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Neuer Super-Kunststoff mit positiver Ökobilanz

© Covestro AG

• Covestro und Partner erarbeiten Prozess zu Produktion im Großformat

• Einsatz in Luftfahrt, Automobil und Medizin möglich

Im aktuellen Forschungsprojekt „DreamCompoundConti“ engagiert sich das KUZ als Verbundpartner bei der ökonomischen Analyse und der Materialtestung. Covestro hat mit Partnern einen Hochleistungskunststoff entwickelt, der künftig in vielen Industrien zum Einsatz kommen könnte.

Damit ließen sich die Nachhaltigkeit und Leistungsfähigkeit von Produkten in Bereichen wie Luftfahrt, Automobil und Medizintechnik deutlich erhöhen. Nun geht es darum, die kontinuierliche Herstellung des neuen Kunststoffs namens Polyoxazolidinon (POX) im großen Maßstab zu ermöglichen. Das ist Ziel eines von Covestro koordinierten Forschungsprojekts, das vom Bundesforschungsministerium gefördert wird.

Polyoxazolidinon ist ein thermisch verformbarer Hochleistungskunststoff, der in einzigartiger Weise zahlreiche gute Eigenschaften  vereint. Er ist  stabil  und gleichzeitig elastisch bei relativ hoher Härte, außerdem beständig gegen Hitze und viele Lösungsmittel.  Kleinere Mengen des neuartigen Materials konnten bereits im Labor hergestellt werden.

Im aktuellen Forschungsprojekt „DreamCompoundConti“ soll nun ein kontinuierliches Verfahren entwickelt werden, um eine umweltverträgliche und wirtschaftliche Produktion im Industriemaßstab zu ermöglichen. Daran arbeitet Covestro gemeinsam mit der RWTH Aachen University, der Technischen Universität Berlin, dem Kunststoff-Zentrum Leipzig und dem Flugzeughersteller Airbus als assoziiertem Partner. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Vorhaben über die nächsten drei Jahre mit bis zu 1,5 Millionen Euro – im Rahmenprogramm „Forschung für Nachhaltigkeit (FONA³)“ in der Maßnahme „r+Impuls – Impulse für industrielle Ressourceneffizienz“ (Förderkennzeichen 033R199).

„Mit dem neuen Verbundprojekt unterstreichen wir unser Bestreben, besonders leistungsfähige Kunststoffe auf klimaschonende und gleichzeitig wirtschaftlich effiziente Weise zu produzieren,“ sagt Dr. Markus Steilemann, Vorstandsvorsitzender von Covestro.

Schlanker Produktionsprozess

Eine Besonderheit der Herstellung von Polyoxazolidinonen besteht darin, dass sie auf sehr gut zugänglichen Basischemikalien beruhen. Diese werden ohnehin für die Produktion etwa von Schaumstoffen (Polyurethan)  und Klebstoffen (Epoxidharz) eingesetzt und müssen somit nicht eigens hierfür hergestellt werden.  Ein neuartiges Katalysatorensystem ermöglicht nun erstmalig die Herstellung von thermoplastischem POX aus diesen Basischemikalien. Das spart im gesamten Prozess CO2-Emissionen und Energie ein, weil im Vergleich zur Produktion herkömmlicher Hochleistungsthermoplasten aufwändige Prozessschritte entfallen.

Im Vergleich zu den am Markt bereits verfügbaren Produkten ergeben sich messbare Ressourceneinsparmöglichkeiten: Ein erstes Life Cycle Assessment (LCA) der RWTH Aachen University für den industriellen Herstellungsprozess der Polyoxazolidinone hat gezeigt, dass diese im Vergleich zu ähnlichen Thermoplasten um mehr als 20 Prozent geringere Treibhausgasemisionen für die Produktion aufweisen. Gleichzeitig kommt das neue kontinuierliche Verfahren, das die Projektpartner erarbeiten und umsetzen wollen, mit weniger Lösungsmitteln aus. Es hat daher eine deutlich bessere Ökobilanz als konventionelle Prozesse.

Die Partner:

Über die RWTH Aachen University:

Am Projekt beteiligt ist der Lehrstuhl für Technische Thermodynamik (LTT) der RWTH Aachen University. Am LTT beschäftigt man sich seit vielen Jahren mit Entwicklung systemanalytischer Methoden und technischer Komponenten für Energiesysteme sowie der theoretischen und experimentellen Erforschung fluider Stoffsysteme. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der ökologischen Bewertung neuartiger Produktionsprozesse für innovative Kunststoffe. Im Projekt übernimmt der Lehrstul eine ökologische Bewertung im Rahmen einer Lebenszyklusanalyse.

Über die Technische Universität Berlin:

Am Projekt beteiligt ist der Lehrstuhl für Technische Chemie / Mehrphasenreaktionstechnik der Technischen Universität Berlin. Der Lehrstuhl forscht auf dem Gebiet der chemischen Reaktionstechnik, insbesondere zu Reaktionskinetik, Reaktoren und Verfahrenskonzepten sowie zur Technologiebewertung. Einen wichtigen Schwerpunkt bilden die Arbeit an Membrantechnologien und techno-ökonomische Analysen. Zum Projekt steuert der Lehrstuhl eine umfassende techno-ökonomischen Analyse bei.

Über das Kunststoff-Zentrum in Leipzig:

Das KUZ ist ein unabhängiges, industrienahes Forschungs-, Technologie-, Prüf- und Weiterbildungs-Zentrum mit 57 Mitarbeitern. Als Brancheninstitut der Kunststofftechnik mit den Bereichen Verarbeitungs-, Werkzeug-, Verbindungs- und Prüftechnik bietet das KUZ komplexe Innovationen und versteht sich als Partner der Unternehmen für anwendungs- und marktorientierte Forschung und Entwicklung, Verbundprojekte mit der Industrie, innovative Industriedienstleistungen, Prüfdienstleistungen im akkreditierten Labor, Technologietransfer, fachspezifische Weiterbildung sowie Lehrgänge und Prüfungen im Bereich Schweißtechnik. Das KUZ engagiert sich im Verbundprojekt bei der ökonomischen Analyse und der Materialtestung.

Über Airbus Group SE:

Der größte europäische Flugzeughersteller hat seinen Hauptsitz in Toulouse, Frankreich. Entwicklungsbereiche und Montagewerke befinden sich in Frankreich, Deutschland, Spanien und Großbritannien. In Deutschland gehörten im Jahr 2016 rund 46.000 Beschäftigte zur Airbus-Group. Der Flugzeughersteller beteiligt sich ebenfalls an der Materialtestung.

Über Covestro:

Mit einem Umsatz von 14,1 Milliarden Euro im Jahr 2017 gehört Covestro zu den weltweit größten Polymer-Unternehmen. Geschäftsschwerpunkte sind die Herstellung von Hightech-Polymerwerkstoffen und die Entwicklung innovativer Lösungen für Produkte, die in vielen Bereichen des täglichen Lebens Verwendung finden. Die wichtigsten Abnehmerbranchen sind die Automobilindustrie, die Bauwirtschaft, die Holzverarbeitungs- und Möbelindustrie sowie der Elektro- und Elektroniksektor. Hinzu kommen Bereiche wie Sport und Freizeit, Kosmetik, Gesundheit sowie die Chemieindustrie selbst. Covestro produziert an 30 Standorten weltweit und beschäftigt per Ende 2017 rund 16.200 Mitarbeiter (umgerechnet auf Vollzeitstellen). Bei DreamCompound Conti zeichnet Covestro schwerpunktmäßig dafür verantwortlich, ein kontinuierliches Produktionserfahren zu erarbeiten und die Anwendungsentwicklung voranzutreiben.

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