Das Institut für Kunststofftechnik der Universität Stuttgart forscht gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Polymere Werkstoffe der Universität Bayreuth an der Entwicklung eines Schäumprozesses für temperaturempfindliche und niedrigviskose Biokunststoffe auf Basis von Polyhydroxyalkanoaten.
Ihre Verarbeitbarkeit soll durch u. a. Modifikation mit geeigneten Additiven verbessert werden. Bei Polyhydroxyalkanoaten (PHA) handelt es sich um biobasierte und bioabbaubare thermoplastische Polymere, die mit Hilfe von Bakterienkulturen synthetisiert werden. Sie sind jedoch bislang nur schwer zu verarbeiten. Bei der Herstellung von Bauteilen aus den unmodifizierten Polymeren stellen vor allem ihre geringe thermische Stabilität und ihre geringe Dehnfähigkeit große Herausforderungen dar. Im Schäumprozess hängt ihre Verarbeitbarkeit zudem maßgeblich von ihrer Schmelzefestigkeit und ihrer Viskosität ab. Bei den bislang kommerziell verfügbaren PHA-Typen liegt die Zersetzungstemperatur zudem außerordentlich nah an ihrem Schmelztemperaturbereich. Neben der sehr niedrigen Viskosität der PHA behindern auch diese niedrigen Zersetzungstemperaturen ihre Verarbeitung zu Schaumstoffen erheblich.
Neue PHA-Formulierungen für die Herstellung von biobasierten Schaumstoffen müssen sich in der Praxis bewähren: Die bei den Schäumversuchen gewonnenen Informationen fließen in die Weiterentwicklung der Rezepturen ein. (Abb.: IKT)
Um zukünftig unabhängiger von fossilen Rohstoffen zu werden, soll in einem dreijährigen Forschungsprojekt am IKT erforscht werden, wie man diese Werkstoffe besser verarbeiten kann. So sollen zum Beispiel handelsübliche PHAs mit geeigneten Modifikatoren zu Werkstoffen aufbereitet werden, die die Herstellung von biobasierten Schaumstoffen ermöglichen sollen.
Geplant ist unter anderem der Einsatz kettenaufbauender Additive, um das Molekulargewicht zu erhöhen und damit die Viskosität zu erhöhen. Durch den Einsatz von Antioxidantien sollte auch die Anfälligkeit für den thermooxidativen Abbau reduziert werden. Das sollte die thermische Stabilität der Schaumstoffe erhöhen.
Die Entwicklung einer Rezeptur für die Aufbereitung zu einem verarbeitungstechnisch nutzbaren Werkstoff soll am IKT in Stuttgart erfolgen. Parallel dazu wollen die Kooperationspartner an der Universität Bayreuth Schäumversuche durchführen. Die hier gewonnenen Informationen sollen in die Weiterentwicklung der Aufbereitungsstrategie einfließen.
