Das Projekt "Reaktive Extrusion von Zellulosefaser gefülltem Polyamid 6" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk durchgeführt. Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Thermoplasten werden oft Verstärkungsfasern, z.B. Glasfasern, mit Doppelschneckenextrudern in den schmelzeförmigen Kunststoff eingearbeitet. In jüngster Zeit wird Holz als alternativer Füllstoff eingesetzt. Solche Holz-Kunststoff Composites (engl. Wood Plastic Composites (WPC)) sind ökologisch vorteilhafte, preisgünstige Werkstoffe mit niedriger Dichte und guten mechanischen Eigenschaften. Sie führen im Vergleich zu Glasfasern zu geringem Maschinenverschleiß und weisen Vorteile bezüglich der Rezyklierbarkeit auf. Aufgrund der geringen thermischen Stabilität der Holzfasern ist bislang ihr Einsatz auf Kunststoffe mit Verarbeitungstemperaturen von unter 200 C beschränkt, z.B. Polyethylen. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, einen naturfaserverstärkten Konstruktionswerkstoff am Beispiel von Polyamid 6 (PA) zu entwickeln. Zusätzlich soll ein Herstellungsverfahren entwickelt werden, bei dem die Fasern einen sehr guten Verbund zum PA bilden. Als Naturfasern kommen aufgrund der hohen thermischen Stabilität hochreine Zellulosefasern zum Einsatz. Das Verfahren der reaktiven Extrusion wird entwickelt, um auf einem Doppelschneckenextruder Zellulosefasern mit E-Caprolactam (CL) zu imprägnieren und anschließend zu PA-Zellulose Composite zu polymerisieren. Die Entwicklung wird in 5 Schritten durchgeführt. In Schritt 1 werden kleine Mengen diskontinuierlich im Kolbenreaktor und auf einem Laborkneter hergestellt. In den Schritten 2 und 3 werden die kontinuierliche Imprägnierung und die Polymerisation auf dem Doppelschneckenextruder entwickelt. Die hergestellten PA-Zellulose Composite werden in Schritt 4 im Spritzgießprozess zu Formteilen weiterverarbeitet. Die Materialien werden bezüglich der mechanischen und morphologischen Eigenschaften sowie bezüglich ihres Restmonomergehalts charakterisiert. Als Ergebnis dieses Forschungsvorhabens stehen als neuer Werkstoff ein PA-Zellulose Composite und ein neues Verfahren zu seiner Herstellung zur Verfügung.
Das Projekt "VP-3.2./BioWPC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Faurecia Innenraum Systeme GmbH durchgeführt. In diesem Teilvorhaben erfolgt die Qualifizierung von BioPA für die Spritzgießverarbeitung von Holzfaser-Polymer-Werkstoffen für Anwendungen im Fahrzeuginnenraum. Ausgehend vom derzeitigen Stand der Technik wird eine Bewertung sowohl des Spritzgießverhaltens der entwickelten WPC als auch der Brauchbarkeit hinsichtlich zu erfüllender Material- und Bauteilanforderungen vorgenommen. Für in diesem ersten Schritt positiv evaluierte WPC-Muster erfolgt die Verarbeitung mit seriennahen Werkzeugen für Türträger, so dass am Ende des Projektes belastbare Aussagen sowohl zur prinzipiellen Einsatzfähigkeit der WPC in einer konkreten Anwendung als auch zu Eigenschaften und Kosten im Vergleich mit best practice Materialkonzepten vorliegen werden. Auf der Basis eines zu erstellenden Lastenheftes für Anwendungen im Fahrzeuginnenraum und von bestehenden Konzepten hinsichtlich Materialien und Verarbeitungstechnologien mit Blick auf Leichtbau und Nachhaltigkeit wird zunächst das grundlegende Potential der neuen WPC für die Spritzgussverarbeitung zu relevanten Bauteilen untersucht. Dies erfolgt auf der Grundlage von Musterplatten, wobei sowohl das Spritzgießverhalten der Materialien als auch deren Performance bewertet werden. Für positiv evaluierte Materialien erfolgt in einer zweiten Stufe der Übergang zu realen Werkzeugen und der Bewertung entsprechender Bauteile.
Das Projekt "VP-3.2./BioWPC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Holztechnologie Dresden gemeinnützige GmbH durchgeführt. Holz-Polymer-Werkstoffe werden gegenwärtig mit Nadelholz-Holzmehl und Polyolefinen (vorwiegend PE; PP) produziert. Durch den seit vielen Jahren laufenden Waldumbau wird das Nadelholz zukünftig nicht mehr ausreichend zur Verfügung stehen, dafür erhöht sich das Laubholzaufkommen. Buchenholzfasern werden für Holz-Polymer-Werkstoffe bisher nicht eingesetzt, daher ist die technologische Realisierbarkeit eines solchen Prozesses in enger Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern nachzuweisen. Die Innovation des Verbundprojektes besteht darin, Verbundwerkstoffe aus 100Prozent nachwachsenden Rohstoffen mit deutlich verbesserten Eigenschaften gegenüber herkömmlichen Holz-Polymer-Werkstoffen (WPC) für konstruktive Anwendungen zu generieren. Der Hauptschwerpunkt im IHD gemeinnützige GmbH besteht in der Herstellung von Faserstoffen und - Spänen, vorrangig aus Buchenholz, unter Anwendung verschiedener Aufschlussbedingungen, Untersuchungen zur Zugabe von Additiven beim Zerfaserungsprozess sowie Prüfungen an produzierten Elementen. Nach der Optimierung von Vorzugsvarianten in Anlagenversuchen bei dem beteiligten Projektpartner sind die Ergebnisse direkt für die Industrie nutzbar. Das Teilvorhaben bildet eine Basis für die weiteren Schritte im Verbundvorhaben. Nur durch die maßgeschneiderte Bereitstellung entsprechender Partikel (Späne, Holzmehl, Fasern) und die Messung der geeigneten Parameter und den Bezug dieser zu den technologischen Kenngrößen ist eine optimale Einstellung der Prozesse möglich.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Herstellung der Fasern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Rosenheim, Zentrum für Forschung, Entwicklung und Transfer durchgeführt. Gesamtziel des grundsätzlichen Forschungsvorhabens ist die Grundlagenforschung zum Einsatz von Holzmehl und Holzfasern zur Verstärkung von Kunstoffen zur Erzeugung von Holz-Kunststoffgeweben/- gelegen für den Ersatz von Stahlbewehrungen in Beton. Im Rahmen der Grundlagenforschung geht es zum einen um eine detaillierte Werkstoffentwicklung und -charakterisierung mit umfassender Kennwertermittlung des Hybridwerkstoffes Holz/ Kunststoff mit der großen Herausforderung hochgefüllte, hochfeste Filamente zu spinnen, welche zu hochfesten Geweben/ Gelegen verwoben werden. Zum anderen entsteht hier ein Produkt, welches in der Anwendung Betonbau auch unter Langzeitbetrachtung getestet und die Kompatibilität bzw. das Grenzflächenverhalten zwischen den Werkstoffen Holz/ Polymer/ Beton unter realen Bedingungen und Umwelteinflüssen ermittelt werden soll. Da dieses Gesamtziel sehr risikobehaftet ist, ist es sinnvoll, eine 1 1/2 jährige Machbarkeitsstudie durchzuführen. Hier gilt es mögliche Schwierigkeiten vorab zu erkennen und zu lösen, so dass eine Risikominimierung für einen Großantrag erlangt wird. Der Fokus der Machbarkeitsstudie liegt dabei zum einen auf dem Eincompoundieren von Holzmehl und Holzfasern in eine Kunststoffmatrix. Zum anderen auf dem anschließenden Nachweis einer Verstreckbarkeit und Verspinnbarkeit. Bei den hergestellten Filamenten ist die Ermittlung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Festigkeit, und ein Vergleich mit Stahlfasern ausschlaggebend. Ist ein solcher Vergleich mit annähernden Werten gegeben, ist daraus ein Muster eines Geleges/ Gewebes als Alternativbewehrung herzustellen.
Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Mechanische Holztechnologie und Institut für Holztechnologie und Holzbiologie der Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesfoschungsinstitut für ländliche Räume, Wald und Fischerei durchgeführt. In dem geplanten Projekt wird zunächst eine Marktrecherche für plattenförmige WPCs durchgeführt. In Phase II sollen dann Verfahren zur Herstellung von plattenförmigen WPCs und dessen Vorprodukte (Granulat) entwickelt und im ind. Maßstab erprobt werden. Der Einfluss der holz- und kunststoffseitigen Rohstoffe sowie wesentlicher Prozessparameter auf die mech. und sorptiven Produkteigenschaften soll systematisch untersucht werden. Es wird ein Holzanteil von 60 bis 80 Prozent angestrebt. Darüber hinaus sollen Ansätze zur Herstellung von biegesteifen Sandwichplatten mit einem WPC-Kern erarbeitet werden. Nach Abschluss der Marktrecherche wird ein Meilenstein zur Entscheidung über die Fortführung des Vorhabens gesetzt. Die technologische Entwicklung (Phase II) gliedert sich in sechs Arbeitspakete zur Granulat- und Plattenentwicklung und -charakterisierung. Die Industrieversuche sind integraler Bestandteil des Vorhabens. Die Ergebnisse des Vorhabens werden direkt in die Produktentwicklung der Industriepartner einfließen sowie in Fachpublikationen, Präsentationen und einem Workshop veröffentlicht. Die Umsetzung wird vereinfacht, da bei den 3 Industriepartnern die relevante Anlagentechnik bereits vorhanden ist.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Thünen-Institut für Holzforschung durchgeführt. Es werden innovative Ansätze für einen biobasierten Verbundwerkstoff auf Basis von Holz und geschäumten Biokunststoff (Cellulosederivate) entwickelt. Das Ziel ist die Herstellung einer Sandwichplatte mit einer leichten, geschäumten Kernstruktur und zwei hochverdichteten Holzwerkstoff-Decklagen. Zwischen zwei Holzspanschichten werden mit Treibmittel beladene Kunststoffpartikel lose aufgetragen. Durch Wärmezufuhr und Druckaufbau werden die Decklagen gepresst und der Klebstoff gehärtet, während die Polymerphase zunehmend erweicht und das Treibmittel aktiviert wird. Sobald die Heißpresse definiert öffnet, expandiert die Mittellage und eine dichtereduzierte Schaumlage entsteht. Über das beantragte Vorhaben werden neue Ansätze zur Holzverwertung, sowie neue Verwendungsmöglichkeiten für Nebenprodukte der Holzindustrie erschlossen. Durch eine Substitution von bisher verwendetem Polystyrol mit Biokunststoff für die Herstellung des Schaumkerns wird ein ressourceneffizienter Leichtbauwerkstoff entwickelt. Die Projektarbeiten beinhalten die Werkstoffentwicklung des expandierbaren Granulats (Fraunhofer UMSICHT) und die Verfahrensentwicklung zur Herstellung und Formgebung der Sandwichplatte (Thünen-Institut). Auf Basis eines Cellulosederivats wird ein mit Treibmittel gefülltes Granulat für den anschließenden Verschäumungsprozess entwickelt. Der Prozess (u.a. Ausbildung Decklage und Grenzschicht, Aufschäumung, Klebstofftyp) muss unter Berücksichtigung des Mittellagengranulats so entwickelt werden, dass eine optimale Ausbildung von Decklage und Grenzschicht erfolgt. Die Herausforderungen bestehen in den hohen Ansprüchen an Sandwichplatten hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften, ihres geringen spezifischen Gewichts und ihrer Wasserbeständigkeit. Bei der Gasbeladung sind die größten Hindernisse ein frühzeitiges Schäumen des Kunststoffs beim Extrusionsaustrag, sowie eine Diffusion des Treibmittels aus dem beladenen Granulat und folgend ein zu geringes Aufschäumen.
Das Projekt "Teilvorhaben 7: Etablierung des Index, Praxistest Scanner" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Barnimer Dienstleistungsgesellschaft mbH (BDG) durchgeführt. Die Ziele dieses Projekts lassen sich in drei wesentliche Bereiche teilen. Der erste Bereich zielt auf die Erhöhung des Nachnutzungsanteils von Althölzern. Dazu soll ein Index etabliert werden, der Altholz unter Berücksichtigung von Kontaminationen und Abmessung des Holzes im Hinblick auf eine spätere Nachnutzung erfasst, und dies möglichen Nachnutzungsszenarien zuordnet. Dadurch soll die bisherige Kategorisierung verfeinert und damit bessere Möglichkeiten zur Nachnutzung gegeben werden. Ein Baustein, um eine bessere Erfassung zu ermöglichen, ist die im zweiten Bereich des Projekts erfolgende Entwicklung eines Handscanners mit mehreren Sensoren, der es dem Nutzenden erlaubt, präziser als bisher Altholz über ein Ampelsystem zu kategorisieren. Der Handscanner kommt damit nicht nur der Zuordnung von Altholz auf den Wertstoffhöfen zu Gute sondern auch weiterverwertenden Betrieben, die ein sicheres Produkt anbieten wollen. Durch das Zusammenspiel von Index und Scanner wird der Anteil des der Wiederverwendung- und -verwertung zugeführten Holzes wesentlich erhöht. Holz, das aufgrund seiner Kontamination derzeit aus dem stofflichen Kreislauf ausgeschleust würde, soll im dritten Teilbereich des Projekts in Form eines Verbundstoffs der Weiterverwendung zugeführt werden. Dazu soll eine Matrix entwickelt werden, die eine stoffliche Nachnutzung eines großen Teils der Späne erlaubt, die bisher nur der thermischen Verwertung zugeführt werden konnten. Daraus werden Reclaimed-Wood Plastic Composites (RPC) hergestellt, wobei die Matrix gegen mechanische Belastungen und gegenüber Umwelteinflüssen stabil sein soll.
Das Projekt "Teilvorhaben 5: Entwicklung des NIR- Sensors, Schnittstellen und Datenverarbeitung für den Handscanner" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SENORICS GmbH durchgeführt. Die Ziele dieses Projekts lassen sich in drei wesentliche Bereiche teilen. Der erste Bereich zielt auf die Erhöhung des Nachnutzungsanteils von Althölzern. Dazu soll ein Index etabliert werden, der Altholz unter Berücksichtigung von Kontaminationen und Abmessung des Holzes im Hinblick auf eine spätere Nachnutzung erfasst, und dies möglichen Nachnutzungsszenarien zuordnet. Dadurch soll die bisherige Kategorisierung verfeinert und damit bessere Möglichkeiten zur Nachnutzung gegeben werden. Ein Baustein, um eine bessere Erfassung zu ermöglichen, ist die im zweiten Bereich des Projekts erfolgende Entwicklung eines Handscanners mit mehreren Sensoren, der es dem Nutzenden erlaubt, präziser als bisher Altholz über ein Ampelsystem zu kategorisieren. Der Handscanner kommt damit nicht nur der Zuordnung von Altholz auf den Wertstoffhöfen zu Gute sondern auch weiterverwertenden Betrieben, die ein sicheres Produkt anbieten wollen. Durch das Zusammenspiel von Index und Scanner wird der Anteil des der Wiederverwendung- und -verwertung zugeführten Holzes wesentlich erhöht. Holz, das aufgrund seiner Kontamination derzeit aus dem stofflichen Kreislauf ausgeschleust würde, soll im dritten Teilbereich des Projekts in Form eines Verbundstoffs der Weiterverwendung zugeführt werden. Dazu soll eine Matrix entwickelt werden, die eine stoffliche Nachnutzung eines großen Teils der Späne erlaubt, die bisher nur der thermischen Verwertung zugeführt werden konnten. Daraus werden Reclaimed-Wood Plastic Composites (RPC) hergestellt, wobei die Matrix gegen mechanische Belastungen und gegenüber Umwelteinflüssen stabil sein soll.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Herstellung und Prüfung der textilen Flächengebilde" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Kaiserslautern, Campus Pirmasens, Institut für Kunststofftechnik Westpfalz durchgeführt. Gesamtziel des grundsätzlichen Forschungsvorhabens ist die Grundlagenforschung zum Einsatz von Holzmehl und Holzfasern zur Verstärkung von Kunstoffen zur Erzeugung von Holz-Kunststoffgeweben/-gelegen für den Ersatz von Stahlbewehrungen in Beton. Im Rahmen der Grundlagenforschung geht es zum einen um eine detaillierte Werkstoffentwicklung und -charakterisierung mit umfassender Kennwertermittlung des Hybridwerkstoffes Holz/ Kunststoff mit der großen Herausforderung hochgefüllte, hochfeste Filamente zu spinnen, welche zu hochfesten Geweben/ Gelegen verwoben werden. Zum anderen entsteht hier ein Produkt, welches in der Anwendung Betonbau auch unter Langzeitbetrachtung getestet und die Kompatibilität bzw. das Grenzflächenverhalten zwischen den Werkstoffen Holz/ Polymer/ Beton unter realen Bedingungen und Umwelteinflüssen ermittelt werden soll. Da dieses Gesamtziel sehr risikobehaftet ist, ist es sinnvoll eine 1 1/2 jährige Machbarkeitsstudie durchzuführen. Hier gilt es mögliche Schwierigkeiten vorab zu erkennen und zu lösen, so dass eine Risikominimierung für einen Großantrag erlangt wird. Der Fokus der Machbarkeitsstudie liegt dabei zum einen auf dem Eincompoundieren von Holzmehl und Holzfasern in eine Kunststoffmatrix. Zum anderen auf dem anschließenden Nachweis einer Verstreckbarkeit und Verspinnbarkeit. Bei den hergestellten Filamenten ist die Ermittlung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Festigkeit, und ein Vergleich mit Stahlfasern ausschlaggebend. Ist ein solcher Vergleich mit annähernden Werten gegeben, ist daraus ein Muster eines Geleges/ Gewebes als Alternativbewehrung herzustellen.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Entwicklung des Gehäuses, Prüfung der mechanischen Stabilität von RPC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Wildau, Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften durchgeführt. Die Ziele dieses Projekts lassen sich in drei wesentliche Bereiche teilen. Der erste Bereich zielt auf die Erhöhung des Nachnutzungsanteils von Althölzern. Dazu soll ein Index etabliert werden, der Altholz unter Berücksichtigung von Kontaminationen und Abmessung des Holzes im Hinblick auf eine spätere Nachnutzung erfasst, und dies möglichen Nachnutzungsszenarien zuordnet. Dadurch soll die bisherige Kategorisierung verfeinert und damit bessere Möglichkeiten zur Nachnutzung gegeben werden. Ein Baustein, um eine bessere Erfassung zu ermöglichen, ist die im zweiten Bereich des Projekts erfolgende Entwicklung eines Handscanners mit mehreren Sensoren, der es dem Nutzenden erlaubt, präziser als bisher Altholz über ein Ampelsystem zu kategorisieren. Der Handscanner kommt damit nicht nur der Zuordnung von Altholz auf den Wertstoffhöfen zu Gute sondern auch weiterverwertenden Betrieben, die ein sicheres Produkt anbieten wollen. Durch das Zusammenspiel von Index und Scanner wird der Anteil des der Wiederverwendung- und -verwertung zugeführten Holzes wesentlich erhöht. Holz, das aufgrund seiner Kontamination derzeit aus dem stofflichen Kreislauf ausgeschleust würde, soll im dritten Teilbereich des Projekts in Form eines Verbundstoffs der Weiterverwendung zugeführt werden. Dazu soll eine Matrix entwickelt werden, die eine stoffliche Nachnutzung eines großen Teils der Späne erlaubt, die bisher nur der thermischen Verwertung zugeführt werden konnten. Daraus werden Reclaimed-Wood Plastic Composites (RPC) hergestellt, wobei die Matrix gegen mechanische Belastungen und gegenüber Umwelteinflüssen stabil sein soll.
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