Blasformen
– gehört zu den Standardverfahren zur Herstellung von Kunststoffhohlkörpern technischer Formteile (Kanister, Kraftstofftanks, Luftführungen im Kraftfahrzeug etc.) und dem Verpackungsbereich (insbesondere Kunststoffflaschen und -dosen etc.).
Bei diesem Verfahren wird der im Extruder aufgeschmolzene Kunststoff als Schlauch, dem sogenannten Vorformling, extrudiert und mittels Druckluft in eine Hohlform hinein aufgeblasen. Das Material erstarrt an der gekühlten Wand der Kavität und der Artikel kann entnommen werden. Trotz des großen möglichen Einsatzfeldes für Biokunststoffe im Blasformen liegen für ihren Einsatz bisher nur wenige Erfahrungen vor. Eine einfache Substitution eines konventionellen Materials durch einen Biokunststoff ist in der Regel nicht möglich, da eine spezifische Anpassung von Maschinen- und Prozessparametern (Temperaturführung etc.) notwendig ist.
Materialien
Bei den im Kapitel Extrusionsblasformen untersuchten Biokunststoffen handelt es sich um kommerziell erhältliche Materialien mit entsprechender Marktrelevanz. Die untersuchten Materialien sind in Tabelle 1 aufgeführt.
| Materialklasse | Hersteller | Typ |
|---|---|---|
| Bio-PE | Braskem | GreenPE SFG 4950 |
| Bio-PE Compound | FKuR | Terralene LL 1303 |
| Cellulose Blend | FKuR | Biograde 9550 |
| PA 4.10 | DSM | EcoPaXX Q170E |
| PA 4.10 | DSM | EcoPaXX Q-X07633 |
| PBAT+PLA | BASF | Ecovio F Blend C2224 |
| PBAT+PLA | BASF | Ecovio FS 2224 |
| PBAT+PLA | BASF | Ecovio T2308 |
| PLA | NatureWorks | Ingeo 4043D |
| PLA | NatureWorks | Ingeo 4060D |
| PLA-Blend | FKuR | Bio-Flex F 6510 |
| TPS-Blend | Novamont | Mater-Bi CF06A |
| TPS-Blend | Novamont | Mater-Bi DI01A |
| TPS-Blend | Novamont | Mater-Bi EF05B |
| TPS-Blend | Novamont | Mater-Bi EF05S |
Extrusionsverhalten
Eine Bewertung der grundlegenden Eigenschaften und eine Einstufung, ob ein Material grundsätzlich für das Blasformen geeignet ist, erfolgt anhand von standardisierten Versuchen auf einer Laborblasformmaschine sowie an einem Laborextruder. Im Mittelpunkt steht die Bildung des Vorformlings. Dieser ist die wesentliche Eingangsgröße für den Aufblasvorgang und damit entscheidend für die Eigenschaften des ausgeformten Artikels. Zentrale Parameter sind die Schmelzesteifigkeit (Dehnviskosität) sowie das Schwell- und Auslängverhalten. Die Versuche geben Hinweise auf das zu erwartende Verarbeitungstemperatur- und Verarbeitungszeitfenster und damit auch auf die notwendige Maschinenausstattung. Viele niedrigviskose Werkstoffe erfordern den Einsatz eines Speicherkopfes, da damit die Verarbeitungszeiten deutlich kürzer als bei der kontinuierlichen Extrusion sind.
Produktionsversuche
Für geeignete Materialien wurden weitergehende Produktversuche auf einer Serien-Produktionsanlage durchgeführt. Ziel war es, den Blasformprozess zu optimieren und die wesentlichen Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften an ausgewählten Artikeln zu ermitteln. Dabei sind Verarbeitungsparameter für einige Biokunststoffe zusammengefasst worden. Es ließen sich von vier TPS-Blends drei eingeschränkt und eins überhaupt nicht verarbeiten. Die Verarbeitungstemperaturen im Blasformen liegen in der Regel unter den Temperaturen beim Spritzgießen. Es wird eine ausreichende Schmelzesteifigkeit benötigt, allerdings kann eine zu hohe Steifigkeit während des Aufblasprozesses zur Rissbildung führen. Einige Werkstoffe können daher nur mit einem Speicherkopf gefertigt werden. Hierbei wird die Schmelze zunächst in einen ringförmigen Speicherraum gefördert und anschließend mit relativ hoher Geschwindigkeit ausgestoßen. Der Einsatz eines Speicherkopfes ist dann notwendig, wenn die Schmelzesteifigkeit zu gering ist. Durch den kurzen Zeitraum zwischen Vorformlingsextrusion („Ausstoßen“) und dem Aufblasvorgang wird ein Auslängen und ggf. Abreißen des Vorformlings vermieden. Außerdem sollte ein Speicherkopf zum Einsatz kommen, wenn das Material sehr schnell, d. h. in einem zu engen Temperaturfenster erstarrt und damit nicht mehr ausformbar ist. Die Bewertung des Verarbeitungsverhaltens der untersuchten Biokunststoffe ist in Tabelle 2 aufgeführt.
Zusammenfassung
Grundsätzlich lässt sich feststellen, dass sich die Verarbeitungsparameter und auch die notwendigen Anpassungen des Extrusionsblasformprozesses für Biokunststoffe im Rahmen der auch für konventionelle Kunststoffe notwendigen Anforderungen liegen (z. B. Substitution eines Polyolefin durch ein Copolyester). Allerdings gibt es in der Gruppe der Biokunststoffe wenige Materialtypen, die bzgl. des Blasformprozesses optimiert wurden. Bei fast allen untersuchten Materialien handelt es sich um Folien- oder Extrusionstypen. Hier sind die Materialhersteller gefordert, Anpassungen durchzuführen und anzubieten. Dann steht dem Extrusionsblasformen von Biokunststoffen nichts entgegen.
Schauen Sie sich die Versuchsergebnisse direkt in der Datenbank an.
Zu den Ergebnissen