüllt sind.
Source
Supplier
Belgian Textile Research Centre (Centexbel)
bioplastics MAGAZINE (Zeitschrift)
Carbiolice
Fraunhofer-Institut für angewandte Polymerforschung (IAP)
Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT)
Institut für Textiltechnik (ITA) – RWTH Aachen
Nölle Kunststofftechnik GmbH
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