Seit dem 01. Juli 2020 forscht das Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe (IfBB) daran, elektrisch leitfähige und staubreduzierte Pflanzenkohle in Kunststoffe einzuarbeiten. Damit sollen nachhaltige Bioverbundwerkstoffe produziert werden, die dann zum Beispiel als Euro-Transportkisten und in der Elektroindustrie verwendet werden können. Bei dem zu entwickelnden Werkstoff handelt es sich um ein elektrisch leitfähiges Thermoplast-Pflanzenkohle-Granulat.
Im Allgemeinen gelten Kunststoffe als schlechte elektrische Leiter. Um einen zuverlässigen Umgang mit empfindlichen elektronischen Bauteilen zu ermöglichen, sind elektrisch leitfähige oder statisch ableitende Materialien für die Transportbranche erforderlich. Diese Materialien gewährleisten mittels einer besseren Kontrolle der Entladungszeit die Funktionsfähigkeit der elektronischen Bauteile. Das Team bestehend aus dem Unternehmen NovoCarbo GmbH und dem IfBB – Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe an der Hochschule Hannover hat es sich nun zum Ziel gemacht, dieses Problem zu lösen und so ein nachhaltiges und besseres Produkt im Vergleich zu konventionell verwendetem Industrieruß zu entwickeln.
Durch neue wissenschaftliche Errungenschaften können biologische und chemisch-physikalische Abläufe beim Einsatz von Pflanzenkohle effizienter in die Endanwendungsfelder integriert werden. Um dies zu ermöglichen, wird einerseits an den Pyrolyseverfahren und andererseits an der Kompression und Granulierung der Biokohle gearbeitet. Haupteinflussfaktoren sind dabei die pflanzliche Rohstoffquelle, die Pyrolysebedingungen (Temperatur, Zeit, Gasumgebung) und die Kompressions- bzw. Granulierungstechnik.
Ziel ist eine Pflanzenkohle mit einer homogenen Partikelgrößenverteilung im µm-Maßstab, welche über einen Seitendosierer kontrollierbar der Kunststoffschmelze während des Extrusionsprozesses zugeführt wird. Die notwendige verfahrenstechnische Entwicklung bezieht sich hier auf die kompressionsminimierte und vibrationsunterstützte Zugabe von hohen Anteilen an leitfähiger Pflanzenkohle über die Seitendosiereinheit des Extruders.
Für das Ziel einer elektrischen Leitfähigkeit muss sichergestellt sein, dass die pyrolysierten Partikel in hoher Anzahl im gegenseitigen Kontakt in der Thermoplastmatrix vorhanden sind, um elektrische Strompfade ausbilden zu können. Hier wird sich der Herausforderung gestellt die nötigen hohen Anteile an Biokohle in ausgewählte Thermoplaste zu integrieren unter Gewährleistung der Funktionalität und unter Beibehaltung von hinreichenden Materialeigenschaften für das anvisierte Produkt.
Durch das neu entwickelte Thermoplast-Pflanzenkohle-Granulat soll die Nachfrage nach biobasierten funktionalen Additiven in der Kunststoffverarbeitung geweckt und gefördert werden und letztendlich ein positiver Einfluss auf den Markt ausgeübt werden.
Das Projekt unter der Leitung von Prof. Dr.- Ing. Andrea Siebert-Raths als Professorin der Abteilung Bioverfahrenstechnik der Fakultät II läuft bis Ende Juni 2022 und wird gefördert durch das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) und dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi).
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- Maßgeschneiderte Kunststoffverarbeitung mit Pflanzenkohle an der Hochschule Hannover am IfBB in Forschung