Applications of biopolymers in electronic products

Electronic products consist to a considerable quantity of polymers. Housings, packages, printed circuit boards and parts of the electronic components are made of plastics for example to make the devices lightweight for mobile use. The use of materials from renewable resources represents an important aspect for future improvements, when aiming at sustainable product design. Their adoption will improve the public image of the enterprise and often means technological leadership as well. The continuously increasing price of oil improves the competitiveness of biopolymers and will push the development and the use of renewable resources in electronic equipment. Promising alternatives for usual polymers in electronic products are poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) and polylactic acid (PLA). Their characteristics are in wide ranges similar to polypropylene (PP). But in regard to their mechanical properties - especially crystallization behavior and tendency to hydrolyze, respectively - the use of these polymers is currently limited, when they have to pass exactly the qualifications and requirements as conventional polymers. Besides the ongoing optimization of the technical properties, critically scrutinizing the engineering rules and test specifications for some applications may be necessary to achieve faster up-take of bio-based materials. The cooperative research projects BioFun and BioPro identify the feasible fields of applications for PHB in electronic products and to enlarge its capabilities via suitable modifications. To achieve a biopolymer with well-balanced environmental properties, the use of crude glycerine - a by-product from the local biodiesel production - is explored as feedstock for the fermentation of PHB. The paper gives an overview of existing applications of biopolymers in electronics and shows the technical and environmental properties of the new PHB variants developed in these projects.

Elektronische Produkte bestehen zu einem beträchtlichen Anteil aus Polymeren. Gehäuse, Verpackungsmaterialien, Leiterplatten und Teile der elektronischen Bauelemente werden aus Kunststoffen hergestellt, um sie z. B. leicht für den mobilen Gebrauch zu machen. Die Nutzung von Materialien, die aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden, ist ein wichtiger Aspekt für zukünftige Verbesserungen bei einem Produktdesign, dass zu einer nachhaltigen Entwicklung beiträgt. Ihre Einführung wird das öffentliche Image des Unternehmens verbessern und kann seine Wettbewerbsfähigkeit auf technologischen Gebiet steigern. Die kontinuierliche Preissteigerung beim Erdöl verbessert die Wettbewerbsfähigkeit der Biopolymere und wird die Entwicklung und Nutzung nachwachsender Rohstoffe in elektronischen Produkten antreiben. Vielversprechende Alternativen für gängige Polymere in elektronischen Produkten sind Poly(3- hydroxybuttersäure) (PHB) und Polymilchsäure (PLA). Ihre Eigenschaften sind in weiten Bereichen ähnlich zu Polypropylen (PP). Aber in Bezug auf ihre mechanischen Eigenschaften -besonders bezüglich ihres Kristallisationsverhaltens und ihrer Hydrolyseneigung - ist die Anwendung dieser Polymere gegenwärtig eingeschränkt, wenn man genau die gleichen Qualifikationen und Anforderungen wie bei den konventionellen Polymeren zugrunde legt. Neben der weiteren Optimierung der technischen Eigenschaften sollten die Vorschriften und Testspezifikationen für einige Anwendungen kritisch geprüft werden, um eine schnellere Verbreitung von biobasierten Materialien zu erreichen. In den Verbundprojekten BioFun und BioPro werden realisierbare Anwendungen von PHB in elektronischen Produkten identifiziert und seine Anwendungsmöglichkeiten durch geeignete Modifikationen vergrößert. Um ein Biopolymer mit einer guten Ökobilanz zu erhalten, wird als Ausgangsstoff für die Fermentation von PHB die Nutzung von Rohglycerin aus der Biodieselherstellung in der Region untersucht. Die vorliegende Veröffentlichung gibt einen Überblick über aktuelle Anwendungen von Biopolymeren in der Elektronik und stellt die technischen und umweltbezogenen Eigenschaften der neuen PHB Blends aus diesem Projekt vor.