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Prüfung der Umweltverträglichkeit neu entwickelter Polymerwerkstoffe auf der Basis nachwachsender Rohstoffe durch ein einfaches Testsystem
Author(s) -
Mittenzwey Rainer,
Seidenstücker Thomas,
Fritz HansGerhard,
Süßmuth Roland
Publication year - 1998
Publication title -
starch ‐ stärke
Language(s) - German
Resource type - Journals
SCImago Journal Rank - 0.62
H-Index - 82
eISSN - 1521-379X
pISSN - 0038-9056
DOI - 10.1002/(sici)1521-379x(199810)50:10<438::aid-star438>3.0.co;2-o
Subject(s) - chemistry , gynecology , microbiology and biotechnology , biology , medicine
Mit Hilfe des OxiTop ® ‐Systems konnte gezeigt werden, wie sich verschiedene Polymerwerkstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe im Hinblick auf ihre biologische Abbaubarkeit und Umweltverträglichkeit unterscheiden. Der biologische Abbau von beispielsweise flachsfaserverstärkter, thermoplastischer Maisstärke mit Naturfaseranteilen von 10, 15 und 20% lag nach 14 Tagen in der Größenordnung von nativer Stärke. Dabei hat sich gezeigt, daß der Flachsfasergehalt keinen signifikanten Einfluß auf den biologischen Abbau ausübt, da die Abweichungen bei den Abbaukurven der mit 10, 15 und 20 Gew. % versehenen TPS/Flachsfaser‐Verbunde kaum aufzulösen waren. Thermoplastische Stärke (TPS) baut dagegen deutlich langsamer als die flachsfaserverstärkte TPS ab, was auf die wassereinleitende Wirkung der Fasern (Strohhalmprinzip) in das Innere der TPS zurückzuführen ist. Demnach muß der Fasergehalt eine Grenze überschreiten, ab der dieser Effekt deutlich zum Tragen kommt. Der Abbau der TPS erfolgte zudem aufgrund der Probenform deutlich langsamer als bei nativer Maisstärke, da TPS als Granulat vorlag, wodurch die spez. Oberfläche im Vergleich zu den Maisstärkepartikeln deutlich reduziert ist. PCL/TPS‐Blends bauen praktisch unabhängig vom TPS‐Gehalt (40 < ϕ TPS < 70 Gew. %) innerhalb von 30 Tagen mit ähnlicher Geschwindigkeit wie native Maisstärke ab. Die in diesem Rahmen untersuchten thermoplastischen Polyurethane (TPU) unterliegen bei Temperaturen von 20 und 37°C keinem nennenswerten Abbau, sofern TPU als alleinige Kohlenstoffquelle vorliegt. Bei Zugabe einer leicht verwertbaren C‐Quelle (z.B. Maisstärke) ist ein Anstieg des TPU‐Abbaus zu beobachten. Eine Wärmeeinwirkung (80°C) beschleunigt die Hydrolyse, was zu einem drastisch gesteigerten Abbau führt, wobei Zwischenprodukte auftreten können, die in hohen Dosen toxisch wirken. Allerdings ist die toxische Wirkung der Zwischenprodukte dosisabhängig und unterliegt einer Kinetik, was mit Hilfe des OxiTop ® ‐Systems gezeigt werden konnte und in begleitenden toxikologischen Untersuchungen bestätigt wurde.