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Auf dem Weg zum biobasierten Mörtel

(31.8.2018) Das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (IPF), die Hilti Entwicklungsgesellschaft und die FIT Umwelttechnik haben einen Zwei-Kompo­nen­ten-Mör­tel mit neuartigen biobasierten Reaktivverdünnern entwickelt.

Zur Erinnerung: Ein handelsüblicher, aushärtender Zwei-Komponenten-Mörtel besteht im Wesentlichen aus einem fossil-basierten Grundharz und einer ebenfalls fossil-ba­sier­ten Reaktivkomponente (RK). Der Masse-Anteil der Reaktivkomponente an der Gesamtmischung liegt bei etwa einem Drittel.

Im Rahmen des Projektes „Biobasierte Harze für die chemische Befestigungstechnik“ verfolgten die Forscher das Ziel, die Reaktivkomponente aus nachwachsenden Rohstoffen zu gewinnen. Hierzu wurden neben Pflanzenölderivaten auch Itaconsäureester und Isosorbidderivate getestet. Gesucht wurde nach relativ einfach und schnell ablaufenden Synthesen, die sich perspektivisch auch für eine nachhaltige industrielle Herstellung eignen.

Gute Ergebnisse erzielten die Forscher mit Umsetzungsprodukten aus Dimethylitaconat und biobasiertem 1,4 Butandiol (DMI/BD). Reaktivkomponenten aus diesen Substanzen konnten dem Vernehmen nach auf einem vergleichsweise einfachen Weg gewonnen, im Kleintechnikums-Maßstab verarbeitet und produktionsnah konfektioniert werden - aber:

  • Die mechanischen Tests ergaben etwas geringere, aber durchaus akzeptable Druckfestigkeiten und E-Module gegenüber dem Referenzmörtel.
  • Ein vollständiger Ersatz der konventionellen Reaktivkomponente durch DMI/BD ist (derzeit?) nicht möglich.
  • Für die wirtschaftliche Umsetzung ist aktuell außerdem noch die begrenzte Verfügbarkeit von biobasiertem 1,4 Butandiol ein Problem.

Als einen weiteren Ansatz verfolgten die Wissenschaftler die Synthese von Isosorbid-De­rivaten mit Methacrylatgruppen. Die so gewonnenen Methacrylate sollen sehr gute, mit den Referenzmörteln vergleichbare mechanische Eigenschaften gezeigt haben. Der Syntheseweg bedarf allerdings für eine kommerzielle Anwendung noch weiterer Optimierungen. Auch hier stellen außerdem aktuelle Rohstoffpreise und -verfügbarkeiten der betreffenden Isosorbidderivate eine Hürde für die Markteinführung dar.

Der Anteil biobasierten Kohlenstoffs am Gesamt-Kohlenstoff im Endprodukt soll sich derzeit beim Einsatz biobasierter Reaktivkomponenten auf bis zu 30% steigern lassen.

Das Vorhaben wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) gefördert. Der Abschlussbericht steht auf fnr.de unter dem Förderkennzeichen 22032312 zur Verfügung.

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