menu

Biologisch abbaubarer Kunststoff auf Holzbasis

Auf 10. September 2020 von Michelle J. veröffentlicht
Holzbasis

Ein Forscherteam der Abteilung für forstliche Biomaterialien der Universität Freiburg (UCF) hat ein neuartiges und umweltfreundliches 3D-Druckmaterial auf Holzbasis entwickelt. Genauer gesagt entwickelten sie ein biosynthetisches Polymer durch die Kombination von Lignin mit Hydroxypropylcellulose. Lignin ist ein Biopolymer, das in die pflanzliche Zellwand eingelagert ist und bewirkt, dass die Pflanzenzelle verholzt. Pflanzen produzieren dieses endlos, um sich vor Raubtieren zu schützen, so dass das neue Druckmaterial nachhaltig ist. Hydroxypropylcellulose ist eine organisch-chemische Verbindung, die sich von der natürlichen Cellulose in der Art ableitet, dass eine, zwei oder alle drei der Hydroxy-Gruppen der Glucose-Einheiten mit Hydroxypropyl-Gruppen verethert sind. Somit ist es ein Stoffgemisch verschieden langer Moleküle und unterschiedlichem Substitutionsgrad. Letztere bestimmt maßgeblich die Eigenschaften.

Der Beginn der Forschungen

Da die Entwicklung von nachhaltigen Materialien immer mehr an Bedeutung dazu gewinnt, begannen die Forscher  unter der Leitung von Prof. Dr. Marie-Pierre Laborie Anfang des Jahres damit Hydroxypropylcellulose mit Organosolv-Lignin zu kombinieren. Die Zugabe von Lignin zeigte Wirkung, da dadurch die Verbesserung der Stabilität und die Herstellung von starken, hochorientierten, duktilen Filmen durch Schergiessen ermöglicht worden. Nachher haben die Forscher herausgefunden, dass die chemische Vernetzung die Integrität der Lignin-Hydroxypropylcellulose-Mischung verstärkte und ihre Nachteile bei der Wasserlöslichkeit verbesserte. Dies geschah jedoch auf Kosten ihrer Umweltfreundlichkeit. Infolgedessen blieb die Herausforderung ein nachhaltiges Material zu entwickeln weiterhin bestehen. 

Holzbasis

Die Zugabe von Lignin führte dazu, dass die Biopolymermischung weniger löslich oder quellungsanfällig wurde. I Bildnachweis: ACS Applied Bio Materials.

Die Entwicklung des 3D-Druckmaterials auf Holzbasis

Für die Herstellung des neuartigen Polymers auf Holzbasis wurden Hydroxypropylcellulose und Organosolv-Lignin einzeln in Essigsäure aufgelöst und danach zwei Tage im Dunkeln gelagert. Danach wurden die Lösungen gemischt mit einem Verhältnis von 4:1 (Hydroxypropylcellulose:Organosolv-Lignin) und für weitere fünf Tage gelagert. Nach der Hinzugabe von den Vernetzungsmitteln und Glycerin-Zitronensäure, wurde alles gemischt und zentrifugiert. So entstand das Polymer auf Holzbasis. Es zeigte sich, dass Materialien, die höhere Ligninanteile enthielten, eine geringere Konformität aufwiesen, was der Stabilität nach dem Druckvorgang förderlicher war. Infolgedessen hatte sich Lignin, das weltweit am zweithäufigsten vorkommende Biopolymer, als Schlüsselbestandteil für die Herstellung brauchbarer und nachhaltiger Flüssigkristallpolymer  erwiesen. Flüssigkristallpolymere sind temperaturbeständig, bruchfest und haben eine geringe Schmelzwärme. Allerdings ist zu beachten, dass das Lignin der Forscher aus Buchen gewonnen wurde, wird es aus anderen Pflanzen gewonnen, verändern sich die Materialeigenschaften. Obwohl die Forscher ihre Lösung auf Holzbasis für 3D-gedruckte Teile optimiert hatten, räumten sie ein, dass weitere Verbesserungen erforderlich seien, um die gefertigten Strukturen für architektonische Endanwendungen zu verfestigen.

Möchten Sie eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der Additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach? Registrieren Sie sich jetzt für unseren wöchentlichen Newsletter und folgen Sie uns auf Facebook und Twitter um stets auf dem Laufenden zu bleiben! Außerdem sind wir auch auf LinkedINXing und auf Youtube zu finden.

Teilen Sie Ihre Meinung

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

de_DEen_USes_ESfr_FR
Bleiben Sie auf dem Laufenden
Erhalten Sie jeden Mittwoch eine Zusammenfassung der neusten News rund um den 3D-Druck
Unsere Website verwendet Cookies. Bei Verwendung unserer Website und der Zustimmung dieser Meldung erlauben Sie uns, Cookies gemäß dieser Erklärung zu verwenden.Erfahren Sie mehr über Cookies Einverstanden

3Dnatives is also available in english

switch to

No thank you