Im abgeschlossenen Forschungsprojekt OrangeOil hat das Würzburger Kunststoff-Zentrum gemeinsam mit Partnern Epoxidharzsysteme aus nachwachsenden Rohstoffen entwickelt.
Orangenschalen liefern biobasierte Epoxidharze und können so eine nachhaltige Alternative sein, um den Einsatz erdölbasierter Polymere zu verringen. Das Projekt mit den Projektpartnern Kunststoff-Zentrum SKZ, Fraunhofer IMWS und Tübitak Marmara Research Center wurde jetzt erfolgreich beendet.
Ziel des Projekts war es, Zweikomponenten-Epoxidharzsysteme zu entwickeln, die sowohl aus einer Epoxidharzkomponente als auch aus einer Härterkomponente bestehen, wobei die Epoxidharzkomponente aus Terpenen gewonnen wird, die aus Orangenschalen stammen. Orangenöl ist das am meisten produzierte ätherische Öl mit einem der höchsten Wachstumspotenziale auf dem Weltmarkt mit jährlichen Wachstumsraten von ca. 10 %. Gewonnen wird es durch Kaltpressen der reifen Fruchtschalen. Natürliche Öle und ihre Gewinnung aus organischen Abfällen und Produktionsrückständen (z. B. bei der Herstellung von Orangensaft oder Marmelade) sind für die chemische Industrie besonders interessant.
Naturfaserverstärktes Epoxidharz auf Basis von Leinöl- und Limonen-Epoxid. (Foto: SKZ)
Besondere Zusammensetzung und Leistungsfähigkeit
Im Verlaufe des Projektes hat das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen (IMWS) zwei schnell warmhärtende Härtervarianten sowie drei langsam kalthärtende Varianten mit einem Bioanteil von über 90 % entwickelt. Diese Varianten bieten eine nachhaltige Alternative zu herkömmlichen Epoxidharzsystemen. Das Tübitak MAM, ein führendes Institut für wissenschaftliche Forschung in der Türkei, hat sich währenddessen auf die Extraktion und Reinigung der Orangenöle konzentriert. Eine Mischung mit der Integration von Limonenepoxid und Limonendioxid in Leinölepoxid in einem Anteil von maximal 25 % zeigte signifikante Auswirkungen auf die Temperaturentwicklung während des Aushärtungsprozesses sowie auf die Aushärtezeit. Diese natürlichen Öle bieten nicht nur eine nachhaltige Alternative zu herkömmlichen Lösungsmitteln, sondern verleihen den Verbundwerkstoffen auch eine besondere Zusammensetzung und Leistungsfähigkeit.
Herstellung naturfaserverstärkender Composites
Das SKZ hat seine Expertise in der Verarbeitung des entwickelten biobasierten Harzes zur Herstellung von naturfaserverstärkten Composites eingebracht. Limonenepoxid und Limonendioxid als Formulierungsbestandteile weisen ein großes Potential für verschiedene Anwendungen, darunter Fußbodenbeläge sowie Faserverbundkunststoffe, auf. Um die Einsatzmöglichkeiten dieser Epoxidharzsysteme in der Praxis aufzuzeigen, wurde erfolgreich ein Demonstrator entwickelt. „Die Ergebnisse des Forschungsprojekts OrangeOil markieren einen bedeutenden Fortschritt in der Entwicklung von nachhaltigen Epoxidharzsystemen und ich möchte mich ganz herzlich bei allen Projektpartnern für die produktive Zusammenarbeit und dem projektbegleitenden Ausschuss für ihre Unterstützung bedanken“, sagt Dr.-Ing. Jana Fiedler, Projektleiterin des Vorhabens und Gruppenleiterin Forschung Composites am SKZ. „Die Verwendung von Terpenen aus Orangenschalen als Rohstoff ermöglicht nicht nur eine Reduzierung der Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen, sondern kann auch zur Entwicklung umweltfreundlicher Materialien für verschiedene industrielle Anwendungen beitragen.“
Breite Palette von Marktsektoren
Mit den Projektergebnissen wird Unternehmen ein Harz-Härter-Gemisch aus nahezu 100 % nachwachsenden Rohstoffen zur Verfügung gestellt. Das Epoxidharzsystem richtet sich an eine breite Palette von Marktsektoren – darunter Schienenfahrzeuge, Sportgerätebau, Automobilindustrie, Architektur, Schiffbau und Innenausstattung.
