Fallstudie

Stärke: Polymer aus Amylose (linear, schlecht wasserlöslich) und Amylopektin (verzweigt, besser wasserlöslich)

Unterschiedliche Anteile beeinflussen Gelbildung und Retrogradiation (Verarbeitung)

biobasierte, biologisch abbaubare thermoplastische Polymere

Werden von Bakterien aus nachwachsenden Rohstoffen (zB Zucker) hergestellt

• spröde, hochkristallin, kurzkettig (zB PHB)

• flexibel, niedrige Kristallinität, langkettig (zB PHO)

• vielseitig einsetzbar, Medizin, Pharmazie, landwirtschaft, Verpackungen…

Ziel: Stärke in thermoplastiche Stärke umwandeln

Verfahren: Folienextrusion (Plastifizieren wie Glycerin, Transparenz durch Kristallisation einstellbar)

Schaummextrusion (mit treibmittel für leichte poröseProdukte wie Dämmmaterial)

Spritzguss

3D-Druck

Landwirtschaft: Mulchfolie (Nachteil: höhere EKosten, aber Entsorgung entfällt)

Stärke wird leicht abgebaut, PE schwerer

Abbau stark abhängig von Bedingungen wie T Sauerstoffverfügbarkeit, Prooxidantien

Metallzusätze beschleunigen Abbau

• Produktion unter nährstoffreichen Bedingungen durc hMikroorganismen

• Substrate: Zucker, Pflanzenöle, Abfallstoffe(zB Kaffesatz)

Weiterverarbeitung:

• chemisch

• mechanisch

• biologische Rückgewinnung: Tiere fressen PHA Bakterien, SCHEISSEN gereinigtes PHA aus (Zitat Annika)

• biologischabbaubar auch im Ozean

• Geschwindigkeit Abbau nimmt mit Wassertiefe ab

• PHA Plastiktüten zersetzen sich je nach Bedingungen in wenigen Tagen bis Monate

• Potenzial als Ersatz für herkömmliche Kunststoffe

• Herausforderungen: Barriereeigenschaten udn Flexibilität begrenzt, niedrige Schmelzfestigkeit, enges Verarbeitungsfenster

• Verbesserungsansätze: Erhöhung Kristallinität, Mischung mit anderen Polymeren (zB. PLA), Zusatz von Weichmachern, zur Verbessreung der Flexibilität und Dehnung (Nachteil: erhöhen auch Wasserdampf und Sauerstoffdurchlässigkeit)

NIAS: non intentionally added Substanzes : Stoffe, die aus flasche migrieren, obwohl sie nicht enthalten sein sollten

Migrierende Stoffe aus PET:

kann süßlicher schmecken wegen acetaldehyd

chemischer Geschmack, Geruch durc h Formaldehd

PET= Therephtalatsäure und Etylenglykol

Entsteht durch Polykondensation

• Tm 250-260°C

• Tg 70-80°C

• Gute CO2 Barriere, moderate O2 und H2O Barriere

• Schlagzähigkeit gut

• empfindlich gegenüber Alkalen und UV Licht

• Hygroskopisch, daher Trocknung vor Verarbeitung nötig

• Migrierende Stoffe, beeinflusst durch:

  T, Recylatanteil, Qualität Recyklat (Je mehr Rezyklat oder schlechtere Quali, desto mehr Migration), Extrusionstechnik

• Abhängig von Getränk (kohlensäure Milch saft reduziert geschmack und gerucht)

Partikel mit Größe 1-100 nm

kommen in Natur oder Nebenprodukt Verbrennungsprozesse vor, außerdem gezielte Herstellung

• Titannitrid

• Siliziumoxid

• Kaolin

• Nano-Ton

• Nanocellulosse

• Nanosilber

  Einsatz als: Nanopartikel, Nanokomposite

• Verbesserung Dichtigkeit (gegen Gase und Feuchtigkeit)

• UV Schutz

• Mechanische Verstärkung (Festigkeit, Flexibilität)

• Antimikrobielle Wirkung, Sensorische Funktionen (zb PH Anzeige bei Smart Packaging

• Nachhaltigkeit (biobasierte Lösungen, kompostierbare Systeme

Migration in LM

Umweltbelastung bei entsorgunf

Recyclingerschwernis

Gesundheitsrisiken bei Herstellung/Verarbeitung für Mitarbeiter

durch Nano-Ton und Pla-Kristallinität

Annealing: verändert Orientierung der Tonpartikel: Material wird weiterbeheizt, hält Spannung länger, geht langsam aus

Tortousity: Modell zur Beschreibung Wasserdampftransportverhalten in PolymerNanokomposit-filmen

Nanocellulose udn Anthocyane (natürlicher Farbstoff mit pH-Sensitivität)

-> zB frischeüberwachung von Meeresfrüchten durch Farbänderung

Folien mit eingeschlossenen Gasblasen, hergestellt aus PE,PP PS PUR

Flach oder Blasextrusion mit Treibmitteln (zB CO2 und Natriumcarbonat)

Material (Viskosität, Verstreckfhigkeit, Additive)

Prozessparameter: Düsengeometrie, Temperatur, Druck, Treibmittel, Verfahren)

Eigenschaften:

Geringe Dichte, Stoßdämpfung, thermische Isolation, Feuchtigkeitsresistenz

Einsatz: Einschlagmaterial, Zwischenanlagen, Tragegriffe, Etiketten

Dichte: sinkt linear mit steigendem Treibmittel

E-Modul: sinkt mit Treibmittel, kann durch Orientierung erhöht werden

Zugfestigkeit: höher in MD als CD, abhängig von Dicke, T, Gebläseleistung, unabhängig von Schaumanteil

Schrumpf: stärker in MD, Abh. v. Dicke, T, Gebläseleistung, unabhängig von Schuamanteil

Ja, durch mehr Schäumen

• Nanobasiert (Nanocellulose AKD)

• Stärkebasiert (Mais)

• Formgedächtnis (PUR mit Wasser als Treibmittel)

Oxygen Scavengers, Halloysite Nanotubes (HNT), Pektin-Filme, Aloevera/Chitosan-Filme

verlängerung durch Zinkoxid-Nanopartikel in Biopolymeren, zB. Chitosan, PLa und Stärke (antimicrobiell)

Wachsbeschichtungen verbessern ÖL/Wasserdampfbarriere

PVA-/Tonmineralien verlängern Diffusionsweg (Tortousityeffekt)

Für Brot: mehrlagige Struktur: Papier+Stärke/Salz+PE

Nanofibrillierte Cellulose (NFC) bei PEbeschichtetem Karton: verbessert Recyclingfähigkeit (saubere Trennung Pe und Karton)

Polyactid: biobasiert, biologisch abbaubar, transparent, steif formstabil

Herstellung: Zucker -> Milchsäure -> Lactid -> PLA

Mechanische eigenschaften:

Zugfestigkeit: höher als PE/PP

E-Modul: Steif

Bruchdehnung: spröde bei niedriger Dehnung

Hitzestabilität: begrenzt -> keine Heißabfüllung

Talkum und Annealing verwenden

Zeiten in Spritzguss und Thermoformen reduzieren sich

chemisches Recycling

mechanisches Recycling

Kompostierbar (aber nur unter Industriellen Bedingungen, nicht auf dem heimischen Kompst!)