Nachwachsende Rohstoffe in der Wikipedia, Band 4 - nova-Institut ...

Thermoplastische Stärke 186
Thermoplastische Stärke
Thermoplastische Stärke (TPS) ist ein thermoplastisches
Biopolymer, bei dem die als Rohstoff dienenden Stärkekörner
destrukturiert werden. Mit einem Marktanteil von etwa 80 Prozent
bildet thermoplastische Stärke den derzeit wichtigsten und
gebräuchlichsten Vertreter der Biokunststoffe und wird aufgrund seiner
Rohstoffbasis den Stärkepolymeren zugeordnet.
Rohstoff Stärke
→ Hauptartikel: Stärke, Stärke als nachwachsender Rohstoff
Stärke tritt in verschiedenen Geweben und veränderlichen Anteilen
aller grünen Pflanzen auf. Sehr reich an Stärke sind die zur
Reservestoffspeicherung dienenden Gewebe der Samen, Knollen,
Zwiebeln und Rhizome sowie die Holzstrahlen und das
Holzparenchym im Holzkörper der Bäume.
Stärkemoleküle bestehen aus D-Glucose-Einheiten, die über
glykosidische Bindungen miteinander verknüpft sind. Stärke besteht zu
• 20–30 % aus Amylose, linearen Ketten mit helikaler
(Schrauben-)Struktur, die nur α-1,4-glykosidisch verknüpft sind und
• 70–80 % aus Amylopektin, stark verzweigten Strukturen, mit
α-1,6-glykosidischen und α-1,4-glykosidischen Verknüpfungen.
Die Reservestärke unterscheidet sich durch ihre Großkörnigkeit von
der feinkörnigen im assimilierenden Gewebe auftretenden Stärke. Sie
Verpackungschips aus thermoplastischer Stärke
Ausschnitt aus einem Amylosepolymer
Ausschnitt aus einem Amylopektinpolymer
bildet die Basis zur Gewinnung der Stärke aus stärkereichen Pflanzen. Die wichtigsten Pflanzen, die zur Gewinnung
der Stärke als Rohstoff genutzt werden, sind Mais, Weizen und Kartoffeln in Europa, Afrika und Nordamerika
sowieTapioka in Asien. Die Rohmasse wird von Beiprodukten wie Proteinen, Pflanzenölen und Pflanzenfasern
gereinigt und entsprechend für die Nutzung vorbereitet.
Eigenschaften
Die Destrukturierung der Stärkekörner erfolgt während der Produktion im Extruder vorwiegend thermomechanisch
und ist abhängig von der zugegebenen Wassermenge, den wirkenden Scherkräften sowie der Temperatur.
Hinzukommt eine abhängig vom Wassergehalt stattfindenden thermochemische Verkleisterung durch die
Wasseraufnahme der Stärkemoleküle.
Durch die Polarität der Bestandteile Amylose und Amylopektin kommt es in der destruktierten Stärke zu
molekularen Wechselbeziehungen, die zu einer schweren Extrudierbarkeit sowie zu einem spröden Material führen.
Um diesem entgegenzuwirken werden der Stärke zur Plastifizierbarkeit Hilfsstoffe wie Wasser und Weichmacher,
bsp. Glycerin, zugegeben. Die Glasübergangstemperatur T g , die bei reiner thermoplastischer Stärke bei einer
Temperatur von etwa 80]nbsp;°C liegt kann auf diese Weise stark verringert werden, das Material wird zäher und