Starch foam film

Einsatz physikalischer Treibmittel bei der Schaumextrusion stärkebasierter Thermopaste

Die Herstellung flexibler Schaumfolien aus thermoplastischer Stärke (TPS) als nachwachsendem Rohstoff ist aufgrund der geringen Schmelzefestigkeit und des engen Verarbeitungsfensters von TPS bisher kaum möglich. Im Projekt Stärkeschaumfolie wurde daher der Einsatz von Treibmittelgemischen auf Basis von CO2 zur Erweiterung des Prozessfensters und damit zur Herstellung flexibler Stärkeschaumfolien geringer Dichte untersucht. Zunächst wurden verarbeitbare Stärkeblends entwickelt, die zur Verbesserung der Schmelzefestigkeit und thermomechanischen Stabilität neben der plastifizierten Stärke auch Polybutylenadipat-Terephthalat (PBAT) enthielten. Diese Blends wurden durch Schaumextrusion mit physikalischen Treibmitteln zu Schaumsträngen sowie flächigen Schaumfolien verarbeitet und u. a. durch CT-Scans hinsichtlich ihrer Schaumstruktur analysiert.

For_CO2-foamed TPS strands, the influence of process-side setting parameters such as nozzle temperature and blowing agent content on the degree of expansion, foam density and cell size was evaluated. Under suitable conditions, expansion ratios of more than 3.5 and foam densities of around 0.34 kg/m³ could be achieved. A foaming agent mixture based on_CO2 and ethanol was used to carry out the foam film tests. The use of ethanol as a co-propellant allows the processing window to be extended, as the solubility of the primary propellant CO₂ within the plastic melt is increased by the co-expanding agent. This enables processing at lower process temperatures (nozzle temperature at 95 °C) and the realization of lower foam densities. With the use of 2.6 wt.% CO₂ and 1.1% by weight ethanol, a flexible foam film with a foam density of 0.12 g/cm³ and an average cell diameter of 0.24 mm could be realized. The project was thus able to successfully produce a flexible foam film based on thermoplastic starch using a physical blowing agent, which can be used industrially as a more sustainable foam packaging film, for example.

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