Projekt 07386/01

Entwicklung und Herstellung von Verpackungsformteilen aus Getreidekleie

Projektdurchführung

C.F. Rolle GmbHMÜHLE
Zschopental 15
09437 Waldkirchen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Projektes ist die kleintechnische Herstellung von Verpackungspolstern aus Getreidekleie.
Die Ergebnisse der Grundlagenforschung sind zu vervollkommnen und technisch und technologisch in eine Versuchsanlage umgesetzt werden. Die Eigenschaften der Polster sollen so weit optimiert werden, daß der Einsatz bei der Firma Foron erfolgen kann.
Herkömmliche Schaumkunststoffpolster sollen durch umweltfreundliche, biologisch abbaubare Materialien abgelöst werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenEs sind folgende wesentliche Arbeitsschritte vorgesehen:
1. Entwicklung eines quasikontinuierlichen Herstellungsverfahrens und der kleintechnischen Versuchsanlage
2. Erstellung der Konstruktionsunterlagen für die Gesamtanlage
3. Bau und Komplettierung der Anlagenkomponenten
4. Montage und Inbetriebnahme der Komplettanlage
5. Entwicklung des Qualitätssicherungssystems für die Polster einschließlich benötigter Sonderprüfeinrichtungen
6. Experimentelle Untersuchungen mit der kleintechnischen Versuchsanlage
7. Optimierung der Anlage zur Sicherung der Polstereigenschaften
8. Inbetriebnahme für Dauerbetrieb, Zusammenfassung der Ergebnisse und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen


Ergebnisse und Diskussion

Im Rahmen der gemeinsamen Forschungsarbeiten der Partner des Verbundprojektes ist es gelungen, eine modellhafte Produktion für Verpackungspolster bzw. dreidimensionale Formkörper in der Rolle-Mühle Waldkirchen aufzubauen.
Die während der Grundlagenuntersuchungen im Labormaßstab an der TU Chemnitz entwickelte Materialzusammensetzung und die für die Herstellung der formstabilen Körper notwendigen Verfahrensschritte wurden weiterentwickelt und auf das wesentlich größere Herstellungsvolumen angepasst. Mit den umfangreichen Untersuchungen zur Beeinflussung der Struktur des Formkörpers, insbesondere zur Homogenität der Bindungen in Abhängigkeit der eingesetzten Kleiefraktionen, der Fasern sowie deren Aufbereitungsformen und der Zusatzstoffe ist es gelungen, je nach erforderlichen Eigenschaften reproduzierbar dreidimensionale Formkörper mit unterschiedlicher Geometrie und Gestalt herzustellen.
Die einzelnen Aufbereitungs- und Verarbeitungsverfahren wurden den Anforderungen der Maßstabsvergrößerung (1 : 8 ... 10) entsprechend weiterentwickelt.
· So konnte eine effektive Zerkleinerungstechnologie für die Kürzung der Fasern sowie die Zerkleinerung der Zusatzstoffe ermittelt werden und in Verbindung mit der installierten Schneidmühle umge-setzt werden.
· Das für die Herstellung der homogenen, förderfähigen und dosierbaren Suspension erforderliche Mischverfahren wurde entwickelt und anlagentechnisch umgesetzt. Integriert darin sind die Förder- und Dosieranlagen für die Suspension, so dass eine vorwählbare Volumendosierung je nach Formkörpergröße möglich ist.
· Das Formverfahren für die wesentlich größeren Polsterkörper wurde entwickelt und in einer programmierbaren Presse umgesetzt. Eingeschlossen ist hier der Bau von Pressformen einschließlich notwendiger Stempel aus speziellen Materialien. Die Formen selbst sind so gestaltet, dass mechanische Entwässerung möglich wird und durch spezielle Anpassungen wesentlich verbessert werden konnte. In den Formenbau sind weiterhin die Erkenntnisse zum Fließverhalten der Suspension sowie zur Entformung der gepressten, jedoch sehr feuchten Körper einbezogen.
· Für die aufwendige Trocknung der Körper wurde die Mikrowellentechnologie ausgewählt und den spezifischen Material- und Verfahrensanforderungen angepasst. Zur Minderung der Trocknungskosten und gleichzeitig für eine Vermeidung der thermischen Schädigung des Materials wurde eine mehrstufige Trocknungstechnologie entwickelt.
· Für die Stabilisierung der Formkörperoberflächen wurde eine biogene Dispersion entwickelt. Bei der Beschichtung der Oberflächen werden eine Stabilisierung der Randzonen und gleichzeitig ein Feuchtigkeitsschutz möglich.
Sowohl verfahrensseitig als auch in Umsetzung bei der installierten Anlage wurde ein geschlossener Kreislauf für das Presswasser realisiert. Damit kann der Wasserverbrauch um ca. 7,5% gesenkt und die Stabilität der Formkörper erhöht werden.
Mit den parallel durchgeführten Kennwertuntersuchungen zu dem neuen biogenen Material konnten wesentliche Materialeigenschaften ermittelt werden. Die vollständige biologische Abbaubarkeit des neuen Materials ist nachgewiesen, eine 100%-ige Recyclingfähigkeit ist gegeben und eine thermische Verwertung problemlos möglich.
Durch die Herstellung anwendungsbezogener Verpackungsmittel für die FORON Haus- und Küchentechnik Produktionsgesellschaft mbH konnten direkte Auswirkungen auf die Verfahrenskomponenten berücksichtigt werden. Die erfolgreiche Anwendung der Verpackungsunterteile für Kühlgeräte konnte nachgewiesen werden. Dabei erwiesen sich die hohe Druckfestigkeit, die geringe Kriechneigung sowie die gute Stoßabsorption bei großen Flächenlasten (im Vergleich zu den bisherigen Schaumkunststoffen) als besonders vorteilhaft.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Teilnahme an verschiedenen Tagungen, z. B. Tagung der DBU Innovationsförderung in Sachsen, Dresden 1999, Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe, Freiberg, 1999, Veranstaltung des VDI-Arbeitskreises FML Logistik vor Ort in der Rolle Mühle (Vorstellung der neuen Verpackungsmaterialien) 2000


Fazit

Trotz des Erreichens der Projektzielstellung sind für die zukünftig notwendigen Investitionsvorhaben, die für die großtechnische und damit auch wirtschaftliche Umsetzung des Verfahrens unabdingbar sind, noch weitere Forschungsaufgaben zu lösen, um eine sichere, risikoarme Inverstitionsvorbereitung zu ermögli-chen.