Monomaterial-Zahnbürste für den Kreislauf

Eine von Zahoransky und Evonik in Kooperation entwickelte Monomaterialzahnbürste lässt sich zu 100 % recyceln. Herkömmliche Handzahnbürsten verfügen über einen durchgängigen Stiel oder sind zusammensteckbar. Darüber hinaus gibt es elektrische Modelle, bei denen nur der obere Teil getauscht wird. Die Borsten können dabei auf zwei Arten verarbeitet werden: ohne oder mit Anker. Im letzteren Fall werden sie in U-Form ins Kopfteil eingebracht und mit einem kleinen Metallstück fixiert. Zahnbürsten bestehen also in jedem Fall aus mehreren Komponenten, die sich mit Anlagen wie dem Cube von Zahoransky hochautomatisiert sowie in beliebigen Designs und Ausstattungsvarianten herstellen lassen.

In Sachen Recycling teilen sie jedoch alle dasselbe Schicksal: Die einzelnen Bestandteile lassen sich im Nachgang kaum oder nicht voneinander trennen und landen als Wegwerfprodukt komplett im Restmüll. Als Alternative bieten sich Wechsel-Zahnbürsten an, da hier – je nach Modell – nur der Kopf oder sogar nur die Borsten getauscht werden können. Kunststoffmüll fällt jedoch ebenfalls an, wenn auch in kleinerem Maße.

Zahoransky beschäftigt sich mit dem Thema Nachhaltigkeit, sowohl auf Produkt- wie auch Verpackungsseite. Erst im November 2022 gab man zusammen mit der Koch Pac-Systeme im Geschäftsfeld Blisterverpackungen eine enge technologische und vertriebliche Zusammenarbeit bekannt. Der Fokus liegt hier auf nachhaltigen, umweltfreundlichen Verpackungslösungen im Bereich Personal Care. Mehr dazu können Sie auch hier nachlesen.

Gemeinsam mit Evonik rief das Unternehmen zur K Messe 2022 ein Innovationsprojekt zur Produktion einer biobasierten Zahnbürste ins Leben. Der Werkstoff dafür: ein Granulat von Evonik. Als Zahoranskys Vorräte, die für die Testproduktion von Zahnbürsten vorgehalten werden, zur Neige gingen, kam der Kontakt mit Johannes-Florian Krampe, Manager Filaments & New Business Development | High Performance Polymers bei Evonik, zustande. Dieser machte Zahoransky auf die Möglichkeiten von langkettigen Polyamiden aufmerksam, welche unter dem Namen Vestamid vermarktet werden. Unter diesen befindet sich Polyamid-12 (PA 12). Dieser Werkstoff wird als Hochleistungskunststoff für Zahnbürstenborsten hoher Qualität eingesetzt, kann aber auch für andere Teile der Zahnbürste verwendet werden.

Dazu Krampe: „Da sie aus einem einzigen Material hergestellt werden, wären diese Modelle komplett recycelbar. Denn das sollte unser gesellschaftliches Ziel sein: Recycelbare Produkte, aus denen eine Kreislaufwirtschaft aufgebaut werden kann.“ Daraus reifte bei den Unternehmen die Idee, einen ersten Prototypen auf Basis von PA 12 zu entwickeln und auf der K Messe 2022 vorzustellen.

Die erste Herausforderung bestand im engen Zeitfenster. Denn von der ersten Idee im Juni 2022 bis zum Start der K Messe im Oktober waren nur fünf Monate Zeit. Zudem musste das Granulat von Evonik erst produziert werden. Hinsichtlich der praktischen Umsetzung geht Ingo Kumpf, Head of Research & Development bei Zahoransky, ins Detail: „Die komplette Zahnbürste, also sowohl die Filamente wie auch das Griffmaterial, sollte komplett aus reinem biobasiertem Material bestehen. Wir hatten diesen Werkstoff bislang jedoch weder in einem Spritzgießwerkzeug zur Griffherstellung noch in einer Stopfmaschine verarbeitet, welche die Filamente separiert und dem Griff zuführt. Unsere Erfahrung aus vielen Projekten der Vergangenheit hat gezeigt, dass bei der Verarbeitung oft Überraschungen passieren können. Aber auch die Spritzgießverarbeitung muss sich erst auf neue Materialien einstellen.“

Nachdem das eingefärbte Granulat von Evonik sehr kurzfristig geliefert werden konnte und beim Filamentlieferanten PMM aus Mexico ein kleines Produktionszeitfenster zur Verfügung stand, konnten die Filamente trotz der langen Lieferstrecken rechtzeitig dem Griff zugeführt werden. Die Materialien erwiesen sich in beiden Fällen als gut verarbeitbar und zum Start der K Messe wurden tatsächlich die Prototypen fertig – mit einer kleinen Einschränkung in Bezug auf die Recyclingfähigkeit.

Aufgrund des zeitlichen Drucks musste die „Messe-Zahnbürste“ mittels Ankertechnologie noch herkömmlich bestopft werden. Der Grund: Es standen nur für diese Verankerungsart Maschinen zur Verfügung. Das Ziel ist jedoch, wie geplant eine Version ohne Metallanker herzustellen. Seitens Zahoransky sind im Jahr 2023 dazu weitere Entwicklungsschritte vorgesehen, um eine rein biobasierte Zahnbürste fertigen zu können. Diese lässt sich nach Gebrauch als Monomaterialzahnbürste der Kreislaufwirtschaft zuführen.

Laut Ingo Kumpf „eignet sich das Material PA 12 gut für die Herstellung von Griffen und Filamenten, bei vergleichbar positiven Verarbeitungseigenschaften zu den gängigen fossilbasierenden Materialien wie PA6.12 oder PBT“. Der Werkstoff PA 12 hat damit das Potenzial für weitere Produkte aus biobasierenden Materialien.

Quelle: Zahoransky