Farbe in den Biokunststoff bringen

Unter dem Begriff Biokunststoffe wird eine Vielzahl von Materialien mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften und Anwendungen zusammengefasst. Dabei geht es sowohl um Materialien, die biobasiert hergestellt werden, als auch um solche, die biologisch abbaubar sind, oder beide Eigenschaften in sich vereinen.

Definition Biokunststoffe

Biobasiert bedeutet, dass ein Material aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen wird. Ausgangstoffe sind in der Regel Zucker, Stärke oder Zellulose, aber auch Fette und Öle, Proteine oder Lignin. Am Markt hat sich inzwischen eine Reihe von Materialien, die ganz oder teilweise aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen, etabliert. Dazu gehören beispielsweise Polylactid (PLA), Polybutylensuccinat (PBS), Verbundwerkstoffe aus Holz und Kunststoff (Wood Plastics Composites, WPC), Thermoplastische Stärkepolymerblends (TPS), Bio-PE, Bio-PP und Bio-PET. Materialien, die durch Mikroorganismen abgebaut werden können, bezeichnet man als bioabbaubar. Dabei wird zwischen aerobem Abbau in Gegenwart von Luftsauerstoff (z. B. Kompostierung) und anaerobem Abbau ohne Sauerstoff (z. B. in der Biogasanlage) unterschieden. Von den oben genannten biobasierten Polymeren lassen sich PLA, PBS und TPS biologisch abbauen.

Einfärben von Biokunststoffen

Für die Einfärbung von Biokunststoffen hat Finke die Fibaplast Masterbatch-Reihe erweitert und spezielle Bio-Masterbatche entwickelt. Zur Einfärbung von PLA, PBS, WPC und TPS sowie Bio-PE, Bio-PP und Bio-PET stehen Bio-Masterbatche zur Verfügung, die gemeinsam mit dem Kunden genau auf dessen Anwendung abgestimmt werden können. An die in den Bio-Masterbatchen verwendeten Rohstoffe, wie anorganische und organische Pigmente, Farbstoffe, Füllstoffe, Additive, Bindemittel und Trägerpolymere, ergeben sich daraus bestimmte Anforderungen. Sie alle werden basierend auf Empfehlungen und Zulassungen der Rohstoffproduzenten bei Finke auf ihre Eignung zur Herstellung von bioabbaubaren Masterbatches hin bewertet und für den Einsatz in Biokunststoffen überprüft. Die Kompostierung ist ein Sonderfall des biologischen Abbaus und vom natürlichen Abbau in der Umwelt, sei es im Wasser oder an Land, zu unterscheiden. Die Bedingungen einer industriellen Kompostierung sind andere, als die einer Gartenkompostierung. Allen gemeinsam ist, dass Mikroorganismen die zu kompostierende Substanz als Nahrung und Energiequelle nutzen und als Abbauprodukte Kohlendioxid, Wasser und mineralische Salze der darüber hinaus in den Substanzen vorhandenen Elemente zurückbleiben.

Die Norm EN 13432

Mit eigenen Farblösungen werden Kundenprojekte vom Design bis zur Serie begleitet. (Bildquelle: Finke)

Die Fibaplast Masterbatche für Biokunststoffe von Finke erfüllen die Anforderungen der EN 13432. „Verpackung – Anforderungen an die Verwertung von Verpackungen durch Kompostierung und biologischen Abbau – Prüfschema und Bewertungskriterien für die Einstufung von Verpackungen“.

Diese Norm legt die Eigenschaften fest, die ein Material haben muss, um als kompostierbar zu gelten, und bezieht sich ausschließlich auf Verpackungen. Andere Kunststoffe, wie etwa Agrarfolien oder Mülltüten, werden durch die DIN EN 14995 „Kunststoffe – Bewertung der Kompostierbarkeit – Prüfschema und Spezifikationen“ abgedeckt. Beide Normen sind technisch identisch, d. h. jedes Material, das der einen Norm entspricht, entspricht auch der anderen. In Europa ist die EN 13432 die maßgebliche Norm, innerhalb derer sich Lieferanten anhand entsprechender Prüfungen bewegen müssen. In den USA gilt beispielsweise die ASTM D6400, die nur minimal von der europäischen Norm abweicht. Entsprechend dieser Normen müssen Kunststoffprodukte, die industriell kompostiert werden sollen, zertifiziert werden. Das geschieht durch unabhängige Zertifizierungsgesellschaften wie beispielsweise DIN CERTCO (Deutschland) oder Vinçotte (Belgien) in Europa oder das Biodegradable Products Institute (BPI) in den USA, die entsprechende registrierte Labels vergeben.

Die EN 13432 für Verpackungen legt für Kunststoffe, die als industriell kompostierbar bezeichnet werden dürfen, Grenzwerte für Schwermetalle und Fluor sowie den Anteil an inertem, nicht abbaubarem Material fest. Ferner müssen mehr als 90 % der Materialien nach sechs Monaten biologisch in CO₂, Wasser und Mineralien abgebaut sein. Nach zwölf Wochen müssen 90 % des Materials in 2×2 mm große Teile zerfallen sein. Außerdem ist eine Untersuchung der Umwelttoxizität erforderlich, um sicherzustellen, dass die Qualität des Komposts durch die Zugabe von bioabbaubaren Polymeren nicht beeinträchtigt wird, sich der Kompost also in der üblichen Weise nutzen lässt. Die EN 13432 erlaubt für kompostierbare Produkte einen maximalen Anteil an nicht bioabbaubaren Substanzen von 5 % (maximal 1 % pro Komponente). Da die Dosierung des gesamten Färbemittels meist bei unter 1 % liegt, sind auch für die darin enthaltenen nicht bioabbaubaren mineralischen Anteile keine Schwierigkeiten zu erwarten.

Ökonomisch und nachhaltig

Der Anbieter Finke verfolgt auch bei den Biokunststoffen den Ansatz, seinen Kunden maßgeschneiderte Lösungen zur Einfärbung zu bieten, die praxistauglich, erprobt, ökonomisch sowie nachhaltig innovativ sind. Fibaplast Bio-Masterbatche gibt es für PLA, PBS, WPC und TPS sowie Bio-PE, Bio-PP und Bio-PET. Das Trägermaterial orientiert sich am jeweils einzufärbenden Biokunststoff. Die Auswahl von Pigmenten und Farbstoffen richtet sich nach der Anwendung. Berücksichtigt werden müssen möglicher Lebensmittelkontakt, Wärmestabilität während der Verarbeitung, Verträglichkeit mit dem Compound, Migrationsverhalten, Extraktionsfestigkeit und die Beständigkeit während des Gebrauchs.

In der Regel kommen industrielle Pigmente und Farbstoffe zum Einsatz, da Naturfarbstoffe und -pigmente den Verarbeitungsbedingungen der Kunststoffe in den seltensten Fällen standhalten. Bei der Auswahl der Komponenten achtet Finke genau auf die Zulassungen der Rohstoffproduzenten, damit die Farbmasterbatche den gewünschten Anforder

ungen entsprechen. Inzwischen stehen auch für Biokunststoffe umfangreiche Daten zu Eigenschaften und Verarbeitung zur Verfügung. Trotzdem besteht für diese Produktklasse weiterhin ein hoher Beratungsbedarf. Die genaue Abstimmung des Färbemittels auf das zu färbende System sowie die intensive technische Beratung gehören seit jeher zu den Kernkompetenzen von Finke. Wie alle Färbemittel passt Finke auch die Fibaplast Masterbatche für Biokunststoffe gemeinsam mit den Kunden an die jeweilige Anwendung an und ermöglicht so eine schnelle Marktreife nachhaltiger und umweltverträglicher Produkte.