Spritzgießen mit Biokunststoffen und biobasierten Materialien

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In der Welt, in der wir leben, fällt eine Menge Abfall an, sowohl in der Industrie als auch in den Haushalten. In der Vergangenheit wurden all diese Abfälle auf eine Mülldeponie gebracht und dort verrottet. Allmählich erkannte die Gesellschaft, dass diese Praxis für die Umwelt nicht nachhaltig war, und es wurde beschlossen, den Abfall nach dem Material zu trennen, aus dem er bestand. Dies führte auch zum Recycling verschiedener Materialien auf industrieller Ebene, wie Glas, Aluminium, Papier und verschiedene Kunststoffe.

Im Fall von Kunststoffen hat das Recycling der Umwelt geholfen, indem es die Menge an Kunststoffabfällen auf den Deponien stark reduziert hat.

Im Zuge des gesellschaftlichen Fortschritts reichte dies nicht mehr aus, und zusätzlich zur Ölkrise in den Vereinigten Staaten im Jahr 1973 wurde beschlossen, nach Polymeren zu suchen, die nicht synthetisch hergestellt oder aus Erdöl gewonnen wurden.

Um die Auswirkungen von Kunststoffen auf Erdölbasis wie Polyester, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyurethan, Polyethylen, Nylon und ABS zu verringern, wurden die ersten Biomaterialien erforscht und vermarktet, von denen viele aus verschiedenen Arten des Pflanzenreichs gewonnen werden.

Es ist notwendig, einen Unterschied zwischen einem Kunststoff biologischen Ursprungs und einem biologisch abbaubaren / biologisch kompostierbaren Kunststoff zu machen, da sie nicht dasselbe sind und das eine nicht notwendigerweise mit dem anderen verbunden sein muss.

Was ist ein biobasierter Kunststoff?

Ein biobasierter Kunststoff bedeutet, dass er aus nachwachsenden Rohstoffen, wie z.B. aus Biomasse gewonnen wurde. Frente a los plásticos de origen bio, están los que se han obtenido de fuentes de energía no renovables como el petróleo. Mit anderen Worten: Ob ein Kunststoff organischen Ursprungs ist oder nicht, hängt von der Quelle des Rohstoffs ab, aus dem er gewonnen wurde.

Was ist ein biologisch abbaubarer/biokompostierbarer Kunststoff?

Außerdem ist es wichtig, zwischen biologisch abbaubarem/biokompostierbarem und nicht biologisch abbaubarem Kunststoff zu unterscheiden. Biologisch abbaubar/Biokompostierbar bedeutet, dass ein Material durch die Wirkung von Mikroorganismen wie Bakterien, Pilzen und Algen abgebaut wird.

Der Unterschied zwischen biologisch abbaubar und biokompostierbar ist gering. Um als biokompostierbar zu gelten, müssen sie sich genauso schnell zersetzen wie kompostierbare Materialien wie Laub, Papier und Holzspäne und dürfen keine Fragmente hinterlassen, die länger als 12 Wochen im Abfall verbleiben, keine Schwermetalle oder Toxine enthalten und das Wachstum von Pflanzen ermöglichen. Wenn sich das Material nicht oder nur sehr langsam abbaut, gilt der Kunststoff als nicht biologisch abbaubar.

Diese Grafik zeigt einige Beispiele für Kunststoffe, die nach ihrer Herkunft und ihrer biologischen Abbaubarkeit klassifiziert sind:

BIOBASIERTE KUNSTSTOFFE

STÄRKEBASIERTE KUNSTSTOFFE.

Von allen biobasierten und biologisch abbaubaren Kunststoffen zeichnen sich Kunststoffe auf Stärkebasis durch ihre Verwendung aus. Es handelt sich um Polysaccharide pflanzlichen Ursprungs, die in der Regel aus Quellen wie Kartoffeln, Weizen, Reis usw. gewonnen werden.

Nutzen und Vorteile

Flexible Verpackungen, Taschen, Küchengeräte, Spielzeug…

Der Nachteil dieser Kunststoffe ist, dass sie eine schlechte Wasserbeständigkeit aufweisen, da sie wasserlöslich sind.

KUNSTSTOFFE AUF BASIS VON KUNSTSTOFFEN.

PLA wird durch die Polymerisation von Milchsäure gewonnen, die hauptsächlich aus Mais, Weizen und Zuckerrüben gewonnen wird.

Seine Hauptanwendungen sind Verpackungen, 3D-Druck, Flaschen, Schrumpffolien…

Nachteilig ist die geringe UV-Beständigkeit.

PHBV (POLYHYDROXYBUTYLVALERAT)

Sie ist die am wenigsten bekannte der drei. Dies wird erreicht, indem zwei Arten von Bakterien namens „Alcaligenes eutrophus“ und „Escherichia coli“ mit Glukose aus den Resten von Erntepflanzen (Kartoffeln, Weizen…) gefüttert werden.

Es wird für verschiedene Anwendungen eingesetzt, unter anderem für Produktverpackungen und im medizinischen Bereich, da es biokompatibel ist, d. h. ein Polymer, das mit dem menschlichen oder tierischen Körper verträglich ist. Es ist ein sehr vielversprechendes Material

Der größte Nachteil sind im Moment die Herstellungskosten.

Die folgende Tabelle zeigt das Potenzial für die Substitution traditioneller Materialien durch diese drei biobasierten Kunststoffe nach ihren mechanischen Eigenschaften, ihrem Preis und ihrer Dichte.

++ Vollständiger Ersatz.

+ Teilweiser Ersatz.

– Ersatz nicht möglich.

BIOKOMPOSITEN

Es gibt nicht nur diese Arten von Polymeren, wenn man von Biopolymeren spricht. Zusätzlich zu den oben genannten wird manchmal eine Zwischenlösung gewählt, sei es aus Kostengründen, wegen der mechanischen Eigenschaften oder aus ästhetischen Gründen. Dabei handelt es sich um die Verwendung von Biokompositen, die eine Mischung aus einem organischen Polymer und Naturfasern darstellen.

In der Regel wird ein Anteil von Naturfasern zwischen 20 und 70 % des Gesamtgewichts verwendet. Die am häufigsten verwendeten Fasern sind Holzfasern in Form von Fasern, Partikeln oder Mehl.

Die am häufigsten verwendeten Fasern sind Hanf, Jute, Flachs und Bambus. Der Rohstoff wird auch aus agroforstlichen Abfällen wie Nussschalen, insbesondere Mandeln und Sonnenblumenkernen, oder Olivenkernen gewonnen.

Je nach Härte des gewählten Holzes sind Eigenschaften wie der Biege- und Zugmodul des Verbundwerkstoffs höher oder niedriger.

BIONANOKOMPOSITE

Ähnlich wie Biokomposite sind Bionanokomposite, die sich in einer experimentellen Phase befinden. Der Unterschied besteht darin, dass die Faserpartikel eine Größe von weniger als 100 nm haben müssen, um als Bionanokomposit zu gelten.

Ihr Vorteil gegenüber normalen Verbundwerkstoffen besteht darin, dass sich die Last aufgrund ihrer geringen Größe nahezu gleichmäßig auf das gesamte Material verteilt. Da die Partikel so fein sind, können sie außerdem die Eigenschaften des Polymers verbessern und sicherstellen, dass das Polymer, wenn es biokompatibel ist, seine Biokompatibilität nicht verliert.

Bei MOLDBLADE Umweltfreundliche Herstellung arbeiten wir mit einer breiten Palette herkömmlicher Polymere und Verbundstoffe, mit biologisch abbaubaren, wasserlöslichen und recycelten Biokunststoffen und zunehmend auch mit Biopolymeren und Biokompositen. Wenn Sie ein Projekt durchführen möchten, nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf. Sie erhalten eine professionelle Beratung und einen großen Erfahrungsschatz auf dem Gebiet des Kunststoffspritzgießens.