Bio-Werkstoffe Technische Fasern aus Milchsäure

Dr. Boris Marx vom Faserinstitut Bremen e.V. forscht nach biopolymeren Alternativen für technische Fasern. Mit seiner Forschung gehört Marx zu den Nominierten für den Otto von Guericke-Preis 2022.

Technische Fasern bestehen bisher häufig aus auf Erdölbasis hergestellten Polymeren. In Anbetracht der begrenzten Verfügbarkeit fossiler Rohstoffe und der Kunststoffproblematik forschte Dr. Boris Marx vom Faserinstitut Bremen e.V. nach Alternativen mit Biopolymeren. Biopolymere wie Polylactid (PLA) bestehen aus biobasierten, nachwachsenden Rohstoffen und sind, im Gegensatz zu den üblichen Polymeren aus Erdöl, biologisch abbaubar. PLA wird durch chemische Synthese auf Milchsäurebasis hergestellt. Leider sind die Festigkeiten für technische Anwendungen bisher nicht ausreichend.

PLA-Basis in stereokomplexer Form ermöglicht höhere Festig- und Steifigkeiten

Im Rahmen des IGF(Industrielle Gemeinschaftsforschung)-Projektes „Hochleistungs-PLA-Biko-Fasern“ ist es Marx erstmals gelungen, ein PLA-Blend mit Stereokomplex-Kristallstruktur im Technikumsmaßstab herzustellen. Dabei wurden zwei PLA-Ausgangsmaterialien im Compoundierprozess vermischt. Die Besonderheit liegt dabei in der Prozessführung bei der Temperatur. Das Ergebnis ist ein PLA-Blend in Pulverform mit Stereokomplex-Kristallstruktur, sodass die Entwicklung von Garnen mit höheren Festig- und Steifigkeiten ermöglicht wird und herkömmliche Kunststoffe somit substituiert werden können.

Die einfache Überführung in den Industriemaßstab erlaubt eine ausreichende Materialverfügbarkeit. Dadurch wurde das Potenzial geschaffen, technisch industrielle PLA-Garne mit erhöhten Festigkeiten zu entwickeln. Damit können die Einsatzgebiete dieser biotechnologischen Fasern deutlich ausgeweitet, herkömmliche Kunststoffe weiter ersetzt sowie Ressourcen und Umwelt entsprechend geschont werden.

Hohe Bedeutung für die Medizintechnik

Für die Medizintechnik sind die im Projekt erzielten Forschungsergebnisse von hoher Bedeutung. Denn bislang gibt es auf dem Markt keine Produkte auf PLA-Basis in stereokomplexer Form. Der jetzt verfügbare PLA-Blend kann die Entwicklung neuer und innovativer Produkte wie verbesserter Osteosyntheseplatten zur Behandlung von Frakturen ermöglichen.

Da der Werkstoff auf einer industrienahen Technikumsanlage entwickelt worden ist, können die erforschten Parameter leicht in die Industrie übertragen werden. Das geschieht derzeit mit dem projektbegleitenden Ausschuss gemeinsam mit kleinen und mittelständischen Unternehmen und dem AiF-Mitglied Forschungsvereinigung Werkstoffe aus nachhaltigen Rohstoffen e.V. – WNR.

Das Forschungs- und Transfernetzwerk Mittelstand AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. vergibt den mit 10.000 Euro dotierten Preis seit 1997 an Wissenschaftler für besondere Innovationsleistungen auf dem Gebiet der vorwettbewerblichen Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF), die vom Bundeswirtschaftsministerium mit öffentlichen Mitteln gefördert wird.

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