Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Stellvertretend f\u00fcr Verpackungsartikel im Fast-food-Bereich werden biologisch abbaubare Trinkbecher entwickelt. Unter umweltrelevanten und wirtschaftlichen Gesichtspunkten soll ein ad\u00e4quater Ersatz zu petrochemisch basierenden Produkten in der Fast-food-Industrie gefunden und entwickelt werden. Weitestgehend soll ein geschlossener Produktkreislauf entstehen. Abfallaufkommen und Entsorgungsproblematik von Massenverpackungen wird somit in erster Instanz zu l\u00f6sen versucht, nicht zuletzt um Ressourcen zu schonen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Vorhaben ist grunds\u00e4tzlich in vier Teilziele unterteilt. Eine Optimierung der Verfahrenstechnik soll ein ad\u00e4quates Verfahren bereitstellen und die Parameter f\u00fcr eine technische Fertigung liefern. Rohmaterial wird zu Mustern verarbeitet, so da\u00df von einer reproduzierbaren Vorserie ausgegangen werden kann. Zur Zertifikation des Produktes f\u00fcr die Lebensmittelanwendung werden von kompetenter Seite Permeations- und Migrationsverhalten von relevanten Medien gegen\u00fcber Polymilchs\u00e4ure gepr\u00fcft. Hinsichtlich eines Lebensmittelkontaktes werden auch sensorische Pr\u00fcfungen durchgef\u00fchrt. Durch den Einsatz von erstellten Mustern in einer Pilotanwendung kann ein Pilotkunde bemustert werden. Dabei sollen anwendungsspezifische Erkenntnisse erfa\u00dft werden k\u00f6nnen. Unter praxisbezogenen Gesichtspunkten werden Becher von Testpersonen f\u00fcr die Kompostierung gesammelt, um Informationen in Richtung Verhalten gegen\u00fcber neuen Werkstoffen zu erhalten. Die im Laufe des Projektes ersichtlichen Ergebnisse flie\u00dfen kontinuierlich in das laufende Projekt mit ein. Damit wird ein optimales Ergebnis erzielt. Es handelt sich bei Polymilchs\u00e4ure um das Polymer aus einer Kondensation. Folglich sind diese Reaktionen reversibel und das Ergebnis stark hygroskopisch. Die notwendige Konsequenz daraus ist eine Materialkonditionierung. Notwendigerweise ist der Abbau in einer Form zu quantifizieren und durch Me\u00dfwerte zu best\u00e4tigen. Die ausgewerteten Ergebnisse sollen dazu geeignet sein, Zusammenh\u00e4nge zwischen relevanten Gr\u00f6\u00dfen und kausalen Parametern glaubhaft darzustellen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Bewertung der Auswahlkriterien gem\u00e4\u00df dem Hyperbelverfahren ergab f\u00fcr die Werkstoffversuche im Laborma\u00dfstab das Spritzgiessen als ad\u00e4quates Verfahren. Dieses Ergebnis erbrachte eine Nutzwertanalyse mit entsprechenden Berwertungen nach technischer und wirtschaftlicher Wertigkeit. Die Untersuchungen zeigten, da\u00df keine ultimativen Werkstoffanforderungen gestellt werden k\u00f6nnen. Werkstoffkennwerte variieren daf\u00fcr zu stark. Jedoch eignet sich f\u00fcr die Verarbeitung in d\u00fcnnwandigen Kavit\u00e4ten ein Werkstoff, dessen Molek\u00fclmasse nicht gr\u00f6\u00dfer als 100.000 ist. Der Werkstoff erwies sich als allgemein einsetzbar im Hinblick auf Maschinen- und Ger\u00e4tetauglichkeit. Einzugszonen sind jedoch zu temperieren, da sich bereits bei 60 – 65\u00b0C Agglomerate bilden und diese mit Br\u00fccken den Einzug ver-schliessen. Im Werkzeugbau ist darauf zu achten, da\u00df m\u00f6glichst homogene Temperaturzonen durch geschicktes Anlegen von K\u00fchlkan\u00e4len erreicht werden. Die Schmelzestabilit\u00e4t ist stark von der F\u00fchrung der Werkzeugtemperatur abh\u00e4ngig. Weiters ist aufgrund der Schmelzestabilt\u00e4t bei Hohlk\u00f6rpern auf eine verst\u00e4rkte Zentrierung zu achten, da sonst ein Kernversatz zu bef\u00fcrchten ist. Die Oberfl\u00e4chen der Kavit\u00e4ten sollen nicht minimale Rautiefe aufweisen. Dies f\u00fchrt zu Entformungsproblemen. Der Anguss ist vorzugsweise als Heisskanal auszulegen. Resultierende Spannungen lassen sich somit reduzieren. Bei hohen Einspritzgeschwindigkeiten kann ein Schmelzebruch erfolgen. Ver\u00e4nderliche Verarbeitungsparameter sind in engen Toleranzen zu f\u00fchren. Abweichungen bedingen starke Viskosit\u00e4tsschwankungen und schlimmstenfalls sogar hydrolytischen Abbau. Einspritzgeschwindigkeiten sollten nicht zu hoch sein, da ein hoher Eintrag an Dissipationsw\u00e4rme ebenfalls hydrolytischen Abbau bewirkt. Die Zykluszeit konnte im Projektverlauf um ca. 70% gesenkt werden. Ein Zeichen daf\u00fcr, da\u00df die exakte F\u00fchrung von Parametern f\u00fcr eine wirtschaftliche Fertigung notwendig ist. Die Ergebnisse wurden durch mechanische und physikalische Werkstoffpr\u00fcfung best\u00e4tigt. Die Dehnung des verarbeiteten Werkstoffes liegt max. bei 7 – 8 %. Bei hohem Degradationsgrad sinkt die Dehnung und das Spitterverhalten steigt. Im Vergleich zu Vestolen (PP) hat PLA einen steileren Anstieg der Fliessf\u00e4higkeit \u00fcber der Temperatur. Dies weist auf deutlich geringer Verarbeitungsbandbreiten gegen\u00fcber konventionellen Thermoplasten hin. Die Feuchte und Verweilzeit des PLA in der Plastifiziereinheit steigert \u00fcberproportional das Fliessverhalten, aber auch den molekularen Abbau.Polymilchs\u00e4ure konnte mit den erarbeiteten Kenntnissen weitgehend problemlos zur Mustererstellung verwendet werden. Lediglich das Werkzeug mu\u00dfte noch ver\u00e4ndert werden, bevor reproduzierbar gute Becher erzielt werden konnten. F\u00fcr Kompostierbarkeits- und Lebensmittelzulassungsuntersuchungen sowie Pilotanwendungen wurde eine Vorserie gefertigt. Die Ergebnisse wurden auch hier best\u00e4tigt.Nach der EU-Rahmenrichtlinie 89\/109\/EWG wurde von anerkannter, externer Seite die Zulassung f\u00fcr den Kontakt zu Lebensmitteln best\u00e4tigt. Hierf\u00fcr wurden Migrationsuntersuchungen durchgef\u00fchrt. Die Ergebnisse blieben weit unter den zugelassenen Grenzwerten. F\u00fcr den Kontakt mit Lebensmitteln wurden auch sensorische Pr\u00fcfungen von Wirtschaftsunternehmen in der Getr\u00e4nke- und Molkereibranche mit Erfolg durchgef\u00fchrt. Es ergaben sich keine sensorischen Belastungen bei den Probek\u00f6rpern. Lediglich eine leicht erh\u00f6hte Fl\u00fcchtigkeit von Kohlens\u00e4ure in Getr\u00e4nken wurde festgestellt. F\u00fcr den Kontakt zu Lebensmitteln ist die Bestimmung von Schwermetallen nicht zwingend vorgeschrieben. Es gibt auch keine Indizien, da\u00df Schwermetalle in unkontrollierter Konzentration im Werkstoff enthalten sind. Jedoch wird im Zuge der Kompostierbarkeitszertifikation nach DIN ISO 54900 der Gehalt an eventuellen Schwermetallen explizit untersucht. Abschlie\u00dfend sind als ma\u00dfgeblich korrelierende Gr\u00f6\u00dfen Feuchte, Schmelzindex, Festigkeit und Molek\u00fclmasse festgestellt worden. In Diagrammen wurden Verarbeitungsbereiche, Feuchtewerte und Auswirkungen auf Festigkeit und Viskosit\u00e4t dargestellt.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
In einer Pilotanwendung wurde die Entwicklung des Bechers der \u00d6ffentlichkeit pr\u00e4sentiert. Hierbei standen etwa 2.000 Becher zur Verk\u00f6stigung bereit. Besucher und Veranstalter zeigten sich gleicherma\u00dfen beeindruckt von den gezeigten Ergebnissen. Benutzte Becher wurden von Besuchern in bereitgestellte Beh\u00e4lter geworfen und der Kompostierung zugef\u00fchrt.Anl\u00e4\u00dflich des 5. Symposiums Im Kreislauf der Natur – Naturstoffe f\u00fcr die moderne Gesellschaft unter der Leitung von C.A.R.M.E.N., wurde im Rahmen eines Fachvortrages die Entwicklungsleistung vor-gestellt. Die Becher von MAFO Systemtechnik wurden au\u00dferdem auf der INNOMA \u00b496, einer Erfindermesse in Sachsen-Anhalt, dem Fachpublikum gezeigt. F\u00fcr die Leistungen auf dem Gebiet der Produktentwicklung mit nachwachsenden Rohstoffen, erhielt MAFO Systemtechnik im September 1996 den F\u00f6rderpreis des Bayerischen Landwirtschaftsministeriums f\u00fcr Ern\u00e4hrung, Landwirtschaft und Forsten.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die erarbeiteten Ergebnisse und das pr\u00e4sentable Produkt sind als voller Erfolg dieses Projekt zu sehen. Im Rahmen der Aufwendungen wurde ein Produkt geschaffen, welches technisch und optisch konkurrenzf\u00e4hig zu herk\u00f6mmlichen Fast-food-Artikeln ist. Es kann somit gew\u00e4hrleistet werden, da\u00df bei einem Einsatz dieser Produkte dem Nutzen f\u00fcr die Umwelt in voller H\u00f6he Rechnung getragen werden kann. Es gilt nun f\u00fcr die Zukunft eine wirtschaftliche Massenproduktion vorzubereiten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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