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Patent zur schonenden Veredlung von Biokunststoffen bestätigt

Das Fachgebiet Kunststofftechnik an der Technischen Universität Ilmenau befasst sich seit seiner Gründung mit der Verbesserung des Prozessverständnisses im Bereich der kunststoffverarbeiten Maschinen- und Anlagentechnik. Im Rahmen des BioPit Projektes wurden Verarbeitungsprozesse auf die Eignung zur Verarbeitung von Biokunststoffen entwickelt. Es zeigte sich, dass scherende und thermische Effekte die Eigenschaften des Biokunststoffes negativ beeinflussen. Insbesondere der Molekülkettenabbau sorgte für eine Verringerung der mechanischen Eigenschaften im Formteil. Das aus dem Projekt entstandene Patent (DE 10 2012 105 090 B4) greift dies auf und mindert die scherenden und thermischen Belastungen aufgrund der Verringerung der Prozessschritte und Kontrolle der Verweilzeit.

Im konventionellen Herstellungsprozess sind Schritte, wie Extrusion ins Wasserbad, Granulierung der extrudierten Stränge und das erneute Aufplastifizieren in der Spritzgussmaschine notwendig, um ein Formteil mit Füllstoffen herzustellen. Das neue Konzept auf Basis des InLine-Compounders lässt diese Schritte wegfallen. Das reduziert die Verweilzeiten und die scherenden und thermischen Einflüsse auf den Biowerkstoff. Das Problem bestehender InLine-Compounder liegt in der unkontrollierten Eingabe der Schmelze im vorderen Teil des Spritzgusszylinders. Vorteilhaft für eine kompakte Bauweise wird dabei frisch aufplastifizierter Kunststoff mit Restschmelze aus den vorherigen Zyklen vermengt. Die Verweilzeit ist nicht nachvollziehbar und die mechanischen Eigenschaften schwanken.

Die patentierte Neuerung an dem Verfahren ist der Einsatz des FIFO-Prinzips (First In First Out), der es ermöglicht die Verweilzeit zu reduzieren und zu kontrollieren. Abweichend vom Stand der Technik wird die Kunststoffschmelze im hintersten Bereich des Spritzgusszylinders eingebracht und verdrängt die vorhandenen Reste in den vorderen Bereich des Zylinders. Restmaterial aus vorherigen Zyklen wird als erstes im nächsten Einspritzvorgang injiziert. Das Patent ermöglicht eine geringere thermische und scherende Beanspruchung der Biokunststoffe und realisiert das Einbringen von Füllstoffen zur gezielten Eigenschaftsverbesserung. Aufgrund dieser hervorragenden Leistung wurde die Erfindung im Jahr 2014 mit der Silbermedaille der Internationalen Fachmesse "Ideen-Erfindungen- Neuheiten" in Nürnberg ausgezeichnet.

Das Fachgebiet Kunststofftechnik wurde 2009 an der TU Ilmenau durch eine Stiftungsprofessur ermöglicht. Professur Kunststofftechnik ermöglicht. Die ursprünglichen Stifter, Grafe Color Batch GmbH, die Ostthüringische Materialprüfungsgesellschaft mbH (OMPG), die Schmuhl Faserverbundtechnik GmbH, der PolymerMat e.V.-Kunststoffcluster Thüringen, die damalige Plastverarbeitung Thüringen (heute MöllerTec Thüringen GmbH) und die Stiftung für Forschung und Technologie des Landes Thüringen (STIFT) waren mit der Intention an die TU Ilmenau herangetreten, eine einschlägige universitäre Kunststoffingenieurausbildung in Thüringen verfügbar zu haben und eine F&E Plattform für die ausgeprägt mittelständische regionale Kunststoffindustrie zu ermöglichen. Diesem Ansinnen wurde nachgekommen und am 1.Februar 2009 nahm der berufene Stiftungsprofessor Professor Michael Koch die Leitung des neu zu installierenden Fachgebiets Kunststofftechnik auf. Seit dem Bestehen des Fachgebiets wurden über 150 studentische Abschlussarbeiten betreut und gemeinsam mit der Industrie zahlreiche Forschungsvorhaben bearbeitet.