Projekt 01573/01

Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von neuartigem Verpackungsmaterial aus reinem Altpapier

Projektträger

Karl Schenk Papier- und Kunststoffaufbereitung f√ľr das Recycling
Lange Str. 53
72336 BalingenZielsetzung und Anlass des Vorhabens Ziel des Vorhabens war die Entwicklung und Erprobung einer halbtechnischen Demonstrationsanlage zur Herstellung von recyclingf√§higem Verpackungsf√ľllstoff aus Altpapier und Altpappe. Dieser neue Verpackungsstoff soll die derzeit verwendeten Styroporchips ersetzen. Durch die Substitution k√∂nnen wertvolle petrochemische Prim√§rrohstoffe eingespart werden. Das verwendete Material soll recyclingf√§hig und leicht zu erfassen sein. Dabei waren folgende Kriterien zu ber√ľcksichtigen: Verwendung von vorhandenem und leicht erfa√übarem Recyclingmaterial; Das Material mu√ü in weiteren Kreislaufzyklen wiederverwertbar sein; Ungeeignetes Material, Fehleinw√ľrfe und St√∂rstoffe m√ľssen 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√ľnstige Herstellung; Hohe Druckstabilit√§t des Verpackungsf√ľllstoffs; Leichte Anwendung beim Verpacken; Beim Auspacken leichte Erkennbarkeit und eindeutige Zuordnungsf√§higkeit des Verpackungsf√ľllstoffs zur sortenreinen Getrennterfassung. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZur Erreichung dieses Zieles waren folgende Aufgaben zu l√∂sen: Weiterentwicklung des aus der Vorstudie hervorgegangenen Formwerkzeugs mit dem Ziel h√∂herer Standzeiten und einfacher Wartung; Entwicklung und Darstellung einer halbautomatischen Formstation nach dem Prinzip der Drehschiebertrommel zur kontinuierlichen Produktion der Verpackungschips unter Ber√ľcksichtigung der nachfolgend angef√ľhrten Teilprobleme; Auffinden der optimalen Steuerzeiten des Drehschiebers; Entwicklung eines geeigneten Dichtsystems; Untersuchung des Einflusses der Zusammensetzung der Papierfaser-Suspension auf Proze√ü, Produkt und Optimierung der Suspension; Entwicklung und Erprobung von Ma√ünahmen zur Stabilisierung der Papierfaser-Suspension durch Konstanthaltung der Zusammensetzung; Optimierung der weitgehenden Entw√§sserung (Vortrocknung) des Verpackungschips nach dem Formen aus der Papierfaser-Suspension; Untersuchungen der M√∂glichkeiten einer Vortrocknung des Verpackungschips auf dem Formwerkzeug; Hinsichtlich des Materialeinsatzes wurden Holzwerkstoffe, diverse biologische und verrottbare Materialien und Altpapier untersucht. Ergebnisse und Diskussion Es wurde die Untersuchung und Erprobung der technischen Realisierbarkeit eines Herstellungsverfahrens f√ľr Altpapierverpackungschips im Kernbereich der Formgebung durchgef√ľhrt. 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√§tsniveau eingesetzt, um ein origin√§res 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√ľr die Funktionserf√ľllung eines Verpackungschips mit sto√üd√§mpfenden, tragenden und sch√ľtzenden Eigenschaften als optimal. Es wurden Orientierungspr√ľfungen an diesen Verpackungspolstern durch die Technische Universit√§t Dresden durchgef√ľhrt. In Bezug auf die Chipsformgebung wurde eine Weiterentwicklung des Formwerkzeugs im Sinne h√∂herer Standzeiten und einfacherer Wartung erreicht. Im kleintechnischen Ma√üstab 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√§√üige Behandlung mit einem Wasserspr√ľhstrahl zu verl√§ngern. F√ľr den Aufbau des Drehschiebers wurde bez√ľglich 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√ľhrt, der √ľber ein Pumpenrohrleitungssystem mit der Formstation kommuniziert sowie eine Konstanthaltung der Zusammensetzung der Suspentionen sicherstellt. Mit umfangreichen Ma√ünahmen wurde die Entw√§sserung der Verpackungschips optimiert. Die Entw√§sserung erfolgte mit Unterdruck-Absaugung. Das Problem eines verschlechterten Entw√§sserungsgrads, weil mit dem Druckluftimpuls zum Abl√∂sen der Chips Wasser zur√ľckgespr√ľht wird, wurde durch Minimierung der benetzbaren Werkzeuginnenfl√§chen sowie des Totvolumens zur√ľckgedr√§ngt. Zugleich konnte die Pumpenleistung reduziert werden. Eine thermisch unterst√ľtzte Vortrocknung in Form einer Warmlufthaube ist aufgrund des schlechten Wirkungsgrads nicht angezeigt. Funktionsf√§higkeit und Wirkungsweise der Altpapierchipsformanlage wurde bei einem Vor-Ort-Besuch Mitarbeitern der Stiftung demonstriert. √Ėffentlichkeitsarbeit und Pr√§sentation Die Fa. Schenk hat den erreichten Projektstand potentiellen Kunden und Anwendern vorgestellt. Hierzu wurde Informationsmaterial erstellt. Das Informationsmaterial ist bei Firma Schenk erh√§ltlich. Fazit Im vorgegebenen Kostenrahmen hat die Fa. Schenk die gestellte Entwicklungsaufgabe mit gutem Erfolg gel√∂st. Eine in allen relevanten Anwendungseigenschaften befriedigende weitgehend automatisierte Formgebungsapparatur f√ľr die aufgrund der Geometrie einschlie√üliche 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√§mpfungseigenschaften des Altpapierverpackungsmaterials grundlegende, f√ľr einen zuk√ľnftigen Produzenten und Anwender gleicherma√üen wichtige Voraussetzungen vorab gekl√§rt werden. Dennoch bleibt das Projekt im Ergebnis - wie auch urspr√ľnglich vorgesehen - nur ein Teilschritt. Eine Weiterverarbeitung zum trockenen Endprodukt konnte im Vorhaben nicht untersucht werden.

√úbersicht

Telefon

07433/382611

Telefon

07433/382611

Bundesland

Baden-W√ľrttemberg

Fördersumme

100.162,08 ‚ā¨

Förderzeitraum

22.12.1994 - 29.08.2000