Das Projekt "BIOPIT - Werkstofftechnik und Verarbeitung von Biopolymeren in Thüringen - In-Line Compoundierung & Spritzgießen von Biopolymeren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Ilmenau, Fachgebiet Kunststofftechnik durchgeführt. Im Teilprojekts TP3: Verarbeitungstechnologie: In-Line-Compoundierung & Spritzgießen von Biopolymeren war vorgesehen, Biokunststoffe so schonend zu verarbeiten, dass die Eigenschaften durch den Verarbeitungsprozess nicht negativ beeinflusst werden, sondern ein höchstmögliches Maß der positiven Eigenschaftspotenziale von Biopolymeren erhalten bleibt, bzw. im Verarbeitungsprozess gesteuert werden kann. Die schonende Verarbeitung zielt auf eine möglichst geringe thermische und Scherbeanspruchung des Materials im Verarbeitungsprozess ab. Damit ergibt sich für Formteile ein minimales Schwindungsverhalten mit maximalen mechanischen und thermischen Eigenschaften. Es wurden gezielt Biokunststoffe der Klassen Polyhydroxyalkanoate (PLA), Celluloseacetate (CA) und Polyhydroxbutyrate (PHBV) aufgrund ihres technischen Eigenschaftspotenzials ausgewählt. Besonderer Fokus lag auf der Anwendung im Automobilbereich (Heizungs-/ Klimakasten), dessen Anforderungsprofil von den Biokunststoffen erfüllt werden sollte. Die ausgewählten Biokunststoffe wurden zum einen im konventionellen Verfahren, dem Spritzgießen verarbeitet, wobei zur Ermittlung der degradationsfördernden Verarbeitungsbedingungen die Prozessparameter Massetemperatur, Schneckenumfangsgeschwindigkeit, Einspritzgeschwindigkeit und Nachdruckhöhe variierend untersucht wurden. Da die Massetemperatur zusätzlich von der Verweildauer der Schmelze im System abhängig ist, wurde ebenfalls der Faktor Verweilzeit variert. Diese Abhängigkeiten spiegeln sich auch in der Art der ausgewählten Maschinengröße wieder, so dass dieser Einfluss durch Versuche auf einer Spritzgießmaschine (SGM) mit 60to Schließkraft und einer SGM von 650to Schließkraft untersucht wurde. Da die zielführende Verarbeitungstechnologie das In-Line Compounding ist, wurde dieses Maschinenkonzept auf Basis bekannter und bestehender Maschinenkomponenten im Rahmen des Projektes für kleinere Maschinen neu konzipiert und umgesetzt. Es wurde eine kleine Spritzgießmaschine mit einem patentierten FIFO-Speichermodul ausgerüstet und an einen Doppelschneckenextruder gekoppelt. Die so erzeugten Formteile wurden anschließend auf ihre erreichbaren thermischen und mechanischen Eigenschaften in Abhängigkeit der Verarbeitungsbedingungen untersucht. Die Ergebnisse aus den Versuchsreihen zeigen, dass mit heute verfügbaren Biokunststoffen Materialeigenschaften von konventionellen Kunststoffen erreichbar sind, insofern die Prozessbedingungen auf den jeweiligen Biokunststoff angepasst werden. Für amorphe Biokunststoffe sollten die Prozessparameter Einspritzgeschwindigkeit und Nachdruck gering eingestellt werden, um maximal Eigenschaften zu erzeugen. Bei teilkristallinen Biokunststoffen sollten für eine optimale Eigenschaftserreichung die thermischen Belastungen Verweilzeit und Massetemperatur gering gehalten, da diese einen signifikanten Einfluss auf die Molekülstruktur und die Kristallinität des Formteils ausüben.