Thermoformung und Krebsschalen machen es möglich 15.01.2024, 12:28 Uhr

Macht neuer Papierwerkstoff Kunststoffverpackungen überflüssig?

Verpackungen aus Kunststoff sind nach wie vor ein großes Problem für die Umwelt. Ein neuartiger thermoformbarer Papierwerkstoff könnte nun für nachhaltigen Ersatz sorgen.

Papierwerkstoff

Durch Zugabe von Chitosan wird Papier thermoformbar und könnte Kunststoffverpackungen ersetzen.

Foto: Projektkonsortium 3D-ThermoCell

Forschende haben ein Papier entwickelt, das umweltschädliche Kunststoffverpackungen ablösen könnte. Dem Papierwerkstoff wurde Chitosan beigemischt, das aus den Schalen von Krebsen gewonnen wird. Dadurch lassen sich Verpackungen herstellen, die nahezu aus 100 Prozent nachwachsenden Rohstoffen bestehen. In Folgeprojekten soll das neue Produkt nun zur Marktreife entwickelt werden.

Darum ging es in dem Projekt

Ein Forscherteam der Dualen Hochschule Baden-Württemberg (DHBW) Karlsruhe hat das Projekt „3D-ThermoCell“ abgeschlossen, das auf die Entwicklung eines thermoformbaren Papiers ausgerichtet war. Dieser Papierwerkstoff soll eine umweltfreundlichere Alternative zu Kunststoffverpackungen bieten. Für dieses interdisziplinäre Vorhaben arbeitete die DHBW Karlsruhe mit dem Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie, der Tecnaro GmbH, der Mack Kunststofftechnik GmbH und der Mainteam Bild – Text – Kommunikation GmbH zusammen.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Stadtwerke Lengerich GmbH-Firmenlogo
Ingenieur für Energienetzplanung (m/w/d) Stadtwerke Lengerich GmbH
Lengerich Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
(Bau-)Ingenieur als Abteilungsleiter (w/m/d) Betriebsdienst Die Autobahn GmbH des Bundes
Hamburg Zum Job 
Hochtaunuskreis - Der Kreisausschuss-Firmenlogo
Ingenieure der Fachrichtung technische Gebäudeausrüstung aller Fachrichtungen (m/w/d) Hochtaunuskreis - Der Kreisausschuss
Bad Homburg vor der Höhe Zum Job 
IMS Messsysteme GmbH-Firmenlogo
Elektrotechnikingenieur/-techniker (m/w/i) für die Prüfung von Messsystemen IMS Messsysteme GmbH
Heiligenhaus Zum Job 
Berliner Wasserbetriebe-Firmenlogo
Teamleitung Geodatenerfassung Geofachdaten (w/m/d) Berliner Wasserbetriebe
swa-Firmenlogo
Umweltingenieur (m/w/d) im Bereich Kraftwerksanlagen swa
Augsburg Zum Job 
Messe München GmbH-Firmenlogo
Meister/Ingenieur/in der Elektrotechnik als Technical Manager (m/w/d) Messe München GmbH
München Zum Job 
Aarsleff Rohrsanierung GmbH-Firmenlogo
Bauleiter:in Aarsleff Rohrsanierung GmbH
Hamburg Zum Job 
Aarsleff Rohrsanierung GmbH-Firmenlogo
Bauleiter:innen Aarsleff Rohrsanierung GmbH
Teltow, Ilmenau Zum Job 
Aarsleff Rohrsanierung GmbH-Firmenlogo
Bauleiter:innen Aarsleff Rohrsanierung GmbH
Röthenbach bei Nürberg, München/Hallbergmoos, Stuttgart-Weilimdorf Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in (m/w/d) Bereich Pharma / Energie THOST Projektmanagement GmbH
Freiburg im Breisgau, Mannheim, München, Stuttgart Zum Job 
APROVIS Energy Systems GmbH-Firmenlogo
Projekt- / Vertriebsingenieur (m/w/d) APROVIS Energy Systems GmbH
Weidenbach Zum Job 
Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Bauingenieur / Referent (m/w/d) für RIB iTWO Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG
Sengenthal Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Wirtschaftsjurist*in / Ingenieur*in (m/w/d) für Contract & Claimsmanagement in Bau- & Anlagenbauprojekten THOST Projektmanagement GmbH
Freiburg im Breisgau, Mannheim, München, Stuttgart Zum Job 
Berliner Wasserbetriebe-Firmenlogo
Leiter:in Automatisierungs-/ Prozessleittechnik (w/m/d) Berliner Wasserbetriebe
Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Arbeitsvorbereiter / Bauleiter (m/w/d) Ingenieurbau Hamburg Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG
Hamburg Zum Job 
Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Bauingenieur / Wirtschaftsingenieur (Bau) / Bautechniker (m/w/d) im Technischen Projektmanagement Hochbau Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG
verschiedene Standorte Zum Job 
Albemarle Germany GmbH-Firmenlogo
Techniker / Ingenieur Mess- und Elektrotechnik (m/w/d) Albemarle Germany GmbH
Langelsheim Zum Job 
VISPIRON SYSTEMS-Firmenlogo
Fahrzeugtechniker (m/w/d) Fahrzeugintensivtest VISPIRON SYSTEMS
München Zum Job 
N-ERGIE Netz GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) für Qualitäts- und Bilanzkreismanagement N-ERGIE Netz GmbH
Nürnberg Zum Job 

Das Ziel des Projekts war die Entwicklung eines thermoformbaren Papiermaterials, das fähig ist, komplexe 3D-Strukturen mit tiefen Ziehverhältnissen und kleinen Biegeradien zu erschaffen. Im Fokus standen Verpackungen, die fast vollständig aus erneuerbaren Rohstoffen bestehen und durch Thermoformung produziert werden können. Das Ergebnis sind Produkte, die in Form und Festigkeit herkömmlichen Kunststoffteilen ähneln, jedoch leichter, kostengünstiger und aus nahezu vollständig abbaubarem und recycelbarem Papier gefertigt sind.

Diese Herausforderungen mussten bewältigt werden

Bei der Entwicklung neuer Thermoformprozesse standen die Forscher vor Herausforderungen durch die unterschiedlichen Reaktionen von Papier und Kunststoff auf Wärme. Während Kunststoff unter Wärmezufuhr plastisch und formbar wird, ist Papier hitzeempfindlich und neigt dazu, brüchig zu werden. Unter der Leitung von Monika Korbmann, Akademische Mitarbeiterin an der DHBW Karlsruhe, wurden vier Ansätze erprobt:

  1. Biobasierter Kunststoff als Zusatz: Dem Papier wurden biobasierte Kunststoffe in Pulver- oder Kügelchenform zugefügt, um es formbar zu machen.
  2. Papierfasern im Kunststoff: Es wurde ein neuer Werkstoffverbund geschaffen, indem Papierfasern in Kunststoff integriert wurden, um ihn thermoformbar zu machen.
  3. Papierwerkstoff aus Kunststoff- und Cellulosefasern: Ein thermoformbarer Papierwerkstoff aus einer Kombination von Kunststoff- und Cellulosefasern wurde entwickelt.
  4. Verwendung von löslichen Additiven: Das Papier wurde mit Chitosan behandelt, einem biopolymeren Derivat von Chitin, um seine Dehnbarkeit und Formbarkeit zu verbessern.

Erster und vierter Ansatz waren erfolgreich

Die erste und vierte Lösung zeigten Erfolg. Bei der ersten Methode kombinierte man Celluloseproprionat, einen biobasierten Kunststoff, mit Cellulosefasern. Das resultierende Material lässt sich hervorragend auf Thermoformanlagen verarbeiten.

Die vierte Lösung, die Verwendung von Papier und Chitosan, bewährte sich ebenfalls. Dieses Papier ist formbarer, stabiler und reißfester als Standardpapier und zudem sehr wasserbeständig. Nach Projektabschluss planen die beteiligten Partner, beide Ansätze in Folgeprojekten bis zur Marktreife weiterzuentwickeln.

Ein Beitrag von:

  • Dominik Hochwarth

    Redakteur beim VDI Verlag. Nach dem Studium absolvierte er eine Ausbildung zum Online-Redakteur, es folgten ein Volontariat und jeweils 10 Jahre als Webtexter für eine Internetagentur und einen Onlineshop. Seit September 2022 schreibt er für ingenieur.de.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.