Projektbeschreibung

Motivation

Im Jahr 2011 überschritten die weltweiten Produktionskapazitäten von Biopolymeren erstmals die Marke von 1 Million Tonnen.  Auch die durchschnittlichen Wachstumsraten der letzten Jahre von 20 % und mehr belegen die zunehmende Bedeutung dieser Werkstoffe. Aus Sicht des Verarbeiters wird der Einsatz von Biopolymeren derzeit aber dadurch erschwert, das es nur wenige Informationen zu ihrer Verarbeitung gibt. Dies gilt insbesondere für die Blasformbranche, denn ebenso wie bei den konventionellen Werkstoffen wurden die meisten Biopolymere zunächst für das Spritzgießen entwickelt und getestet.  Wenn überhaupt Verarbeitungsinformationen vorliegen, sind sie in vielen Fällen nicht frei verfügbar.  Wenn ein mittelständischer Verarbeiter grundsätzlich Interesse hat, biobasierte Werkstoffe zu testen, so fehlen ihm in der Regel die freien Kapazitäten, um selbst die notwendigen Prozessparameter zu erarbeiten oder überhaupt erst einmal die grundsätzliche Eignung eines Werkstoffes für seine Produkte festzustellen.

Ziele

Im Rahmen des Forschungsprojektes BioBlow wird für eine breitgefächerte Materialauswahl die Verarbeitung von Biopolymeren im Extrusionsblasformen untersucht. Ziel ist die Ermittlung relevanter Prozesseinstellungen, wie dem optimalen Verarbeitungstemperatur- und –zeitfenster, sowie  der notwendigen Maschinenausstattung (kontinuierliche oder diskontinuierliche Extrusion, etc.). Darüber hinaus werden Aussagen zu spezifischen Eigenschaften wie Schwindung- und Verzug, Quetschnahtbildung oder der Rezyklierbarkeit getroffen. Es ist geplant, die Ergebnisse dem Verarbeiter in Form Verarbeitungsempfehlungen und Datenblättern zu Verfügung zu stellen.

Vorgehen

Für viele Messaufgaben im Blasformen gibt es derzeit noch keine Standardprüfmethoden. Ein Beispiel ist die Schmelzesteifigkeit als eine entscheidende Kenngröße für die grundsätzliche Verarbeitbarkeit eines Werkstoffes im Blasformen. Rheologische Kenngrößen wie der Schmelzindex (MVI/MFI) lassen sich erfahrungsgemäß nur eingeschränkt anwenden, da sich die Prozessbedingungen im Laborversuch und an der Blasformmaschine deutlich unterscheiden. Im ersten Projektschritt werden daher neue Verfahren entwickelt, um die Schmelzesteifigkeit schon in Vorversuchen beurteilen zu können. Hierzu kommen die von der Hagen Engineering GmbH entwickelte Miniaturblasformmaschine sowie ein umgebauter Laborextruder zum Einsatz. Weitere Messtechniken werden zur Untersuchung der Quetschnahtfestigkeit und des prozessabhängigen Schwindungsverhaltens entwickelt.

Zur Optimierung des Blasformprozesses sowie von Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften werden mit grundsätzlich blasformgeeigneteten Werkstoffen weitergehende Produktversuche auf einer Serien-Produktionsanlage durchgeführt. Marktnahe Produkte werden mit dem Ziel gleicher Eigenschaften auf Basis von Biopolymeren produziert. Erst am realen Bauteil kann beurteilt werden, in welchen Bereichen die Biokunststoffe noch Nachteile aufweisen und in welchen Gebieten sie sogar vorteilhafte Eigenschaften gegenüber dem vergleichbaren konventionellen Kunststoff haben können