Grünes Licht für Biokunststoffe
Leitfaden für Spritzgießverarbeiter

Müssen Spritzgießbetriebe mit besonderen Herausforderungen rechnen, wenn sie zum ersten Mal Biokunststoffe einsetzen? Untersuchungen zeigen, dass solche Berührungsängste unbegründet sind.

Text Petra Rehmet  Fotos KraussMaffei

Biokunststoffe erobern weiterhin neue Anwendungsgebiete – immer häufiger kommen dabei biobasierte, biologisch nicht abbaubare Kunststoffe nicht nur im Verpackungsbereich, sondern auch in technischen Anwendungen zum Einsatz. Für den Kunststoffverarbeiter wirft die erstmalige Verwendung solcher biobasierten Kunststoffe verschiedene Fragen auf. Um dem Spritzgießer einen Leitfaden an die Hand geben zu können, worauf bei der Verarbeitung von Biokunststoffen geachtet werden muss, hat KraussMaffei in Zusammenarbeit mit der Hochschule Rosenheim und dem Institut für Biokunststoffe und Bioverbundkunststoffe (IfBB) in Hannover systematische Untersuchungen zur Verarbeitung von Biopolymeren durchgeführt

Besonders kompakt, effizient und flexibel
Besonders kompakt, effizient und flexibel
Bei den systematischen Untersuchungen der Biokunststoffe spielte die vollhydraulische CX-Maschine ihre Vorteile aus

Unterschiedliche Verarbeitungsparameter im Test

Dabei wurde untersucht, ob PA610 im Vergleich zu konventionellem PA6 anders reagiert, wenn bestimmte Verarbeitungsparameter, wie Zylindertemperatur, Einspritzgeschwindigkeit, Staudruck, Verweilzeit oder Kühlzeit sich verändern. Als Prüfkörper dienten Schulterstäbe und Kästchen, die im Spritzgießen hergestellt wurden. Im Rahmen dieser Versuche wurde sowohl unverstärktes als auch mit 30 Prozent Glasfaser verstärktes Material verarbeitet. Bei den Untersuchungen der Viskositäten kam man zum Beispiel zu dem Ergebnis, dass die Viskositätsänderungen von PA610 und PA6 auf einem vergleichbaren Niveau liegen. Daraus kann geschlossen werden, dass auch der auftretende Materialabbau bei den beiden PA-Werkstoffen sich nicht signifikant unterscheidet.

Mechanische Eigenschaften

Im nächsten Schritt wurde der Einfluss der Verarbeitungsparameter auf die mechanischen Eigenschaften von PA610 und PA6 gegenübergestellt. In den Versuchen wurde das so genannte COST-Prinzip (change on parameter at a time) zugrunde gelegt. Es wurde also immer nur jeweils ein Parameter variiert, während die anderen Parameter unverändert blieben. Zusammengefasst konnte bei diesen Versuchen festgestellt werden, dass die mechanischen Kennwerte des PA610 und des PA6 durch das Variieren der Verarbeitungsparameter nur gering beeinflusst wurde. Die gemessenen Kennwerte lagen noch nah an den Werten, die in den jeweiligen Datenblättern angegeben waren.

Schwindung und Verzug

Flankierend zu den Messungen an den Schulterstäben wurde auch der Verzug an im Spritzgießprozess hergestellten Kästchen bestimmt. In Übereinstimmung mit den Schwindungsmessungen zeigten sich auch hier bei den Biopolyamiden PA610 stärkere Verzugseffekte im Vergleich zum PA6. Wie erwartet verringert die Glasfaserverstärkung den Verzug. Außerdem konnte aus den Messungen ermittelt werden, dass eine Änderung der Einspritzgeschwindigkeit das Verzugsverhalten der Materialien nicht beeinflusst.

Am Beispiel eines Zugstabes wurden die mechanischen Kennwerte ermittelt

Keine ungewöhnliche Parameteranpassungen

Die Ergebnisse zeigen: Das untersuchte Biopolymer PA610 weist im Spritzgießen meist vergleichbare Verarbeitungseigenschaften wie das konventionelle PA6 auf. Allerdings zeigt PA610 eine stärkere Verzugsneigung als PA6. Eine spezielle Schneckengeometrie ist bei der Verarbeitung von Biokunststoffen nur in Ausnahmefällen erforderlich. Grundsätzlich kann festgehalten werden, dass bei der Verarbeitung von Biokunststoffen die Prozess- und Werkzeugparameter an den neuen Werkstoff angepasst werden müssen – exakt so, wie bei der Umstellung von einem synthetischen auf ein anderes synthetisches Polymer.

Kontakt

Martin Würtele
martin.wuertele@kraussmaffei.com

Leiter Technologieentwicklung IMM