TY - THES

T1 - Optimierung von PLA/TPS Blends

AU - Hirschenauer, Martin

N1 - gesperrt bis null

PY - 2012

Y1 - 2012

N2 - Ziel dieser Arbeit war es, einen Blend aus Polymilchsäure und thermoplastischer Stärke für Spritzgussanwendungen zu optimieren. Dabei sollte, aus ökonomischen Gründen, ein möglichst hoher Stärkeanteil erreicht werden. Im Fokus dieser Optimierung waren die Bereiche Rezepturentwicklung und Verarbeitung. Als Entscheidungsgrundlage wurden die ermittelten Kennwerte aus den Rheotensversuchen und Zugprüfungen herangezogen. Um die Spritzgussfähigkeit des Materials zu verifizieren, wurden Trinkbecher an einer Spritzgussmaschine der Firma Miraplast GmbH bemustert. Um Aufschluss über das thermische Verhalten des Materials und dessen lebensmitteltechnische Eignung zu erlangen, wurden zusätzlich noch eine DSC – Prüfung und eine Gesamtmigrationsprüfung durchgeführt. Die Optimierung der Rezeptur sah eine Variation des PLA/TPS – Verhältnisses und der Additivkonzentrationen vor. Für die Optimierung der Zusammensetzung wurden die Additive Maleinsäureanhydrid (MSA), Sorbitol und Citrofol gewählt. MSA dient als Compatibilizer, Sorbitol als Plastifizierer und Citrofol als Weichmacher. Für die Optimierung der Verarbeitungsparameter wurden Schneckengeometrie, Verarbeitungstemperaturprofil und Drehzahl des Extruders als Variable festgelegt. Im Zuge der Rezepturentwicklung wurden die Additive MSA, Sorbitol und Citrofol in verschiedenen Mischungsverhältnissen zugesetzt. Anhand einer voll- und teilfaktoriellen Versuchsdurchführung zeigte sich, dass das Mischungsverhältnis von PLA und TPS den größten Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Compounds hatte. Weiters wurde ein verstärkender Effekt von MSA als Compatibilizer wahrgenommen. Anschließend wurden die Verarbeitungsparameter mittels eines teil- und vollfaktoriellen Versuchsplanes auf ihr Optimierungspotential untersucht. Dabei zeigte sich, dass der Schereintrag den größten Einfluss auf die Homogenität der Polymermischung hat. Es war jedoch eine sorgfältige Abstimmung der Parameter erforderlich um ein optimales Ergebnis zu erlangen und einen Kompromiss zwischen ausreichender Durchmischung und beginnendem Materialabbau zu finden.

AB - Ziel dieser Arbeit war es, einen Blend aus Polymilchsäure und thermoplastischer Stärke für Spritzgussanwendungen zu optimieren. Dabei sollte, aus ökonomischen Gründen, ein möglichst hoher Stärkeanteil erreicht werden. Im Fokus dieser Optimierung waren die Bereiche Rezepturentwicklung und Verarbeitung. Als Entscheidungsgrundlage wurden die ermittelten Kennwerte aus den Rheotensversuchen und Zugprüfungen herangezogen. Um die Spritzgussfähigkeit des Materials zu verifizieren, wurden Trinkbecher an einer Spritzgussmaschine der Firma Miraplast GmbH bemustert. Um Aufschluss über das thermische Verhalten des Materials und dessen lebensmitteltechnische Eignung zu erlangen, wurden zusätzlich noch eine DSC – Prüfung und eine Gesamtmigrationsprüfung durchgeführt. Die Optimierung der Rezeptur sah eine Variation des PLA/TPS – Verhältnisses und der Additivkonzentrationen vor. Für die Optimierung der Zusammensetzung wurden die Additive Maleinsäureanhydrid (MSA), Sorbitol und Citrofol gewählt. MSA dient als Compatibilizer, Sorbitol als Plastifizierer und Citrofol als Weichmacher. Für die Optimierung der Verarbeitungsparameter wurden Schneckengeometrie, Verarbeitungstemperaturprofil und Drehzahl des Extruders als Variable festgelegt. Im Zuge der Rezepturentwicklung wurden die Additive MSA, Sorbitol und Citrofol in verschiedenen Mischungsverhältnissen zugesetzt. Anhand einer voll- und teilfaktoriellen Versuchsdurchführung zeigte sich, dass das Mischungsverhältnis von PLA und TPS den größten Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Compounds hatte. Weiters wurde ein verstärkender Effekt von MSA als Compatibilizer wahrgenommen. Anschließend wurden die Verarbeitungsparameter mittels eines teil- und vollfaktoriellen Versuchsplanes auf ihr Optimierungspotential untersucht. Dabei zeigte sich, dass der Schereintrag den größten Einfluss auf die Homogenität der Polymermischung hat. Es war jedoch eine sorgfältige Abstimmung der Parameter erforderlich um ein optimales Ergebnis zu erlangen und einen Kompromiss zwischen ausreichender Durchmischung und beginnendem Materialabbau zu finden.

KW - PLA

KW - TPS

KW - Biokunststoff

KW - Compound

KW - Optimierung

KW - Rezeptoptimierung

KW - Maschinenparameter

KW - Spritzguss

KW - Gesamtmigration

KW - PLA

KW - TPS

KW - optimization

KW - compound

KW - recipe optimization

KW - injection moulding

KW - machine parameters

KW - overall migration

M3 - Masterarbeit

ER -