Naturfaserverstärktes Epoxidharz auf Basis von Leinöl- und Limonen-Epoxid

Naturfaserverstärktes Epoxidharz auf Basis von Leinöl- und Limonen-Epoxid. Daran arbeiteten Partner im Rahmen des Projektes "Orange Oil", welches nun abgeschlossen wurde. (Bild: SKZ)

++Update ++

Das Forschungsprojekt Orange Oil wurde erfolgreich abgeschlossen. Ziel des Projekts war es, Zweikomponenten-Epoxidharzsysteme zu entwickeln, die sowohl aus einer Epoxidharzkomponente als auch aus einer Härterkomponente bestehen, wobei die Epoxidharzkomponente aus Terpenen gewonnen wird, die aus Orangenschalen stammen. Orangenöl ist das am meisten produzierte ätherische Öl mit einem der höchsten Wachstumspotenziale auf dem Weltmarkt mit jährlichen Wachstumsraten von circa 10 %. Gewonnen wird es durch Kaltpressen der reifen Fruchtschalen. Natürliche Öle und ihre Gewinnung aus organischen Abfällen und Produktionsrückständen (etwa. bei der Herstellung von Orangensaft oder Marmelade) sind für die chemische Industrie besonders interessant.

Was die Projektpartner erreicht haben

Im Verlaufe des Projektes hat das Fraunhofer IMWS zwei schnell warmhärtende Härtervarianten sowie drei langsam kalthärtende Varianten mit einem Bioanteil von über 90 % entwickelt. Diese Varianten bieten eine nachhaltige Alternative zu herkömmlichen Epoxidharzsystemen. Das Tübitak MAM, ein führendes Institut für wissenschaftliche Forschung in der Türkei, hat sich währenddessen auf die Extraktion und Reinigung der Orangenöle konzentriert. Eine Mischung mit der Integration von Limonenepoxid und Limonendioxid in Leinölepoxid in einem Anteil von maximal 25 % zeigte signifikante Auswirkungen auf die Temperaturentwicklung während des Aushärtungsprozesses sowie auf die Aushärtezeit. Diese natürlichen Öle bieten nicht nur eine nachhaltige Alternative zu herkömmlichen Lösungsmitteln, sondern verleihen den Verbundwerkstoffen auch eine einzigartige Zusammensetzung und Leistungsfähigkeit.

Das SKZ hat seine Expertise in der Verarbeitung des entwickelten biobasierten Harzes zur Herstellung von naturfaserverstärkten Composites eingebracht. Limonenepoxid und Limonendioxid als Formulierungsbestandteile weisen ein großes Potential für verschiedene Anwendungen, darunter Fußbodenbeläge sowie Faserverbundkunststoffe, auf. Um die Einsatzmöglichkeiten dieser Epoxidharzsysteme in der Praxis aufzuzeigen, wurde erfolgreich ein Demonstrator entwickelt. „Die Ergebnisse des Forschungsprojekts Orange Oil markieren einen bedeutenden Fortschritt in der Entwicklung von nachhaltigen Epoxidharzsystemen und ich möchte mich ganz herzlich bei allen Projektpartnern für die produktive Zusammenarbeit und dem projektbegleitenden Ausschuss für ihre Unterstützung bedanken“, sagt Dr.-Ing. Jana Fiedler, Projektleiterin des Vorhabens und Gruppenleiterin Forschung Composites am SKZ. „Die Verwendung von Terpenen aus Orangenschalen als Rohstoff ermöglicht nicht nur eine Reduzierung der Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen, sondern kann auch zur Entwicklung umweltfreundlicher Materialien für verschiedene industrielle Anwendungen beitragen.“

Wo wird das biobasierte Epoxidharz eingesetzt?

Mit den Projektergebnissen wird den KMUs ein Harz-Härter-Gemisch aus nahezu 100 % nachwachsenden Rohstoffen zur Verfügung gestellt. Ein Epoxidharzsystem aus nachwachsenden Rohstoffen richtet sich an eine breite Palette von Marktsektoren – darunter Schienenfahrzeuge, Sportgerätebau, Automobilindustrie, Architektur, Schiffbau und Innenausstattung. Das Projekt leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung neuer Produktionstechnologien und neuer Materialien für die verarbeitende Industrie und erfüllt sowohl wirtschaftliche Anforderungen wie auch Anforderungen an den Klima- und Umweltschutz.

Das Projekt lief vom 1. Oktober 2021 bis 31. März 2024.

++ ursprüngliche Meldung ++

Um in Zukunft unabhängiger von fossilen Rohstoffen zu werden, braucht es Alternativen. Die Bioökonomie liefert hierzu vielversprechende Ansätze, um Produkte auf Basis nachwachsender Rohstoffe oder auch biologischer Reststoffe herstellen zu können. Natürliche Öle und ihre Gewinnung aus organischen Abfällen und Produktionsrückständen sind hierbei für die chemische Industrie besonders interessant. Sie müssen nicht direkt aus Nutz- oder Energiepflanzen gewonnen werden und stehen nicht im Wettbewerb um Ackerfläche zur primären Nahrungsmittelproduktion. Das Projekt Orange Oil entwickelt Epoxidharzsysteme auf Orangenöl-Basis aus Orangenschalen.

(Bild: Fraunhofer IMWS)

Einen ausführlichen Blick in das Projekt erhalten Sie in diesem Fachartikel zum besagten Projekt Orange Oil von von Nicole Eversmann und Dr. Jessica Klehm, beide Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS, Halle/Saale sowie Dr. Jana Fiedler, SKZ - KFE, Halle/Saale.

Im Rahmen des Projekts untersuchen die Partner SKZ, Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen (IMWS) und  das Tübitak Marmara Research Center das Herstellen und Handhaben der Komponenten Harz und Härter. Nach dem Herstellen des Orangenöls wird es epoxidiert und zum Herstellen von Proben (reines Harz und verstärkte Kunststoffe) verwendet. Die biobasierten Harze und Faserverbundkunststoffe werden umfassend charakterisiert. Das biogene Material wird optimal auf die Verarbeitungstechnik abgestimmt und eine reproduzierbare Prozessführung durch das Erstellen robuster technischer Regeln sichergestellt.

Wer fördert das Projekt Orange Oil?

Das Entwicklungsvorhaben ist am 1. Oktober 2021 gestartet. Interessierte Unternehmen können im projektbegleitenden Ausschuss des Forschungsvorhabens Orange Oil (NR 299 EGB) kostenfrei mitwirken. Das Vorhaben wird im Rahmen des Programms Cornet (Collective Research Networking) gefördert. Die Initiative vernetzt nationale und regionale Programme der Gemeinschaftsforschung verschiedener Länder, um internationale Forschungsprojekte zugunsten kleiner und mittelständischer Unternehmen zu ermöglichen. In Deutschland basiert Cornet auf der vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF).

Quelle: SKZ

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