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.
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.
Bei der Fabrikation von Zellstoff aus Holz faellt ein ungebleichter Faserstoff an, der nebst Cellulose und Hemicellulosen noch 1,5 -5 Prozent Lignin enthaelt. Zur Herstellung von mehr oder weniger weissem, vergilbungs- und lagerungsbestaendigem Zellstoff wird dieses Restlignin heute mittels chlor- und sauerstoffhaltigen Bleichmitteln entfernt. Zur Reduktion des Chemikalienaufwandes und zur Verminderung der Fracht an schwer abbaubaren Ligninfragmenten werden die Faserstoffe einer Vorbehandlung mit ausgesuchten Mikropilzen unterworfen. Angestrebt wird damit eine Fragmentierung/Assimilation des Restlignins, die ohne wesentliche Degradierung der Cellulose/Hemicellulose, d.h. ohne Beeintraechtigung der Faserfestigkeit, ablaeuft.