Biopolymere Polylactid-Blend mit spezieller Kristallstruktur für Kunststoffseile

Bremer Forscher konnten jetzt zwei Polylactid-Typen (PLA) kombinieren und dabei einen leistungsfähigen Kunststoff mit Stereokomplex-Kristallstruktur im Technikumsmaßstab herstellen.

Technische Fasern aus Kunststoff machen etwa Seile von Kinderschaukeln sicher oder sind bei medizinischen Operationen unverzichtbar. Die Basis für diese zäh-festen Fasern sind zum Großteil noch Polymere, die aus dem begrenzten Rohstoff Erdöl hergestellt wurden. Doch Dr. Boris Marx vom Faserinstitut Bremen e. V. forschte nach Alternativen auf Biopolymerbasis – und das mit Erfolg. Somit gehört er zu den Nominierten für den Otto-von-Guericke-Preis 2022. Denn das Forschungs- und Transfernetzwerk Mittelstand AIF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. vergibt den mit 10.000 Euro dotierten Preis und hat sich das Ganze deshalb näher angeschaut.

Kristalliner PLA-Blend ersetzt erdölbasierte Kunststofffasern

Biopolymere wie zum Beispiel Polylactid (PLA) bestehen aus biobasierten, nachwachsenden Rohstoffen. Sie sind im Gegensatz zu den üblichen Polymeren deshalb biologisch abbaubar. PLA wird durch chemische Synthese aus Milchsäure hergestellt, um es grob zu erklären. Kommerziell verfügbares PLA wird zu Garnen verarbeitet, die derzeit zum Beispiel für Heimtextilen genutzt werden können. Doch leider sind die Festigkeiten für technische Anwendungen bisher nicht ausreichend gewesen. Das hat sich jetzt aber geändert!

Denn im Rahmen des IGF-Projektes „Hochleistungs-PLA-Biko-Fasern“ ist es erstmals gelungen, ein PLA-Blend mit Stereokomplex-Kristallstruktur im Technikumsmaßstab herzustellen. (Anmerkung der Redaktion: Das Akronym Biko steht dabei für Bikomponenten). Dabei wurden zwei PLA-Ausgangsmaterialien per Compoundierprozess vermischt. Das Besondere, betonen die Forscher, sei dabei die Prozessführung mit Blick auf die Temperatur. Das Ergebnis ist ein pulverartiger PLA-Blend mit Stereokomplex-Kristallstruktur. Aufgrund der Kristallstruktur stehe der Entwicklung von Garnen mit höheren Festigkeits- und Steifigkeitswerten nichts mehr im Wege. Und die einfache Überführung in den Industriemaßstab erlaube eine ausreichende Materialverfügbarkeit, weshalb diese Alternative aus Biokunststoff auch noch bezahlbar sein dürfte. Damit könnten die Einsatzgebiete von biotechnologischen PLA-Fasern deutlich ausgeweitet, herkömmliche Kunststoffe weiter ersetzt, sowie im Gegenzug Ressourcen und Umwelt entsprechend geschont werden.

Mögliche Anwendungsfelder der neuen Polymerfaser

Für die Medizintechnik und speziell für Entwickler und Produzenten von innovativen textilen Implantaten seien die im Projekt erzielten Forschungsergebnisse von hoher Bedeutung. Denn bisher gebe es auf dem Markt keine Produkte auf PLA-Basis in stereokomplexer Form. Der jetzt verfügbare PLA-Blend ermöglicht folglich die Entwicklung neuartiger Produkte, wie zum Beispiel verbesserte Osteosyntheseplatten zur Behandlung von Frakturen, wie es weiter heißt. Man erhofft sich dabei auch einen Ausbau des Produktportfolios, wie Dr. Sven Oberhoffner von der ITV Denkendorf Produktservice GmbH mittelständische Interessen in Zusammenhang mit dem IGF-Projekt anmerkt.

Aber nicht nur die Medizinbranche sondern auch die Luft- und Raumfahrtechnik oder der Automobilbau könnten davon profitieren. Weil der stereokomplexe PLA-Werkstoff auf einer industrienahen Technikumsanlage entwickelt worden ist, sind die Parameter, die erforscht wurden, sehr leicht in die Industrie übertragbar, wie weiter oben schon angedeutet. Das geschehe derzeit mit dem projektbegleitenden Ausschuss, gemeinsam mit kleinen und mittelständischen Unternehmen und dem AIF-Mitglied Forschungsvereinigung Werkstoffe aus nachhaltigen Rohstoffen e.V. - WNR. (pk)

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