5. Januar 2018
Unzählige Produkte des täglichen Lebens werden aus Erdöl hergestellt. Doch der Rohstoff ist eine endliche Ressource. Um den industriellen Bedarf langfristig zu decken und das Klima zu schonen, müssen Alternativen auf Basis nachwachsender Rohstoffe gefunden werden, die fossile Rohstoffe in der Zukunft ersetzen.
Im gerade abgeschlossenen Forschungsvorhaben „Effimat“ haben sechs Projektpartner gemeinsam an einer solchen Lösung gearbeitet: das Fraunhofer IMWS, das Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP sowie verschiedene Industriepartner. Ziel war, Biopolymere für Bodenbeläge und Schaumstoffe und darauf abgestimmte Verarbeitungstechnologien zu entwickeln. Solche Produkte werden bisher auf Erdöl-Basis produziert. Im Projekt gelang es, sie aus Tallöl herzustellen, das als Nebenprodukt bei der Herstellung von Zellstoff aus Holz anfällt.
Der Ansatz des Clusterprojektes bestand in der ganzheitlichen Nutzung des Rohstoffs Holz. So wollten die beteiligten Unternehmen und Forschungseinrichtungen neue Spielräume für innovative Substitutionswerkstoffe schaffen, die mit vergleichbaren oder vollkommen neuen Eigenschaften konventionelle Werkstoffe ersetzen. Ausgangspunkt für diese Bemühungen war das Stoffgemisch Tallöl, auf dessen Basis sich mittels verschiedener synthetischer Aufbereitungsstufen hochwertige Reaktivharzsysteme herstellen lassen. Zusammen mit einer Vernetzerkomponente können diese zu äußerst festen Kunststoffmaterialien ausgehärtet werden, die sich beispielsweise für den Einsatz im Bauwesen eignen.
Die Kombination von Tallöl mit einem kalthärtenden Vernetzer war hierbei ein völlig neuer Ansatzpunkt auf dem Gebiet der biobasierten Kunststoffe. Mit der Rückführung des Nebenproduktes Tallöl in den Produktionskreislauf konnte entlang der Nutzungskaskade von Holz ein weiterer stofflicher Nutzungsschritt etabliert und das Wertschöpfungspotenzial erhöht werden.
Bioharzgebundene Bodenbeläge
Für die Herstellung tallölbasierter Schaumstoffhalbzeuge im industriellen Maßstab haben die Projektpartner außerdem ein besonderes Hochdruckverschäumungsverfahren erprobt, bei dem das Harzgemisch mit einem speziellen Mischkopf in eine entsprechende Werkzeugform gefüllt und unter Expansion eines Treibgases aufgeschäumt wird. Dazu mussten zunächst hochwertige Harzgemische gewonnen und ein geeigneter Anhydrid-Härter entwickelt werden. Bei den anschließenden Materialtests wurden zahlreiche Stoff- und Härterkombinationen auf ihre Eigenschaften hin charakterisiert sowie verschiedene Formmassen und Strukturschäume im Labormaßstab gefertigt. Auf Basis dieser Testergebnisse konnten das Aufschäumen der Harzgemische im industriellen Maßstab und der konkrete Einsatz in Form von bioharzgebundenen Bodenbelägen erprobt werden. Das Fraunhofer IMWS hat dabei Formmassen und Schäume für den industriellen Werkstoffeinsatz hergestellt und diese mechanisch, thermomechanisch und morphologisch charakterisiert.
Besser verträglich
Im Projekt sind hochwertige Kunstharzsysteme entstanden, die je nach Anforderung und Verarbeitung modifiziert werden können. „Die Vorteile der neuartigen Kunstharzsysteme liegen nicht nur im biogenen Ursprung der verwendeten Ausgangsstoffe, sondern auch in einem insgesamt energieeffizienteren Herstellungsverfahren, da in der Verarbeitung pflanzenölbasierte Strukturschaumstoffe bei niedrigeren Temperaturen schneller aushärten“, sagt Nicole Eversmann, Projektleiterin am Fraunhofer IMWS. Und bei der gesundheitlichen Verträglichkeit punkten Kunstharzsysteme auch noch.
Vom Baum zum Strukturschaum
Am Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS wurden in einem Verbundforschungsprojekt des Spitzenclusters BioEconomy Kunststoffe aus Biomasse entwickelt. Entstanden sind nachhaltige Biopolymere auf Basis von Tallöl, die als Bodenbeläge und Strukturschaumstoffe im Haus- und Möbelbau genutzt werden können.
 Foto: Fraunhofer IMWSIm Projekt haben Forscher Proben aus Kunststoff hergestellt, der auf Tallöl basiert, und dabei verschiedene Härter getestet. |
Im gerade abgeschlossenen Forschungsvorhaben „Effimat“ haben sechs Projektpartner gemeinsam an einer solchen Lösung gearbeitet: das Fraunhofer IMWS, das Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP sowie verschiedene Industriepartner. Ziel war, Biopolymere für Bodenbeläge und Schaumstoffe und darauf abgestimmte Verarbeitungstechnologien zu entwickeln. Solche Produkte werden bisher auf Erdöl-Basis produziert. Im Projekt gelang es, sie aus Tallöl herzustellen, das als Nebenprodukt bei der Herstellung von Zellstoff aus Holz anfällt.
Der Ansatz des Clusterprojektes bestand in der ganzheitlichen Nutzung des Rohstoffs Holz. So wollten die beteiligten Unternehmen und Forschungseinrichtungen neue Spielräume für innovative Substitutionswerkstoffe schaffen, die mit vergleichbaren oder vollkommen neuen Eigenschaften konventionelle Werkstoffe ersetzen. Ausgangspunkt für diese Bemühungen war das Stoffgemisch Tallöl, auf dessen Basis sich mittels verschiedener synthetischer Aufbereitungsstufen hochwertige Reaktivharzsysteme herstellen lassen. Zusammen mit einer Vernetzerkomponente können diese zu äußerst festen Kunststoffmaterialien ausgehärtet werden, die sich beispielsweise für den Einsatz im Bauwesen eignen.
Die Kombination von Tallöl mit einem kalthärtenden Vernetzer war hierbei ein völlig neuer Ansatzpunkt auf dem Gebiet der biobasierten Kunststoffe. Mit der Rückführung des Nebenproduktes Tallöl in den Produktionskreislauf konnte entlang der Nutzungskaskade von Holz ein weiterer stofflicher Nutzungsschritt etabliert und das Wertschöpfungspotenzial erhöht werden.
Bioharzgebundene Bodenbeläge
Für die Herstellung tallölbasierter Schaumstoffhalbzeuge im industriellen Maßstab haben die Projektpartner außerdem ein besonderes Hochdruckverschäumungsverfahren erprobt, bei dem das Harzgemisch mit einem speziellen Mischkopf in eine entsprechende Werkzeugform gefüllt und unter Expansion eines Treibgases aufgeschäumt wird. Dazu mussten zunächst hochwertige Harzgemische gewonnen und ein geeigneter Anhydrid-Härter entwickelt werden. Bei den anschließenden Materialtests wurden zahlreiche Stoff- und Härterkombinationen auf ihre Eigenschaften hin charakterisiert sowie verschiedene Formmassen und Strukturschäume im Labormaßstab gefertigt. Auf Basis dieser Testergebnisse konnten das Aufschäumen der Harzgemische im industriellen Maßstab und der konkrete Einsatz in Form von bioharzgebundenen Bodenbelägen erprobt werden. Das Fraunhofer IMWS hat dabei Formmassen und Schäume für den industriellen Werkstoffeinsatz hergestellt und diese mechanisch, thermomechanisch und morphologisch charakterisiert.
Besser verträglich
Im Projekt sind hochwertige Kunstharzsysteme entstanden, die je nach Anforderung und Verarbeitung modifiziert werden können. „Die Vorteile der neuartigen Kunstharzsysteme liegen nicht nur im biogenen Ursprung der verwendeten Ausgangsstoffe, sondern auch in einem insgesamt energieeffizienteren Herstellungsverfahren, da in der Verarbeitung pflanzenölbasierte Strukturschaumstoffe bei niedrigeren Temperaturen schneller aushärten“, sagt Nicole Eversmann, Projektleiterin am Fraunhofer IMWS. Und bei der gesundheitlichen Verträglichkeit punkten Kunstharzsysteme auch noch.
Weitere Nachrichten zu "Kunststoff":
8. Oktober 2025
Biokunststoffe stehen seit vielen Jahren im Zentrum der Suche nach umweltfreundlichen Alternativen zu konventionellen Kunststoffen. Sie können den Bedarf an fossilen Rohstoffen reduzieren, schonen Ressourcen und tragen dazu bei, den CO₂-Ausstoß zu senken. Für industrielle Anwendungen sollten sie jedoch nicht nur nachhaltig sein, sondern sich auch gut verarbeiten lassen. Genau daran arbeitet das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP im Potsdam Science Park und stellt seine Entwicklungen im Bereich biobasierter und bioabbaubarer Kunststoffe am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 7 / Stand SC05 vor. (mehr …)19. Oktober 2022
Zuverlässige Lebensdauerabschätzung von Kunststoffrezyklaten
Rezyklate machen Produkte nachhaltig und wettbewerbsfähig. Sicherheit und zuverlässige Funktion müssen dabei gewährleistet sein. Forscher aus dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit zeigen auf der K 2022 am Fraunhofer-Stand, Halle 7, SC01, wie die Qualität von Produkten aus Kunststoffrezyklaten im frühen Entwicklungsprozess, vor der Serienfertigung, zuverlässig untersucht werden kann. (mehr …)12. Oktober 2021
Die Corona-Pandemie ist ein Treiber für die Verwendung von UV-C-basierten Desinfektionsgeräten. Diese sind eine wirkungsvolle und sinnvolle Ergänzung zu anderen Desinfektionsmaßnahmen. Wie lange, aber bestrahlte Kunststoffe in Bahnen, Flugzeugen oder Supermärkten der hochenergetischen UV-C-Behandlung standhalten, ist bislang nicht genau untersucht. Optik und Schutzfunktion der Kunststoffprodukte können beeinträchtigt werden, wenn die UV-C-Beanspruchung höher ist als die Wirkung von Absorbern und Stabilisatoren in den Materialien. Ein neues Verbundvorhaben des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF soll die Wirksamkeit verfügbarer UV-Stabilisatoren gegen UV-C-Strahlung testen und frühzeitig wirksame(re) Additivkombinationen entwickeln. (mehr …)25. März 2019
Fakuma 2020: Fokus auf Vernetzung bei Kunststoffverarbeitung
Mit einem Fokus auf voranschreitende Vernetzung in der Kunststoffverarbeitung kehrt die Fachmesse Fakuma vom 13. bis zum 17. Oktober 2020 auf das Messegelände in Friedrichshafen zurück. Bis zur flächendeckenden Vernetzung sei allerdings noch ein weitere Weg zurückzulegen, so ein Insider. (mehr …)28. August 2018
Kunststoffverarbeitung: Fakuma zeigt innovative Leichtbau-Lösungen
Hochbelastbare, endlosfaserverstärkte und funktionale Kunststoffbauteile bieten für die Automobil- und Luftfahrtindustrie und zahlreiche andere Bereiche große Leichtbau-Potenziale. Neue Lösungen für die Produktion von leichten und beständigen Bauteilen zeigt die Fakuma vom 16. bis 20. Oktober 2018 in Friedrichshafen. (mehr …)9. Oktober 2017
Unter dem Motto "Kunststoffoptik aus Aachen" präsentieren Forscher auf der Fakuma aktuelle Ergebnisse aus dem Forschungs- und Entwicklungsfeld "Optik". Herzstück ist die Herstellung von mikrostrukturierten Linsen aus Flüssigsiliconkautschuk (LSR). Über die Besonderheiten dieses Materials sprach DIE MESSE mit Malte Röbig, Experte für optische Komponenten am IKV. (mehr …)8. Oktober 2025
Mit dem Start des Forschungsprojekts LEAF wird ein innovativer Weg in der Entwicklung nachhaltiger Kunststoffbauteile eingeschlagen. Ziel des Projekts ist die Entwicklung biobasierter Materialien, die sich nicht nur effizient im Spritzgussverfahren verarbeiten lassen, sondern deren Kompostierdauer auch gezielt gesteuert werden kann. (mehr …)24. Juni 2025
Was bisher noch 15 Sekunden dauerte, gelingt nun in weniger als zwei: Dank neuer Single-Shot-Technologie kann das goROBOT3D-System, entwickelt von Forschern des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, dreidimensionale Objekte künftig noch effizienter erfassen – selbst dann, wenn diese transparent oder schwarz sind. Das Institut präsentiert die Technologie erstmals auf der diesjährigen automatica. (mehr …)24. September 2024
Forscher am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM haben erstmals einen Kunststoff-Patch entwickelt, mit dem sich bisher aufwändige Reparaturprozesse an beschädigten Flugzeug-Leichtbaukomponenten deutlich beschleunigen und vereinfachen lassen. Der thermoformbare und kreislauffähige Reparatur-Patch wird auf den defekten Bereich gedrückt und erhält seine Endfestigkeit in nur 30 Minuten. Aufgrund seiner Wandelbarkeit lässt sich der neuartige faserverstärkte Kunststoff von der Luftfahrt über die Orthopädie in unterschiedlichsten Branchen einsetzen. (mehr …)10. September 2024
Maschinenstillstände verringern
Intelligente Algorithmen erkennen Fehler und Verschleißerscheinungen und die Smart Watch verrät dem Maschinenbediener, wie er die Störungen beheben kann: Ein Forschungsteam vom Fraunhofer IPA hat zusammen mit Partnern aus der Industrie eine Methode entwickelt, wie Künstliche Intelligenz in die Instandhaltung integriert werden kann. (mehr …)