Bio-PA (Polyamid)

Biobasierte Polymerwerkstoffgruppe mit gleicher Komposition und identischen Eigenschaften wie das entsprechende petrochemisch basierte Pendant. In den Varianten PA 6, PA 6.4, PA 6.6, PA 6.10, PA 10.10, PA 11 und weiteren möglich. Bei den bedeutsamen Vertretern handelt es sich um lineare Polymere die aus Aminocarbonsäuren, Lactamen und/oder Diaminen und Dicarbonsäuren gebildet werden. Eine Klassifizierung kann anhand der Monomerzusammensetzung in Homopolyamide und Copolyamide erfolgen. Homopolyamide werden aus einer Aminocarbonsäure oder einem Lactam bzw. einem Diamin und einer Dicarbonsäure gebildet und lassen sich durch eine einzige Widerholeinheit beschreiben. Copolyamide hingegen bestehen aus unterschiedlichen Monomeren, die statistisch über die Polymerkette verteil sind (Bsp.: PA 6.6/6.10).

Mit einer Dichte von 1,01-1,24 g/cm³ gehören die Bio-Polyamide zu den leichteren Biokunststoffen. Die Schmelztemperatur reicht von 194°C (PA 10.10) bis 260°C (PA 6.6). Die Beständigkeit der PA-Varianten gegenüber Ölen und Fetten ist für die genannten Vertreter durchweg ausgezeichnet. PA 6 sowie PA 6.6 und PA 11 sind zudem gegen aliphatische Kohlenwasserstoffe ausgezeichnet beständig. Gegen Säuren sind die Polyamide unbeständig. Teilweise kann die Einwirkung von Alkalien, chlorierten Kohlenwasserstoffen oder Chlorsalzen zu einer Beschädigung des Polymers führen. Allgemein weisen die Polyamide (ausgenommen PA 6.6) eine gute UV-Beständigkeit auf. Mit steigender Kennziffer (Anzahl C Atome) nimmt die Wasseraufnahmefähigkeit stark ab (steigende Maßhaltigkeit). Festigkeit und Steifigkeit zeigen eine leicht abnehmende Tendenz.

Die Bio-PA Varianten bestehen zu verschiedenen Anteilen aus unterschiedlichen Reaktionskomponenten auf nachwachsender Basis. Meist wird die eingesetzte Dicarbonsäure aus biologischem Material gewonnen.

Biopolymer	Diamin oder Lactam	Dicarbonsäure	Biogener Anteil in %
PA 6	Caprolactam	–	bis 100
PA 6.4	Hexamethylendiamin	Bernsteinsäure	bis 42,6
PA 6.6	Hexamethylendiamin	Adipinsäure	bis 49,5
PA 6.10	Hexamethylendiamin	Sebacinsäure	bis 62
PA 10.10	Decamethylendiamin	Sebacinsäure	bis 100
PA 11	Aminoundecansäure	–	bis 100

Tabelle 1: Auflistung der Reaktionskomponenten für einige PA-Typen; biogener Anteil grün hervorgehoben

Ausgangspunkt für die Herstellung der biologischen Reaktionskomponente bieten überwiegend verschiedene Pflanzenöle und Stärke. Als Beispiel kann Rizinusöl genannt werden, dass zu Aminoundecansäure bzw. Sebacinsäure verarbeitet werden kann. Über Zwischenstufen werden Hexamethylendiamin und Caprolactam überwiegend aus Stärke gewonnen.

Bio-Polyamide können sowohl im Spritzguss (PA 11, PA 6, PA 6.10), in der Folienextrusion (PA 10.10) wie auch im 3D Druck (PA 6, PA 6.6, PA 11) eingesetzt werden.

Mit einem hohe bis vollständigen Anteil an biologischem Rohstoff, besitzen die biologischen Polyamide eine positivere CO2 Bilanz im Vergleich zu den konventionellen PA-Analoga. Die Recycelfähigkeit ist identisch und Bio-PA kann problemlos den vorhandenen Recyclingströmen zugeführt werden.

Bio-PA ist wie andere Drop-In Biokunststoffe und petrochemisches PA nicht abbaubar und muss der Verwertung zugeführt werden. Ein Großteil kann nicht dem werkstofflichen Recycling zugeführt werden und muss über Pyrolyse im rohstofflichen Recycling verwertet werden.

Bio-PA dient als Ersatz für andere PA Typen.