Ziel des Verbundprojekts ist, eine vollständige Miscanthus-Wertschöpfungskette von der nachhaltigen Nutzung von Grenzertragsflächen über Anbau, Ernte, Lagerung und Verarbeitung zu Fasern, Zellstoff, Faserwerkstoffen und Verpackungspapieren zu gewährleisten. Die grenzüberschreitende Herausforderung in Deutschland (Sachsen) und Tschechien ist die Notwendigkeit zur Revitalisierung ehemaliger Militärgebiete und Bergbaufolgeflächen. Der Anbau von Miscanthus, eine der für den Nonfood-Bereich bedeutendsten mehrjährigen Pflanzengattungen, kann auf diesen Grenzertragsflächen verschiedene positive Auswirkungen nach sich ziehen, darunter die Verbesserung der Bodenqualität, die Zusätzlich liefert der Anbau dieser Pflanzen große Mengen an Biomasse die bei der Herstellung verschiedener biobasierter Materialien zum Einsatz kommen können. Die Diversifizierung der Rohstoffe in der Papier- und Faserwerkstoffindustrie und der zunehmende Anteil nicht holzbasierter Rohstoffe sind Teil der Bioökonomie-Strategie der EU, welche die Produktion erneuerbarer Ressourcen und deren Verarbeitung zu Produkten und Bioenergie fördert. Der Einsatz von Miscanthus, einer etablierten mehrjährigen Kulturpflanze, bietet sich hierfür besonders an. Das beantragte Projekt wird die grenzüberschreitende Zusammenarbeit zwischen Sachsen und der Tschechischen Republik stärken.
Enzyme-basierende Methoden haben in den letzten Jahren Eingang in die Papier?und Zellstoffindustrie gefunden. Für eine effektive Implementierung dieser umweltfreundlichen Technologie fehlt allerdings die Zusammenarbeit zwischen Enzymtechnologien und der Papier?und Zellstoffindustrie. In diesem Projekt werden daher gemeinsam Analyse?und Testmethoden entwickelt um das Potential von Enzymen für unterschiedliche Prozesse wie Deinkining oder Refining besser vorhersagen und ausschöpfen zu können. Weiters sollen diese Testmethoden für die Qualitätskontrolle einsetzbar sein.
Auf Initiative des Bundesministeriums für Wissenschaft und Forschung (BMWF) entstand in Kooperation mit der Kooperationsplattform Forst - Holz - Papier (FHP) eine Doktoratsinitiative 'Holz - Mehrwertstoff mit Zukunft' (DokInHolz). Die einzelnen Dissertationsthemen sollten dabei die gesamte Wertschöpfungskette Forst - Holz - Papier abdecken und über das Leitthema 'nachhaltige Ressourcennutzung' miteinander verknüpft sein. Über die Koordination durch FHP wurden aus einem Themenpool von dreißig Themen elf Themen ausgewählt und in einer Kooperation der akademischen Betreuer der Dissertationsprojekte und der Wirtschaftspartner weiter elaboriert. Die einzelnen Themen betreffen die Sicherung der forstlichen Primärproduktion unter Aspekten von Risiko und Unsicherheit, die Entwicklung von Modellen für ein Supply-Chain Management und neue Technologieansätze für eine effiziente Verarbeitungskette von Laubholz, Grundlagen zum chemischen sowie zum mechanischen Aufschluss des Rohstoffes Holz, das Alterungsverhalten von Cellulose basierten Materialien, Modelle zur Festigkeit von Cellulosefasern, Modelle zur Beschreibung der mechanischen Eigenschaften von Holz, Brettschichtholz und Brettsperrholz unter Berücksichtigung von Material- und Strukturnichtlinearitäten sowie von Verbindungsmittel im Bereich der ressourcen-effizienteren Nutzung von Holz im Bauwesen. Die Doktoratsinitative mit seinen einzelnen Forschungsthemen wird durch die Universität für Bodenkultur (BOKU), der TU Wien und TU Graz, sowie die Universität Innsbruck durch Unterprojekte erarbeitet. Die Projektkoordination wird durch Prof. Teischinger an der BOKU und stellvertretend durch Prof. Eberhardsteiner von der TU Wien geleitet.
Der Verbund hat die Entwicklung einer Technologieplattform zur effizienten Herstellung hochwertiger Faserzellstoff-Compounds ausgehend von kommerziell verfügbaren Zellstoff-Lieferformen sowie deren Verarbeitung zu Formteilen zum Ziel. Um Faserzellstoff für die Kunststoff-Verstärkung industriell zu nutzen werden die Zellstoffaufbereitungstechnologie, die Compoundiertechnologie sowie die Spritzgießtechnologie bzw. die Spritzgieß-Direktcompoundiertechnologie miteinander verbunden. Die Exipnos GmbH hat gemeinsam mit der KraussMaffei Technologies GmbH, einem der weltweit führenden Hersteller von Kunststoffverarbeitungsmaschinen, die DCIM-Spritzgieß-Direktcompoundiertechnologie, die eine ressourcenschonende Produktion und Kunststoff-Compounds mit exzellenten Eigenschaften ermöglicht, entwickelt. Der Fokus im Vorhaben liegt auf der Anwendung dieser Direktcompoundiertechnologie für die Verarbeitung von Zellstoff-Materbatches zu hochwertigen Formteilen. Die dafür erforderlichen Voraussetzungen an das Material sowie den Compoundier- und Spritzgießprozess werden ermittelt, die DCIM-Anlagenkonfiguration wird optimiert. Exipnos führt Untersuchungen zur optimalen Prozessgestaltung des Spritzgießcompoundierens mit der DCIM-Technologie zur Verarbeitung von Zellstoff-Masterbatches durch. Der prozesssichere Eintrag der Masterbatches, ihr Verarbeitungsverhalten auf der DCIM-Anlage und der Einfluss von Material sowie Anlagen- und Prozessgestaltung auf die resultierenden Eigenschaften der Formteile werden systematisch untersucht. Ein Demonstrator-Formteil, das mit Zellstoff-Masterbatches hergestellt wird, wird entwickelt und seine Gebrauchseignung erprobt.
Der Verbund hat die Entwicklung einer Technologieplattform zur effizienten Herstellung hochwertiger Faserzellstoff-Compounds ausgehend von kommerziell verfügbaren Zellstoff-Lieferformen sowie deren Verarbeitung zu Formteilen zum Ziel. Um Faserzellstoff für die Kunststoff-Verstärkung industriell zu nutzen werden die Zellstoffaufbereitungstechnologie, die Compoundiertechnologie sowie die Spritzgießtechnologie bzw. die Spritzgieß-Direktcompoundiertechnologie miteinander verbunden. Die Dornburger Kunststoff-Technik GmbH stellt Spritzguss-Formteile mit Artikelgewichten von 1 bis 4000 g aus diversen thermoplastischen Kunststoffen her. Das Leistungsangebot umfasst das Umspritzen von Metallteilen, die Montage komplexer Baugruppen sowie 2K-Technik. Der Fokus im Vorhaben liegt auf der Entwicklung einer Spritzgieß- und Werkzeugtechnologie für die Weiterverarbeitung der Zellstoff-Compounds zu hochwertigen Formteilen auf Standardspritzgießmaschinen. Die dafür erforderlichen Voraussetzungen an den Prozess sowie an das Werkzeug- und Angusssystem werden ermittelt und ein geeigneter Demonstrator bereitgestellt. Dornburger führt Untersuchungen zur materialgerechten Werkzeug- und Angussgestaltung und zur optimalen Prozessgestaltung des Spritzgießens von Zellstoff-Compounds durch. Für diese Untersuchungen wird zunächst ein Versuchswerkzeug entwickelt, mit dem sich u.a. unterschiedliche Angussgestaltungen realisieren lassen. Mit diesem Werkzeug wird der Einfluss unterschiedlicher Material- und Prozessparameter auf die sich einstellenden Formteileigenschaften systematisch erforscht. Ein Demonstrator-Formteil aus einem dafür geeigneten Zellstoff-Compound wird entwickelt und seine Gebrauchseignung erprobt.
Das Projekt verfolgt das Ziel, die Möglichkeiten des Low-Intensity-Refinings für den Mahlungsprozess aufzuzeigen, um Energiekosten zu senken und das Faserpotenzial von Faserstoffen mit geringer Mahlresistenz und Faserlänge besser auszunutzen. Unter Faserstoffpotenzial wird dabei das im Faserstoff latent ruhende Spektrum an Eigenschaften verstanden, dass zur Herstellung eines bestimmten Papierproduktes durch den Rohstoffeintrag und Prozesse der Stoffaufbereitung bei Primärfaserstoffen entwickelt oder bei Sekundärfaserstoffen reaktiviert werden kann. In diesem Projekt stehen dabei die Festigkeitseigenschaften, das Entwässerungsverhalten und die Feinstoffentwicklung bei kurzfasrigen Rohstoffen (KF-Zellstoff, Altpapier) durch die Mahlbehandlung im Vordergrund. Durch systematische Mahlversuche mit sehr geringen Mahlintensitäten soll dieser Mahlbereich einer mathematischen Modellbildung zugänglich gemacht werden. Für den PTS-Refiner wurden neue Mahlgarnituren in Zusammenarbeit mit einem Garniturhersteller berechnet und konstruiert. Dabei war zu beachten, dass die dichte feine Bemesserung einen ausreichenden Durchsatz bei hoher Ausbruchfestigkeit der Refinermesser gewährleistet. Es wurden zwei Garnituren mit unterschiedlicher sekundlicher Kantenlänge beschafft, die das Erreichen von Mahlungsintensitäten von 0,3 und 0,1 J/m sicher stellten. Beim Einsatz dieser Garnituren mit großer aktiver Messeroberfläche werden gleiche Festigkeiten bei geringerem spezifischen Mahlenergieeinsatz erzielt. So konnten bei der Mahlung eines Eukalyptuszellstoffs durch Anwendung geringerer Mahlungsintensität bei gleichem Tensile-Index zwischen 10...40 kWh/t an spezifischer Mahlenergie eingespart werden. Bei gleichem Gesamtenergiebedarf weisen diese Garnituren jedoch eine höhere Leerlaufleistung (mit Faserstoff) auf. Das Ziel im Rahmen weiterer Untersuchungen sollte deshalb darin bestehen, das Verhältnis von effektiver Mahlleistung und Leerlaufleistung zu optimieren und damit den Wirkungsgrad zu verbessern. Der C-Faktor als eine Kenngröße zur Bewertung des Mahlprozesses berücksichtigt neben Garniturparametern auch stoffliche Kennwerte, wie z.B. Faserstoffkonsistenz und Faserabmessungen. Die bisherigen Ergebnisse lassen keine hinreichende Korrelation zwischen der Mahlungsintensität, berechnet über den C-Faktor, und dem nach der Theorie der spezifischen Kantenbelastung ermittelten Bs erkennen. Es bedarf deshalb weiterer Untersuchungen, um die Notwendigkeit der Implementierung bisher unberücksichtigter Faktoren in den vorhandenen Mahlmodellen, nachzuweisen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 30 |
| Wissenschaft | 8 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 30 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 30 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 29 |
| Englisch | 6 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 18 |
| Webseite | 12 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 27 |
| Lebewesen und Lebensräume | 19 |
| Luft | 12 |
| Mensch und Umwelt | 30 |
| Wasser | 10 |
| Weitere | 30 |