Biowerkstoffe

Biowerkstoff auf Zellulose- Basis für mehrere „Produktleben“

Erfreut auch Meeresbiologen: Mikropartikel werden zu Fischfutter. Einen wiederverwendbaren Faserverbundwerkstoff auf komplett regenerativer Basis als Ersatz glasfaserverstärkter Polymere präsentiert das Deutschen Institut für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF). Hier wurde das mit dem Techtextil-Innovationspreis ausgezeichnete Material „Purell“ entwickelt.

Frank Hermanutz bei der Purcell-Herstellung an der Heißpresse. (Bild: DITF)

Zielanwendungen sieht das Institut zunächst unter anderem in der Automobilindustrie, im Bootsbau und der Logistik. Das Material besteht vollständig aus pflanzlicher Zellulose und wird als umweltfreundliche Alternative zum glasfaserverstärkten Kunststoff (GfK) angeboten. Dieser Verbund sei ohnehin schwer zu recyceln und belaste zudem die Nahrungskette – Stichwort Mikroplastik.

Zellulose als weltweit häufigstes Biopolymer ist nahezu unerschöpflich verfügbar, hierzulande etwa in Form heimischer Hölzer oder Nutzpflanzen wie Flachs und Hanf. Zelluloseregeneratfasern werden als hochfestes Mulitfilamentgarn traditionell bereits zu Verstärkungszwecken genutzt, etwa in der Reifenproduktion. „Bei unserer Neuentwicklung wurde erstmals auch die Werkstoffmatrix komplett aus diesem nachwachsenden Material gestaltet“, erklärt Frank Hermanutz, DITF-Bereichsleiter Biopolymere,und Nassspinnverfahren. Aus dem auch gegen Umwelteinflüsse extrem widerstandsfähigen Material mit leicht bearbeitbarer Oberfläche könnten seinen Angaben zufolge bislang aus Kunststoff gefertigte Produkte wie Transportboxen, Handschuhfächer, Hutablagen und andere Innenraumkomponenten von Pkw oder Yachten auf technisch recht einfache Weise hergestellt werden. Dazu würden Trägertextilien in eine konzentrierte Lösung aus Zellulose und ungiftigen Salzen, sogenannten Ionischen Flüssigkeiten (IL), eingebettet, die IL ausgewaschen, der Verbundkörper gepresst und anschließend die flüssigen Salze durch Destillation zurückgewonnen. Die Nutzer sind in der technischen Auslegung der Verbundkörper völlig frei.

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Umweltfreundliche Alternative zu GfK: Zugprüfung einer hochfesten Purcell-Probe. (Bild: DITF)

Wiederverwenden oder kompostieren
Haben die Produkte später ihren Lebenszyklus durchlaufen, lasse sich das sortenreine Material zerkleinern, erneut auflösen und ohne jede Eigenschaftsveränderung mehrfach als Matrix wiederverwenden. Alternativ können Altteile nach Erhitzung mit Wasserdampf und erneutem Verpressen einfach zu einem anderen Produkt umgeformt werden. Purcell sei gehäckselt auch komplett kompostierbar. Sollten Partikel des Kunststoff-Substituts in den Wasserkreislauf gelangen, verschmutzen sie im Gegensatz zu GfK nicht mehr die Weltmeere, sondern blähen sich geringfügig auf – und werden zu rückstandslos verdaulichem Fischfutter.

Die Weiterentwicklung des neuen Werkstoffs wurde mit Fördermitteln des Wirtschaftsministeriums des Landes Baden-Württemberg unterstützt. Am Projekt beteiligt sind Autozulieferer, Faserhersteller und ein Chemieunternehmen. Z-Profile aus Purcell, die wichtige technische Eigenschaften von Bauteilen erfüllen, werden bereits von potenziellen Anwendern geprüft. Bis zum Jahresende soll laut DITF-Projektleiter Hermanutz ein Muster-Katalog vorliegen. Mittelfristig hält er beispielsweise bei Pkw-Handschuhkästen einen Marktanteil von fünf Prozent für realistisch.

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