Bodenbelege oder Schaumstoffe bestehen in der Regel aus erdölbasierten Stoffen. Diese endliche Ressource durch nachwachsende Rohstoffe oder Reststoffe zu ersetzen, war Ziel des soeben beendeten Forschungsvorhaben „EffiMat“. Darin hat ein Konsortium aus sechs Partnern nach neuen Wegen gesucht, Biopolymere für Bodenbeläge und Schaumstoffe herzustellen sowie entsprechende Verarbeitungstechnologien zu entwickeln. Beteiligt waren das Fraunhofer IMWS, das Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP sowie die Unternehmen Miltitz Aromatics, Hennecke Polyurethane Technology, ö_Konzept und BARiT Kunstharz und Belagstechnik. Das Projekt wurde von April 2015 bis September 2017 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit knapp 1 Mio. Euro gefördert.

Tallöl als Ausgangsstoff für neue Biopolymere

Bei ihrer Suche nach geeigneten Biopolymeren konzentrierten sich die EffiMat-Forscher auf den Rohstoff Holz. Aus einem Nebenprodukt, das bei der Herstellung von Zellstoff aus Holz anfällt, konnte das Team Tallöl gewinnen. Auf Basis dieses pflanzenbasierten Öls und in Kombination mit verschiedenen synthetischen Aufbereitungsstufen ließen sich hochwertige Reaktivharzsysteme mit neuen Eigenschaften herstellen. So gelang es in Verbindung mit einer Vernetzerkomponente, die Biopolymere zu äußerst festen Kunststoffmaterialien auszuhärten, die sich beispielsweise für den Einsatz im Bauwesen eignen.

Strukturschaumstoffe bei niedriger Temperatur aushärten

Völlig neu bei der Herstellung biobasierter Kunststoffe war die Kombination von Tallöl mit einem sogenannten kalthärtenden Vernetzer. „Die Vorteile der neuartigen Kunstharzsysteme liegen nicht nur im biogenen Ursprung der verwendeten Ausgangsstoffe, sondern auch in einem insgesamt energieeffizienteren Herstellungsverfahren, da in der Verarbeitung pflanzenölbasierte Strukturschaumstoffe bei niedrigeren Temperaturen schneller aushärten“, erläutert Nicole Eversmann, Projektleiterin am Fraunhofer IMWS.

Das besondere: Mit der Rückführung des Nebenprodukts Tallöl in den Produktionskreislauf wurde eine weitere Option zur stofflichen Nutzung von Holz etabliert und damit das Wertschöpfungspotenzial des Rohstoffs erhöht. Auch wurde ein besonderes Hochdruckverschäumungsverfahren erprobt, das die Herstellung tallölbasierter Schaumstoffhalbzeuge im Industriemaßstab möglich macht.

Anpassungsfähige Kunstharzsysteme

Bei diesem Verfahren wurde das Harzgemisch mit einem speziellen Mischkopf in eine entsprechende Werkzeugform gefüllt und unter Expansion eines Treibgases aufgeschäumt. Eigens dafür hatte das EffiMat-Team zuvor entsprechende hochwertige Harzgemische und einen geeigneter Anhydrid-Härter entwickelt, Stoff- und Härterkombinationen auf ihre Eigenschaften getestet und unterschiedliche Formmassen und Strukturschäume im Labormaßstab gefertigt. Im Ergebnis konnte nicht nur das Aufschäumen der Harzgemische im industriellen Maßstab und deren Einsatz in Form von bioharzgebundenen Bodenbelägen parallel erprobt werden. Auch wurden Kunstharzsysteme entwickelt, die vielseitig anwendbar sind und je nach Anforderung und Verarbeitung modifiziert werden können.

bb