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Neuartige biobasierte UV-Druckfarben und schaltbare Oberflächen für die recyclinggerechte Herstellung von Sicherheitsprodukten (RecyBioPrint), Teilvorhaben: Recyclinggerechter und energieeinsparender Sicherheitsdruck im Rolle-zu-Rolle (R2R) Verfahren

Neuartige biobasierte UV-Druckfarben und schaltbare Oberflächen für die recyclinggerechte Herstellung von Sicherheitsprodukten (RecyBioPrint), Teilvorhaben: Biobasierte und recyclingfähige Karten im Kreditkartenformat, bedruckt mit biobasierten deinkingfähigen Druckfarben

Neuartige biobasierte UV-Druckfarben und schaltbare Oberflächen für die recyclinggerechte Herstellung von Sicherheitsprodukten (RecyBioPrint), Teilvorhaben: UV Druckfarben mit einem hohen Anteil nachwachsender Rohstoffe für Offset-, Flexo- und Siebdruck

KI-Anwendungshub Kunststoffverpackungen - Innovationslabor: Ganzheitliche KI-basierte Optimierung von Kunststoffverpackungen mit Rezyklatanteil, Teilprojekt: Datengestützte Auswahl sowie Testung von Kunststoffadditiven

Materialverträglichkeit und Deinking von mineralölfreien Zeitungsdruckfarben

Weiterentwickung und Einsatz mineralölfreier Zeitungsdruckfarben im Zeitungsdruck

Die Migration von kritischen Mineralölbestandteilen aus Verpackungen in Lebensmittel und die erhöhten Mineralölgehalte in unbedruckten Verpackungen aus Recyclingkarton können unter anderem auf das Recycling von Zeitungen und die darin enthaltene Druckfarbe zurückgeführt werden. Aus unserer Sicht kann die Mineralölbelastung graphischer Altpapiere eine Enschränkung der Verwertbarkeit des Altpapiers für die ökologisch sinnvolle Herstellung von Recyclingkarton für Verpackungszwecke darstellen. Produkte sollen gemäß KrwG so entwickelt werden, dass bestehende Stoffkreislaufsysteme nicht gefährdet werden. Die Mineralölbelastung im Karton kann am effektivsten reduziert werden, wenn an der wesentlichen Quelle, den mineralölhaltigen Druckfarben für den Coldset-Offset Druck (Zeitungsdruck) angesetzt wird. In dem abgeschlossenen Forschungsvorhaben 37114333/3 'Druckversuche mit alternativen Druckfarben' wurde gezeigt dass mineralölfreie Druckfarben technisch herstellbar und einsetzbar sind. Ihr dauerhafter Einsatz erfordert allerdings die längerfristige Anpassung und Optimierung der Druckmaschine. Auch die Deinkbarkeit der Farben muss noch optimiert werden. In diesem Folgeprojekt sollen die mineralölfreien Farben nun für einen Langzeittest in einer Druckerei weiterentwickelt und langfristig für mindestens 6 Monate in einer Druckerei getestet werden. Derzeit noch bestehende technische Einschränkungen, wie die zu geringe Wegschlaggeschwindigkeit, die Verbesserung der farbrichtigen Wiedergabe mehrfarbiger Announcen, die Verbesserung der Deinkbarkeit sowie den problemlosen Wechsel von Farbe und Feuchtmittel sollen in dem Projekt bearbeitet werden.

Untersuchung von Abfällen auf das Vorkommen von nicht-technischen PCB-Kongeneren und DecaBDE

a.) Polychlorierte Biphenyle (PCB) wurden ursprünglich als technische Gemische hergestellt und finden sich mittlerweile aufgrund ihrer Persistenz in allen Umweltbereichen wieder. Kürzlich wurde über die unabsichtliche PCB-Bildung während der Produktion chemischer Produkte (Pigmente, Silikonkleber) berichtet. Die PCB-Kongenere PCB-11, PCB-52 und PCB 209 werden als Nebenprodukte bei der Herstellung von azo- und phthalocyaninähnlichen Pigmenten gebildet. Das niedrigchlorierte PCB 11 ist eines der am häufigsten in Pigmenten vorkommenden Kongenere und wird in allen Umweltmedien (Atmosphäre, Gewässer, Sedimente, Böden) und im menschlichen Serum überall auf der Welt nachgewiesen, obwohl es nie Bestandteil technischer Gemische war. Hauptursache für die Belastung der Umwelt mit PCB 11 sind bedruckte Konsumgüter wie Zeitungen, Magazine, Textilien und Plastikprodukte, aus denen PCB 11 am Ende der Lebensphase über behandelte Abwässer und Abfälle in die Umwelt gelangt. Basierend auf den Erkenntnissen aus einem derzeit laufenden Ufoplan-Projekt (FKZ 3714 313 250) und einer Literaturrecherche werden folgende Abfallschlüssel für eine genauere Betrachtung als relevant erachtet: - 0801 Abfälle aus Herstellung, Zubereitung, Vertrieb und Anwendung von Farben und Lacken (AS 080111*, AS 080113*, AS 080117*) - 04 02 Abfälle aus der Textilindustrie - 03 03 Abfälle aus der Herstellung und Verarbeitung von Zellstoff, Papier, Karton und Pappe - (AS 030305 De-inking-Schlämme aus dem Papierrecycling) b.) Im Rahmen dieses Ufoplan-Vorhabens sollen die oben aufgeführten und ggf., ihm Rahmen weiterer Recherchen zu ermittelnde, zusätzliche Abfallströme auf die relevanten PCB-Kongenere hin untersucht werden. Dazu sind insgesamt 15 Abfallproben, in denen PCB vermutet wird, analytisch zu untersuchen und auszuwerten. Sofern eine Belastung mit PCB erkennbar ist, soll der Entstehungsprozess nachvollzogen und Vorschläge für weitere Untersuchungen und zur Vermeidung der Emissionen abgeleitet werden.

Ergänzendes Deinking-Verfahren zur effizienten Entfernung von Resten schwer deinkbarer Druckfarben aus Kreislaufwässern Altpapier aufbereitender Papierfabriken durch Mikrofiltration mittels kostengünstiger keramischer Hochleistungsmembranen

Das weltweit dominierende Verfahren zur Druckfarbenentfernung bei der Altpapieraufbereitung ist die Flotation, welche für den Großteil der Druckprodukte einwandfrei funktioniert. Doch es kommen mit steigender Tendenz Druckverfahren zum Einsatz, deren Produkte im konventionellen Flotations-Prozess erhebliche Probleme verursachen. Zu den schlecht bzw. nicht-deinkbaren Druckverfahren zählen digitale Druckverfahren und das Flexodruckverfahren, deren kleine und hydrophile Druckpartikel sich weder durch Flotation noch durch mechanische Trennverfahren entfernen lassen. Sie verbleiben im Kreislaufwasser und führen somit zu einem signifikanten Abfall der Helligkeit im Endprodukt. Die derzeitige Lösung besteht in einer Aussortierung der kritischen Druckprodukte und bedeutet einen Verzicht auf hochwertige Rohstoffe. Dies und die positiven Aspekte von Flexodruckfarben - umweltschonend, kostengünstig, keine Mineralöle - zeigen den Bedarf an geeigneten Deinking-Verfahren. Ein möglicher Lösungsansatz ist eine zusätzliche, effiziente Kreislaufwasserreinigung durch eine Filtration mit kostengünstigen, keramischen Hochleistungsfiltermembranen. Bevor das Kreislaufwasser in den Prozess zurückgeführt wird, soll - ab einer definierten Belastung mit Flexodruckfarben - eine separat zuschaltbare Filtration die feinen Farbpigmente entfernen und dieses somit wieder entfärben. Ein Vorversuch im Labormaßstab hat bereits die prinzipielle Anwendbarkeit von Filtrationsverfahren zur Reinigung belasteter Kreislaufwässer nachgewiesen. Die kritischen Farbpigmente konnten über das Konzentrat abgetrennt werden. Ziel ist die Durchführung umfangreicher Filtrationsuntersuchungen, die belastbare Daten für eine spätere industrielle Anwendbarkeit generieren können. Im Mittelpunkt steht dabei die Auslegung und Anwendbarkeit innovativer, kostengünstiger, keramischer Flachmembranen und des entsprechenden Filterprinzips und Reinigungsverfahrens. Bisher wurden Deinkbarkeitsversuche für verschiedene Druckprodukte durchgeführt. Es wurden sowohl verschiedene Modellwässer erzeugt und erfolgreiche Filtrationsversuche mit unterschiedlichen Modellwässern und Kreislaufwasserproben aus den Papierfabriken durchgeführt. Weiterhin wurden erste Ansätze zur Bewertung der Wässer (vor und nach der Filtration) sowie der Beurteilung des Einflusses der Filtratqualität auf daraus gebildete Blätter verfolgt. Daraus resultierend wurde ein geeigneter Schichtaufbau für die Keramikmembran ausgewählt. Durch die neue Möglichkeit der Entfernung von Druckfarben aus den Kreislaufwässern Altpapier aufbereitender Fabriken erschließt sich eine neue Quelle hochwertiger Rohstoffe zur Herstellung graphischer Papiere. Die Nutzung von bisher nicht-deinkbaren Papieren für diese Aufgaben spart die Kosten für die Aussortierung dem Aufbereitungsprozess, ebenso wie den Chemikalieneinsatz zur Eliminierung der entstehenden Grauschleier.

Der Einfluss von thermo-mechanischem Holzstoff (TMP) und chemo-thermo-mechanischem Holzstoff (CTMP) auf den Wiedereinsatzwert der Altpapiere beim Recycling

Das Recycling-Verhalten von Faserstoffen wurde vorwiegend an nach konventionellen Verfahren erzeugten Faserstoffen untersucht, fuer die sich eine klare Abstufung der Recyclingsensibilitaet in Abhaengigkeit von der Herstellung ableiten laesst. Der kostenguenstige teilweise Ersatz von Zellstoff vor allem durch TMP und CTMP fuehrt dazu, dass altpapierverarbeitende Betriebe ein noch inhomogeneres Material an Sekundaerfaserstoffen einsetzen muessen, deren Recyclingverhalten nur ungenuegend untersucht wurde. Zudem erfordert der Altpapiereinsatz im Bereich der graphischen Papiere eine moeglichst vollstaendige Entfernung der Druckfarbe von den Fasern, die neben dem Druckverfahren und den Druckfarben selbst wesentlich von Wechselwirkungen zwischen Druckfarbenbestandteilen und der Faseroberflaeche beeinflusst wird. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, das Recyclingverhalten von TMP und CTMP zu ermitteln. Um ein breites Spektrum an fasermorphologischen Eigenschaften in die Untersuchung einzubeziehen, sollen dabei jeweils zwei typische Vertreter von Laub- und Nadelholz verwendet werden. Es soll festgestellt werden, ob und wie der Ersatz von Holzschliff und Zellstoff durch die TMP und CTMP bei der Papiererzeugung den Wiederverwendungswert des Altpapiers beeinflusst, insbesondere hinsichtlich der statischen und dynamischen Festigkeit sowie der optischen Eigenschaften. Aus den Ergebnissen sollen Schlussfolgerungen fuer eine Optimierung des Faserstoffeinsatzes in bezug auf eine moegliche Erweiterung des Einsatzes von Altpapier bei der Papiererzeugung gezogen werden. Zusaetzlich soll das Abloeseverhalten von Druckfarben bei Einsatz dieser Faserstoffe untersucht werden.

Verbesserung des Qualitaetsprofils von Deinkstoff durch umweltvertraegliche alternative Bleichchemikalien

Fuer Bleichversuche mit Sauerstoff wurde im IfP eine Bleichapparatur gebaut, die unter Variation verschiedener Prozessparameter betrieben wird und im Mittel-Stoffdichtebereich arbeitet. Untersucht wurden sowohl separate Bleichstufen als auch Bleichsequenzen mit konventionellen und alternativen Mitteln. Variiert wurden bevorzugt die stofflichen Bedingungen bei der Bleiche. Dazu gehoeren auch Untersuchungen mit verschiedenen Stofffraktionen von Modell-Altpapiermischungen.

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