Projekt 18559/01

Entwicklung und Betrieb einer Demonstrationsanlage zur Herstellung von LNS-Kernstoffen sowie Produktentwicklungen für LNS-Plattenmaterialien (LNS: Light Natural Sandwich)

Projektträger

Böker Sperrholz GmbH & Co. KG
Kiesweg 1
37688 Beverungen
Telefon: 05273/369940

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Leichte Sandwichwerkstoffe werden überwiegend aus Faser verstärkten Kunststoffen bzw. Leichtmetallen hergestellt und finden sich in vielen Anwendungsbereichen. Durch die Rohstoffe und das Gemisch unterschiedlicher Werkstoffe in den Einzellagen sind konventionelle Sandwichmaterialien energieintensive und schwer zu entsorgende Materialien. In diesem Projekt sollte durch die Entwicklung, dem Bau und dem Betrieb einer Pilotanlage zur Herstellung von Pflanzenhalmkernstoffen die Grundlage für die Produk-tion eines umweltfreundlichen Ersatzproduktes auf Basis nachwachsender Rohstoffe gelegt werden, sowie die Produktion und Anwendung von LNS-Werkstoffen demonstriert werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn dem Vorhaben wurde die Produktionskette vom Pflanzenhalmanbau, der Herstellung des LNS-Kernmaterials, dem Verkleben von Kern- und Deckschichtmaterialien, sowie der Prototypenentwicklung von Bauteilen und Produkten im Rahmen einer industriell produzierenden Demonstrationsanlage erprobt und weiter optimiert. Die Anbaumethodik der Pflanzenhalme, insbesondere die Vermehrung von Triarrhena unter Kostenaspekten, wurde speziell auf den Einsatz in LNS-Kernstoffen ausgerichtet, um die hohen Qualitätsanforderungen erfüllen zu können. Beim LNS-Werkstoff werden die Halme so zwischen den Deckschichten angeordnet, dass eine Wabenstruktur entsteht. Die natürlichen Leichtbaustrukturen der Halme dürfen während der Verarbeitung in der gesamten Prozesskette nicht beschädigt werden. Dies wird insbesondere durch das Einbetten der Halme in eine Klebstoffschaummatrix auf Basis nachwachsender Rohstoffe gewährleistet. Für diesen Produktionsschritt wurde eine Halmblockproduktionsanlage in Form eines Produktionskarussells entwickelt und gebaut. Die in dieser Anlage produzierten Halmblöcke werden anschließend mit einer für diesen Zweck angepassten Plattenkappsäge zu Kernstofflagen weiter-verarbeitet und schließlich mit Sperrholzdeckschichten zu LNS-Plattenmaterialien verklebt. Durch die Entwicklung und den Bau von Produktprototypen wurden beispielhaft sinnvolle Einsatzmöglichkeiten von LNS-Werkstoffen demonstriert, mit dem Ziel, eine Markteinführung des Werkstoffes zu erleichtern.


Ergebnisse und Diskussion

Während der Projektlaufzeit wurden folgende Arbeiten durchgeführt:
1.) Anbauversuche von Roggen, Triticale und Triarrhena (Miscanthus Sacchariflorus).
2.) Ernte von Triarrhenahalmen und Test von Riederntemaschine. Die getestete Erntemaschine erwies sich zur Ernte von Triarrhena als unbrauchbar. Aus diesem Grund wurde eine Eigenkonstruktion konstruiert, gebaut und erfolgreich getestet. Jedoch fehlt diesem Prototyp noch eine geeignete Bindetechnik, um wirtschaftlich arbeiten zu können. Diese Weiterentwicklung soll in einem weiteren Projekt durchgeführt werden.
3.) Vermehrung von Triarrhena mittels in-vitro und über Stengelnodien zum Anlegen einer 5 Ha Fläche in Bredelem. Teile der 2003 mittels Stengelnodien angelegten Flächen sind ausgefallen, so dass die-se in 2004 erneut angelegt werden mussten.
4.) Konstruktion und Bau einer Halmbundsäge zur Konditionierung von Triarrhenahalmen. Eine Produk-tion im industriellen Maßstab ist hiermit möglich. Die Verarbeitungskapazität beträgt ca. 15 [m³/Std.].
5.) Konstruktion und Bau eines Produktionskarussells zur Herstellung von Halmblöcken.
6.) Optimierung des Produktionsprozesses von Halmblöcken.
7.) Kontinuierliche Produktion von Halmblöcken. Die Verarbeitungskapazität beträgt derzeit ca. 0,5 [m³/Std.] und muss noch erhöht werden.
8.) Optimierungen und Tests mit Pflanzenölklebstoffen nach DIN EN 205 und DIN EN 204. Die Klebefestigkeit des optimierten, flüssigen Pflanzenölklebstoffes zum Verkleben von Kern- und Deckschichten ist sehr hoch (D3-Klebstoffklasse).
9.) Prüfungen von LNS-Werkstoffen nach DIN EN 310 und DIN 53291. Insbesondere der für den Leichtbau besonders wichtige Biege-E-Modul von LNS-Werkstoffen ist bezogen auf das Gewicht sehr hoch. Gleiches gilt für die Druckfestigkeit rechtwinklig zur Plattenoberfläche. Prüfung der Wärmeleit-fähigkeit nach DIN 52616. Die günstigen Wärmedämmeigenschaften können bei einigen Bauteilen einen Zusatznutzen generieren.
10.) Herstellung von Musterplatten für die Projektpartner und verschiedene Produkthersteller. Es wurden Möbelplatten unterschiedlicher Dimensionen nach den Wünschen der Weiterverarbeiter hergestellt und geliefert. Diese wurden auch auf Messen ausgestellt. Es ergaben sich Kontakte zur weiterverarbeitenden Industrie.
11.) Entwicklung, Bau und Tests verschiedener Produktprototypen. In Zusammenarbeit mit der Fachhochschule Hannover, Fachbereich Design und Medien wurde eine Diplomarbeit betreu, bei der es um den Einsatz von LNS-Werkstoffen im Wohnwagenbau ging. Eine weitere Studienarbeit hatte ein leichtes Tisch-Pult zum Thema. Dieses wurde als Prototyp hergestellt. Von den Projektteilnehmern wurden Tische, Messestände, Trennwände, Schränke, Fahrräder uvm. aus LNS-Werkstoffen hergestellt und getestet. Besonders sinnvoll können LNS-Werkstoffe dort eingesetzt werden, wo dicke, leichte und formstabile Plattenmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen gefordert werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

LNS-Werkstoffe wurden auf folgenden Ausstellungen und Messen präsentiert:
· Nachhaltigkeitsmesse 2003, Beverungen
· IGA 2003, Magdeburg
· ZOW 2004, Bad Salzuflen
· Orgatek 2004, Köln
· Congena 2004, München
· Eurotier 2004, Hannover
Zusätzlich wurden LNS-Werkstoffe gezielt Produktherstellern im Bereich Möbelbau, Messebau, Fahrzeugbau, sowie Herstellern von Trennwänden und Doppelböden vorgestellt.


Fazit

LNS-Werkstoffe können mit den entwickelten Produktionsanlagen industriell hergestellt werden. Die Ei-genschaften der produzierten Werkstoffe entsprechen den Erwartungen. LNS-Materialien können für Produkte eingesetzt werden, bei denen auf Naturstoffen basierende Plattenmaterialien größerer Plattenstärke und hoher Formstabilität bei gleichzeitig geringem Gewicht gefordert werden. Die industrielle Produktion konnte am Projektende noch nicht aufgenommen werden. Die größten Schwierigkeiten liegen in der Halmproduktion, insbesondere in einer kostengünstigen Vermehrungsmethode. Für die Ernte von Tri-arrhenahalmen konnte wegen zu dicker und langer Halme keine bewährte Riederntetechnik eingesetzt werden So musste zusätzlich ein Triarrhenahalmernter entwickelt werden. Dieses Funktionsmodell sollte in einem weiteren Projekt zu einer rationell arbeitenden Halmerntemaschine weiterentwickelt werden. Es ist geplant, die Triarrhenabestände in den folgenden Jahren auf 20 [ha] zu erweitern; erst dann kann in einer industriellen Größenordnung eine sich lohnende Produktion von LNS-Werkstoffen beginnen.

Übersicht

Fördersumme

364.480,00 €

Förderzeitraum

01.08.2002 - 31.07.2005

Internet

www.boeker.com

Bundesland

Nordrhein-Westfalen

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik