BioFolPack - Biogene Folien, Verbundklebstoffe und Verbunde aus Stärkeestern für Lebensmittelverpackungen
Projektleiter: Dr. Katrin Römhild
Projektnummer: BMEL / FNR 2220NR278B
Laufzeit: 01.08.2022 – 31.07.2025
Aufgabenstellung
Im Projekt „BioFolPack“ sollen aus thermoplastischen Stärkeestern biobasierte Folien und Klebstoffe entwickelt werden, die für Anwendungen in Lebensmittelverpackungen geeignet sind. Dazu sollen produktionsorientierte Verfahren zur Herstellung von Stärkeestern aus biogen verfügbarer Stärke und Fettsäuren erarbeitet und in größere Maßstäbe (bis Pilot-/Technikumsmaßstab) überführt werden. Parallel wird die Verarbeitung der Stärkeester zu Flachfolien (inkl. Mehrschicht- und Prototypenherstellung) sowie die Entwicklung geeigneter Prozesshilfsmittel und Additive untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Entwicklung stärkeesterbasierter Schmelzklebstoffe und wässriger Dispersionen sowie deren Prüfung in Papier-/Kunststoff- und Folienverbunden. Abschließend werden für Folien, Klebstoffe und Verbunde umfassende Eigenschaftsprofile (Mechanik, Barriere, Lagerung/Kompostierbarkeit und Lebensmittelkonformität) erstellt, um die technische und wirtschaftliche Umsetzbarkeit zu bewerten.
Ergebnisse
Die Synthesebedingungen für die Stärkeester wurde zunächst im Labormaßstab unter dem Blickwinkel einer einfachen Überführbarkeit in den technischen Maßstab, der auch erfolgreich praktiziert wurde, weiterentwickelt. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf die Verwendung von Lösemitteln und Agentien (bzw. deren Reaktionsprodukte) gelegt die im Lebensmittelbereich eine zugelassen sind, bzw. die eine rückstandsfreie deren Aufbereitung des Produktes ermöglichen. Über eine Anpassung der Nachbehandlungsschritte konnten zudem die Eigenschaften der Stärkeester von anfänglich spröden Produkten in nach der Verarbeitung flexible, weiche Formkörper verbessert werden. Die Überführung in die verschiedenen Produktgebiete gelang ausnahmslos. Es konnten sowohl Flachfolien hergestellt als auch diese auf verschiedenen Unterlagen als Mehrschichtprodukt appliziert werden. Für einen Einsatz als selbsttragende Folie sind die mechanischen Stabilitäten aktuell allerdings noch nicht geeignet. Eine Einarbeitung in herkömmliche Agentien zur Herstellung von Klebstoff-Formulierungen sowie die anschließenden Verarbeitungstests im technischen Maßstab waren ebenfalls erfolgreich. Für die Herstellung von wässrigen Dispersionen wurde ein neues Verfahren entwickelt, welches die Verarbeitung der Stärkeester als Dispersion in einem Dispersionsklebstoff ermöglicht. Ein gemeinsamer Auftrag von Stärke/Stärkeesterdispersionen kann für die Herstellung von wasserabweisenden Beschichtungen genutzt werden.
Anwendung
Die hergestellten Stärkeester Folien- und Klebstoffe wurden auf Lebensmittelkonformität geprüft, sind wasserabweisend und weisen eine verminderte Wasserdampfdurchlässigkeit auf. Sie können daher als Beschichtung für Kartone und im Bereich Verpackungsverklebungen eingesetzt werden. Aber auch andere Anwendungen in denen ein Abriebschutz, Spritzschutz oder aber in Bereichen in denen vollständig biobasierte Klebstoffe erwünscht sind, sind möglich.



