DE102008035530A1 - Producing a biopolymer-molded part, useful in motor vehicle, comprises converting a biopolymer or its blend into melts, mixing the melts with a blowing agent or precursor and injecting the mixture into a cavity of molding apparatus - Google Patents

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Abstract

Production of a biopolymer-molded part comprises converting at least a thermoplastically processable biopolymer or its blend into melts, mixing the melts with at least a blowing agent or a precursor, and injecting the mixture into a cavity of a molding apparatus, where the propellant is driven out by decreasing pressure and/or increasing the temperature, and the foamed melts are solidified under the formation of foamed molded part. An independent claim is included for a biopolymer molded part comprising the thermoplastically processable biopolymer or its blend.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus einem Biopolymer sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Formteil.The The invention relates to a method for producing a molded part from a biopolymer and a produced by the process Molding.

Gebräuchliche Kunststoffe basieren in der Regel auf fossilen Rohstoffen, insbesondere Rohöl. In jüngerer Zeit ist ein Bestreben der Kunststoffindustrie festzustellen, die fossilen Rohstoffe durch nachwachsende Rohstoffe bzw. Bestandteile von solchen zu ersetzen. Beispielsweise werden Stärke, Zellulose, Glucose, Fette, Öle, Molke oder Alkohole aus nachwachsenden Rohstoffen eingesetzt, um diese in biochemischen Prozessen zu modifizieren oder synthetisch zu polymerisieren. Es sind insbesondere Polyester, Polyurethane und Polyamide bekannt, die auf Basis nachwachsender Rohstoffe gewonnen werden. Insbesondere sind hier die Polymilchsäure, auch Polylactid genannt (PLA für Polylactic Acid) sowie Polyhdroxyalkanoate (PHA) zu nennen. Hauptsächlicher Grund für die Entwicklung von Polymeren auf Basis nachwachsender Rohstoffe ist die zunehmende Verknappung der Rohölressourcen. Daneben spielen auch Umweltschutzgründe eine Rolle.common Plastics are usually based on fossil fuels, in particular Crude oil. More recently, there is a desire of Plastic industry determine the fossil raw materials by to replace renewable raw materials or components of such. For example, starch, cellulose, glucose, fats, oils, Whey or alcohols from renewable raw materials used to to modify them in biochemical processes or synthetically to polymerize. They are in particular polyesters, polyurethanes and polyamides, which are obtained on the basis of renewable raw materials become. In particular, here are the polylactic acid, too Polylactide called (PLA for polylactic acid) and Polyhdroxyalkanoate (PHA). Main reason for the Development of polymers based on renewable raw materials the increasing scarcity of crude oil resources. Play alongside also environmental reasons a role.

Ein Großteil der auf Basis nachwachsender Rohstoffe gewonnenen Polymere ist bioabbaubar. Dies bedeutet, dass das Polymer über labile Bindungen verfügt, die unter natürlichen Bedingungen gespalten, in der Regel hydrolytisch gespalten werden. Die Eigenschaft der biologischen Abbaubarkeit von Polymeren ist jedoch nicht auf Polymere auf Basis nachwachsender Rohstoffe beschränkt. Vielmehr beinhaltet die Gruppe der biologisch abbaubaren Polymere auch Verbindungen aus diesen biobasierten Polymeren und petrochemischen Polymeren. Anderseits sind nicht alle Biopolymer bioabbar.One Much of the recovered based on renewable raw materials Polymers is biodegradable. This means that the polymer over has labile bonds that are natural Conditions are split, usually split hydrolytically. The However, biodegradability property of polymers is not limited to polymers based on renewable raw materials. Rather, the group of biodegradable polymers also compounds from these bio-based polymers and petrochemicals Polymers. On the other hand, not all biopolymers are biodegradable.

Bei der Substitution fossiler Rohstoffe durch nachwachsende Rohstoffe zur Erzeugung von Kunststoffen wird angestrebt, die mechanischen Eigenschaften der so gewonnen Biopolymere, denen der derzeitigen, auf petrochemischer Basis erzeugten Kunststoffe nachzuahmen. Dies wird jedoch nicht immer erreicht. Insbesondere weise Biopolymere häufig eine höhere Dichte gegenüber den auf Rohöl basierenden spritzgussfähigen Thermoplasten auf. Dies macht sich besonders nachteilig in Form höherer Gewichte der Formteile bemerkbar, was insbesondere im Kraftfahrzeugbereich wegen des damit verbundenen Kraftstoffmehrverbrauchs unerwünscht ist. Beispielsweise ergibt sich beim PLA aufgrund seiner Molekülstruktur ein Dichtenachteil gegenüber herkömmlichen Polypropylen von bis zu 30%.at the substitution of fossil raw materials by renewable resources For the production of plastics is sought, the mechanical Properties of the biopolymers obtained in this way, mimicking plastics produced on a petrochemical basis. This however, is not always achieved. In particular, biopolymers are common a higher density compared to those based on crude oil injection-moldable thermoplastics. This is special adversely noticeable in the form of higher weights of the moldings, which in particular in the automotive sector because of the associated Mehrmehrs fuel consumption is undesirable. For example arises at the PLA due to its molecular structure Density disadvantage over conventional polypropylene of up to 30%.

Im Zusammenhang mit den herkömmlichen (petrochemischen) Polymeren sind Techniken des sogenannten Schaumspritzgießens bekannt, wobei das thermoplastische Polymer während des Spritzgießverfahrens im Spritzgießwerkzeug aufgeschäumt wird. Grundsätzlich wird hierbei der Kunststoffschmelze ein Treibmittel zugesetzt, das im Spritzgießwerkzeug für die Aufschäumung des Kunststoffs sorgt. Es werden chemische und physikalische Treibmittel unterschieden. Bei den chemischen Treibmitteln handelt es sich in der Regel um feste Substanzen, die dem Polymergranulat zugemischt werden und die bei Wärmezufuhr im Spritzgießwerkzeug sich zersetzten und dabei ein flüssiges oder gasförmiges Fluid, beispielsweise Stickstoff, Kohlendioxid oder Wasser abspalten. Dagegen handelt es sich bei den physikalischen Treibmitteln um Fluide, welche der Polymerschmelze direkt zudosiert werden und mit dieser ein einphasiges Gemisch bilden. Gebräuchliche physikalische Treibmittel umfassen Inertgase wie Stickstoff und Kohlendioxid aber auch kurzkettige Kohlenwasserstoffe. Das physikalische, zumeist in einen superkritischen Zustand versetzte Treibmittel wird der Polymerschmelze im Plastifizierer zugemengt. Nach Einspritzen der Mischung in das Werkzeug kommt es aufgrund des Druckabfalls zum Austreiben des Gases und somit zum Aufschäumen des Formteils.in the Related to the conventional (petrochemical) polymers techniques of so-called foam injection molding are known wherein the thermoplastic polymer during the injection molding process is foamed in the injection mold. in principle In this case, the plastic melt is added a blowing agent, the in the injection mold for foaming the plastic ensures. There are chemical and physical blowing agents distinguished. The chemical blowing agents are in usually solid substances mixed with the polymer granules be and the case of heat in the injection mold decomposed and thereby a liquid or gaseous Fluid, such as nitrogen, carbon dioxide or water split off. By contrast, the physical blowing agents are fluids, which are added directly to the polymer melt and with this form a single phase mixture. Common physical Propellants include inert gases such as nitrogen and carbon dioxide as well short-chain hydrocarbons. The physical, mostly in one Supercritical state added blowing agent is the polymer melt added in the plasticizer. After injecting the mixture into the Tool comes due to the pressure drop to expel the gas and thus for foaming the molding.

Weiterbildungen von Thermoplastschaumspritzgussmaschinen sind beispielsweise in DE 198 53 021 A1 , DE 101 50 329 A1 und DE 10 2006 044 971 A1 beschrieben.Further developments of thermoplastic foam injection molding machines are, for example, in DE 198 53 021 A1 . DE 101 50 329 A1 and DE 10 2006 044 971 A1 described.

Mit dem zuvor vorgestellten Thermoplastschaumspritzgießverfahren (TSG) werden integrale Formteile erhalten, die eine praktisch porenfreie kompakte Außenhaut und einen geschäumten Kern aufweisen. Im Zusammenhang mit den Biopolymeren laut obiger Definition ist das TSG-Verfahren bislang nicht bekannt.With the previously presented thermoplastic foam injection molding process (TSG) are obtained integral molded parts, which is a virtually non-porous compact Shell and have a foamed core. Related to the biopolymers as defined above the TSG procedure so far unknown.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Biopolymer-Formteils zur Verfügung zu stellen, mit welchem Formteile aus einem oder mehreren thermoplastischen Biopolymeren herstellbar sind, wobei die Formteile einen geringeren oder keinen Dichtenachteil gegenüber derzeit üblichen Formteilen aus spritzgussfähigen petrochemischen Thermoplasten (beispielsweise Polypropylen) aufweisen.Of the The invention is therefore based on the object, a process for the preparation a biopolymer molding to provide, with which moldings of one or more thermoplastic biopolymers can be produced, wherein the moldings a lesser or none Dichtenachteil compared to currently customary moldings from injection-moldable petrochemical thermoplastics (for example Polypropylene).

Idealerweise sollte die Dichtereduzierung mit keinen Nachteilen hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Steifigkeit des Formteils, einhergehen.Ideally The density reduction should be with no disadvantages regarding the mechanical properties, in particular the rigidity of the Molding, go along.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Biopolymer-Formteils sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Biopolymer-Formteil mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Ansprüche.These The object is achieved by a method for producing a biopolymer molding and a prepared by the process biopolymer molding with the features of the independent claims. Preferred developments of the invention are the subject of the others Claims.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren sieht vor, zumindest ein thermoplastisch verarbeitbares Biopolymer oder ein Blend aus zwei oder mehreren thermoplastisch verarbeitbarer Biopolymeren in eine Schmelze zu überführen und mit zumindest einem oder Treibmittel (physikalisches Treibmittel) oder einer Vorläufersubstanz eines solchen (chemisches Treibmittel) zu vermischen. Anschließend wird die Mischung aus Biopolymer und Treibmittel bzw. Vorläufersubstanz in eine Kavität eines Formwerkzeugs eingespritzt, wo das Treibmittel infolge eines Druckabfalls und/oder eines Temperaturanstiegs austreibt und die Schmelze aufschäumt und die aufgeschäumte Schmelze sich unter Entstehung eines geschäumten Formteils verfestigt, d. h. das thermoplastische Biopolymer kristallisiert. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird zum ersten Mal ein Thermoplastschaumspritzgussverfahren (TSG) mit Biopolymeren ermöglicht. Durch das Aufschäumen des Biopolymers wird eine Erniedrigung der Dichte des Formteils gegenüber kompakten (nicht aufgeschäumten) Formteilen des gleichen Polymers erzielt, die bis zu 30% betragen kann. Die auf diese Weise erreichte Gewichtsreduktion des Formteils kommt insbesondere bei Anwendung in Kraftfahrzeugen im Sinne des Kraftstoffverbrauchs mit Vorteil zum Tragen. Auf der anderen Seite kann mit der gleichen Polymermasse verglichen mit kompakten Formteilen eine höhere Endwanddicke des hergestellten Formteils erzielt werden, die zu einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Biegesteifigkeit führt. Somit kann wahlweise (bei konstanter Wandstärke) das Volumengewicht gesenkt werden oder (bei Erhöhung der Wandstärke) die mechanischen Eigenschaften gegenüber kompakten Biopolymerformteilen verbessert werden.The production method according to the invention provides at least one thermoplastically processable biopolymer or a Blend of two or more thermoplastically processable biopolymers to transform into a melt and with at least a blowing agent (physical blowing agent) or a precursor substance such a (chemical blowing agent) to mix. Subsequently, will the mixture of biopolymer and propellant or precursor substance injected into a cavity of a mold, where the Propellant drives out as a result of a pressure drop and / or a temperature rise and the melt foams and the frothed Melted to form a foamed molding solidified, d. H. the thermoplastic biopolymer crystallizes. By the method according to the invention is for first time a thermoplastic foam injection molding process (TSG) with biopolymers allows. By foaming the biopolymer is compared with a lowering of the density of the molding compact (not foamed) moldings of the same Polymers achieved, which can be up to 30%. The way this way achieved weight reduction of the molded part is particularly in Application in motor vehicles in terms of fuel consumption with Advantage to wear. On the other hand can be the same Polymer mass compared with compact moldings a higher Endwanddicke of the molded part to be achieved, the an improvement of the mechanical properties, in particular the flexural rigidity leads. Thus, optionally (at constant Wall thickness), the volume weight can be lowered or (at Increase in wall thickness) the mechanical properties be improved compared to compact Biopolymerformteilen.

Im Rahmen der vorliegende Erfindung wird unter dem Begriff ”Biopolymer” ein organisches Polymer verstanden, das auf Basis nachwachsender Rohstoffe, insbesondere auf Basis pflanzlicher, tierischer oder mikrobieller Rohstoffe erhalten wurde. Ausgeschlossen von dieser Definition sind somit auf fossilen Rohstoffen, insbesondere Rohöl, basierende Polymere. Die Gewinnung von Biopolymeren gemäß der vorliegenden Definition kann durch Aufreinigung pflanzlicher, tierischer oder mikrobieller polymerer Bestandteile erfolgen, wobei das bereits polymerisierte Produkt optional noch chemisch modifiziert werden kann. Alternativ kann das Biopolymer durch Polymerisation von aus nachwachsenden Ressourcen gewonnenen Monomeren erhalten werden. In struktureller Hinsicht schließt der Begriff ”Biopolymer” Homopolymere aus einer einzigen wiederkehrenden Monomereinheit, alternierende oder statistische Copolymere, die aus zwei oder mehreren unterschiedlichen Monomerbausteinen in abwechselnder Reihenfolge oder in zufälliger Verteilung bestehen, sowie alternierende und statistische Block-Copolymere ein. Des Weiteren können auch Elends, d. h. physikalische Mischungen von zwei oder mehreren Biopolymeren gemäß der hier verwendeten Definition eingesetzt werden. Die grundsätzliche chemische Struktur der Biopolymere im Sinne der vorliegenden Erfindung kann mit herkömmlichen petrochemisch gewonnenen Polymeren übereinstimmen. In diesem Fall ist eine Unterscheidung beispielsweise auf Basis der 14C-Isotopen-Bestimmung möglich, die Aufschluss über das Alter der Kohlenstoffquelle gibt. Alternativ kann das Biopolymer jedoch auch einen chemischen Aufbau aufweisen, der bei Kunststoffen auf Basis fossiler Rohstoffe nicht bekannt ist. Zu dieser Gruppe neuartiger Polymere zählt beispielsweise PLA.In the context of the present invention, the term "biopolymer" is understood to mean an organic polymer which has been obtained on the basis of renewable raw materials, in particular based on vegetable, animal or microbial raw materials. Excluded from this definition are therefore based on fossil fuels, especially crude oil-based polymers. The recovery of biopolymers according to the present definition can be carried out by purifying plant, animal or microbial polymeric constituents, wherein the already polymerized product can optionally be chemically modified. Alternatively, the biopolymer may be obtained by polymerization of monomers derived from renewable resources. Structurally, the term "biopolymer" includes homopolymers of a single repeating monomer unit, alternating or random copolymers consisting of two or more different monomer units in alternating order or random distribution, as well as alternating and random block copolymers. Furthermore, blends, ie physical blends of two or more biopolymers as defined herein, may also be used. The basic chemical structure of the biopolymers in the context of the present invention may correspond to conventional petrochemical polymers. In this case, a distinction based on, for example, the 14 C isotope determination is possible, which gives information about the age of the carbon source. Alternatively, however, the biopolymer may also have a chemical structure that is not known in fossil-based plastics. For example, PLA belongs to this group of novel polymers.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird das zumindest eine thermoplastisch verarbeitbare Biopolymer aus der Gruppe der Polyester, Polyamide und Polyurethane sowie deren Copolymere und Elends gewählt. Insbesondere kann es sich bei dem Biopolymer um Polymilchsäure (PLA) und/oder ein Polymer der Gruppe der Polyhydroxyalkanoate (PHA) wie etwa Polyhydroxybutyrat (PHB) handeln.According to one preferred embodiment of the invention, the at least a thermoplastically processable biopolymer from the group of Polyester, polyamides and polyurethanes and their copolymers and Misery chosen. In particular, it may be in the biopolymer polylactic acid (PLA) and / or a polymer of the group polyhydroxyalkanoates (PHA) such as polyhydroxybutyrate (PHB).

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass dem zumindest einen thermoplastisch verarbeitbaren Biopolymer vor oder nach seiner Aufschmelzung ein Füllstoff zugemischt wird. Durch diese Maßnahme wird eine weitere Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Formteils, insbesondere eine Erhöhung der Biegesteifigkeit sowie der Reißfestigkeit, erzielt. Zusätzlich kann die Zugabe der Füllstoffe zu einer weiteren Reduzierung der Dichte des Formteils führen. Geeignete Füllstoffe umfassen beispielsweise Fasern auf natürlicher oder synthetischer Basis, Mineralien etc.A Another preferred embodiment of the invention provides that the at least one thermoplastically processable biopolymer before or after its filler is mixed with a filler. By This measure will further improve the mechanical Properties of the molding, in particular an increase the bending stiffness and tear resistance achieved. In addition, the addition of the fillers to a further reduce the density of the molded part. suitable Fillers include, for example, natural fibers or synthetic base, minerals etc.

Sofern eine Vorläufersubstanz des Treibmittels eingesetzt wird, handelt es sich um ein sogenanntes chemisches Treibmittel, wobei das eigentliche Treibmittel erst durch den chemischen Zerfall (Zersetzung) der Vorläufersubstanz infolge des Druckabfalls und/oder des Temperaturanstiegs im Formwerkzeug freigesetzt wird. Geeignete Vorläufersubstanzen umfassen beispielsweise Azide, die Stickstoff freisetzen, Carbonate, die Kohlendioxid freisetzen und Peroxide, die Sauerstoff freisetzen, sowie andere. Denkbar sind auch Substanzen, die Wasser als flüssiges Treibmittel abspalten. Zumeist handelt es sich bei diesen chemischen Treibmitteln um Feststoffe, die dem Granulat des Biopolymers vor seiner Aufschmelzung in einer Plastifiziervorrichtung zugemischt werden.Provided a precursor substance of the propellant is used, it is a so-called chemical blowing agent, wherein the actual propellant only through the chemical decomposition (decomposition) the precursor substance due to the pressure drop and / or the temperature rise in the mold is released. suitable Precursors include, for example, azides which are nitrogen release carbonates that release carbon dioxide and peroxides, which release oxygen, as well as others. Also conceivable are substances split off the water as a liquid propellant. Mostly it acts these chemical blowing agents are solids which are the subject of Granules of the biopolymer mixed before its melting in a plasticizer become.

Sofern das Treibmittel selbst dem Biopolymer bzw. seiner Schmelze zugemischt wird, handelt es sich um ein sogenanntes physikalisches Treibmittel, das im Formwerkzeug infolge des Druckabfalls und/oder Temperaturanstiegs (ohne chemische Umwandlung) austreibt. Geeignete physikalische Treibmittel sind Fluide, inklusive Gase, wie Stickstoff oder Kohlendioxid, oder Flüssigkeiten, wie Wasser. Im Falle von Gasen werden diese vorzugsweise im superkritischen Zustand der Schmelze des Biopolymers zugemischt, wodurch eine einphasige Mischung entsteht.If the blowing agent itself is added to the biopolymer or its melt, it is a so-called physical blowing agent, which in the mold due to the pressure drop and / or temperature rise (without chemical Um conversion). Suitable physical blowing agents are fluids, including gases, such as nitrogen or carbon dioxide, or liquids, such as water. In the case of gases, these are preferably admixed in the supercritical state of the melt of the biopolymer, whereby a single-phase mixture is formed.

Grundsätzlich kann das (physikalische oder chemische) Treibmittel dem Biopolymer vor seiner Aufschmelzung zugegeben werden oder seiner Schmelze. Im ersten Fall erfolgt eine Vermengung des üblicherweise als Granulat vorliegenden Biopolymers mit dem Treibmittel, wobei die Mischung einer Plastifiziervorrichtung, beispielsweise einem Extruder, zugeführt und dort aufgeschmolzen wird. Gemäß einer Variante dieser Vorgehensweise werden beide Komponenten unvermischt dem Plastifizierer zugegeben, wobei sie in diesem vermischt und das Biopolymer aufgeschmolzen wird. Im zweiten Fall erfolgt zunächst die Aufschmelzung des Biopolymers im Plastifizierer und eine Zumischung des Treibmittels zu der Schmelze im Kopfbereich des Plastifizierers.in principle the (physical or chemical) propellant may be the biopolymer be added before its melting or its melt. In the first case, a blending of the usual as granules present biopolymer with the blowing agent, wherein the mixture of a plasticizer, such as a Extruder, fed and melted there. According to one Variant of this procedure, both components are unmixed added to the plasticizer, wherein they are mixed in this and the biopolymer is melted. In the second case, first the melting of the biopolymer in the plasticizer and an admixture the blowing agent to the melt in the head area of the plasticizer.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Druckabfall im Formwerkzeug durch Unterfüllung der Kavität mit der Schmelze erzeugt. Dies bedeutet, dass die Kavität nicht vollständig mit der Polymerschmelze während des Spritzvorgangs gefüllt wird sondern nur teilweise, beispielsweise nur 80% des Volumens der Kavität. Auf diese Weise kommt es zu einem Druckabfall der zuvor im Plastifizierer unter Druck gehaltenen Polymerschmelze, so dass das Treibmittelfluid austreibt und die Schmelze aufschäumt.To an advantageous embodiment of the method, the pressure drop in the mold by filling the cavity generated with the melt. This means that the cavity not completely with the polymer melt during the injection process is filled but only partially, For example, only 80% of the volume of the cavity. In this way it comes to a pressure drop before in the plasticizer Pressure-held polymer melt, so that the propellant fluid expels and the melt foams.

Nach einer alternativen Ausführung wird der Druckabfall im Formwerkzeug durch eine definierte Präzisionsöffnung des Formwerkzeugs erzeugt. Dies bedeutet, dass nach dem Einspritzen der Polymerschmelze das Formwerkzeug mittels eines präzisionsöffnenden Werkzeugs definiert geöffnet wird und zu einem Lüftungshub im Formwerkzeug führt. Auch der auf diese Weise erzeugte Druckabfall führt zu einem Austreiben des Treibmittels.To an alternative embodiment, the pressure drop in the mold through a defined precision opening of the mold generated. This means that after injection of the polymer melt the mold by means of a precision-opening tool is defined and opened to a ventilation stroke in the mold leads. Also the generated in this way Pressure drop leads to expulsion of the propellant.

Das Austreiben des Treibmittels kann außerdem durch einen Temperaturanstieg im Formwerkzeug bewirkt oder unterstützt werden, wobei die Werkzeugtemperatur höher als die Plastifiziertemperatur gewählt wird.The Propelling the propellant may also be due to a temperature increase be effected or supported in the mold, wherein the mold temperature is higher than the plasticizing temperature is selected.

Ein weiterer Aspekt der vorliegende Erfindung betrifft ein Biopolymer-Formteil umfassend zumindest ein thermoplastisch verarbeitbares Biopolymer oder ein Blend aus mehreren solchen, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.One Another aspect of the present invention relates to a biopolymer molding comprising at least one thermoplastically processable biopolymer or a blend of several such, with the inventive Process is made.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Biopolymer-Formteil um eine sogenannte Integralstruktur, die eine kompakte, im Wesentlichen porenfreie Außenhaut umfasst sowie einen geschäumten porösen Kern. Dabei lässt sich die Dicke der Außenhaut und die Dicke des Schaumkerns sowie die Porengröße des Kerns durch die zugemischte Menge und Art des Treibmittels, der Druckdifferenz zwischen Plastifizierer und Formwerkzeug, der Temperaturdifferenz zwischen Plastifizierer und Formwerkzeug sowie durch die Einspritzgeschwindigkeit der Schmelze in das Formwerkzeug bestimmen.Preferably is the biopolymer molding a so-called integral structure, the one compact, essentially pore-free outer skin includes as well as a foamed porous core. Here, the thickness of the outer skin and the Thickness of the foam core and the pore size of the Kerns by the admixed amount and type of propellant, the Pressure difference between plasticizer and mold, the temperature difference between Plasticizer and mold and the injection speed determine the melt in the mold.

Aufgrund der geringen Dichte sowie seiner hohen Biegesteifigkeit wird das Formteil bevorzugt als Bauteil für Kraftfahrzeuge ausgestaltet. Dabei kann es sich insbesondere um Karosserieteile, wie Stoßstangen oder Kotflügel, handeln oder um Innenraumteile, wie Verkleidungen oder Armaturenabdeckungen oder dergleichen.by virtue of The low density and its high bending stiffness is the Molded part preferably designed as a component for motor vehicles. These may be, in particular, body parts, such as bumpers or fenders, or act on interior parts, such as fairings or fitting covers or the like.

Optional kann das Biopolymer bioabbaubar sein, insbesondere unter natürlichen Einflüssen hydrolytisch spaltbar sein.optional For example, the biopolymer may be biodegradable, especially natural Influences be hydrolytically fissile.

Die erfindungsgemäße Möglichkeit, ein klassisches Thermoplastschaumspritzgussverfahren in verfahrenstechnischer Kombination mit Biopolymeren anzuwenden, war insofern überraschend, als Biopolymere aufgrund struktureller Unterschiede gegenüber ihren petrochemischen Vorbildern oder aufgrund von zelltypischen Verunreinigungen häufig unterschiedliche Eigenschaften gegenüber herkömmlichen Polymeren aufweisen. Aus diesem Grunde sind Biopolymere häufig den herkömmlichen Verarbeitungsverfahren nicht zugänglich.The inventive possibility, a classic Thermoplastic foam injection molding in process engineering combination using biopolymers was surprising in that as biopolymers due to structural differences their petrochemical models or because of cell-typical ones Impurities often have different properties have compared to conventional polymers. Out For this reason, biopolymers are often the conventional ones Processing method not accessible.

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Claims (10)

Verfahren zur Herstellung eines Biopolymer-Formteils, wobei zumindest ein thermoplastisch verarbeitbares Biopolymer oder ein Blend aus mehreren solchen in eine Schmelze überführt und mit zumindest einem Treibmittel oder einer Vorläufersubstanz eines solchen vermischt wird, und die Mischung in eine Kavität eines Formwerkzeugs eingespritzt wird, wo das Treibmittel infolge eines Druckabfalls und/oder eines Temperaturanstiegs austreibt und die Schmelze aufschäumt und die aufgeschäumte Schmelze sich unter Entstehung eines geschäumten Formteils verfestigt.Process for the preparation of a biopolymer molding, wherein at least one thermoplastically processable biopolymer or a blend of several such converted into a melt and with at least one propellant or precursor substance such is mixed, and the mixture into a cavity a molding tool is injected, where the blowing agent due expels a pressure drop and / or a temperature rise and the melt foams and the foamed Melted to form a foamed molding solidified. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabfall in dem Formwerkzeug infolge einer Unterfüllung der Kavität mit der Schmelze erzeugt wird.Method according to claim 1, characterized, that the pressure drop in the mold due to underfilling the cavity is produced with the melt. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabfall in dem Formwerkzeug durch eine definierte Öffnung des Formwerkzeugs erzeugt wird.Method according to claim 1, characterized, that the pressure drop in the mold through a defined opening of the mold is generated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine thermoplastisch verarbeitbare Biopolymer aus der Gruppe der auf Basis nachwachsender Rohstoffe erzeugten Polymere gewählt wird, insbesondere auf Basis pflanzlicher, tierischer oder mikrobieller Rohstoffe.Method according to one of the preceding claims, thereby marked that the at least one thermoplastically processable Biopolymer from the group of renewable raw materials produced polymers is selected, especially based on vegetable, animal or microbial raw materials. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine thermoplastisch verarbeitbare Biopolymer aus der Gruppe der Polyester, Polyamide und Polyurethane gewählt wird.Method according to claim 4, characterized, that the at least one thermoplastically processable biopolymer selected from the group of polyesters, polyamides and polyurethanes becomes. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine thermoplastisch verarbeitbare Biopolymer Polymilchsäure (PLA), ein Polyhydroxyalkanoat (PHA) und/oder Polyhydroxybutyrat (PHB) umfasst.Method according to claim 4 or 5, characterized, that the at least one thermoplastically processable biopolymer Polylactic acid (PLA), a polyhydroxyalkanoate (PHA) and / or Polyhydroxybutyrate (PHB) includes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dem zumindest einen thermoplastisch verarbeitbaren Biopolymer oder dessen Schmelze ein Füllstoff, insbesondere eine Faser auf natürlicher oder synthetischer Basis oder ein Mineral, zugemischt wird.Method according to one of the preceding claims, thereby marked that the at least one thermoplastic processable biopolymer or its melt is a filler, in particular a fiber on natural or synthetic Base or a mineral, is mixed. Biopolymer-Formteil umfassend zumindest ein thermoplastisch verarbeitbares Biopolymer oder ein Blend aus mehreren solchen, hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7.Biopolymer molding comprising at least one thermoplastic processable biopolymer or a blend of several such with a method according to one of claims 1 to 7. Biopolymer-Formteil nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine kompakte, im Wesentlichen porenfreie Außenhaut und einen geschäumten porösen Kern.Biopolymer molding according to claim 8, marked by a compact, essentially pore-free outer skin and a foamed porous core. Biopolymer-Formteil nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil ein Kraftfahrzeugbauteil ist, insbesondere ein Karosserieteil oder ein Innenraumteil.Biopolymer molding according to one of the claims 8 or 9, characterized in that the molding Motor vehicle component is, in particular a body part or a Interior part.
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