Beschreibung

Das Gesamtziel des Projekts war es, Bauteile mit einem Kern aus einem wasserlöslichen Polymer (Stärkebasis) und einer wasserunlöslichen Hülle (PLA) herzustellen. Dieser Sandwichaufbau soll die Produkte über die definierte Gebrauchszeit beständig gegenüber äußeren Angriffen (Feuchtigkeit) machen, über die Nutzungsdauer das Produktanforderungsprofil erfüllen und sich dann rückstandsfrei zersetzen oder recycelbar sein.
Dazu wurde die 2-Komponententechnik im Spritzguss verwendet. Ein Kernbauteil aus TPS (spritzgießbare Stärke) wird dabei mit einer dünnen Schicht eines beständigeren Materials ummantelt. Durch die nur geringe Wandstärke der Umspritzung lässt sich das zweite Material, wie zum Beispiel PLA, noch industriell kompostieren. Der zweite Werkstoff weist jedoch eine bessere Witterungs- und mechanische Beständigkeit auf.
Das Musterbauteil wurde in einem Versuchswerkzeug manuell in die unterschiedlichen Kavitäten eingesetzt und umspritzt. Neben TPS wurden weitere Versuche mit Polyvinylalkohol (PVA) als Kernmaterial durchgeführt. Dieser Kunststoff ist ebenfalls wasserlöslich und biologisch abbaubar. Für die Ummantelung wurden Polyactid (PLA) und Polyhydroxyalkanoat (PHA) verwendet.
Im ersten Prozessschritt wurden die Kernkomponenten aus PLA oder PVA hergestellt. Hier zeigte sich bereits, dass das Werkzeugdesign aufgrund der schwierigen Verarbeitbarkeit der beiden Werkstoffe geändert werden musste. Im zweiten Prozessschritt wurden die Kernkomponenten dann mit PLA und PHA einseitig umspritzt. In einem dritten Prozessschritt wurde dann die zweite Hälfte ummantelt. In den Versuchen konnte gezeigt werden, dass eine Ummantelung der Kernkomponente im Umsetzverfahren mit zufriedenstellendem Ergebnis grundsätzlich möglich ist. Diese 2-Komponenten-Spritzgusstechnik in zwei Schritten könnte für verschiedene identifizierte Produkte interessant sein, bei denen eine biologische Abbaubarkeit zusätzlich zur nachhaltigen Herstellung aus biobasiertem Material wichtig ist.
Eine Automatisierung des Prozesses wäre allerdings für höhere Stückzahlen wünschenswert. Als Alternativverfahren könnte das Co-Injektionsverfahren, auch Sandwichverfahren genannt, in Betracht gezogen werden.