Sind organische Materialien die Zukunft der Kunststoffherstellung?

Teil II:Organische Füllstoffe in Kunststoffbeschlägen

Könnten organische Materialien die Zukunft der Kunststoffherstellung sein, wenn das Öl ausgeht? Da Kunststoffe erdölbasiert sind, wird es in Zukunft keine Kunststoffe mehr geben? Stellen Sie sich vor, welche tiefgreifenden Auswirkungen dies auf unsere Gesellschaft haben würde. Wie werden wir Handys oder Computergehäuse oder sogar unsere Kleidung, Schuhe und Möbel herstellen?

Organische Materialien werden seit langem in der Kunststoffherstellung verwendet. Der erste wirklich synthetische Kunststoff war Bakelit, der Anfang des 20. Jahrhunderts in New York von einem in Belgien geborenen Amerikaner entwickelt wurde Chemiker Leo Baekeland. Seine erste kommerzielle Verwendung fand 1916 im Schaltknauf eines Rolls Royce statt. Heute wird Bakelit allgemein als Phenolharz bezeichnet. Es wird durch die Kombination von Phenol und einem Aldehyd hergestellt, die beide organische Verbindungen sind. Bei Anwendung von Druck und Wärme findet eine Polymerisation statt. Darüber hinaus enthält Bakelit Holzrindenmehl und ist ein duroplastisches Phenol-Formaldehyd-Harz mit ausgezeichneten dielektrischen Eigenschaften. Es wurde in Leiterplatten wegen seiner Nichtleitfähigkeit und Hitzebeständigkeit verwendet. Es wurde auch für eine Vielzahl von Konsumgütern verwendet, darunter Billardkugeln, Griffe für Töpfe und Pfannen, Stecker für elektronische Geräte und Schmuck.

Organische Materialien werden in der Kunststoffherstellung sowohl zur Herstellung des Basisharzes als auch als Füllstoff verwendet. Zu den organischen Füllstoffen gehören Nussschalenmehle, Holzmehle, Reisschalenmehl, Weizenspreu, Flachsschalen, Maiskolbenmehl, Hühnerfedern, Korkmehl, Muschelschalenmehl und vieles mehr. Additive organische Füllstoffe oder Bio-Füllstoffe werden häufig in Polymerverbundwerkstoffen verwendet, um das Basisharz zu verlängern. Diese Polymere umfassen Polypropylen, Polyethylen und PVC. Organische Füllstoffe haben mehrere Vorteile wie geringe Dichte, niedrige Kosten und einfache Verarbeitungsausrüstung. Allerdings neigen Naturfasern dazu, sich bei höheren Temperaturen zu zersetzen, daher sind Verbundwerkstoffe mit diesen Füllstoffen auf Kunststoffe mit niedrigen Schmelztemperaturen beschränkt. Naturfasern in einem thermoplastischen Verbundwerkstoff neigen auch dazu, die Schlagzähigkeit zu verringern.

In den USA werden organische Materialien häufig als additive Füllstoffe in Wood-Plastic-Composites (WTC) für Baustoffe verwendet. Composite Technology Resources in Quebec hat beispielsweise diese Art von Produkt aus 60 % Reishülsen und 40 % recyceltem Polyethylen hoher Dichte. Sowohl in den USA als auch in Europa werden Biofüllstoffe in Automobilanwendungen wie Innenverkleidungen, Armaturenbrettern und Autodächern verwendet. Zum Beispiel werden Reishülsen von Farmen in Arkansas verwendet, um Talkum-basierte Füllstoffe im Polypropylen zu ersetzen, das in einem elektrischen Kabelbaum im Ford F-150 2014 verwendet wird. Die Ford F-Serie ist seit über 35 Jahren Amerikas meistverkaufter Lkw. Beim Volkswagen Golf 2015 besteht der Frontträger, der Scheinwerfer, Motorkühlung und weitere Fahrerassistenzsysteme trägt, aus 50 % Polypropylen und 50 % Flachsfasern.

Zur Herstellung des Basisharzes können auch organische Verbindungen verwendet werden. Wir haben bereits die organischen Materialien betrachtet, aus denen Bakelit (Phenolverbindungen) besteht. Lignin ist eine weitere Quelle für Biopolymere. Lignin ist ein komplexes organisches Polymer, das im Gewebe von Pflanzen und Bäumen vorkommt.

Es ist die Substanz, die den Stängeln, Zweigen und Stämmen Form und Form verleiht. Es ist nach Cellulose eines der am häufigsten vorkommenden organischen Polymere auf der Erde. Lignin ist ein Nebenprodukt vieler industrieller Prozesse, darunter Zellstofffabriken, Biokraftstoffe und die chemische oder pharmazeutische Produktion aus Pflanzenmaterialien. Die Wissenschaft zur Herstellung von Kunststoffen aus Lignin ist noch nicht vollständig entwickelt und weltweit wird viel geforscht, aber es gibt Beispiele für diese Biokunststoffe, die derzeit kommerziell genutzt werden. Pure Lignin Biotechnology Ltd. in Kanada vermarktet Lignin-Biofüllstoffe, die Polypropylen und Polyethylen zugesetzt werden können und bis zu 20 % des fertigen Polymers ausmachen. Die resultierenden Polymere weisen nach Angaben des Unternehmens eine verbesserte Zugfestigkeit und eine Erhöhung des Biegemoduls auf. cycleWood Solutions, LLC, ein Start-up des MBA-Programms der University of Arkansas, vermarktet Einweg-Plastiktüten aus einem 100 % biologisch abbaubaren und kompostierbaren Thermoplast auf Ligninbasis namens Xylomer ^TM. Es kann zu Tassen, Tellern und Beuteln verarbeitet werden, die in etwa 180 Tagen zu Humus zerfallen.

Wenn die Erdölreserven erschöpft sind und die Nachfrage nach recycelbaren Biokunststoffen steigt, könnten wir in der Kunststoffindustrie viel mehr organische Materialien sowohl als Füllstoffe als auch als Basisharze sehen.

Was ist Ihre Vision für die Zukunft der Kunststoffherstellung? Lass es mich im Kommentarbereich unten wissen.

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