Beeinflussung des Werkstoffverhaltens binärer Blends aus Biokunststoffen zur Ausbildung von Partikelschäumen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Bonten; Professor Dr.-Ing. Holger Ruckdäschel
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 568252491

Die Biokunststoffe PLA und PHA sind zwei biobasierte und zugleich bioabbaubare Polymere, die ein großes Potenzial besitzen, erdölbasierte Polymere zu substituieren und zur Erreichung der europäischen Klimaziele bis 2050 beizutragen. Für einen erfolgreichen Einsatz als polymere Werkstoffe bringen diese allerdings einige Herausforderungen mit sich, die sich nachteilig in der Kunststoffverarbeitung und in den zu erzielenden Produkteigenschaften auswirken. Besonders herausfordernd ist das Bilden von Partikelschäumen. Für eine gezielte Einstellung von Verarbeitungs- und Werkstoffeigenschaften werden Polymere wie PLA und PHA über die Kunststoff-Aufbereitung modifiziert. Allerdings ist der aktuelle Kenntnisstand über die Prozess−Struktur−Eigenschaftsbeziehungen und die Eigenschaftsentwicklung durch eine Modifizierung dieser Polymere insbesondere in Form von binären Blends lückenhaft. Beispielhaft lassen sich hier unterschiedliche Ergebnisse verschiedener Studien hinsichtlich der Mischbarkeit nennen. Ein Einsatz eines Blends aus PLA und PHA als Schaumstoff ist bisher einmalig und könnte aufgrund hoher Isolations- und spezifischen mechanischen Eigenschaften eine werkstoffliche Lösung für den Transport- und Bausektor im Zeichen der Nachhaltigkeit bieten. Hierzu ist jedoch noch ein weitreichendes Verständnis der komplexen Zusammenhänge in der Eigenschaftsentwicklung von Blends durch eine Modifikation und deren Schäumverhalten notwendig. Das Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist es, die Prozess−Struktur−Eigenschaftsbeziehungen von binären Blends aus PLA und PHA zu untersuchen und das abstrahierte, erworbene Verständnis für die Herstellung von Partikelschäumen zu nutzen. Hierbei soll durch eine geeignete grenzflächenaktive Modifikation über eine Schmelzeverarbeitung im Compounder das Eigenschaftsspektrum für die Partikelschaumverarbeitung gezielt erweitert und verbessert werden. Die hergestellten Compounds sollen dabei neben einer werkstofflichen Charakterisierung auch auf ihr Schäumverhalten hin untersucht werden. Die komplexen Zusammenhänge verschiedenster Einflüsse auf die Eigenschaften des Blends sowie das Schäumverhalten sollen durch ein Werkstoffmodell beschrieben werden, das mittels maschinellem Lernen erweitert werden soll.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen