Polymere Verbundstoffe Polymilchsäure
PLA - der aufstrebende Player im WPC
In den letzten Wochen haben wir einen kurzen Überblick über den etablierten WPC-Markt auf der Basis von Polyolefinen gegeben. In diesem Artikel werden wir uns auf den wichtigsten Biopolymer im WPC-Geschäft konzentrieren: Polylactid (PLA).
Die erste Frage, die geklärt werden muss, ist der Begriff Biopolymer. Für uns sind beide Definitionen des Wortes gleichermaßen gültig: ein bio-basierter Rohstoff und ein biologisch abbaubarer Polymer. Obwohl letzteres zusätzliches Potenzial in WPCs hat, dazu später mehr.
Wechselwirkung von PLA-Naturfüllstoffen
Als ein rein biobasiertes und biologisch abbaubares Kunststoffmaterial ist PLA zweifelsohne der Bio-Polymer für klassische Kunststoffanwendungen mit dem größten kommerziellen Interesse. Im Vergleich zu z.B. PP ist die Zusammensetzung von PLA-Polymeren und -Verbindungen relativ komplex und die Wechselwirkung mit Holz oder Cellolose kann je nach Qualität unterschiedlich sein. Zum Beispiel zeigen viele PLA-Qualitäten eine Erhöhung der Hitzebeständigkeit und des Elastizitätsmoduls (E) bei Verwendung von Cellolose-Füllstoffen.
Da es immer noch an ausreichenden Kompatibilisatoren (d.h. modifiziertem PLA) mangelt, ist der Anteil natürlicher Fasern in PLA-Verbindungen typischerweise viel geringer als in PP und meist deutlich unter 40%. Allerdings dürfte es aufgrund des Interesses verschiedener Compoundierer nur eine Frage kurzer Zeit sein, bis Kompatibilisatoren kommerziell verfügbar sind. In der Zwischenzeit deutet das Marktrückmeldungen darauf hin, dass Cellolose eine höhere Kompatibilität mit PLA aufweist als Holzfüllstoffe.
Biologische Abbaubarkeit
Obwohl es bio-basierte PP-Qualitäten auf dem Markt gibt, stechen andere bio-basierte Polymere wie PLA (oft schlecht biologisch abbaubar, aber weit verbreitet) und PHA (gute biologische Abbaubarkeit, aber andere negative Aspekte) hervor. Dennoch können beide ausreichende Leistungen und biologische Abbaubarkeit zeigen. Die biologische Abbaubarkeit von PLA hängt neben den Umweltbedingungen stark von der spezifischen Polymerqualität ab. In diesem Aspekt sind Holz- oder Cellolosefüllstoffe vielversprechende Kandidaten, um die biologische Abbaubarkeit zu erhöhen, indem sie sich selbst abbauen, Wege in den Kunststoff bieten und die Oberfläche vergrößern. Beachten Sie, dass diese Füllstoffe in den industriell hergestellten PP-WPCs nicht abgebaut werden, da sie von nicht abbaubarem PP umhüllt sind.
Obwohl PLA auch aufgrund seiner biologischen Abbaubarkeit interessant ist, wird dieser Effekt während des Extrusionsprozesses nicht begünstigt. Aufgrund der hohen Temperaturen, die während des Prozesses möglich sind, und des Wassergehalts der erneuerbaren Fasern kann eine Hydrolyse des PLA-Polymers auftreten. Um die Hydrolyse zu minimieren oder zu vernachlässigen, sollte die Schneckeneinstellung angepasst und die Fasern über einen Seiteneinzugspunkt so spät wie möglich zugefügt werden, um die Verweilzeit zu reduzieren. Günstige Konfigurationen, mit kurzer Verweilzeit und guter Entgasung, sind ko-rotierende Doppelschneckenextruder, Planetenwalzen und Mehrrotationsextruder. Je nach PLA-Qualität und Konfiguration ist eine Vortrocknung des Polymers und des Füllstoffs erforderlich.
