Fraunhofer IAP: Neue Typen des Biokunststoffs PBS für industrielle Anwendungen

Die neuen PBS-Typen lassen sich effizient und stabil mit der gängigen Maschinentechnik verarbeiten. Erste marktfähige Produkte wurden im Blasform- bzw. Spritzgussverfahren hergestellt – (Bild: Fraunhofer IAP / Jadwiga Galties).

Biokunststoffe sind seit vielen Jahren ein zentraler Bestandteil der Suche nach umweltfreundlichen Alternativen zu herkömmlichen Kunststoffen. Sie können den Bedarf an fossilen Rohstoffen reduzieren, Ressourcen schonen und dazu beitragen, den CO₂-Ausstoß zu senken. Für industrielle Anwendungen sollten sie jedoch nicht nur nachhaltig, sondern auch gut verarbeitbar sein. Genau daran arbeitet das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP im Potsdam Science Park. Das Institut stellt seine Entwicklungen im Bereich biobasierter und bioabbaubarer Kunststoffe auf der K 2025 vor.

Im Rahmen des Projekts „Rubio“ (Regionales unternehmerisches Bündnis zum Aufbau von Wertschöpfungsketten für technische Biokunststoffe in Mitteldeutschland) wurden rund 20 neue Typen des Kunststoffs Polybutylensuccinat (PBS) entwickelt, im Pilotmaßstab produziert und weiterverarbeitet. Die neuen PBS-Typen, die auf Basis pflanzlicher Reststoffe hergestellt werden können, eignen sich für unterschiedliche Verarbeitungsverfahren wie Spritzgießen, Tiefziehen, Extrudieren und Spinnen und kommen somit für eine Vielzahl von Anwendungen in Frage, beispielsweise für Verpackungen, Gebrauchsgüter oder Textilien.

Vom Labor in die Fertigung
Den Forschenden des Fraunhofer IAP ist es gelungen, die Synthese von PBS vom Labor- bis in den 100-Kilogramm-Maßstab zu übertragen. Insgesamt wurden bereits rund drei Tonnen PBS produziert. Durch Variation der Syntheseparameter konnten verschiedene Typen von PBS realisiert werden. Für das Spritzgießen entstanden drei Varianten mit unterschiedlicher Fließfähigkeit. Weitere PBS-Typen eignen sich für das Blasformen, das Thermoformen, die Blasfolien- oder Flachfolienextrusion sowie für Melt-Blown-Verfahren oder Spinnvliese. Für die Verarbeitbarkeit ist die Polymerstruktur entscheidend. Je nach Verarbeitungsart müssen die Molekülketten unterschiedlich aufgebaut sein. Den Forschenden gelang es, sowohl vollständig lineare als auch gezielt verzweigte Polymerstrukturen herzustellen – jeweils passend zum vorgesehenen Verarbeitungsverfahren. Gleichzeitig wurde die Schmelzstabilität der Materialien verbessert. Die neuen PBS-Typen halten Temperaturen von über 200 °C stand, was als wichtiger Schritt für industrielle Anwendungen gilt.

Erprobt in der Anwendung
In Zusammenarbeit mit Industriepartnern wie der Sauer GmbH & Co. KG und der Gramß GmbH Kunststoffverarbeitung sind erste marktfähige Produkte entstanden: Eine Sporttrinkflasche und der passende Verschluss, die im Blasform- bzw. Spritzgussverfahren gefertigt wurden. Die neuen PBS-Typen wurden von industriellen Kunststoffverarbeitern an der gängigen Maschinentechnik getestet. Die Ergebnisse zeigen: Die PBS-Typen lassen sich unter realen Bedingungen stabil, effizient und mit überzeugenden mechanischen Eigenschaften verarbeiten.

Dr. Jens Balko, Leiter des Verarbeitungszentrums Biopolymere Schwarzheide: „PBS wird als biobasiertes und recyclingfähiges Material in naher Zukunft ein echter Game-Changer auf dem Markt der Biokunststoffe sein und eine entscheidende Rolle in der Kreislaufwirtschaft der Kunststoffe spielen. Durch seine ansprechende Haptik und die weiche bis mittelharte Festigkeit ist PBS eine echte Alternative für Produkte, in denen heute noch Polyethylen eingesetzt wird.“

Der Kunststoff PBS kann auf Basis regionaler pflanzlicher Reststoffe hergestellt werden. Für die Gewinnung der Bernsteinsäure, einem Schlüsselmolekül der PBS-Synthese, sind jedoch noch weitere Entwicklungen und Partner erforderlich.

K 2025, 08.-15. Oktober 2025, Düsseldorf, Halle 7, Stand SC05

Weitere Informationen: www.iap.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP, Potsdam-Golm

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