Biokunststoffe – vor allem jene, die bioabbaubar sind – werden oft als Lösung im Kampf gegen Kunststoffabfälle in der Umwelt gesehen. „Theoretisch zerfällt der Biokunststoff und wird von der Natur restlos abgebaut. Bei näherer Betrachtung wird jedoch schnell klar: Reine Polymilchsäure (PLA), einer der gängigsten Biokunststoffe am Markt, baut nur sehr langsam ab. Die Zugabe von thermoplastischer Stärke (TPS) würde diesen Umstand verbessern, allerdings lässt sich die veränderte Rezeptur meist schlechter verarbeiten“, erklärt Projektleiter Christoph Burgstaller, Geschäftsführer des TCKT – Transfercenter für Kunststofftechnik.
Ziel im Projekt „BioKAVA“ war, neue bioabbaubare und recycelfähige Materialien auf Basis von PLA und TPS zu entwickeln, die sowohl feste und steife als auch weiche und elastische mechanische Eigenschaften erfüllen. Das Projektteam hat sich auf vier Anwendungsbeispiele konzentriert: eine Rüsselkäferfalle, einen Schraubverschluss, eine Kaffeekapsel und eine Biofaser.
Jeder der gewählten Demonstratoren hatte seine Tücken in der Verarbeitung, wie Burgstaller beschreibt: „Die Biofasern auf PLA-Basis waren nicht ganz einfach zu spinnen und durch die im Prozess notwendigen Spinnöle auch schwer zu recyceln. Die Projektpartner NGR und IFG Asota haben zusammen aber gezeigt, dass es technologisch möglich ist, das Material so anzupassen, dass es versponnen und zu einem Vlies aus 100 % rezykliertem PLA weiterverarbeitet werden kann.“
Auch das Herstellen einer Kaffeekapsel auf PLA-Basis erforderte die Kooperation und Expertise aller Projektpartner. „So eine Kapsel ist kurzzeitig einer hohen Temperatur ausgesetzt, deshalb hat unser Projektpartner TPK für diesen Anwendungsfall das Material modifiziert. Zur ursprünglichen Stärke von ARIC fügten wir ein Pflaumenkernmehl hinzu. Dieser Verstärkungsstoff, ein Nebenprodukt der Kern-Tec, erhöhte die Wärmeformbeständigkeit“, erklärt Burgstaller. Eine weitere Herausforderung war auch der Spritzguss, für den Miraplast das Werkzeug ausgelegt und die Prototypen spritzgegossen hat. „Herausgekommen ist schließlich eine kurzzeitig wärmebeständige und bioabbaubare Kapsel, die entgegen unseren ersten Befürchtungen auch keinen nach Pflaume schmeckenden Kaffee erzeugt, wie der Test von IM Polymer zeigte“, berichtet Burgstaller.
Zusätzlich erzeugte das Projektteam eine ausreichend weichmodifizierte PLA-Rezeptur unter Zuhilfenahme von biobasiertem Weichmacher. NaKu passte die Rezeptur weiter an, bis die Schraubverschlüsse dicht waren.
