Biokunststoffe könnten auch in Traktoren die Richtung angeben

Mit dem „Joystick“ in der Hand können sich einige Schlepperfahrer an eine Spielkonsole erinnert fühlen und für einen Moment die viele PS starke Maschine vergessen. Der Griff liegt ergonomisch in der Hand und dient der Fahrtrichtungssteuerung, dem Heben und Senken der Gabeln von Flurförderfahrzeugen sowie dem Bedienen verschiedener Anbaugeräte.

Die Firma elobau hat diesen Griff bereits vor zehn Jahren konzipiert und stellt ihn seitdem aus einem herkömmlichen, erdölbasierten PA (Polyamid) her. Gemeinsam mit dem IfBB konnte für diese Musteranwendung nun auch ein biobasiertes Material gefunden werden, das allen Anforderungen an die Verarbeitung gerecht wird. Zukünftig sollen auch weitere Bauteile wie Armlehnen aus diesem Material produziert werden.

Mit seiner auf Nachhaltigkeit ausgerichteten Firmenphilosophie steht der Einsatz von Biokunststoffen schon sehr lange auf der Agenda von elobau. Allerdings waren die ersten Erfahrungen des Prozessverantwortlichen mit Biokunststoffen, damals noch in einem anderen Unternehmen, keine guten. „Wir bekamen ein mit Holzspänen versetztes PP (Polypropylen) und die Information:

Bei der Verarbeitung bleibt alles beim Alten – stimmte leider nicht. Darum war ich auch etwas skeptisch, als meine Kollegen aus der Entwicklungsabteilung bei elobau mit der Idee kamen, einmal glasfaserverstärktes Bio-PA zu testen“, so Patrick Berger, Mitarbeiter in der Arbeitsvorbereitung bei elobau.

„Allerdings bekamen wir dieses Mal professionelle Unterstützung durch das IfBB, sowohl bei der Materialauswahl als auch bei den ersten Abmusterungen und der Adaptierung der Verarbeitungsparameter.“ Das Ergebnis kann sich sehen lassen: Nachdem die Maschinenparameter auf das neue Material angepasst wurden, lief der Prozess reibungslos.

„Ein enormer Vorteil“, meint Patrick Berger, „wir können den Verarbeitungsprozess genauso stabil fahren wie zuvor und für den Nutzer gibt es keinen Unterschied in der Haptik.“

Und der Preis? „Der Geschäftsführung ist es wichtig, mit der Zeit zu gehen, obwohl allen klar ist, dass die neuen Materialien und damit auch das neue Produkt etwas teurer sein werden, zumindest anfänglich, bis die Produktionszahlen steigen, dann gleichen sich die Material- und Produktionskosten sicher auch wieder den derzeitigen Kosten an“, so Herr Berger.

Hintergründe:

Das Projekt:

Das vom BMEL über seinen Projektträger, die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) geförderte Verbundvorhaben von fünf Partnern richtet sich speziell an Kunststoffverarbeiter. Sie sollen bei der Verarbeitung biobasierter Kunststoffe unterstützt werden. Die Unterstützung kann bereits bei der Materialauswahl ansetzen und bis zur Abmusterung einzelner Produkte reichen. Die hieraus gewonnenen Daten zur Verarbeitung von Biokunststoffen werden allen Interessierten zur Verfügung gestellt unter: www.biokunststoffe-verbarbeiten.de  und http://biopolymer.materialdatacenter.com

Das Produkt im neuen Format:

Im ersten Schritt konnte das IfBB das Unternehmen bei der Materialauswahl unterstützen. Die Recherche ergab zunächst vier infrage kommende Biokunststoffe. Darunter war ein PTT-GF3, ein PA1010-GF50 du ein weiteres PA610GF30. Aufgrund der speziellen Produktanforderungen fiel die Wahl am Ende auf ein teil-biobasierte PA:

Hersteller: EMS‐Grivory Grilamid 2SV‐30H black 9992
Rezeptur: PA610-GF30
gmodul dry: 9000 MPa
Zugmodul cond: 7000 MPa
Dichte: 1,31 g/cm³
Schwindung parallel: 0,2 %
Schwindung senkrecht: 0,8 %
Brennbarkeit: Klasse HB/Dicke 0,8
UV: beständig
Chemische Beständigkeit: Einsatz für Hydraulik‐ und Kraftstoff‐Systeme
Bioanteil: ca. 43 %

Das Material wird zu einem Armaturenteil in einem Traktor verarbeitet und ist damit unterschiedlichsten äußeren Faktoren ausgesetzt wie z. B. UV-Strahlung, Temperaturschwankungen, Kontakt mit Treibstoff und Ölen sowie anderen Chemikalien.

Aktuell werden an Normprüfkörpern, produziert vom IfBB, Beständigkeitstests durchgeführt, um die Auswirkung auf die resultierenden Materialeigenschaften zu untersuchen.

In dem verwendeten Bio-PA macht Rizinusöl den biogenen Anteil aus und ersetzt das Erdöl als Polymerrohstoff. Im Rahmen der vom IfBB unterstützten Abmusterungen vor Ort ergaben sich folgende Verarbeitungsparameter für die spritzgießtechnische Bauteilherstellung:

Schließkraft: 100 t
Anzahl Formfenster: 1 – Heißkanalwerkzeug
Trocknung: ja
Trocknungszeit:4 h
Trocknungstemperatur: 80 °C
Handling: Teilentnahme
Teil- u. Schussgewicht: 63,1 g
Anguss: 4,67 g
Zylinder: Tragkörpertemperatur zwischen 260 und 280 °C
Wasserkühlung: 80 °C
Zykluszeit: 62 sek.
Füllzeit: 0,86 sek.
Trägerkörper (Einzug): 80 °C
Werkzeugtemp.: AS 65 °C / DS 80 °C

Unter den nachfolgenden Links kommen Sie in den Projektdatenbanken direkt zu dem verwendeten PA 610 sowie zu sämtlichen Ergebnissen, die auch im Rahmen des Verarbeitungsprojektes erforscht wurden:

http://Biokunststoffe-verarbeiten.de/db/home/show/0/mk46

http://biopolymer.materialdatacenter.com/bo/standard/main/ds/0

Das Verbundvorhaben zur Verarbeitung von Biokunststoffen endet im Januar 2018. Aus diesem Grund findet am 09. November im Beisein aller Beteiligten und des fördernden Ministeriums sowie seinem Projektträger die Abschlussveranstaltung in Berlin statt. Hierzu laden wir Sie gerne ein!

Details zur Veranstaltung und zur Anmeldung finden Sie unter: http://verarbeitungsprojekt.ifbb-hannover.de/de/veranstaltung/verarbeitung-von-b…

Als Besucher der FAKUMA 2017 können Sie sich auch am Stand des SKZ, Halle B2, Stand 2202, über das Projekt informieren.

Für weitere Fragen steht Ihnen Nuse Lack-Ersöz am IfBB – Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe an der Hochschule Hannover unter Telefon 0511 9296-2278 oder per E-Mail an nuse.lack@hs-hannover.de gerne zur Verfügung.