Projekt 09680/01

Entwicklung und Herstellung von Profilteilen aus Maismehl als Substitution von expandiertem Polystyrol

Projektträger

Hubert Loick
46286 Dorsten

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Vorhabens ist die Substitution von expandiertem Polystyrol durch Entwicklung und Herstellung von Profilteilen aus Maismehl. Polystyrolschaum weist erhebliche Umweltdefizite auf, die durch Schaumprodukte auf der Basis nachwachsender Rohstoffe substituiert werden können, wenn ein gleichwertiger Qualitätsstandard und konkurrenzfähiges Preis-Leistungsverhältnis entwickelt werden kann. Dabei sollen auf der Basis von Maismehl unterschiedliche Formen, Rohstoffzusammensetzungen und Verfahrenstechniken zur Herstellung von Profilteilen erforscht werden.
Als Einsatzgebiete werden vorgeschlagen: Profilteile u.a. für die Möbelindustrie, Elektronikverpackungen, Versandhandel und Armaturen.
Bei industriellen Produktionsprozessen ist in den anwendungsbezogenen Eigenschaften kein nennenswerter Unterschied zwischen den EPS- und Maisgrießprodukten zu sehen, da es sich in beiden Fällen um vergleichbare Extrusionsverfahren handelt, bis auf den Unterschied, daß bei der Extrusion von Maisgrieß keine umweltbelastenden Treibmittel eingesetzt werden.
Die Innovation bei diesem Projekt liegt darin, daß ein Verfahren entwickelt wird, das es erlaubt, aus einem kostengünstigen und mit geringem Ressourcenverbrauch entstandenen Rohstoff (Maisgrieß) ein qualitativ hochwertiges Produkt herzustellen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAls Entwicklungsziel sollen expandierte Profilteile auf der Basis von Maismehl entwickelt werden. Für eine erfolgversprechende Projektumsetzung teilt sich die Entwicklungsarbeit in folgende Arbeitsschritte auf:
· Findung diverser nachwachsender Rohstoffe für die Projektierung
· Erarbeitung verschiedener Rohstoffrezepturen und Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Rezepturen und Produkteigenschaften
· Entwicklung, Planung und Herstellung der Düsentechnik
· Entwicklung, Planung und Herstellung einer Versuchsnachfolgeeinheit für die Profilherstellung
· Umsetzung der definierten Eigenschaften der Profile:
absolute dimensionsstabile, gerade Profilteile und Hohlprofile mit gleicher Dichte, gleicher Aufschäumgrad, außen geschlossenporig, gleiche Länge und Oberfläche, stabile Rückstellfähigkeit.
Die VNR ist überzeugt, daß die Produktionstechnologie in modifizierter Form auch auf die Herstellung von Profilteilen übertragbar ist. Da bisher noch kein Hersteller über Versuche hinaus eine Profilteilproduktion aus nachwachsenden Rohstoffen aufgebaut hat, besitzt die geplante Anlage einen Modellcharakter. Hierzu sind neben verfahrenstechnischen Veränderungen (Düsenkonfiguration und Kalibrierungstechnik) im Bereich der Extrusion noch Veränderungen bei der Rezeptur zu erarbeiten, die das Extrudat in Bezug auf die Anforderungen der Profilteilproduktion verändern. Für die Produktion von Profilteilen ist eine noch höhere Elastizität, unabhängig von den Klimabedingungen, als Erfordernis zu nennen. Verschiedene Versuche sollen zeigen, daß unter Zusatz von Hanf, Miscanthus, Flachs, Jute, Papiergewebe etc., die Stabilität des Extrudats für die Produktion von Profilteilen verbessert werden kann. Der Preis für aufgearbeitete Fasern liegt zur Zeit bei ca. 300 DM/t. Im Rahmen des Projektes sollen diese Verbesserungen entwickelt und der Einsatz möglicher anderer Zusatzstoffe, die immer der Prämisse der biologischen Abbaubarkeit unterliegen müssen, überprüft werden. Die Profilteilproduktion soll über einen modifizierten Extruder mit einer speziell entwickelten Nachfolgeeinheit mit Ablängvorrichtung laufen. Zusätzliche Sortimenterkennung durch Einfärbung werden in Betracht gezogen.


Ergebnisse und Diskussion

Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit stand die Entwicklung von Profilteilen auf Stärkebasis, die hinsichtlich ihrer technischen und wirtschaftlichen Eigenschaften mit denen von handelsüblichen Kunststoffschäumen (EPS, PUR) konvergierend sind.
Zunächst wurde eine geeignete Rezeptur aus Maisgries, Stärke und Naturfasern zusammengestellt und durch Extrusion erprobt. Teilziele lagen in der Optimierung der Rezeptur. Es ist gelungen die Materialeigenschaften mittels Naturfasern im Hinblick auf ihre Polsterwirkung zu optimieren. Im Folgenden sind Düsen gemäß den geforderten Dimensionierungen und Profilgeometrien entwickelt worden. Kreisring, Winkel sowie U-Formen können mit einer optimierten Hohlprofildüse hergestellt werden. Das Hohlprofil wird aufgeschnitten und mittels einer Nachfolgeeinheit in die gewünschte Endform gebracht. Optimierungskriterien zur möglichen Konstruktion einer Fertigungsanlage sind vorgeschlagen. Um einen Vergleich hinsichtlich technologischer Eigenschaften zu schaffen, sind mechanische sowie gravimetrische Untersuchungen an den Extrudaten durchgeführt worden. Weiter ist die Kompostierbarkeit diverser Proben untersucht worden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die in einer Pilotanlage entwickelten Profile wurden in einer Vielzahl von Seminaren und Fachvorträgen, sowie durch direkte Zusammenarbeit mit der Industrie der Öffentlichkeit präsentiert. Die Vorbereitungen für die Markteinführung von Profilteilen aus Maismehl als Substitution von expandiertem Polystyrol für den Verpackungsmarkt hat inzwischen begonnen. Durch die große Nachfrage nach Profilen müssen die Maße und Formen geklärt und gelöst werden. Für Sommer 2001 ist eine Produktionsstraße zur Herstellung verschiedenster Profile vorgesehen, welche die FARMfill GmbH & Co. KG in einer eigens geplanten Anlage realisieren will.


Fazit

Die im Projekt erzielten Ergebnisse zeigen, daß die Realisierung und Herstellung von Profilteilen aus Maismehl möglich ist. Im Rahmen der Aufwendungen wurde ein Produkt geschaffen, welches technisch und optisch konkurrenzfähig zu herkömmlichem Polystyrolschaum ist. Die technischen Qualitäten ent-sprechen den Parametern, die expandiertes Polystyrol erreicht. Es gilt nun für die Zukunft, eine wirtschaftliche Massenproduktion industriell anzuwenden.

Übersicht

Fördersumme

255.491,02 €

Förderzeitraum

01.04.1998 - 14.11.2001

Bundesland

Nordrhein-Westfalen

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik