Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
In Spritzgie\u00dfprodukten werden zur mechanischen Verst\u00e4rkung an Stelle von Glasfasern Naturfasern eingesetzt. Als Faserlieferanten dienen \u00d6llein, Flachs und Hanf. Es wird eine technologische Linie, be-ginnend mit der landwirtschaftlichen Rohstoffproduktion bis zur Herstellung eines beispielhaften Endproduktes, aufgebaut. Um eine gro\u00dfe Anwendungsbreite der Technologie zu gew\u00e4hrleisten, wird herk\u00f6mmliche Maschinentechnik eingesetzt, die an die spezifischen Erfordernisse der Verarbeitung von Pflanzen-fasern anzupassen ist.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Vorhaben umfasst die Teilschritte Rohstoffproduktion, Compoundierung und Spritzgie\u00dfen. Zur Rohstoffproduktion geh\u00f6rt die gezielte Genotypenwahl, der Anbau, die Bestandesf\u00fchrung und die Optimie-rung der Ernte hinsichtlich Faserreife und -homogenit\u00e4t. Aus dem Erntegut werden Fasern mechanisch isoliert. Im Compoundierungsschritt sind thermoplastische Kunststoffe (Polypropylen = PP, Polyamid = PA) zusammen mit dem Fasermaterial zu einem Granulat zu verarbeiten. Haftvermittlung zwischen Kunststoff und Faser, Begrenzung der Temperaturbelastung der Pflanzenfaser und gleichm\u00e4\u00dfige Faserdosierung sind Aspekte, f\u00fcr die technologische L\u00f6sungen gesucht werden. Unterschiedliche Granulatchargen kommen im Spritzgie\u00dfprozess zur Verarbeitung, wobei ein marktf\u00e4higes Erzeugnis hergestellt wird. Werkstoffpr\u00fcfungen geben Aufschluss \u00fcber das Leistungsprofil im Vergleich zum konventionellen Glasfaserprodukt. Die technologische L\u00f6sung wird so angelegt, dass sie verallgemeinerungsf\u00e4hig und f\u00fcr ausgew\u00e4hlte Marktsegmente produktionswirksam ist. Die Arbeiten werden von einer \u00f6kologischen und \u00f6konomischen Studie begleitet.Die Umweltrelevanz des Vorhabens ergibt sich aus einer im Vergleich zu Glasfasern ressourcenscho-nenden Faserproduktion (Verbrauch an fossiler Energie, CO2-Bilanz), gesundheitlicher Unbedenklichkeit, geringerer Masse und Abrasivit\u00e4t der Pflanzenfasern sowie der Recyclierbarkeit des Faserverbun-des.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
In den Teilprojekten wurden folgende Ergebnisse erzielt:
\nRohstoffproduktion: Zur Verarbeitung in der Produktionslinie wurden Faserpartien unterschiedlicher Sorten von Flachs, \u00d6llein und Hanf nach gro\u00dftechnischer Faserisolierung bereitgestellt. Die Produktions-technik orientierte sich an der agronomischen Praxis und der Erstverarbeitung. Der Sortenwahl, R\u00f6ste und Aufbereitungsstufen entsprechend, wiesen, wie umfangreiche Analysen zeigten, die Partien unterschiedliche physikalische Fasereigenschaften auf. An Einzelfaserpartien wurden weiterhin L\u00e4ngenverteilungen, der Pectin-\/Hemizellulose-, Zellulose- und Ligningehalt bestimmt. Teilstudien zu Ursachen der Variabilit\u00e4t von Faserqualit\u00e4t in Abh\u00e4ngigkeit vom Erntetermin (\u00d6llein, Hanf), von Bestandesfraktionen und R\u00f6ste (Hanf) wurden angefertigt.
\nCompoundieren: Es wurde eine technologische L\u00f6sung zur Herstellung von pflanzenfaserverst\u00e4rktem Granulat erarbeitet. Sie beruht verarbeitungstechnologisch auf der Zuf\u00fchrung von konfektionierten Pflanzenfasern. Die technologische Entwicklung wurde auf die Verarbeitung von Hanffasern konzentriert. Unter dem Warenzeichen FORPOLEN\u00d2HF wurde ein spritzgie\u00dff\u00e4higes Hanffaser-Polypropylen-Granulat als marktf\u00e4higes Erzeugnis entwickelt. Es zeichnet sich gegen\u00fcber einem vergleichbaren Glasfaserprodukt durch eine erh\u00f6hte Zugfestigkeit und verringerte Schlagz\u00e4higkeit aus.
\nSpritzgie\u00dfen: Es erfolgte die versuchsweise Verarbeitung und Pr\u00fcfung von Granulatpartien. Generell gilt f\u00fcr die Spritzgie\u00dfverarbeitung von pflanzenfaserverst\u00e4rkten Granulaten, dass eine individuelle Anpassung der Werkzeuge und Verarbeitungsparameter vorzunehmen, die thermische Belastung der Faserkomponente durch geringe Verweilzeiten so gering wie m\u00f6glich zu halten ist. Die Gr\u00f6\u00dfe der Einf\u00fcllsch\u00e4chte, Tunnelanschnitte und die Art der Angussysteme sind die wesentlichen Komponenten, die einer Adaptation unterliegen. Au\u00dferdem sollten Formkonturen aus korrosionsbest\u00e4ndigen St\u00e4hlen bestehen und Gravuren kr\u00e4ftig ausgef\u00fchrt werden. Aufgrund des Wasserdampfaufnahmeverm\u00f6gens der Pflanzenfasern sind Trocknungsprozesse in allen Verarbeitungsstufen notwendig.
\nProduktentwicklung: Die Produktentwicklung geht von einer hohen Zugfestigkeit und einem holz\u00e4hnlichen Erscheinungsbild aus, ber\u00fccksichtigt aber auch die eingeschr\u00e4nkte Schlagz\u00e4higkeit des Werkstoffs. Designstudien wurden zu translucenten Platten und Knotenverbindungen verschiedener Art angefertigt, aus denen der Entwurf eines l\u00f6sbaren Verbindungselements f\u00fcr Holzkonstruktionen als Studienobjekt ausgew\u00e4hlt wurde. Hierzu wurden Prototypen angefertigt. Das Produkt diente als Zielobjekt f\u00fcr eine \u00f6kologische und \u00f6konomische Bewertung.
\n\u00d6kologische und \u00f6konomische Bewertung: Die Analyse des Lebensweges anhand des Kumulierten Energieaufwandes und von luftgetragenen Emission zeigt, dass das Hanffaser-PP-Spritzgie\u00dfprodukt im Vergleich mit einem gleichartigen glasfaserverst\u00e4rkten Produkt \u00f6kologische Vorteile besitzt. Diese resultieren aus der photosynthetischen Vorleistung, insbesondere aber aus seiner geringeren Masse. Das Hanffaserprodukt besitzt einen Kostenvorteil gegen\u00fcber dem Glasfaserprodukt.
\nDas Hauptergebnis der Forschungs- und Entwicklungsarbeit besteht in der Etablierung einer technologischen L\u00f6sung zur Herstellung von pflanzenfaserverst\u00e4rkten Spritzgie\u00dfprodukten unter den Bedingungen der Produktionspraxis. Sie basiert auf der Prozessanalyse und technologischen Optimierung in den o.g. Teilschritten. Der faserverst\u00e4rkte Werkstoff zeichnet sich durch gute Zugfestigkeit aus. Die technologische L\u00f6sung ist, gemessen an der Leistung vergleichbarer Glasfaserprodukte, \u00f6kologisch und \u00f6konomisch sinnvoll. Des weiteren tr\u00e4gt das Vorhaben Modellcharakter zur Erschlie\u00dfung eines Marktsegmentes f\u00fcr den Einsatz des neuen Materials. werkstoffangepasste Produktentwicklungen erschlie\u00dfen neue Einsatzgebiete. Hierzu liegen Produktentw\u00fcrfe vor. Auf der Grundlage der Studie ist der Marktdurchbruch f\u00fcr hanffaserverst\u00e4rkte Spritzgie\u00dfprodukte m\u00f6glich, zur Optimierung der Produktlinie wurden die Felder weitergehender Forschungs- und Entwicklungsarbeiten identifiziert.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse der Projektarbeit wurden auf der Narossa\u00d2 2001 und 2002 in Magdeburg (Messe f\u00fcr nachwachsende Rohstoffe und Pflanzenbiotechnologie), auf der naro-tech 2001 in Erfurt (Zweite Fachausstellung f\u00fcr nachwachsende Rohstoffe und Technologien), auf der 44. Jahrestagung der Gesellschaft f\u00fcr Pflanzenbauwissenschaften 2001 in Bonn, auf dem Innovationsforum Wertsch\u00f6pfungsketten in der Naturstoffverarbeitung 2001 in Gardelegen und auf dem 5th European Symposium on Industrial Crops and Products 2002 in Amsterdam vorgestellt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die technologische Linie zur Herstellung von Hanffaser-PP-Spritzgie\u00dfprodukten ist etabliert. Ein Spritzgie\u00dfgranulat ist am Markt bereits verf\u00fcgbar. werkstoffangepasste Produktentwicklungen liegen vor. Der n\u00e4chste Schritt besteht in der \u00dcberf\u00fchrung von Produkten in den Markt. Die Erschlie\u00dfung und Erweiterung eines Marktsegmentes f\u00fcr pflanzenfaserverst\u00e4rkte Spritzgie\u00dfprodukte und die Verfahrensoptimierung sollten folgen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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