MMaterialNews vom 03.12.2008

Spielzeug aus flüssigem Holz

Kunststoffe basieren meist auf Erdöl. Ein Bio-Kunststoff, der zu hundert Prozent aus nachwachsenden Rohstoffen besteht, schont diese Ressource.
Nun haben die Forscher den Kunststoff so optimiert, dass er sich auch für kindgerechte Produkte eignet – etwa für Krippenfiguren.

Spielzeug muss einiges aushalten: Kleinere Kinder lutschen daran, Milchzähne bohren sich hinein, Bobbycars schleifen es ein paar Meter mit, und dann und wann muss es auch mal eine regnerische Nacht im Garten überstehen. Bei alledem dürfen sich keine Weichmacher oder Schwermetalle aus dem Material lösen, die Kinder gefährden könnten.

Künftig können Spielzeuge aus flüssigem Holz hergestellt werden. Der Vorteil: Der Bio-Kunststoff ARBOFORM® besteht zu hundert Prozent aus nachwachsenden Rohstoffen und ist daher erdölunabhängig. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Chemische Technologie ICT in Pfinztal und der Fraunhofer-Ausgründung TECNARO GmbH haben den Werkstoff entwickelt. Was aber hat man sich unter flüssigem Holz vorzustellen? »Die Zellstoffindustrie trennt Holz in seine drei Hauptbestandteile – Lignin, Zellulose und Hemizellulose«, erklärt Emilia Regina Inone-Kauffmann, Gruppenleiterin am ICT. »Das Lignin wird zur Papierherstellung jedoch nicht gebraucht. Unsere Kollegen vermengen das Lignin mit feinen Naturfasern aus Holz, Hanf oder Flachs und natürlichen Zusätzen wie Wachs. Daraus stellen sie Kunststoffgranulat her, das schmelzbar ist und spritzgegossen werden kann.« Autoteile und Urnen beispielsweise gibt es aus dem Bio-Kunststoff bereits. Für Spielzeuge ist es bisher allerdings nicht geeignet: Um das Lignin von den Zellfasern zu trennen, geben die Mitarbeiter der Zellstoffindustrie schwefelhaltige Stoffe zu. Schwefel sollte jedoch in Kinderspielzeugen nicht vorkommen, da er zum Beispiel sehr unangenehm riechen kann.

»Wir konnten den Schwefelgehalt in ARBOFORM® um etwa 90 Prozent reduzieren und haben gemeinsam mit der Schleich GmbH Krippenfiguren produziert. Weitere Produkte sind in Planung«, sagt Helmut Nägele, Geschäftsführer bei TECNARO. Die Herausforderung: Schwefelfreie Lignine sind üblicherweise wasserlöslich – für Spielzeuge nicht geeignet. Denn sie dürfen sich auf keinen Fall auflösen, wenn sie im Regen liegen oder Kinder daran lutschen. Über geeignete Zusätze konnten die Wissenschaftler des Spin-Offs den Bio-Kunststoff so modifizieren, dass er den Kontakt mit Wasser und Speichel unbeschadet übersteht. Lässt sich das Material recyceln? »Um das zu untersuchen, haben wir Bauteile hergestellt, sie zerkleinert und die Bruchstücke erneut verarbeitet – insgesamt zehnmal. Wir konnten beim schwefelreduzierten Bio-Kunststoff keine Veränderung der Materialeigenschaften feststellen, er ist also recycelbar«, sagt Inone-Kauffmann.

Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft.

Weitere Informationen

Emilia Regina Inone-Kauffmann
Telefon: +49 (0) 721/4640-427
Fax: +49 (0) 721/4640-530

Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie,ICT
Joseph-von-Fraunhofer-Straße 7
76327 Pfinztal / Berghausen
www.ict.fraunhofer.de

Recherchiert und dokumentiert von:

Dr.-Ing. Christoph Konetschny, Materialberater, Inhaber Materialsgate
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Lignin
Lignin ist ein in Pflanzen vorkommendes Makromolekül, das sich in die pflanzliche Zellwand einlagert und dadurch die Verholzung der Zellen bewirkt. Neben Zellulose ist Lignin der am häufigsten vorkommende organische Stoff auf der Erde.
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Schwermetalle sind Metalle und Legierungen, deren Dichte über 5 g/cm3 liegt. Typische Beispiele sind Gold, Silber, Kupfer, Quecksilber und Blei.
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Der Spin dient in der Quantenmechanik zur Beschreibung der Eigenschaften von Elementarteilchen. Stark vereinfacht kann der Spin als Eigenrotation eines Teilchens interpretiert werden.
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In den Ingenieurwissenschaften werden unter dem Oberbegriff Trennen alle Fertigungsverfahren zusammengefasst, bei denen der Zusammenhalt zwischen den Teilchen eines Werkstücks lokal aufgehoben wird, um bestimmte Formen oder Abmessungen einzustellen. Wichtige Trennverfahren sind zum Beispiel: Spanen, Scheren, Funkenerodieren, Plasmaätzen, Laserschneiden und Laserbohren.
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Wachse sind eine Klasse von Stoffen, die durch ihre mechanisch-physikalischen Eigenschaften definiert werden, da die chemische Zusammensetzung verschiedener Wachse (beispielsweise pflanzliche und tierische Wachse, Erdwachse, synthetische Wachse) sehr unterschiedlich ist. Ein Stoff wird als Wachs bezeichnet, wenn er bei 20°C knetbar, fest bis brüchig hart ist, eine grobe bis feinkristalline Struktur aufweist, farblich durchscheinend bis opak, aber nicht glasartig ist, über 40°C ohne Zersetzung schmilzt, wenig oberhalb des Schmelzpunktes leicht flüssig (wenig viskos) ist, eine stark temperaturabhängige Konsistenz und Löslichkeit aufweist sowie unter leichtem Druck polierbar ist. Sind mehr als eine der oben aufgeführten Eigenschaften nicht erfüllt, ist der Stoff kein Wachs. Quelle: Deutsche Gesellschaft für Fettwissenschaften.
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Weichmacher sind Substanzen, die Kunststoffen zugesetzt werden, um diese geschmeidiger und elastischer zu machen. Zur Stoffgruppe der Weichmacher zählen zum Beispiel schwerflüchtige Ester, fette Öle, Weichharze oder auch Kampfer.
Zellulose
Zellulose ist eine organische Verbindung aus der Familie der Polysaccharide mit der Summenformel: (C6H10O5)n. Sie bildet den Hauptbestandteil von pflanzlichen Zellwänden und ist damit die häufigste organische Verbindung der Erde.