Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines biobasierten Hart-Weich-Verbunds für den Mehrkomponentenspritzguss (2K-Spritzguss). Celluloseacetat (CA), Polyhydroxyalkanoate (PHAs) und Polymilchsäure (PLA) sollen als Blends die biobasierte Hartkomponente bilden. Als Weichphase werden biobasierte thermoplastische Elastomere (Bio-TPEs) favorisiert. Der Anwendungsfokus des Materials liegt auf Büroartikel, Hygieneartikel, Griffe, Sportartikel und Gehäuse. Die Nutzung nachwachsender Rohstoffe sowie die Integration verschiedener Funktionen in einem Material erlangen vor dem Hintergrund der Ressourcenschonung immer höhere Bedeutung für diese Produkte. Das Forschungsvorhaben kann hierfür richtungsweisende Materiallösungen erarbeiten und die Marktdurchdringung der Biokunststoffe in technische Produktbereiche fördern. Fraunhofer UMSICHT entwickelt zunächst Blends aus CA, PHA bzw. PLA und Bio-TPE. Diese Bio-Blends bilden die Hartkomponente des Verbunds und sollen die Haftung zwischen beiden Materialien im angestrebten Hart-Weich-Verbund verbessern. Ferner dient das Blenden zur Variation des Härtegrads. Fragen zur Kompatibilisierung und Haftvermittlung werden wissenschaftlich analysiert und werkstoffliche Lösungen erarbeitet. Die assoziierten Materialhersteller werden eng eingebunden. Die Universität Kassel entwickelt die Verfahrenstechnik des 2K-Spritzgusses, um biobasierte Hart-Weich-Verbunde aus den Bio-Blends und Bio-TPE herstellen zu können. Diese Arbeiten sind für das Erzielen einer hohen Haftung unerlässlich. Es wird eng mit den assoziierten Spritzgussunternehmen zusammengearbeitet. Auch werden Fragen zum Recycling und zur Migrationsstabilität betrachtet. Die erzielten FuE-Ergebnisse werden dann an den Industriemaßstab angepasst. Die FKuR Kunststoff GmbH realisiert das Scale-Up der kompatibilisierten Biokunststoffblends. Die assoziierenden Spritzgussunternehmen stellen anschließend Referenzmuster her, um die industrielle Anwendungsfähigkeit zu zeigen.
Sauberes (Trink)-Wasser ist eine unabdingbare Lebensnotwendigkeit für eine nachhaltige Entwicklung unserer Industriegesellschaft. Der weltweite Bedarf an sauberem Wasser wird durch Bevölkerungs- und industrielles Wachstum steigen, während die Wasserverfügbarkeit durch Klimawandel, übermäßige Nutzung von Grundwasserreserven und Ausbreitung von ariden und semiariden Regionen sinkt. Die Bereitstellung von sauberem Wasser wurde deshalb als ein dringendes Handlungsfeld für die nächsten Jahrzehnte identifiziert. Es ist z.B. bekannt, dass das Wirtschafts-wachstum in den Schwellenländern direkt mit der Verfügbarkeit von Wasserressourcen, d.h. von Grund- und Oberflächengewässern gekoppelt ist. Das im Projekt zu entwickelnde Verfahren trägt dazu bei, organische Stoffe weitestgehend zu mineralisieren, so dass die Anreicherung organischer Stoffe reduziert und dadurch sowohl die Wasserrückgewinnungsquote erhöht als auch die Abwasseremission reduziert wird. Besonders vorteilhaft ist dieses für biologisch nichtabbaubare Verbindungen, toxische Inhaltsstoffe sowie endokrin wirksame Substanzen, weil OH-Radikale als eines der stärksten Oxidationsmittel in der Lage ist, diese zu mineralisieren. Die moderne Chemie, insbesondere die Elektrochemie, kann mit neuen Werkstoffen und Verfahren, innovative Wege zur umweltfreundlichen Herstellung von Oxidantien, von reaktiv wirkenden Membranen und anderen Werkstoffen als umweltfreundliche und nachhaltige Technologie maßgeblich dazu beitragen. Die Elektrochemie ist dafür besonders geeignet, da sie die Möglichkeit bietet, Elektrizität aus erneuerbare Energien direkt in stoffliche (End-) Produkte für verschiedenste Anwendungen zu transformieren. Der Arbeitsplan setzt sich wie folgt zusammen: 1. Füllstoffe auf Kohlenstoffbasis 2. Elastomere Füllmaterialien und Modifikatoren 3. Thermoplastische Binder 4. Compoundierversuche 5. Weitere Bearbeitung 6. Bewertung der Materialien/ Elektrodenplatten
Polylactid (PLA) hat sich im letzten Jahrzehnt als erster rein biobasierter Commodity-Kunststoff im Bereich der Verpackungsindustrie etabliert. Die geringe Bruchdehnung und Schlagzähigkeit von PLA stellen jedoch trotz der grundsätzlich hohen Marktakzeptanz dieses Polymers immer noch nicht befriedigend gelöste materialseitige Hemmnisse dar. Effiziente Weichmacher für PLA mit geringer Migrationsneigung sind bisher nicht marktgängig. Ziel des vorgestellten Forschungsvorhabens ist daher eine sowohl produkt- als auch verfahrensorientierte Entwicklung von neuen Polylactid-Typen für flexible Folienanwendungen.
Polylactid (PLA) hat sich im letzten Jahrzehnt als erster rein biobasierter Commodity-Kunststoff im Bereich der Verpackungsindustrie etabliert. Die geringe Bruchdehnung und Schlagzähigkeit von PLA stellen jedoch trotz der grundsätzlich hohen Marktakzeptanz dieses Polymers immer noch nicht befriedigend gelöste materialseitige Hemmnisse dar. Effiziente Weichmacher für PLA mit geringer Migrationsneigung sind bisher nicht marktgängig. Ziel des vorgestellten Forschungsvorhabens ist daher eine sowohl produkt- als auch verfahrensorientierte Entwicklung von neuen Polylactid-Typen für flexible Folienanwendungen.
Die Pano Verschluss GmbH in Itzehoe stellt Verpackungen aus Metall wie beispielsweise Dosen oder Verschlüsse von Verpackungsgläsern für die Lebensmittelindustrie her. Im Zuge eines Standortwechsels wurde im Rahmen des Projektes eine neue Lackierlinie errichtet. Diese Anlage enthält erstmals deutschlandweit eine HighEcon-Abluftreinigung, bei der die Nachverbrennung in der Ofenheizung zur Trocknung der aufgebrachten Lacke integriert ist. Die bei der Trocknung freiwerdenden Lösemittel werden hierbei verbrannt und die dabei freiwerdende Energie kann direkt zur weiteren Trocknung genutzt werden. Auf diese Weise kann der Gasverbrauch erheblich reduziert werden. Für die Herstellung von Metallverschlüssen werden Stahlbleche mit unterschiedlichen Lacken beschichtet. Am neuen Standort werden Metallverschlüsse mit neuem Dichtungsmaterial aus thermoplastischem Elastomer (ohne Weichmacher) statt PVC hergestellt, die die lebensmittelrechtlichen Vorschriften sicher erfüllen. Außerdem wird die Kapazität erweitert: So kann die Lackiergeschwindigkeit in der neuen Anlage auf ca. 7.000 Tafeln pro Stunde erhöht werden (alte Anlage durchschnittlich 5.500 Tafeln pro Stunde). Während des Herstellungsprozesses werden Lösemittel freigesetzt, die zu etwa 40 Prozent im Lack enthalten sind. Die Energie der Lösemittel wird nicht genutzt, sondern an die Umwelt abgegeben. Eine Weiterentwicklung der bisherigen Nachverbrennungskonzepte zur thermischen Verbrennung der Lösemittel aus der Abluft erlaubt eine direkte Nutzung der bei der Nachverbrennung freiwerdenden Energie. Im Projekt ist die Nachverbrennung in die Lackieranlage integriert. Emissionsgrenzwerte des deutschen Bundesimmissionsschutzgesetztes werden eingehalten. Darüber hinaus erlaubt dieses Konzept, dass die zum Trocknen der lackierten Tafeln benötigte Wärme allein durch das Verbrennen der anfallenden Lösemittel erzeugt wird. Auf diese Weise wird nur noch ein Minimum an Gas benötigt. So konnte der Gasverbrauch zeitweise auf 37,4 Kubikmeter Gas pro Stunde gesenkt werden (in der alten Anlage wurde ein durchschnittlicher Verbrauch von 70 Kubikmeter Gas pro Stunde gemessen). Durch den verringerten Gasverbrauch reduziert sich entsprechend die CO 2 -Emission. In der Zeit des Probebetriebs wurden durch den verringerten Gaseinsatz 88,69 Kilogramm CO 2 pro Stunde eingespart. Das bedeutet, dass in acht Betriebsmonaten insgesamt 269 Tonnen CO 2 bzw. 1.077.550 Kilowattstunden eingespart wurden. In Deutschland gibt es ca. 100 in der Produktionsgeschwindigkeit vergleichbare Lackieranlagen in der Metallverpackungsindustrie mit 90 Prozent unvorteilhaften Abluftreinigungskonzepten. Hier wird das Potenzial für die Nutzung der „HightEcon“-Anlage als hoch eingeschätzt.
Branche: Metallverarbeitung
Umweltbereich: Klimaschutz
Fördernehmer: PANO-Verschluss GmbH
Bundesland: Schleswig-Holstein
Laufzeit: 2014 - 2015
Status: Abgeschlossen