Grüne Werkstoffe

Projekt Biokunststoffe in Barriereanwendungen

Nach aktuellen Prognosen von European Bioplastics und Nova-Institut wird die globale Produktionsmenge an Biopolymeren von rund 2,05 Millionen Tonnen im Jahr 2017 auf 2,44 Millionen Tonnen im Jahr 2022 steigen.

Im Rahmen des Projekts Bio-Barriere-Folien (Biobafol) entwickelt wird eine PLA-basierte Folien mit besonderen Barriere-Eigenschaften für den Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikbereich entwickelt. © SKZ

Der Trend zu biobasierten und biologisch abbaubaren Kunststoffen ergibt sich vor allem aus der weltweiten Abfallproblematik und steigenden Umweltauflagen für die Industrie. Auch das wachsende Umweltbewusstsein der Kunden kommt Biokunststoffen zugute. Einige Biokunststoffe bieten darüber hinaus technische Vorteile. Aufgrund seiner einzigartigen Barriere-Eigenschaften gegenüber Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoffdioxid wird beispielsweise Polylactid (PLA) in der Verpackungsindustrie – dem größten Anwendungsgebiet für Biopolymere – bereits eingesetzt.

An dieser Stelle knüpft das Projekt Bio-Barriere-Folien (Biobafol) an, das im Rahmen des Förderprogramms Nachwachsende Rohstoffe des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gestartet wurde. Die Projektpartner SKZ, Fraunhofer-Institut für Silicatforschung, Tecnaro, Jencaps Technology und Südpack Verpackungen entwickeln PLA-basierte Folien mit besonderen Barriere-Eigenschaften für den Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikbereich. Eine anorganisch-bio-organischen Funktionsschicht soll die Barriere-Wirkung dieser Folien im Vergleich zu konventionellen Mehrschichtfolien verbessern. Derartige Hybridpolymere kommen bereits in zahlreichen Anwendungsfeldern zum Einsatz, beispielsweise bei photo- und elektrochromen, kratz- und abriebfesten oder antistatischen Beschichtungen.

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Herkömmliche Kaschierverbunde als Barrierefolien lassen sich derzeit nicht in ihre Bestandteile zerlegen, so dass sie nicht in einen Recyclingkreislauf zurückgeführt werden können. „Mit Verwendung einer Hybridpolymerschicht auf einem PLA-Trägermaterial soll der Recyclingprozess begünstigt werden“, erläutert SKZ-Wissenschaftler Alexander Rusam. „Diese Schicht kann bei einer erneuten Folienextrusion in die Polymermatrix eingearbeitet werden und dient auf diese Weise sowohl als Keimbildner bei der Kristallisation als auch als zusätzlicher Barrierefüllstoff. Eine Trennung von Barriereschicht und PLA-Trägermaterial ist daher nicht erforderlich, was künftig einen Stoffkreislauf ermöglichen kann.“

Bis zum Ende der Projektlaufzeit Mitte 2021 wird neben der Machbarkeit ein Scale-up im Technikums-Maßstab angestrebt.

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