Zirkuläre und Biobasierte Kunststoffe

Schneckenelemente Doppelschneckenextruder Kunststofftechnikum Willich

Wir entwickeln kreislauffähige, biobasierte Kunststoffe, die in Folien, Fasern, Filamenten, Spritzgussteilen und vielen weiteren Formaten ebenso leistungsfähig sind wie fossil basierte Alternativen – häufig übertreffen sie diese sogar. Von der Polymerisation über die Rezeptur- und Werkstoffentwicklung bis hin zur Verarbeitung und zum Recycling decken wir die gesamte Wertschöpfungskette ab und untermauern jeden Schritt mit einer umfassenden Materialcharakterisierung.

Dank unseres jahrzehntelangen Know-hows stimmen wir das Eigenschaftsprofil jedes Werkstoffs präzise auf die jeweilige Anwendung ab und stellen sicher, dass sich unsere Kunststoffe auf konventionellen Maschinen ohne zusätzliche Umrüstung verarbeiten lassen. Dabei verlieren wir die wirtschaftliche Seite nicht aus dem Blick: Wir achten konsequent auf eine günstige Rohstoffverfügbarkeit, eine einfache Verarbeitung sowie eine sortenreine, effiziente Wiederverwertbarkeit. Bei Bedarf können wir Musterchargen im industriellen Maßstab bereitstellen, um eine zügige Marktreife neuer Produkte zu ermöglichen.

Polymertechnologie

Seit vielen Jahren befassen wir uns mit der Entwicklung und Synthese polymerer Werkstoffe sowie maßgeschneiderter Additivsysteme auf Basis nachwachsender Rohstoffe. Im Mittelpunkt stehen chemisch modifizierte Biopolymere wie Polymilchsäure (PLA) und Polyhydroxyalkanoate (PHA), die wir als Funktionsadditive für Kunststoffe, Kleb- und Schmierstoffe optimieren. Um ihre Leistungsfähigkeit zuverlässig beurteilen zu können, untersuchen wir sowohl die Abbaumechanismen unter praxisnahen Bedingungen als auch die Struktur–Eigenschafts-Relationen mit besonderem Fokus auf Morphologie und Kristallisationsverhalten.

Neben prozess- und abbautechnischen Untersuchungen verfügen wir über fundierte Kompetenz in der polymeranalytischen Charakterisierung. Thermische Analysen (DSC, TGA, TG-IR), spektroskopische Verfahren (FT-IR, Raman, NMR) und chromatographische Techniken (GPC/SEC) werden durch rheologische Messungen mittels Kapillarviskosimetrie, Titrationsanalytik zur Funktionsgruppenbestimmung und eine spezialisierte Reststoffanalyse kunststoffhaltiger Abfälle ergänzt.

Neben dieser polymertechnologischen Kernkompetenz engagieren wir uns in interdisziplinären Projekten der Kulturerbeforschung und Denkmalpflege. Wir setzen zerstörungsfreie Prüfverfahren ein, um hochwertige Oberflächen zu bewerten, ohne die Originalsubstanz zu beeinträchtigen.

Kunststoffentwicklung

Wir erforschen und optimieren Biopolymere und Rezyklate durch Blending, gezielte Additivierung und Faserverstärkung. Ein weiterer Schwerpunkt ist die reaktive Extrusion, insbesondere zur Schmelzkompatibilisierung – eine Schlüsseltechnologie für neuartige biobasierte Thermoplastische Vulkanisate (TPV). Zusätzlich verfügen wir über umfangreiche Erfahrung mit Folienwerkstoffen, biologisch abbaubaren Polymeren und naturfaserverstärkten Kunststoffen. Im Rahmen von Alterungs- und Bodenkontaktstudien analysieren wir das Langzeitverhalten kompostierbarer Materialien. Mit unserer Expertise begleiten wir Partner direkt vor Ort bei der Einführung neuer Kunststoffsysteme, sichern einen reibungslosen Produktionsablauf und tragen so langfristig zur Zufriedenheit von Verarbeitern und deren Kunden bei.

Musterproduktion und Materialprüftechnik

Die Entwicklung neuer Werkstoffe endet nicht im Labor, sondern in der industriellen Praxis. In unserem technisch umfassend ausgestatteten Compoundiertechnikum am Standort Willich werden Laborrezepturen unter realen Produktionsbedingungen skaliert. Doppelwellenextruder, variable Dosiersysteme, Schmelzefilter und Granulieranlagen im Pilot- bis Industriemaßstab ermöglichen die Herstellung von Musterchargen für weiterführende Tests und Kleinserien. Ein angeschlossenes Prüflabor liefert alle relevanten mechanischen, thermischen und rheologischen Kennwerte und sichert so die Produktqualität vom ersten Versuch bis zur marktnahen Anwendung.

 

Infomaterial der Abteilung Zirkuläre und Biobasierte Kunststoffe | Referenzprojekte der Abteilung Zirkuläre und Biobasierte Kunststoffe | Videos der Abteilung Zirkuläre und Biobasierte Kunststoffe

Infomaterial der Abteilung Zirkuläre und Biobasierte Kunststoffe

Mit PM gekennzeichnete Links verweisen auf Pressemitteilungen.

 

Biokunststoffe

Wir entwickeln biobasierte Polymerwerkstoffe für ein breites Spektrum kunststoffverarbeitender Anwendungen. Durch gezieltes Blending, den Einsatz funktioneller Additive und Faserverstärkung stimmen wir die Materialien auf konkrete Anforderungsprofile ab. 

 

Biokomposite

Wir begleiten den gesamten Verarbeitungsprozess, von der Rohstoffvorbehandlung bis zu Herstellung des finalen Produkts, und bieten umfassende Prüfungen und Marktanalysen. 

 

Geschäumte Biokunststoffe

Für schäumfähige Compounds kombinieren wir Blends, gezielte Additivierung und reaktive Extrusion auf Basis verschiedener biobasierter Rohstoffe. Dadurch lassen sich die Materialeigenschaften präzise an das jeweilige Schäumverfahren und die vorgesehene Anwendung anpassen.

 

Materialprüfung

Wir bieten ein breites Analytikportfolio, das moderne Verarbeitungsprozesse und innovative Werkstoffe gezielt unterstützt. Dank unserer langjährigen Expertise in der Materialcharakterisierung und Kunststofftechnik können wir Messergebnisse fundiert auswerten und unmittelbar in praxisnahe Handlungsempfehlungen überführen.

 

Abbauverhalten von Kunststoffen

Wir analysieren das Verhalten biologisch abbaubarer Kunststoffe über alle Lebenszyklusphasen hinweg und unter verschiedensten Umweltbedingungen. Dazu führen wir praxisnahe Degradations- und Alterungsstudien durch und erfassen detailliert die daraus resultierenden physikalisch-chemischen Veränderungen.

 

Kunststoffanalytik

Komplexe Fragestellungen brauchen präzise Analytik jenseits der Routine.
Wir sind Ihr Partner für punktgenaue Kunststoffanalytik: von der Polymersynthese über Compoundierung bis zu Folien und Spritzguss. Wir schaffen Transparenz, senken Risiken und beschleunigen Ihre Entwicklung.

 

Bausanierung und Denkmalpflege

Fraunhofer UMSICHT berät umfassend zu Denkmalpflege und Gebäudesanierung. Wir erstellen Gefährdungsbeurteilungen für kontaminierte Baustoffe und führen Schadstoffanalysen durch. Die daraus abgeleiteten, projektspezifischen Empfehlungen unterstützen Eigentümer:innen, Planer:innen und Restaurator:innen beim langfristigen Erhalt von Kunst- und Kulturgütern.

 

Biobasierter Klebstoff

Klebstoffe finden sich in nahezu allen Bereichen des täglichen Lebens. Fraunhofer UMSICHT entwickelt hierfür biobasierte Rückgrat- und Basispolymere, Monomere und Additive, die sich für Haft-, Schmelz- und Dispersionsklebstoffe eignen und so zu einer ressourcenschonenderen Klebstoffproduktion beitragen.

 

Intermediate aus industriellem Kaffeesatz

Wir entwickeln neue Nutzungskonzepte für Kaffeesatz aus der Kaffeeproduktion. Dabei zielen wir darauf ab, daraus hochwertige Zwischenprodukte für die Kunststoff- und Papierindustrie zu gewinnen. Mittels innovativer Prozesstechnologien isolieren wir wertvolle Komponenten wie Glycerin und Fettsäuren und fördern so ressourcenschonende Lösungen innerhalb der Bioökonomie.

Referenzprojekte der Abteilung Zirkuläre und Biobasierte Kunststoffe

 

AddiTex

Kunststoffe für textile Anwendungen

Textile Flächen lassen sich mit additiv gefertigten 3D-Strukturen kombinieren, um sowohl die Funktionalität als auch die gestalterische Flexibilität zu erhöhen. Speziell entwickelte Kunststoff-Compounds eröffnen dabei neue Einsatzmöglichkeiten in Schutz- und Funktionsbekleidung, steigern die Wettbewerbsfähigkeit von Textilbetrieben und tragen gleichzeitig zu einem geringeren Ressourcenverbrauch bei.

 

BioPSA

Biobasierte
Haftklebstoffe

Die Nachfrage nach Klebstoffprodukten auf Basis nachwachsender Rohstoffe steigt. Im Rahmen von »BioPSA« wurden die Grundformulierungen von biobasierten Haftschmelzklebstoffen weiterentwickelt und an unterschiedliche Anwendungsbereiche angepasst. Die neuen Bioklebstoffe zeigen vielversprechende Klebeigenschaften und bieten innovative Lösungen für die Klebstoffindustrie.

 

Bioshoreline

Bioabbaubare
Geotextilien für
Ufersicherungen

Im Forschungsprojekt »Bioshoreline« wurde ein Geotextilfilter aus nachwachsenden Rohstoffen für die Anwendung in technisch-biologischen Ufersicherungen an Wasserstraßen entwickelt. Die Kombination aus schnell und langsam biologisch abbaubaren Fasern erfüllt die Anforderungen an Stabilität und Abbaubarkeit.

 

iMulch

Kunststoffe in Böden

Die Auswirkungen von Mulchfolien aus Polyethylen und biologisch abbaubaren Alternativen auf das Bodenökosystem und Abwasserreinigung wurden untersucht und Methoden Mikro- und Makroplastik nachzuweisen entwickelt. Dazu wurde ein Teststand zur künstlichen Alterung von Agrarfolien und eine Laborkläranlage konstruiert.

 

InKa

Intermediate aus
industriellem
Kaffeesatz

Bei der Produktion von Instantkaffee fällt feuchter Kaffeesatz an, der bislang nahezu ausschließlich energetisch genutzt wird. Das Projekt »InKa« hat alternative Konzepte für die stoffliche Verwertung von Kaffeesatz aus Gastronomie und Gewerbe entwickelt und systematisch beurteilt.

 

PHAt

Bioabbaubare Komponenten für Schmierstoffe

Mit der Entwicklung natürlicher Verdickungs- und Bindemittel auf Basis von Polyhydroxyalkanoaten (PHAs)sollen künftig neue biobasierte und bioabbaubare Rohstoffe in Schmierstoffen eingesetzt werden, die besonders umweltsensible Gebiete vor herkömmlichen nicht abbaubaren Schmierstoffen schützen.

 

RePlaFlax

Landwirtschaftliche Abfälle als Verstärkungsmaterial

Das RePlaFlax-Projekt zielte darauf ab, Flachsstroh aus der Leinölproduktion als Verstärkung in Recycling- und Biokunststoffen zu nutzen, um die Materialeigenschaften zu verbessern. Die Herausforderung lag in der Optimierung der Adhäsion zwischen der Kunststoffmatrix und dem Flachsstroh, das überwiegend aus holzähnlichen Schäben besteht.

 

 

 

TechPLAstic

Neue Anwendungen für Biokunststoffe

Das Projektkonsortium aus Industrie und Forschung entwickelte ein flammgeschütztes PLA-Compound, um konventionelle Kunststoffe wie ABS und PC in technischen Spritzgussbauteilen zu ersetzen. Die materialtechnischen Schwächen von PLA wurden optimiert, um eine hohe Temperaturbeständigkeit zu erreichen.

Videos der Abteilung Zirkuläre und Biobasierte Kunststoffe

Biokunststoff | So wird Kunststoff nachhaltig

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Biokunststoffe werden aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt und können deshalb einen Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten. Am Fraunhofer UMSICHT erforschen und entwickeln wir biobasierte und bioabbaubare Kunststoffe.

Mehr zu Biokunststoffen

Die Vorteile biologisch abbaubarer Kunststoffe

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Fraunhofer UMSICHT forscht an Kunststoffen und Biokunststoffen. Was sind die Unterschiede? Und wo macht der Einsatz von biologisch abbaubaren Kunststoffen Sinn? Drei Fragen dazu an die Forscherin Mona Duhme.

Mehr zu unserer Forschung zu Biokunststoffen

So funktioniert eine Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe

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Plastik wird in unserer Gesellschaft zurzeit stark diskutiert. Dabei ist Kunststoff leicht, stabil, günstig und vielseitig formbar und zu einem wichtigen Teil unseres Alltags geworden. Die Lösung: eine Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe. So könnte sie funktionieren.

Mehr zur Circurlar Plastics Economy