Biopolymernetzwerk Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Cellulose basierte Kunststoffe

Cellulose ist der Hauptbestandteil der Zellwände aller höheren Pflanzen in unterschiedlichen Massenanteilen. Cellulose ist unverzweigt und besteht aus mehreren hundert bis zehntausend Glucose-Molekülen (in glykosidischer Bindung) bzw. Cellobiose-Einheiten. Die Cellulosemoleküle lagern sich zu höheren Strukturen zusammen, die als reißfeste Fasern in Pflanzen häufig statische Funktionen haben.

Bei Baumwolle beträgt der Celluloseanteil ca. 95%, bei Hartholz 40 – 75% und bei Weichholz 30 – 50 %. Cellulose ist der mengenmäßig bedeutendste nachwachsende Rohstoff – weltweit werden jährlich etwa 1,3 Mrd. Tonnen für technische Anwendungen gewonnen. Cellulose kann beispielsweise in Form von Celluloseregeneraten und Cellulosederivaten industriell genutzt werden.

Celluloseregenerate

Wird Cellulose chemisch gelöst und neu in Form von Fasern oder Folien zusammengesetzt, so spricht man von Celloloseregeneraten. Die bekanntesten Vertreter dieser Stoffgruppe sind Viskose, Viskoseseide, Zellwolle, Rayon, Lyocell oder Kunstseide und einige mehr auf dem Gebiet der Fasern und Textilien. Cellulosische Chemiefasern (hauptsächlich Rayon und Lyocell) machen mit rund 30% (Deutschland, 2011) bzw. 9% (Welt, 2011) einen bedeutenden Anteil aller Chemiefasern aus.

Im Bereich der Folien sind dies Cellulosehydrat oder auch Zellglas, bekannt unter dem früheren Markennamen Cellophan.

Cellulosederivate

Eine größere Bedeutung im Hinblick auf industrielle Nutzung haben die Cellulosederivate, die in die Hauptgruppen Celluloseether und Celluloseester unterschieden werden.

Celluloseester haben hierbei die größere Bedeutung für die Kunststoffindustrie. So war der erste thermoplastische Kunststoff das Celluloid, welches aus 75% Cellulosenitrat (gewonnen aus Salpetersäure und Cellulose) und 25% Campher hergestellt wurde.

Grundsätzlich entstehen Celluloseester durch die Veresterung der Cellulose mit organischen Säuren. Die technisch wichtigsten Celluloseester sind Celluloseacetat (CA mit Essigsäure), Cellulosepropionat (CP mit Propionsäure) und Cellulosebutyrat (CB mit Buttersäure).

Auswahl an BMEL/FNR geförderten Projekten zu diesem Thema
Entwicklung neuer Wirkstoffabgabesysteme mit komplexen Release-Profilen auf der Basis von NWR für den Einsatz in Wasch- und Reinigungsmitteln (01.09.2014 bis 31.08.2015)
ERA-WoodWisdom: Prozesse für die Herstellung von Nanocellulose-Kompositen (PRONANOCELL) (28.04.2014 bis 27.04.2017)
Untersuchungen zur prinzipiellen Verwendbarkeit von Cellulosederivaten (CD) als Klebstoff in der Holzwerkstoffindustrie (01.09.2012 bis 31.08.2013)
Forschungsverbund Biopolymere (01.05.2010 bis 31.05.2014)
Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung eines biologisch abbaubaren, Lyocell-basierten Spinnvlieses (01.07.2010 bis 30.06.2013)
Verbundvorhaben: Spezialfasern aus Lösungen von Cellulosecarbamat in NMMO (01.03.2007 bis 28.02.2009)
Erschließung des Verstärkungspotenzials von Naturfasern für Gummi und TPE (01.02.2007 bis 31.07.2009)
Nachwuchsgruppe: Innovative Konzepte zur Umformung und Modifizierung von Cellulose (01.08.2006 bis 31.07.2011)
Semistrukturbauteile für Sichtanwendungen im Automobilinnenraum auf der Basis neuartiger Rayon-basierter Verbundwerkstoffe (01.11.2005 bis 31.01.2008)
Celluloseether mit gesteuerter Substituentenverteilung - Synthese und Charakterisierung des Applikationspotentials (01.09.2005 bis 31.08.2008)
Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung eines biologisch abbaubaren, Lyocell-basierten Meltblown-Vlieses (01.08.2005 bis 31.07.2007)
Spinneinrichtung für Spinnvliese aus Zellstoff (15.12.2004 bis 31.07.2005)