Im Rahmen des Projekts RUBIO (Regionales unternehmerisches Bündnis zum Aufbau von Wertschöpfungsketten für technische Biokunststoffe in Mitteldeutschland) wurden rund 20 neue Typen des Kunststoffs Polybutylensuccinat (PBS) entwickelt, im Pilotmaßstab hergestellt und verarbeitet.
Spritzgießen, Tiefziehen, Extrudieren, Spinnen – die neuen PBS-Typen, die auf Basis pflanzlicher Reststoffe hergestellt werden können, eignen sich für unterschiedliche Verarbeitungsverfahren und kommen somit für eine Vielzahl von Anwendungen in Frage – für Verpackungen, Gebrauchsgüter oder auch Textilien.
Vom Labor in die Fertigung
Die Forschenden des Fraunhofer IAP haben die Synthese von PBS vom Labor- bis in den 100-kg-Maßstab übertragen. Insgesamt wurden bereits rund drei Tonnen PBS hergestellt. Durch Variation der Syntheseparameter konnten verschiedene PBS-Typen realisiert werden. Für das Spritzgießen entstanden drei Varianten mit unterschiedlicher Fließfähigkeit. Weitere PBS-Typen eignen sich für das Blasformen, Thermoformen, für die Blasfolien- oder Flachfolienextrusion sowie für Melt-Blown-Verfahren oder Spinn-Vliese. Entscheidend für die Verarbeitbarkeit ist die Polymerstruktur.
Je nach Verarbeitungsart müssen die Molekülketten unterschiedlich aufgebaut sein. Die Forschenden konnten sowohl vollständig lineare als auch gezielt verzweigte Polymerstrukturen herstellen – jeweils passend zum vorgesehenen Verarbeitungsverfahren. Gleichzeitig wurde die Schmelzstabilität der Materialien verbessert: Die neuen PBS-Typen halten Temperaturen von über 200 °C stand – ein wichtiger Schritt für industrielle Anwendungen.
Erprobt in der Anwendung
Gemeinsam mit Industriepartnern wie Sauer und Gramß Kunststoffverarbeitung entstanden erste marktfähige Produkte: eine Sporttrinkflasche und der passende Verschluss – gefertigt im Blasform – beziehungsweise Spritzgussverfahren. Die neuen PBS-Typen wurden von industriellen Kunststoffverarbeitern an der gängigen Maschinentechnik getestet.
Die Ergebnisse zeigen: Die PBS-Typen lassen sich unter realen Bedingungen verarbeiten – stabil, effizient und mit überzeugenden mechanischen Eigenschaften.
Ausblick
Dr. Jens Balko, Leiter des Verarbeitungszentrums Biopolymere Schwarzheide, ist sich sicher: „PBS wird als biobasiertes und recyclingfähiges Material in naher Zukunft ein echter Game-Changer auf dem Markt der Biokunststoffe sein und eine entscheidende Rolle in der Kreislaufwirtschaft der Kunststoffe spielen. Durch seine ansprechende Haptik und die weiche bis mittelharte Festigkeit ist PBS eine echte Alternative für Produkte, in denen heute noch Polyethylen eingesetzt wird.“
Der Kunststoff PBS kann auf der Basis regionaler, pflanzlicher Reststoffe hergestellt werden. Die Verfahren zur Gewinnung der Bernsteinsäure, einem Schlüsselmolekül der PBS-Synthese, erfordern noch weitere Entwicklungen und Partner.
