Herstellung von Bio-Folien – Einblicke in die industrienahe Forschung

Die Herstellung von Mehrschichtfolien aus Biopolymeren konnten junge Wissenschaftler des Sonderforschungsbereichs (SFB/TRR 102) »Polymere unter Zwangsbedingungen« im Verarbeitungstechnikum Biopolymere Schwarzheide erleben. Welche Potenziale und Herausforderungen Biopolymere für die Verpackungsindustrie mit sich bringen, erfuhren die Physiker und Chemiker am 21. Februar 2018 beim Besuch des Schwarzheider Standorts des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP.

Kunststoffverpackungen ermöglichen insbesondere für Lebensmittel lange Lagerzeiten, Haltbarkeiten und Transportfähigkeit. Auch eine hohe Transparenz ist wichtig, um den verpackten Artikel sehen zu können. Mehrschichtfolien, die mechanische Stabilität und eine gute Barrierewirkung kombinieren, sind heutzutage im Verpackungsbereich mit konventionellen Kunststoffen wie Polyethylen Stand der Technik. Im Bereich der Biopolymere hingegen stehen Forschung und Entwicklung erst am Anfang. »Bisher gibt es noch kein Biopolymer, das die mechanischen Eigenschaften von Polyethylen erreicht. Der Biokunststoff Polybutylensuccinat (PBS) ist eine vielversprechende Alternative. Wir entwickeln daraus neue Folienmaterialien, die sich auf den gängigen Anlagen in der Industrie verarbeiten lassen«, erklärt Thomas Büsse, der das Verarbeitungstechnikum Biopolymere in Schwarzheide leitet.

Die jungen SFB-Wissenschaftler der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, die Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Polymerphysik und Polymerchemie betreiben, lernten das Technikum des Fraunhofer IAP kennen. Um den Besuchern das Prinzip der 3-Schicht-Flachfolienanlage zu verdeutlichen, haben die Fraunhofer-Forscher zu Demonstrationszwecken die drei Schichten unterschiedlich eingefärbt und auf den Haftvermittler verzichtet, der normalerweise die Schichten miteinander verbindet. Die drei Folien können also einzeln betrachtet werden. »Mit dieser Vorführung können wir zum einen sehr gut zeigen, wie präzise und gleichmäßig mittels hochwertiger Technik auch dünnste Schichten herstellbar sind, zum anderen, welch hohe Anforderungen an existierende und künftige Kunststoffmaterialien gestellt werden«, so Büsse.
Auch die Fraunhofer-Forscher profitieren von dem Besuch, denn sie konnten das Fraunhofer IAP als potenziellen künftigen Arbeitgeber vorstellen. Zudem ist eine Grundlage für eine mögliche zukünftige Kooperation zwischen der Grundlagenforschung der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und der anwendungsnahen Kunststoffentwicklung am Fraunhofer IAP gelegt.

Der SFB forscht seit 2011 an Eigenschaften und mikrokopischen Strukturen von Polymeren. An dem Projekt beteiligt sind die Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, die Universität Leipzig, das Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung Leipzig und das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen (IMWS) in Halle. Die Wissenschaftler erforschen in 18 Teil-Projekten spezielle synthetische und biologische Polymere. Darüber hinaus engagieren sich die Mitglieder des SFB auch im Bereich der Nachwuchsförderung. Über 30 Doktoranden aus den Fächern Physik, Chemie und Materialwissenschaften erhalten in dem zugehörigen Graduiertenkolleg eine spezielle Förderung, die auf Grundlagenforschung ausgerichtet ist. »Der Besuch in Schwarzheide ermöglicht es den Nachwuchswissenschaftlern Einblicke in die anwendungsnahe Forschung vor Ort zu erhalten und hilft ihnen, Berufsperspektiven aufzuzeigen«, freut sich SFB-Sprecher Prof. Dr. Thomas Thurn-Albrecht vom Institut für Physik der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg.

Foto: Thomas Büsse (Dritter von rechts) erklärt, wie am Fraunhofer IAP hochwertige biobasierte Mehrschichtfolien hergestellt werden. (c) Fraunhofer IAP