Ungesättigte Polyesterharze - Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe - page 401

Tabelle 98 Werkstoffprofil ungesättigte Polyesterharze (UP-Harze).

Stärken: Schwächen:

leistungsfähige Duroplaste biogene Anteile noch niedrig

gute mechanische Eigenschaften Styrol als Reaktivmonomer erforderlich

thermische Beständigkeit VOC-Emissionen

chemische Beständigkeit Styrol, z. T. als kanzerogen eingestuft

enorme Anpassungsfähigkeit von Verbundwerk-
stoff-Formulierungen

8.1 Ungesättigte Dicarbonsäuren für die Herstellung von Polyes-
terharzen und Polyestern

Für die Herstellung von thermoplastischen Polyestern kommen verschiedene gesättigte Di- und
Polycarbonsäuren in Frage, die auf verschiedensten Wegen auf biogener Basis hergestellt wer-
den können wie in Kap. 7.2 dargestellt ist.
Für die Herstellung von ungesättigten Polyesterharzen (Duroplaste) sind ungesättigte Di- oder
Polycarbonsäuren notwendig wie in Kap. 8 gezeigt. Hier sind vor allem Maleinsäure bzw.
Maleinsäureanhydrid und Fumarsäure von Bedeutung (siehe Bild 262). Gesättigte Dicarbon-
säuren, die zur Herstellung von Polyesterharzen verwendet werden, sind vor allem Ortho- und
Isophthalsäure sowie Terephthalsäure (siehe Bild 258).

Herstellung / Vorkommen
Die Herstellung der aliphatischen Fumarsäure sowie Itaconsäure (siehe Bild 262) auf fermenta-
tivem Weg ist seit langem bekannt. Schon 1920 wurde in Großbritannien ein Patent zur Fer-
mentation von Fumarsäure eingereicht [25]. Dieser Produktionsweg war für einige Zeit der
wirtschaftlichste und wurde auch im industriellen Maßstab angewendet. Schon im Jahr 1912
wurde mit dem Burton-Prozess ein thermisches Crack-Verfahren (Aufspalten langkettiger
Kohlenwasserstoffe aus Erdöl bzw. Naphtha in kurzkettige Synthesebausteine für die chemi-
sche Industrie) eingeführt [26]. Trotzdem konnten sich erst nach dem zweiten Weltkrieg petro-
chemisch basierte Produkte aufgrund ihrer niedrigeren Preise flächendeckend durchsetzen.
Noch Anfang der Vierziger Jahre des letzten Jahrhunderts war die fermentative Fumarsäure-
herstellung in industriellem Maßstab etabliert [27]. Seit einigen Jahren werden durch die Situa-
tion bei fossilen Ressourcen (Kap. 1.1) die fermentativen Verfahren wieder stärker untersucht.
Sie sind bei zahlreichen Stoffen Gegenstand intensiver Forschung und einige Verbindungen
wie Bernsteinsäure sind auf fermentativer Basis schon konkurrenzfähig (siehe Kap. 7.2.1).
Die Herstellung von Fumarsäure kann unter Verwendung von Pilzen der Art Rhizopus , vor
allem Rhizopus oryzae und Rhizopus arrhizus in aeroben und anaeroben Fermentationen
durchgeführt werden. Damit werden Konversionsraten bis zu 0,82 g/g (g Produkt pro g Sub-
strat) erreicht und Produktivitäten bis zu 4,25 g/l h (siehe Tabelle 99). Als Substrat kommt
meist Glucose zum Einsatz, auch Nebenprodukte wie Melasse oder Rest- bzw. Abfallstoffe wie
Bagasse (siehe auch Kap. 13) können verwendet werden [27], [28], [29].