Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Vorhabens war die Entwicklung und Erprobung einer halbtechnischen Demonstrationsanlage zur Herstellung von recyclingf\u00e4higem Verpackungsf\u00fcllstoff aus Altpapier und Altpappe. Dieser neue Verpackungsstoff soll die derzeit verwendeten Styroporchips ersetzen. Durch die Substitution k\u00f6nnen wertvolle petrochemische Prim\u00e4rrohstoffe eingespart werden. Das verwendete Material soll recyclingf\u00e4hig und leicht zu erfassen sein. Dabei waren folgende Kriterien zu ber\u00fccksichtigen:
\nVerwendung von vorhandenem und leicht erfa\u00dfbarem Recyclingmaterial; Das Material mu\u00df in weiteren Kreislaufzyklen wiederverwertbar sein; Ungeeignetes Material, Fehleinw\u00fcrfe und St\u00f6rstoffe m\u00fcssen durch das Aufbereitungsverfahren einfach und sicher abtrennbar sein; Kein Einsatz von umweltbelastenden Chemikalien; Geringe Abluft- und Abwasserbelastung; Sparsamer Einsatz von Energie, Wasser und Hilfsstoffen; Preisg\u00fcnstige Herstellung; Hohe Druckstabilit\u00e4t des Verpackungsf\u00fcllstoffs; Leichte Anwendung beim Verpacken; Beim Auspacken leichte Erkennbarkeit und eindeutige Zuordnungsf\u00e4higkeit des Verpackungsf\u00fcllstoffs zur sortenreinen Getrennterfassung.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZur Erreichung dieses Zieles waren folgende Aufgaben zu l\u00f6sen:
\nWeiterentwicklung des aus der Vorstudie hervorgegangenen Formwerkzeugs mit dem Ziel h\u00f6herer Standzeiten und einfacher Wartung; Entwicklung und Darstellung einer halbautomatischen Formstation nach dem Prinzip der Drehschiebertrommel zur kontinuierlichen Produktion der Verpackungschips unter Ber\u00fccksichtigung der nachfolgend angef\u00fchrten Teilprobleme; Auffinden der optimalen Steuerzeiten des Drehschiebers; Entwicklung eines geeigneten Dichtsystems; Untersuchung des Einflusses der Zusammensetzung der Papierfaser-Suspension auf Proze\u00df, Produkt und Optimierung der Suspension; Entwicklung und Erprobung von Ma\u00dfnahmen zur Stabilisierung der Papierfaser-Suspension durch Konstanthaltung der Zusammensetzung; Optimierung der weitgehenden Entw\u00e4sserung (Vortrocknung) des Verpackungschips nach dem Formen aus der Papierfaser-Suspension; Untersuchungen der M\u00f6glichkeiten einer Vortrocknung des Verpackungschips auf dem Formwerkzeug; Hinsichtlich des Materialeinsatzes wurden Holzwerkstoffe, diverse biologische und verrottbare Materialien und Altpapier untersucht.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Es wurde die Untersuchung und Erprobung der technischen Realisierbarkeit eines Herstellungsverfahrens f\u00fcr Altpapierverpackungschips im Kernbereich der Formgebung durchgef\u00fchrt. Mit der realisierten kleintechnischen Versuchsanordnung konnten unter produktionsnahen Bedingungen aus einem Altpapierfaserbrei die Verpackungschips geformt werden. Hierbei wurden aus den von der Fa. Schenk umgesetzten Altpapiermengen untere Chargen ohne besonderes Qualit\u00e4tsniveau eingesetzt, um ein origin\u00e4res Papierrecycling nicht zu behindern. Es wurde lediglich Wasser und in geringem Umfang ein langfasriger Zellstoff zur Formstabilisierung zugegeben; ein Chemikalieneinsatz erfolgte nicht. Die Form des Verpackungsmaterials, eine hohle Halbkugel mit innen liegenden Versteifungsrippen, etwa in den Dimensionen eines Tischtennisballs erwies sich f\u00fcr die Funktionserf\u00fcllung eines Verpackungschips mit sto\u00dfd\u00e4mpfenden, tragenden und sch\u00fctzenden Eigenschaften als optimal. Es wurden Orientierungspr\u00fcfungen an diesen Verpackungspolstern durch die Technische Universit\u00e4t Dresden durchgef\u00fchrt.<\/p>\n
In Bezug auf die Chipsformgebung wurde eine Weiterentwicklung des Formwerkzeugs im Sinne h\u00f6herer Standzeiten und einfacherer Wartung erreicht. Im kleintechnischen Ma\u00dfstab konnte eine halbautomatische Formstation nach dem Prinzip der Drehschiebertrommel (pneumatische Steuerung) zur kontinuierlichen Produktion realisiert werden. Wesentliche Entwicklungsarbeiten betrafen das pneumatische Steuerungssystem, um den Bedarf an Druckluft- und Absaugleistung zu reduzieren sowie die Ausgestaltung der Formwerkzeuge, um die Verstopfungsneigung zu minimieren und die Standzeit durch intervallm\u00e4\u00dfige Behandlung mit einem Wasserspr\u00fchstrahl zu verl\u00e4ngern. F\u00fcr den Aufbau des Drehschiebers wurde bez\u00fcglich Korosion, Verschleisverhalten und Verschmutzungstoleranz mit der Werkstoffpaarung Aluminium\/POM kombiniert mit PTFE-beschichteten Elastomerdichtungen eine optimierte Werkstoffpaarung ge-funden. Auch die Papierfasersuspension wurde optimiert und ein Suspensionsspeicher eingef\u00fchrt, der \u00fcber ein Pumpenrohrleitungssystem mit der Formstation kommuniziert sowie eine Konstanthaltung der Zusammensetzung der Suspentionen sicherstellt. Mit umfangreichen Ma\u00dfnahmen wurde die Entw\u00e4sserung der Verpackungschips optimiert.<\/p>\n
Die Entw\u00e4sserung erfolgte mit Unterdruck-Absaugung. Das Problem eines verschlechterten Entw\u00e4sserungsgrads, weil mit dem Druckluftimpuls zum Abl\u00f6sen der Chips Wasser zur\u00fcckgespr\u00fcht wird, wurde durch Minimierung der benetzbaren Werkzeuginnenfl\u00e4chen sowie des Totvolumens zur\u00fcckgedr\u00e4ngt. Zugleich konnte die Pumpenleistung reduziert werden. Eine thermisch unterst\u00fctzte Vortrocknung in Form einer Warmlufthaube ist aufgrund des schlechten Wirkungsgrads nicht angezeigt. Funktionsf\u00e4higkeit und Wirkungsweise der Altpapierchipsformanlage wurde bei einem Vor-Ort-Besuch Mitarbeitern der Stiftung demonstriert.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Fa. Schenk hat den erreichten Projektstand potentiellen Kunden und Anwendern vorgestellt. Hierzu wurde Informationsmaterial erstellt. Das Informationsmaterial ist bei Firma Schenk erh\u00e4ltlich.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Im vorgegebenen Kostenrahmen hat die Fa. Schenk die gestellte Entwicklungsaufgabe mit gutem Erfolg gel\u00f6st. Eine in allen relevanten Anwendungseigenschaften befriedigende weitgehend automatisierte Formgebungsapparatur f\u00fcr die aufgrund der Geometrie einschlie\u00dfliche Hinterschneidungen anspruchsvollen Produkte ist als Grundvoraussetzung zur Beurteilung der Machbarkeit eines derartigen Vorhabens anzusehen. Zugleich konnten mit den grundlegenden Untersuchungen zur Festigkeit und zu D\u00e4mpfungseigenschaften des Altpapierverpackungsmaterials grundlegende, f\u00fcr einen zuk\u00fcnftigen Produzenten und Anwender gleicherma\u00dfen wichtige Voraussetzungen vorab gekl\u00e4rt werden.<\/p>\n
Dennoch bleibt das Projekt im Ergebnis – wie auch urspr\u00fcnglich vorgesehen – nur ein Teilschritt. Eine Weiterverarbeitung zum trockenen Endprodukt konnte im Vorhaben nicht untersucht werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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