Im ersten Schritt entwickeln wir gemeinsam mit dem Fraunhofer IAP ein halogenfreies Bio-Flammschutzmittel. Dieses soll im zweiten Schritt reaktiv an den Biokunststoff Polylactid (PLA) angebunden werden. Für die Herstellung werden wir Alkohol auf Zuckerbasis verwenden und vollveresterte Organophosphorsäureester synthetisieren. Die Phosphorgruppe ist für die Flammschutzwirkung verantwortlich. Die enthaltenen Acrylat- oder Meth(acrylat)-Gruppen dienen der Anbindung an das PLA. Die Anbindung der reaktiven Flammschutzmittel und die Teilvernetzung des PLA erfolgt durch Elektronenbestrahlung.
Die geforderte Schlagzähigkeit versuchen wir durch Zugabe von Schlagzähmodifikatoren zu erreichen. Außerdem fügen wir Holzfasern hinzu. Auf Basis unserer Forschungserfahrung vermuten wir, dass die Holzfasern sich positiv auf die Wärmeformbeständigkeit und den Flammschutz auswirken. Die Wärmeformbeständigkeit des PLA hängt von seiner Kristallisation ab. Die Kristallisation kann beschleunigt bzw. erhöht werden, indem in ein heißes Werkzeug eingespritzt und nachfolgend getempert wird. Je schneller die Kristallisation erfolgt, desto schneller kann das Werkstück ausgeworfen werden und desto kürzer ist die Zykluszeit – was für die Praxis eine große wirtschaftliche Bedeutung hat. In unseren Versuchen ermitteln wir die optimale Kristallisationszeit von PLA und geeignete Verarbeitungsbedingungen unter Verwendung von Flammschutzmitteln und Holzfasern.
Parallel zu den Entwicklungen mit selbst synthetisierten Flammschutzmitteln verwenden wir kommerziell verfügbare Flammschutzmittel bei der Compoundierung mit PLA und Holzfasern. Außerdem betrachten wir weitere Biokunststoffe.
Die Compounds werden mittels Spritzguss und additiver Fertigung (FDM) zu Prüfkörpern für die folgenden Tests verarbeitet: UL94, Wärmeformbeständigkeit, Glühdrahttest, Kriechstromfestigkeit, Zugfestigkeit und -E-Modul, Schlagzähigkeit, Wasseraufnahme und Quellung.
Fraunhofer-Institut für Holzforschung 
