BiowerkstoffeFachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projektübersicht

 
AnfangEndeFKZProjektthemaAufgabenbeschreibungErgebnisdarstellungKontaktBericht

2017-05-01

01.05.2017

2019-07-31

31.07.2019
22000517Verbundvorhaben: Herstellung von Spezialzellstoffen aus alternativen Rohstoffen für hochwertige Anwendungen (HeSpeRoh); Teilvorhaben 2: Erzeugung und Charakterisierung von Zellstoff - Akronym: HeSpeRohZiel des Projektes ist die energie- und rohstoffeffiziente Herstellung von Spezialzellstoffen aus alternativen, z. T. bislang kaum genutzten Rohstoffquellen (Weizenstroh, Miscanthus) für hochwertige Anwendungen. Schwerpunkt des Projektes ist in diesem Zusammenhang die Herstellung von mikrokristalliner Cellulose (MCC), welche als Compound mit wasserlöslichen Verdickern zu Gelen (MCG) weiterverarbeitet werden können, die wiederum Anwendung im Lebensmittelbereich finden, aber auch für pharmazeutische und technische Anwendungen genutzt werden können. Der Einsatz von Weizenstroh bietet den besonderen Vorteil, dass das erzeugte cellulosische Material als E-nummernfreie Komponente eingestuft wird, wodurch die Akzeptanz bei Lebensmittelherstellern sowie beim Endkunden merklich erhöht werden kann.Zunächst wurden in umfangreichen Untersuchungen die Parameter bei der Zellstofferzeugung und -bleiche modifiziert und optimiert. Hierbei wurde berücksichtigt, welche Rahmenbedingungen im Zellstoffwerk der Fa. Rettenmaier in Dunaújváros (Ungarn) eingehalten werden müssen. Der Sodaaufschluss von Weizenstroh unter sehr scharfen Bedingungen erwies sich hierbei als besonders vielversprechend. Bei dieser Aufschlussvariante und anschließender Bleiche konnte die vorgegebene DP-Absenkung von mind. 25% erreicht werden. Bei der auf Miscanthus adaptierten Kochung und Bleiche konnte letztendlich ein noch größerer Abbau und damit sogar noch geringerer DP als mit käuflichen Hardwood-Dissolving-Zellstoffen erreicht werden. Besonders intensive Untersuchungen wurden zur sauren Peroxidbleiche (P A -Stufe) von Weizenzellstoffen durchgeführt. Eine derartige Bleichstufe wird (noch) nicht industriell eingesetzt, da sie zu einer starken Depolymerisierung der Cellulose führt. Die Einstellung eines möglichst niedrigen Polymerisationsgrades (DP) ist aber ein wesentliches Ziel in diesem Forschungsvorhaben. Nach erfolgter Optimierung wurde die P A -Stufe in die TCF-Bleichsequenz integriert, um die Zellstoffe alternativ vierstufig zu bleichen. Um die Eignung der Zellstoffe für Herstellung von MCC zu überprüfen, wurden HCl-Kochungen durchgeführt. Neben den selbst hergestellten Zellstoffen wurden auch ein industrieller Weizenzellstoff und ein Vorhydrolyse-Laubholzsulfatzellstoff als Benchmark verwendet.Dr. Ralph Lehnen
Tel.: +49 40 822459-134
ralph.lehnen@thuenen.de
Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei - Institut für Holzforschung
Haidkrugsweg 1
22885 Barsbüttel
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2016-07-01

01.07.2016

2020-03-31

31.03.2020
22000815Verbundvorhaben: Sequentiell biologisch abbaubare Geotextilien; Teilvorhaben 1: Entwicklung von Werkstoffen für Polymerfasern, Test der Bioabbaubarkeit, Koordination - Akronym: BioshorelineNach Vorgabe der EG Wasserrahmenrichtlinie sollen Ufersicherungen möglichst durch die Verwendung von Pflanzen natürlich gestaltet werden. Im Rahmen des Projektes soll dazu ein neuartiger biologisch abbaubarer Geotextilfilter aus nachwachsenden, einheimischen Rohstoffen entwickelt werden. Der Geotextilfilter soll das Anwachsen der Pflanzen in technisch-biologischen Ufersicherungen ermöglichen und sich sequentiell vollständig biologisch abbauen. Das Forschungsprojekt ist in drei aufeinander aufbauende Phasen unterteilt, von denen die erste komplett und die zweite teilweise im beantragten Projektzeitraum stattfindet. Die verbleibende Hälfte der zweiten Phase und die dritte Projektphase können erst in einem Folgeprojekt durchgeführt werden. In der ersten Phase werden Geotextilprototypen entwickelt. Hierzu findet zunächst eine Rohstoffauswahl statt. Hinsichtlich der Polymere müssen die Verarbeitungseigenschaften und die biologische Abbaubarkeit den Anforderungen angepasst und die Verarbeitungsbedingungen zur Polymerfaserherstellung erarbeitet werden. Bei der Auswahl der Naturfasern werden neben den unterschiedlichen Zusammensetzungen und damit einhergehenden unterschiedlichen biologischen Abbaugeschwindigkeiten auch die Verarbeitungsbedingungen zu Geotextilien beachtet. Mit den ausgewählten Rohstoffen werden Geotextilprototypen hergestellt und charakterisiert. Hierzu werden die biologische Abbaubarkeit im Labor und mechanische Eigenschaften ermittelt. Auf Basis der Ergebnisse werden Geotextilprototypen für die zweite Projektphase ausgewählt und in einem Durchwurzelungsversuchsstand und einem Freilandversuch getestet. Für den Freilandversuch wird eine Uferbefestigung an einer Wasserstraße installiert. In regelmäßigen Zeitabständen werden Proben entnommen und die Werkstoffeigenschaften bestimmt. Ein Teil Probenentnahmen und die Evaluierung der Ergebnisse finden erst in einem Folgeprojekt statt. In der dritten Projektphase findet eine Optimierung der Geotextilien statt. Mona Duhme
Tel.: +49 208 8598-1447
mona.duhme@umsicht.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT)
Osterfelder Str. 3
46047 Oberhausen
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01.11.2018

2022-04-30

30.04.2022
22000818Entwicklung eines stärkebasierten Verbundwerkstoffs als Polystyrol-Ersatz gebunden mit naturnahen Bindemitteln - Akronym: PopcornformteileDas vorliegende Projekt soll in Kooperation mit dem Büsgen-Institut der Universität Göttingen und der Pfleiderer Deutschland GmbH sowie der Firma Fritz Häcker GmbH durchgeführt und bearbeitet werden. Es zielt in erster Linie auf die Erhöhung des Nutzungspotenzials von Stärke bzw. Mais in Form einer stofflichen Verarbeitung ab. Die technischen und wissenschaftlichen Arbeitsziele des Projektes lassen sich wie folgt zusammenfassen: Hauptziel ist es, zu untersuchen, ob sich Mais bzw. aufgepufftes Popcorngranulat als Polystyrol-Substitut eignet, wobei das Augenmerk auf natürliche Bindemittel zur Herstellung dieser Verbundformteilen liegen soll. Hierzu soll die Herstellung von dünnen Verbundplatten sowie zwei- bzw. dreidimensionalen Verpackungslösungen im Vordergrund stehen. Im Weiteren soll ein allgemeines Anforderungsprofil der oben genannten Produkte erstellt werden und anschließend die zu verwendenden Formen definiert und entsprechend per CAD-Programm (computer-aided design) moduliert werden. Ein weiteres Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Bindemittelsystems für die Verarbeitung von Popcorngranulat mit anschließenden hydrophoben Eigenschaften. Das Bindemittelsystem muss möglich emissionsfrei sein. Hierzu werden chemische Analysen durchgeführt und der Einsatz von neuartigen Additiven zur Erhöhung der hydrophoben Eigenschaft des Popcorns geprüft. Es liegen bisher keine Erkenntnisse bezüglich der VOC aus Popcornverbundplatten vor. Der Einsatz von innovativen Bindemitteln auf Protein- und Tanninbasis können dazu beitragen, bei steigenden Produktansprüchen bezüglich der Formaldehydemission und bei der Entwicklung eines Verfahrens für die Herstellung von zwei- bzw. dreidimensionalen Verpackungslösungen weitere Märkte zu erschließen.Prof. Dr. Alireza Kharazipour
Tel.: +49 551 39-3488
akharaz@gwdg.de
Georg-August-Universität Göttingen - Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie - Büsgen-Institut - Forstbotanik und Baumphysiologie
Büsgenweg 2
37077 Göttingen

2016-12-01

01.12.2016

2020-08-31

31.08.2020
22000915Verbundvorhaben: Entwicklung eines biobasierten Hart-Weich-Verbundmaterials für den Mehrkomponentenspritzguss (CA-2K); Teilvorhaben 1: Materialentwicklung sowie Material- und Verfahrensoptimierung - Akronym: CA-2KZiel des Vorhabens ist die Entwicklung eines biobasierten Hart-Weich-Verbunds für den Mehrkomponentenspritzguss (2K-Spritzguss). Celluloseacetat (CA), Polyhydroxyalkanoate (PHAs) und Polymilchsäure (PLA) sollen als Blends die biobasierte Hartkomponente bilden. Als Weichphase werden biobasierte thermoplastische Elastomere (Bio-TPEs) favorisiert. Der Anwendungsfokus des Materials liegt auf Büroartikel, Hygieneartikel, Griffe, Sportartikel und Gehäuse. Die Nutzung nachwachsender Rohstoffe sowie die Integration verschiedener Funktionen in einem Material erlangen vor dem Hintergrund der Ressourcenschonung immer höhere Bedeutung für diese Produkte. Das Forschungsvorhaben kann hierfür richtungsweisende Materiallösungen erarbeiten und die Marktdurchdringung der Biokunststoffe in technische Produktbereiche fördern. Fraunhofer UMSICHT entwickelt zunächst Blends aus CA, PHA bzw. PLA und Bio-TPE. Diese Bio-Blends bilden die Hartkomponente des Verbunds und sollen die Haftung zwischen beiden Materialien im angestrebten Hart-Weich-Verbund verbessern. Ferner dient das Blenden zur Variation des Härtegrads. Fragen zur Kompatibilisierung und Haftvermittlung werden wissenschaftlich analysiert und werkstoffliche Lösungen erarbeitet. Die assoziierten Materialhersteller werden eng eingebunden. Die Universität Kassel entwickelt die Verfahrenstechnik des 2K-Spritzgusses, um biobasierte Hart-Weich-Verbunde aus den Bio-Blends und Bio-TPE herstellen zu können. Diese Arbeiten sind für das Erzielen einer hohen Haftung unerlässlich. Es wird eng mit den assoziierten Spritzgussunternehmen zusammengearbeitet. Auch werden Fragen zum Recycling und zur Migrationsstabilität betrachtet. Die erzielten FuE-Ergebnisse werden dann an den Industrießmaßstab angepasst. Die FKuR Kunststoff GmbH realisiert das Scale-Up der kompatibilisierten Biokunststoffblends. Die assoziierenden Spritzgussunternehmen stellen anschließend Referenzmuster her, um die industrielle Anwendungsfähigkeit zu zeigen. Alexander Piontek
Tel.: +49 208 8598-1549
alexander.piontek@umsicht.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT)
Osterfelder Str. 3
46047 Oberhausen
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2017-02-01

01.02.2017

2020-04-30

30.04.2020
22000916Verbundvorhaben: Integration von ökologischen Kennwerten biobasierter Werkstoffe in den industriellen Planungs- und Konstruktionsprozess - Methodologie und Werkzeuge; Teilvorhaben 1: Integration der erarbeiteten Methoden und Hilfsmittel in die Produktkonzeption - Akronym: Biomat_LCADie möglichst frühe Integration von umweltbeeinflussenden Faktoren bei der Werkstoffauswahl bei einer gleichzeitig möglichst einfachen Herangehensweise im Konstruktionsprozess ist das Ziel dieses Projektes. Es ist auch Ziel des Projektes aus bereits bekannten Methoden der Nachhaltigkeitsbewertung verwertbare Elemente zu identifizieren und so zu kombinieren, dass eine anwendungsorientierte, aber dennoch robuste Methode maßgeschneidert für biobasierte Werkstoffe entsteht. Die zu erarbeitende, anwendungsorientierte Methode wird dazu verwendet einheitliche und transparente Daten zu generieren bzw. vorhandene Daten zu ergänzen und zu verbessern. Der Prozess der mit diesem Ziel verknüpft ist, reicht von der Analyse der Konstruktionsabläufe und Festlegung der benötigten Daten und Hilfsmittel für möglichst verschiedene Unternehmen über die Erarbeitung von spezifischen Kennwerten zur Beurteilung der ökologischen Relevanz in Relation zur Bauteilfunktion bis hin zur Integration der generierten Informationen zum frühestmöglichen Zeitpunkt der Produktgestaltung. Als Validierungsschritt der erzielten Ergebnisse werden die Erkenntnisse und entwickelten Methoden an realen Bauteilen erprobt und entsprechende vergleichende Analysen durchgeführt. Es werden allgemeine, industrielle Konstruktionsprozesse betrachtet und für die Automobilindustrie (einschl. Lieferkette) ein fallspezifisches Szenario erarbeitet.Die wissenschaftlich-technischen Ergebnisse des Biomat-LCA-Projektes sind detailliert im Gesamtbericht aller Partner dokumentiert. Durch den erfolgreichen Abschluss des Verbundvorhabens können biobasierte Kunststoffe und naturfaserverstärkte Kunststoffe mit Hilfe von Ökobilanzen (LCA) hinsichtlich ihrer ökologischen Nachhaltigkeit besser mit konventionellen Kunststoffen verglichen werden. Durch die Zusammenarbeit der Partner des Verbundvorhabens konnte der Zusammenfluss und der Abgleich der Daten aus Werkstoffentwicklung und -verarbeitung, Werkzeugauslegung und -bau, Informationsvermittlung, Ökobilanzierung direkt im Gesamtkontext erfolgen. Mit der Evaluation der Datenlage und dem Bereitstellen der Informationen hat das Projekt eine valide Grundlage geschaffen, um Biokunststoffe aufgrund ihrer Ökobilanzdaten bereits in der frühen Phase der Konstruktion in Überlegungen zur Werkstoffwahl miteinzubeziehen und am Ende erfolgreich einzusetzen. Im Rahmen des Teilvorhabens 1 wurde untersucht, wo sich im Konstruktionsprozess die geeignetste Stelle befindet, um Öko-Kennzahlen sowie die im Vorhaben erarbeiteten Methoden zu integrieren und eine Erhöhung des Einsatzes bio-basierter Werkstoffe im Automobilbau zu erzielen. Es wurden zwei potenzielle Stellen im Arbeitsablauf eines Konstrukteurs identifiziert, wo Ökokennwerte sinnvoll integriert werden könnten. Eine im Arbeitsschritt "Materialien auswählen" und eine andere im Arbeitsschritt "Wanddicke auslegen / Komponente skizzieren". Anstrebenswert wäre die Integration an dieser Stelle über die für Konstrukteure bereits bekannten Werkzeuge/Software (CAD/CAE). Die Ausgestaltung dieser Lösung ist allerdings relativ spezifisch für jedes Unternehmen. Daher wurden zwei unternehmensspezifische Lösungen für die Partner Ford und KB-Hein ausgearbeitet. Ziel dabei war, die Anwendbarkeit der vorgeschlagenen Lösung zu überprüfen und möglicherweise als Blaupause für andere Unternehmen bereitzustellen. Maira Magnani
Tel.: +49 241 9421-273
mmagnani@ford.com
Ford-Werke GmbH - Ford Research and Innovation Center Aachen
Süsterfeldstr. 200
52072 Aachen
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2018-02-01

01.02.2018

2020-10-31

31.10.2020
22001017(Langzeit-)Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen - Akronym: BioResistDie (Langzeit-)Beständigkeit von Biokunststoffen (BKS) und Bioverbundwerkstoffen (BVW) ist aktuell noch wenig erforscht. Häufig führt aber gerade diese Unkenntnis zu einer Entscheidung gegen einen solchen neuen, nachhaltigen Werkstoff, da die bestehende Kenntnislage für viele Unternehmen ein zu großes Risiko darstellt. Neben der mechanischen Langzeit-Beanspruchung rücken dabei auch Fragen zur Beständigkeit gegen Medien und Umwelteinflüsse in den Fokus. Aus diesem Grund soll die Studie den aktuellen Forschungsbedarf identifizieren. Dabei finden neben den verschiedenen notwendigen Versuchsmethoden auch die relevanten Werkstoffe bzw. Werkstoffgruppen Berücksichtigung. Bislang konnten für BKS und BVW in den unterschiedlichen Branchen die nachfolgenden (Langzeit-)Beständigkeit identifiziert werden. • Mechanisches Langzeitverhalten (Ermüdung, Zeitstandverhalten) unter Berücksichtigung der Prüfbedingungen • Medien- und Strahlenbeständigkeit • Klimawechselbeständigkeit • (Hygro)-Thermische Alterung • Werkstoffschädigung durch biologische Abbauprozesse (insbesondere bei bioabbaubaren Kunststoffen) In enger Zusammenarbeit mit Experten aus Wirtschaftsunternehmen und Forschungseinrichtungen sollen die notwendigen Informationen ermittelt werden. Johannes Fuchs
Tel.: +49 561 804-0
j.fuchs@uni-kassel.de
Universität Kassel - Fachbereich 15 Maschinenbau - Institut für Werkstofftechnik - Fachgebiet Kunststofftechnik
Mönchebergstr. 3
34125 Kassel
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01.02.2016

2018-09-30

30.09.2018
22001215Verbundvorhaben: Entwicklung neuartiger Modifikatoren auf Basis nachwachsender Rohstoffe für Compounds und Blends aus biobasierten Kunststoffen; Teilvorhaben 1: Modifikatoren für biobasierte Kunststoffe, Koordinierung - Akronym: Bio-AdditivesZur Eigenschaftsanpassung von Biokunststoffen existieren bereits zahlreiche Additive, die jedoch größtenteils des petrochemischen Ursprungs sind. Durch teileweise beträchtliche Anteile dieser Zuschlagstoffe im Compound (30–70 Gew.-%) sinkt der biobasierte Anteil des Materialsystems entsprechend. Gesamtziel des Vorhabens ist daher die Entwicklung und Anwendung neuartiger Modifikatoren auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen zur Verbesserung der mechanischen, thermischen und verarbeitungstechnischen Eigenschaften vor allem der chemisch neuartigen biobasierten Kunststoffe wie Polymilchsäure (PLA), Polyhydroxybutyrat (PHB) etc.. Die Arbeitsplanung umfasst folgende Punkte: Recherche zum Stand der Technik Experimentelle Untersuchungen Untersuchung der Zudosierung hochviskoser Harzsysteme Screening und Auswertung der Harzsysteme des Industriepartners Herstellung und Validierung optimierter Biomodifikatoren Optimierung der Verarbeitung harzbasierter Modifikatoren Optimierung der "Verarbeitbarkeit im Spritzgießverfahren" Praktische Umsetzung und marktfähige Anwendungen Zusammenfassung der Ergebnisse Eine detailierte Beschreibung des Arbeitsplans bzw. der Arbeitspakete ist in der Anlage enthalten.Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Nendel
Tel.: +49 371 531-32545
wolfgang.nendel@mb.tu-chemnitz.de
Technische Universität Chemnitz - Fakultät für Maschinenbau - Institut für Strukturleichtbau (IST) - Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung
Reichenhainer Str. 31/33
09126 Chemnitz
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01.12.2016

2018-06-30

30.06.2018
22001916Natives PHB-Pulver für eine effiziente Herstellung von komplexen Biokunststoffbauteilen durch Selektives Lasersintern - Machbarkeitsstudie - (BioSLS) - Akronym: BioSLSDie Projektstudie umfasst die Erforschung verschiedener technologischer Varianten zur Eigenschaftsmodifizierung nativer PHA-Pulver sowie anschließender Formteilherstellung im generativen Lasersinterverfahren SLS. Positive Ergebnisse sollen im Anschluss an die einjährige Projektstudie zur Initiierung neuer Industrie- und Forschungsprojekte genutzt werden, die zu einer Etablierung des Biokunststoffs PHA bzw. seiner Derivate als adäquates Ausgangsmaterial für die generative Fertigung sowohl technischer Formteile als auch Konsumgüter führen. AP 1 Materialauswahl und Beschaffung AP 2 Charakterisierung des Probematerials AP 3 Einsatz von Sinterpulvern oder Fließhilfen AP 4 Niederdruck-Plasmabehandlung AP 5 Plasmapolymerisation (PE-CVD) AP 6 SLS-Versuche AP 7 Zusammenfassung der ErgebnisseProf. Dr.-Ing. Wolfgang Nendel
Tel.: +49 371 531-32545
wolfgang.nendel@mb.tu-chemnitz.de
Technische Universität Chemnitz - Fakultät für Maschinenbau - Institut für Allgemeinen Maschinenbau und Kunststofftechnik - Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung
Reichenhainer Str. 31/33
09126 Chemnitz
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2019-03-01

01.03.2019

2022-02-28

28.02.2022
22002118Verbundvorhaben: Nutzung von Laubhölzern und Hölzern aus Kurzumtriebsplantagen als Torfersatz zur Entwicklung von Pflanzsubstraten, Grow-Bags und Grow-Blocks; Teilvorhaben 1: Pflanzversuche und Entwicklung von Grow- Bags und Grow-Blocks - Akronym: GrowBags-GrowBlocksDie Erdenindustrie sucht Ersatz für den aus ökologischen Gründen zunehmend eingeschränkt verfügbaren Torf. Holzfasern sind hier eine interessante Alternative, da sie bei nachhaltiger Forstwirtschaft in bestimmten jährlichen Kontingenten praktisch endlos zur Verfügung stehen. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, dem Umbau der Waldwirtschaft und dem Erhalt von Moorlandschaften im Sinne einer ökologischen Wirtschaft Rechnung zu tragen. Hierfür sollen Substratkomponenten für Blumenerde und Substrate, sowie Grow-Bags und Grow-Blocks für die Gemüseproduktion im Gewächshaus, als auch zukünftig verfügbaren Laubhölzern entwickelt und unter praxisnahen Bedingungen in Pflanzversuchen evaluiert werden. TP 1: Aufschluss von Laubhölzern mit niedriger Umtriebszeit und Hölzer aus Kurzumtriebsplantagen (KUP) zur Entwicklung von Pflanzsubstraten, Grow-Bags und Grow-Blocks (Kleeschulte Erden GmbH & Co. KG) TP 2: Praxisnahe Pflanzversuche mit Substraten, Grow-Bags und Grow-Blocks aus Laubholzfasern und Entwicklung von mit Protein gebundenen Grow-Bags und Grow-Blocks (Universität Göttingen)Prof. Dr. Alireza Kharazipour
Tel.: +49 551 39-33488
akharaz@gwdg.de
Georg-August-Universität Göttingen - Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie - Büsgen-Institut - Abt. Molekulare Holzbiotechnologie und Technische Mykologie
Büsgenweg 2
37077 Göttingen

2016-12-01

01.12.2016

2017-11-30

30.11.2017
22002516Machbarkeitsstudie zur Schweißbarkeit von neuartigen biobasierten Kunststoffen für Spritzgießanwendungen - Akronym: Bio-WeldingHeutige biobasierte Kunststoffe sind aufgrund von Materialentwicklungen und -optimierungen vermehrt in spritzgegossenen Serienanbauteilen u. a. in der Automobil , Elektro-, Sport und Schreibwarenindustrie zu finden. Im Zuge steigender Bauteilanforderungen stoßen lösbare Bauteilverbindungen oft an ihre mechanischen und konstruktiven Grenzen. Um diese steigenden Anforderungen in Zukunft dennoch zu erfüllen und das Potenzial der Materialien in weitaus größerem Umfang als bisher zu nutzen, wird das Beherrschen eines sicheren Fügeprozesses zum Verbinden von Bauteilkomponenten aus biobasierten Kunststoffen zwingend notwendig. Es existiert kein umfassendes Prozesswissen zum Schweißen neuartiger Biokunststoffe, die für Spritzgießanwendungen geeignet sind. Daher ist auch nicht bekannt, inwiefern die Wahl der Prozessparameter beim Spritzgießen einen Einfluss auf die Fügenahtqualität hat. Ziel der Machbarkeitsstudie ist die Schweißbarkeit neuartiger biobasierter Kunststoffe für Spritzgießanwendungen grundlegend zu untersuchen. Weiterhin sollen mögliche Einflüsse auf die Fügenahtqualität beim Ultraschallschweißen ermittelt werden, die aus einer Variation der Spritzgießparameter bei der Bauteilherstellung resultieren können. Für die Untersuchungen werden ausgewählte biobasierte Kunststoffe genutzt, die vielversprechende Materialeigenschaften zur Herstellung neuer Produkte aufweisen. Der Arbeitsplan umfasst zunächst eine rhelogische und kalorimetrische Materialcharaktersierung im Hinblick auf die mit hoher marktrelevanz ausgewählten Kunststoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe (PLA, CA und Bio-PA). Anschließend werden Schweißprüfkörper mit variierenden Spritzgießparametern hergestellt und mit dem Ultraschall-. bzw. Infrarotschweißverfahren gefügt. Um den Einfluss der Spritzgießparametervariationen auf die Schweißnaht zu untersuchen, erfolgt die Schweißnahtanalyse mittels Kurzzeitzugversuchen und Mikroskopie. Die Ergebnisse werden abschließend dokumentiert.Dr.-Ing. Torben Fischer
Tel.: +49 241 80-93823
oberingenieur@ikv.rwth-aachen.de
Vereinigung zur Förderung des Instituts für Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an der Rhein.-Westf. Technischen Hochschule Aachen
Seffenter Weg 201
52074 Aachen

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30.06.2018
22002815Verbundvorhaben: Lignocelluloseschäume als Leichtverpackungsmittel; Teilvorhaben 1: Anwendungsuntersuchungen, Koordinierung - Akronym: CeluPackEntwicklung und Herstellung eines druckfesten geschäumten Verpackungsmaterials aus überwiegend agrarischen Reststoffen (Maisspindeln) und weiteren lignocellulosehaltigen Rohstoffen (z. B. Holz). Die Schaumkörper sind hinsichtlich einer Verwendung als Verpackungsmaterial praxisnah zu testen. Das Verfahren und das Material ist einer Life-Cycle-Analyse zu unterziehen. Phase 1: Vorzerkleinerung und Intensivmahlung der Maisspindeln mit und ohne variable Maiskörneranteile als Stärkelieferant. Phase 2: Variation des Holzfaserstoffanteils (Refinerfasern) bei der Intensivmahlung entsprechend Phase 1. Phase 3: Chemische Charakterisierung der Suspension insbesondere der wasserlöslichen Komponenten aus den Lignocellulosen in Abhängigkeit der Desintegrationsvariablen Phase 4: Erprobung der Schäumbarkeit durch Einleiten eines Gases oder Verwendung von Treibmitteln sowie gezielte Herstellung von Schaumkörpern mit unterschiedlichen Porenstrukturen und Rohdichten Phase 5: Untersuchung der Abhängigkeit des Trocknungsprozesses sowie der thermischen Erhärtung von den Desintegrationsvariablen, den Schäumungsprozessen und den Komponentenanteilen Phase 6: Aufbau einer diskontinuierlichen Technikumsanlage zur Herstellung großformatiger Schaumkörper Phase 7: Herstellung von Schaumkörpern mittels der Technikumsanlage nach besonders erfolgversprechenden Verfahren und ausgewählter Komponentenzusammensetzung Phase 8: Charakterisierung der hergestellten Schaumkörper mittels chemischer und physikalischer Analysemethoden Phase 9: Analyse und Berechnung der Prozesskosten einschließlich der Beschaffungskosten für die Rohstoffe sowie die Entwicklung eines Logistikkonzeptes Phase 10: Anwendungsuntersuchungen und Auswertung Phase 11: Lebenszyklusanalyse der Schaumkörper Joanna Kurek
Tel.: +49 2369 9898-71
joanna.kurek@loick-biowertstoffe.de
Loick Biowertstoff GmbH
Bocksbergweg 5
17166 Teterow
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22002816Verbundvorhaben: Entwicklung eines Biokunststoffmaterials auf der Basis von Polymilchsäure zur Herstellung eines biobasierten homogenen, elastischen Fußbodenbelags als Alternative zu weich-PVC (BioFlooring); Teilvorhaben 2: Scale up Compundierung - Akronym: BioFlooringZiel des Vorhabens ist die Entwicklung eines weichmacherfreien, biobasierten, thermoplastischen Vulkanisats (Bio-TPV) aus Polymilchsäure (PLA), welches zur Herstellung kalandrierter homogener, elastischer Fußbodenbeläge geeignet ist und langfristig Weich-PVC ersetzen soll. Die Nutzung nachwachsender Rohstoffquellen sowie Fragen zum Gesundheitsrisiko eingesetzter Stoffe, zur Recyclingfähigkeit und zum ökologischen Fußabdruck eines Produktes erlangen immer höhere Bedeutung im Bausektor. Die Herstellung homogener, elastischer Fußbodenbeläge erfolgt nach heutigem Stand überwiegend aus Weich-PVC, welches die steigenden Nachhaltigkeitsanforderungen nur eingeschränkt oder gar nicht erfüllt. Zu nennen ist u.a. der hohe Anteil niedermolekularer Weichmacher im Weich-PVC-Fußbodenbelag. Zwar existieren mit Holzdielen, Parkett oder Linoleum biobasierte Alternativmaterialien, diese stellen jedoch keinen Ersatz für Weich-PVC in elastischen Fußbodenbelägen für großflächige Verlegungen dar. Ein richtungsweisender Lösungsansatz für die Substitution von PVC-Fußbodenbelägen ist dagegen der hier angestrebte Einsatz geeigneter thermoplastisch formbarer Biokunststoffe, allen voran PLA. Fraunhofer UMSICHT übernimmt im Teilvorhaben Materialentwicklung die Entwicklung eines kalandrierfähigen, elastischen Bio-TPV aus PLA. Die dynamische Vernetzung soll kontinuierlich im Extruder mittels Naturkautschuk oder biobasiertem thermoplastischem Polyurethan erfolgen. Es werden dabei auch aktuelle materialtechnische Fragestellungen des PLA wie z.B. die geringe Wärmeformbeständigkeit und die Neigung zur Nachkristallisation aufgegriffen und werkstofflich tragfähige Lösungen entwickelt. Die FKuR Kunststoff GmbH übernimmt in Anschluss das Scale-Up des entwickelten Bio-TPV in den Industriemaßstab. Die Gerflor Mipolam GmbH ist im Projekt zuständig für die Entwicklung der geeigneten Verfahrenstechnik zur Herstellung eines homogenen, elastischen Fußbodenbelags aus dem Bio-TPV.Dipl.-Ing. Mücahit Üngör
Tel.: +49 2154 9251 23
muecahit.uengoer@fkur.com
FKuR Kunststoff GmbH
Siemensring 79
47877 Willich
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2016-05-01

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30.04.2018
22002916Verbundvorhaben: Entwicklung eines einstufigen Verfahrens zur Herstellung von Compounds aus vernetzter Stärke mit biobasierten Thermoplasten im Doppelschneckenextruder (Stärkecompound); Teilvorhaben 3: Compoundierung, Bauteilprüfung - Akronym: StaerkecompoundStärke eignet sich als Füllstoff für thermoplastische Kunststoffe. Eine Vernetzung von getrockneter Stärke führt zu höheren mechanischen Eigenschaften. Hierzu ist aber ein weiterer Prozessschritt (Vernetzung) vor der eigentlichen Compoundierung erforderlich. Durch die Einarbeitung von vernetzter Stärke in einen biobasierten Kunststoff wie PLA kann der "carbon footprint" verbessert werden. Die direkte Nutzung des Biopolymeres Stärke ist energieeffizienter und somit nachhaltiger als die Verwendung von Biokunststoffen wie PLA (mehr Prozessschritte). Ein Nachteil bei der Verarbeitung von Stärke ist die erforderliche Trocknung. Dies ist mit erhöhten Kosten (Energie, Personal etc.) verbunden. Aufgrund der zuvor aufgezählten Schwierigkeiten bei der Compoundierung von Stärkeblends soll das Vorhaben folgendes Ziel erreichen: Die Entwicklung einer Compoundieranlage auf Basis eines konventionellen Doppelschneckenextruders, welche die Trocknung und Vernetzung von nativer Stärke sowie das anschließende Blenden mit biobasierten Thermoplasten innerhalb eines Prozesses ermöglicht. Eine Trocknung der Stärke vor der Compoundierung führt zu höheren mechanischen Eigenschaften und verhindert die Hydrolyse des PLA. Daher soll die native Stärke prozessintegriert getrocknet werden. MTI soll ein Konzept entwickeln um eine Trocknung und Vernetzung der Stärke in einem Heiz-/Kühlmischer und anschließende zu gewährleisten. Am IfW soll die native Stärke in einem Extruder getrocknet und vernetzt werden. Anschließend soll die modifizierte Stärke mit PLA compoundiert werden. Die Aufgabe des IAP liegt vor allem in der Auswahl und Analyse von geeigneten Vernetzern/Additiven, der Modifikation der nativen Stärke sowie der Untersuchung der Compounds. Die Compounds sollen zu Probekörpern (IfW, IAP) sowie Bauteilmustern (Projektpartner) verarbeitet und untersucht werden.Dipl.-Ing. Ulrich Schär
Tel.: +49 5231 914-127
ulrich.schaer@mti-mixer.de
MTI Mischtechnik International GmbH
Ohmstr. 8
32758 Detmold
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01.04.2019

2022-09-30

30.09.2022
22003018Verbundvorhaben: Entwicklung neuartiger biobasierter Folien mit besonderen Barriereeigenschaften für Anwendungen im Lebensmittel- und Verpackungsbereich; Teilvorhaben 1: Rezepturentwicklung und Compoundherstellung - Akronym: BioBaFolIm Rahmen des Projektes sollen neuartige biobasierte Folien mit besonderen Barriereeigenschaften für Anwendungen im Lebensmittel- und Verpackungsbereich entwickelt werden. Die Highlights des Projekts liegen in seinem synergetischen Ansatz begründet, dessen Patentierbarkeit gerade geprüft wird. Die besondere Barrierewirkung der zu entwickelnden Folien soll durch Kopplung der thermischen Aushärtung einer biobasierten und bioabbaubaren Barriereschicht auf Basis von Hybridpolymeren, die im Fraunhofer ISC entwickelt werden, mit der gleichzeitigen Morphologieoptimierung (Kristallitbildung) in der Substratfolie eingestellt werden, und zwar in einem Prozessschritt. Neben der Vereinfachung der Prozessführung im Hinblick auf die wirtschaftlichen Umsetzbarkeit lässt sich hierbei viel Energie einsparen. Die Möglichkeit eines anschließenden Recyclings soll hierbei begünstigt werden. Durch die Verwendung von nur einer Polymerart (PLA) als Hauptkomponente im Substrat und einer sehr dünnen Barriereschicht können die Abfälle im Vergleich zu Mehrschichtfolien aus unterschiedlichsten Polymeren deutlich einfacher regranuliert werden. Des weiteren können bei einer erneuten Folienextrusion, unter einer definierten Einsatzmenge der rezyclierten Bio-Barriere-Folie, die Bestandteile der zuvor generierten hybriden Beschichtung nun zusätzlich auch in die Polymermatrix eingearbeitet werden, die dort in mehrfacher Weise wirksam werden sollen: - als Keimbildner bei der Kristallisation in der Substratfolie bei einer erneuten ORMOCER-Beschichtungsbildung. - als zusätzlicher Barrierefüllstoff. - als Agens, welches dem hydrolytischen Biopolymerabbau bei der erneuten Folienextrusion aufgrund noch vorhandener Reaktivitäten entgegenwirken kann.Dr. Dirk Schawaller
Tel.: +49 7062 97687-0
dirk.schawaller@tecnaro.de
TECNARO Gesellschaft zur industriellen Anwendung nachwachsender Rohstoffe mbH
Bustadt 40
74360 Ilsfeld

2016-01-01

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30.09.2016
22003314ERA-WoodWisdom: Plastifizierung und Vulkanisierung von Naturfasern, vorzugsweise Holz, zur Erzeugung von Verpackungsmaterial (COMPAC); Teilvorhaben 3: Prozessgestaltung - Akronym: COMPACVollständige Vorhabenbeschreibung liegt vor (DHBW Karlsruhe). Andreas Hering Papertec beteiligt sich in der angewandte Forschung in WP3.4 zusammen mit DHBW und MiUn, um das Verhalten des Biofaserproduktes in der Weiterverarbeitung zu neuen Produkten zu erforschen. Klingele Papierwerke beteiligt sich mit 9 Mannmonaten bei Untersuchungen der produzierten Materialien in einer industriellen Anlage. Die Notwendigkeit besteht darin herauszufinden, wie weit sich die neue Produkte in existierenden Anlagen bearbeiten lassen. Christian Hössle
Tel.: +49 7151 701-286
christian.hoessle@klingele.com
Klingele Papierwerke GmbH & Co. KG
Alfred-Klingele-Str. 56-72
73630 Remshalden
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22003316Verbundvorhaben: Entwicklung eines Biokunststoffmaterials auf der Basis von Polymilchsäure zur Herstellung eines biobasierten homogenen, elastischen Fußbodenbelags als Alternative zu weich-PVC (BioFlooring); Teilvorhaben 3: Materialentwicklung - Akronym: BioFlooringZiel des Vorhabens ist die Entwicklung eines weichmacherfreien, biobasierten, thermoplastischen Vulkanisats (Bio-TPV) aus Polymilchsäure (PLA), welches zur Herstellung kalandrierter homogener, elastischer Fußbodenbeläge geeignet ist und langfristig Weich-PVC ersetzen soll. Die Nutzung nachwachsender Rohstoffquellen sowie Fragen zum Gesundheitsrisiko eingesetzter Stoffe, zur Recyclingfähigkeit und zum ökologischen Fußabdruck eines Produktes erlangen immer höhere Bedeutung im Bausektor. Die Herstellung homogener, elastischer Fußbodenbeläge erfolgt nach heutigem Stand überwiegend aus Weich-PVC, welches die steigenden Nachhaltigkeitsanforderungen nur eingeschränkt oder gar nicht erfüllt. Zu nennen ist u.a. der hohe Anteil niedermolekularer Weichmacher im Weich-PVC-Fußbodenbelag. Zwar existieren mit Holzdielen, Parkett oder Linoleum biobasierte Alternativmaterialien, diese stellen jedoch keinen Ersatz für Weich-PVC in elastischen Fußbodenbelägen für großflächige Verlegungen dar. Ein richtungsweisender Lösungsansatz für die Substitution von PVC-Fußbodenbelägen ist dagegen der hier angestrebte Einsatz geeigneter thermoplastisch formbarer Biokunststoffe, allen voran PLA. Fraunhofer UMSICHT übernimmt im Teilvorhaben Materialentwicklung die Entwicklung eines kalandrierfähigen, elastischen Bio-TPV aus PLA. Die dynamische Vernetzung soll kontinuierlich im Extruder mittels Naturkautschuk oder biobasiertem thermoplastischem Polyurethan erfolgen. Es werden dabei auch aktuelle materialtechnische Fragestellungen des PLA wie z.B. die geringe Wärmeformbeständigkeit und die Neigung zur Nachkristallisation aufgegriffen und werkstofflich tragfähige Lösungen entwickelt. Die FKuR Kunststoff GmbH übernimmt in Anschluss das Scale-Up des entwickelten Bio-TPV in den Industriemaßstab. Die Gerflor Mipolam GmbH ist im Projekt zuständig für die Entwicklung der geeigneten Verfahrenstechnik zur Herstellung eines homogenen, elastischen Fußbodenbelags aus dem Bio-TPV. Alexander Piontek
Tel.: +49 208 8598-1549
alexander.piontek@umsicht.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT)
Osterfelder Str. 3
46047 Oberhausen
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22003414ERA-WoodWisdom: Plastifizierung und Vulkanisierung von Naturfasern, vorzugsweise Holz, zur Erzeugung von Verpackungsmaterial (COMPAC); Teilvorhaben 4: Verarbeitungseigenschaften - Akronym: COMPACBHS Corrugated beteiligt sich in WP3.3 in der angewandten Forschung mit der Zielsetzung, die Modifizierbarkeit von neuen Biofasermaterialien zu untersuchen. BHS als weltweit führender Produzent von Wellpappenanlagen erforscht im labor- und industrienahen Maßstab die Möglichkeiten zu einer kontinuierlichen Riffelung von Faserverbundstoffen (PCF). Der Arbeitsaufwand für BHS Corrugated beträgt 4 Arbeitsmonate in dieser Teilaufgabe. BHS untersucht PCF in industriellen Applikationen. Der Arbeitsaufwand von der Firma BHS beträgt 4 Arbeitsmonate in dieser Teilaufgabe. Die Notwendigkeit besteht darin herauszufinden, wie weit sich die neue Produkte in existierenden Anlagen produzieren lassen.Dr.-Ing. Berthold Aumüller
Tel.: +49 9605 919-410
baumueller@bhs-corrugated.de
BHS Corrugated Maschinen- und Anlagenbau GmbH
Paul-Engel-Str. 1
92729 Weiherhammer

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22003517Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Biobasierte Polyurethan Verstärkungslamelle mit Cellulosefasern für Holzkonstruktionen; Teilvorhaben 2: Implementierung der Entwicklungsarbeiten in eine industrielle Demonstrationsanlage - Akronym: PULaCellGesamtziel des Vorhabens PULaCell war die erstmalige biobasierte Lösung einer Verstärkungslamelle für Holzkonstruktionen, welche die in der Außenanwendung im Baubereich notwendigen Funktionalitäten Bewitterungsstabilität und Flammschutz bereits intrinsisch beinhaltet und mechanisch die notwendigen Zugkräfte aufnehmen kann. Dazu kombinierte PULaCell die hervorragenden Eigenschaften eines neuentwickelten biobasierten PU-Harzes mit hochfesten Celluloseregeneratfasern bzw. Hybridfasern im kontinuierlichen Pultrusionsverfahren und zeigte die Verarbeitbarkeit der Materialien und die Stabilität des Verfahrens im 24 h Produktionsbetrieb auf einer industriellen Anlage. Zur Erreichung der Ziele wurde an folgenden Entwicklungsgebieten gearbeitet: • Großtechnische Verarbeitung biobasierter Polyisocyanate: Unter anderem musste hier eine passende Verarbeitungsviskosität für die homogene Vermischung und sowie eine Kompatibilität der einzelnen Harzsystembestandteile sichergestellt werden. Des Weiteren musste die Reaktivität des Harzsystemes eine ausreichende Verarbeitungszeit sicherstellen. • Biobasierte Faser und vollständige Imprägnierung: Die Herausforderung bestand in der Entwicklung einer hochfesten biobasierten Faser und seiner Schlichte, welche sich bei der idealen Verarbeitungsviskosität möglichst vollständig imprägnieren lässt, um eine höchstmögliche Kraftübertragung zu gewährleisten. • Industrielle Pultrudatherstellung: Die Arbeiten in den Entwicklungsarbeitspaketen wurden anschließend auf ihre Industrietauglichkeit an einer industriellen Anlage überprüft. Der Prozess wurde einer Ökobilanzierung und einer Wirtschaftlichkeitsrechnung unterzogen. Erste Anwendungen wurden erprobt. Michael Ruhland
Tel.: +49 8291 850-1139
mruhland@sortimo.de
Sortimo International GmbH
Dreilindenstr. 5
86441 Zusmarshausen
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22003617Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Biobasierte Polyurethan Verstärkungslamelle mit Cellulosefasern für Holzkonstruktionen; Teilvorhaben 3: Untersuchungen zum Einsatz von biobasierten Verstärkungsfasern - Akronym: PULaCellGesamtziel des Vorhabens PULaCell war die erstmalige biobasierte Lösung einer Verstärkungslamelle für Holzkonstruktionen, welche die in der Außenanwendung im Baubereich notwendigen Funktionalitäten Bewitterungsstabilität und Flammschutz bereits intrinsisch beinhaltet und mechanisch die notwendigen Zugkräfte aufnehmen kann. Dazu kombinierte PULaCell die hervorragenden Eigenschaften eines neuentwickelten biobasierten PU-Harzes mit hochfesten Celluloseregeneratfasern bzw. Hybridfasern im kontinuierlichen Pultrusionsverfahren und zeigte die Verarbeitbarkeit der Materialien und die Stabilität des Verfahrens im 24 h Produktionsbetrieb auf einer industriellen Anlage. Zur Erreichung der Ziele wurde an folgenden Entwicklungsgebieten gearbeitet: • Großtechnische Verarbeitung biobasierter Polyisocyanate: Unter anderem musste hier eine passende Verarbeitungsviskosität für die homogene Vermischung und sowie eine Kompatibilität der einzelnen Harzsystembestandteile sichergestellt werden. Des Weiteren musste die Reaktivität des Harzsystemes eine ausreichende Verarbeitungszeit sicherstellen. • Biobasierte Faser und vollständige Imprägnierung: Die Herausforderung bestand in der Entwicklung einer hochfesten biobasierten Faser und seiner Schlichte, welche sich bei der idealen Verarbeitungsviskosität möglichst vollständig imprägnieren lässt, um eine höchstmögliche Kraftübertragung zu gewährleisten. • Industrielle Pultrudatherstellung: Die Arbeiten in den Entwicklungsarbeitspaketen wurden anschließend auf ihre Industrietauglichkeit an einer industriellen Anlage überprüft. Der Prozess wurde einer Ökobilanzierung und einer Wirtschaftlichkeitsrechnung unterzogen. Erste Anwendungen wurden erprobt.Dr. Frank Hermanutz
Tel.: +49 711 9340-140
frank.hermanutz@ditf.de
Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) - Institut für Textilchemie und Chemiefasern (ITCF)
Körschtalstr. 26
73770 Denkendorf
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22003717Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Biobasierte Polyurethan Verstärkungslamelle mit Cellulosefasern für Holzkonstruktionen; Teilvorhaben 4: Prozessentwicklung zur Herstellung der Verstärkungslamellen - Akronym: PULaCellGesamtziel des Vorhabens PULaCell war die erstmalige biobasierte Lösung einer Verstärkungslamelle für Holzkonstruktionen, welche die in der Außenanwendung im Baubereich notwendigen Funktionalitäten Bewitterungsstabilität und Flammschutz bereits intrinsisch beinhaltet und mechanisch die notwendigen Zugkräfte aufnehmen kann. Dazu kombinierte PULaCell die hervorragenden Eigenschaften eines neuentwickelten biobasierten PU-Harzes mit hochfesten Celluloseregeneratfasern bzw. Hybridfasern im kontinuierlichen Pultrusionsverfahren und zeigte die Verarbeitbarkeit der Materialien und die Stabilität des Verfahrens im 24 h Produktionsbetrieb auf einer industriellen Anlage. Zur Erreichung der Ziele wurde an folgenden Entwicklungsgebieten gearbeitet: • Großtechnische Verarbeitung biobasierter Polyisocyanate: Unter anderem musste hier eine passende Verarbeitungsviskosität für die homogene Vermischung und sowie eine Kompatibilität der einzelnen Harzsystembestandteile sichergestellt werden. Des Weiteren musste die Reaktivität des Harzsystemes eine ausreichende Verarbeitungszeit sicherstellen. • Biobasierte Faser und vollständige Imprägnierung: Die Herausforderung bestand in der Entwicklung einer hochfesten biobasierten Faser und seiner Schlichte, welche sich bei der idealen Verarbeitungsviskosität möglichst vollständig imprägnieren lässt, um eine höchstmögliche Kraftübertragung zu gewährleisten. • Industrielle Pultrudatherstellung: Die Arbeiten in den Entwicklungsarbeitspaketen wurden anschließend auf ihre Industrietauglichkeit an einer industriellen Anlage überprüft. Der Prozess wurde einer Ökobilanzierung und einer Wirtschaftlichkeitsrechnung unterzogen. Erste Anwendungen wurden erprobt.Prof. Dr.-Ing. Christian Bonten
Tel.: +49 711 685-62811
christian.bonten@ikt.uni-stuttgart.de
Universität Stuttgart - Fakultät 4 Energie-, Verfahrens- und Biotechnik - Institut für Kunststofftechnik (IKT)
Pfaffenwaldring 32
70569 Stuttgart
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22003817Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Biobasierte Polyurethan Verstärkungslamelle mit Cellulosefasern für Holzkonstruktionen; Teilvorhaben 5: Betrieb der Pilot-Pultrusionsanlage und Prozessbewertung - Akronym: PULaCellGesamtziel des Vorhabens PULaCell war die erstmalige biobasierte Lösung einer Verstärkungslamelle für Holzkonstruktionen, welche die in der Außenanwendung im Baubereich notwendigen Funktionalitäten Bewitterungsstabilität und Flammschutz bereits intrinsisch beinhaltet und mechanisch die notwendigen Zugkräfte aufnehmen kann. Dazu kombinierte PULaCell die hervorragenden Eigenschaften eines neuentwickelten biobasierten PU-Harzes mit hochfesten Celluloseregeneratfasern bzw. Hybridfasern im kontinuierlichen Pultrusionsverfahren und zeigte die Verarbeitbarkeit der Materialien und die Stabilität des Verfahrens im 24 h Produktionsbetrieb auf einer industriellen Anlage. Zur Erreichung der Ziele wurde an folgenden Entwicklungsgebieten gearbeitet: • Großtechnische Verarbeitung biobasierter Polyisocyanate: Unter anderem musste hier eine passende Verarbeitungsviskosität für die homogene Vermischung und sowie eine Kompatibilität der einzelnen Harzsystembestandteile sichergestellt werden. Des Weiteren musste die Reaktivität des Harzsystemes eine ausreichende Verarbeitungszeit sicherstellen. • Biobasierte Faser und vollständige Imprägnierung: Die Herausforderung bestand in der Entwicklung einer hochfesten biobasierten Faser und seiner Schlichte, welche sich bei der idealen Verarbeitungsviskosität möglichst vollständig imprägnieren lässt, um eine höchstmögliche Kraftübertragung zu gewährleisten. • Industrielle Pultrudatherstellung: Die Arbeiten in den Entwicklungsarbeitspaketen wurden anschließend auf ihre Industrietauglichkeit an einer industriellen Anlage überprüft. Der Prozess wurde einer Ökobilanzierung und einer Wirtschaftlichkeitsrechnung unterzogen. Erste Anwendungen wurden erprobt.Dipl.-Ing. Herbert Engelen
Tel.: +49 721 4640-755
herbert.engelen@ict.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT)
Joseph-von-Fraunhofer-Str. 7
76327 Pfinztal
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22004116Entwicklung neuer Wirkstoffabgabesysteme mit komplexen Release-Profilen auf der Basis von NWR für den Einsatz im Bereich Textilveredelung (WikoRelease-II) - Akronym: WikoRelease-IIAuf der Grundlage einer Machbarkeitsstudie FKZ 22001514 fokussiert das Thema des geplanten Forschungsvorhabens auf die Entwicklung intelligenter Wirkstoffabgabesysteme mit multivalenter Nutzbarkeit bezüglich ihres reversiblen Be- und Entladens. Im Fokus steht neben der Entwicklung reaktiver Mikrocontainer die Übertragung ausgewählter Rezepturen in den Technikum-Maßstab. Im Mittelpunkt stand die Entwicklung von Kern-Schale-strukturierten Mikrocontainern sowie oberflächenmodifizierten Celluloseperlen, welche jeweils mit oberflächennahen Reaktivgruppen ausgestattet sind. Durch die Präsenz geeigneter Reaktivzentren ist kovalentes Fixieren dieser Kapseln an verschiedene Fasern bzw. Textilien zu gewährleisten. Die so modifizierten Gewebe bilden die Grundlage für Untersuchungen über die Wiederbeladbarkeit der immobilisierten Mikrokapseln. Die Kern-Schale-Partikel bestehen aus nichtreaktiven oberflächenmodifizierten Celluloseperlen, umhüllt von einer Polyurethan-Schale mit blockierten Isocyanatgruppen als Reaktivzentren. In Bezug auf die Perlcellulose wird der Versuch unternommen, durch Erhöhung der Porenzahl die Oberfläche und damit die Beladungskapazität der Mikrocontainer zu erhöhen. Aus diesem Grund werden geeignete Ligninderivate für das Standardverfahren zur Gewinnung von Celluloseperlen synthetisiert und ausgewählt. Nach dem Herstellen Lignin enthaltender Perlen ist das Lignin unter alkalischen Bedingungen wieder zu entfernen, sodass letztendlich Perlcellulose mit einer größeren spezifischen Oberfläche sowie Beladungskapazität entstehen kann. Neben Untersuchungen des Release-Verhaltens primär beladener Mikrocontainer in Abhängigkeit der Zeit gelten Studien zum Wiederbeladen und erneuten Freisetzen von Wirkstoffen als besonders interessant. Dafür stehen einzelne Modellsubstanzen wie beispielsweise Toluol oder Helional, aber auch Wirkstoffgemische zur Verfügung.Die Gewinnung von Rohlignin L aus Schwarzlauge sowie die Isolierung niedermolekularer Ligninextrakte L(Ex) aus dem Rohlignin erfolgte mittels Extraktion unter Verwendung von Isopropanol, die Ausbeuten bewegten sich im Bereich zwischen 25% - 30%. Ausgehend von L(Ex) konnten folgende hydrophobe Ligninester synthetisiert werden: Acetat, Propionat, Hexanoat, Pivalat, Cinnamat, Dihydrocinnamat, Phenylacetat und Ethylsuccinat. Es gelang sphärische Percellulosen unter Anwendung verschiedener Varianten im Labor- und Technikumsmaßstab herzustellen. Dabei lieferte das Standard-Verfahren (Variante 2) PC mit monomodalen Partikelgrößenverteilungen sowie mittleren Teilchendurchmessern zwischen 1 und 12 µm. Auch die Herstellung von Perlcellulosen im größeren Maßstab (Technikum-Verfahren, Variante 1) führte zu monomodalen Partikelgrößenverteilungen. Die Partikelgrößen selbst ließen sich durch Variation des Substrats Celluloseacetat sowie der Konzentration des Schutzkolloids adaptieren. Wesentlichste Verbesserungen in den Partikelgrößen und spezifischen Oberflächen gelangen durch den Zusatz spezieller Ligninester, insbesondere Ligninpropionat, bei der Partikelherstellung (Variante 3). Einen weiteren Schwerpunkt bildete die chemische Oberflächenmodifizierung von Perlcellulose (PC). Es sind Untersuchungen zur Carboxymethylierung (A), zur Oxidation mit TEMPO-NaOCl/NaBr (B) und außerdem zur Veresterung mit Bernsteinsäureanhydrid (C) sowie mit Dimethylcarbonat (D) bzw. Zitronensäure (E) durchgeführt worden. Variante A liefert die höchsten DS-Grade, verursacht aber auch zu starkes Quellen der PC. Methode C erlaubt die Veresterung mit Bernsteinsäure ohne Aufquellen der PC, die Aktivierung der freien Carboxylgruppe bereitet aber Probleme. Einen weiteren Schwerpunkt stellten Sesshaftigkeitsuntersuchungen an PC, PC-PU sowie chemisch modifizierter PC dar. Dr. rer. nat. Gunnar Engelmann
Tel.: +49 331 568-1210
gunnar.engelmann@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam
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01.06.2016

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29.02.2020
22004516Verbundvorhaben: Entwicklung und Erprobung von nicht migrierenden Weichmachern für Poly-L-Milchsäure (Stereoflex); Teilvorhaben 2: Scale-up der Werkstoffherstellung - Akronym: Stereoflex Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die produkt- und anwendungsorientierte Entwicklung einer neuen Weichmacherklasse mit hoher Flexibilisierungseffizienz und geringer Migrationsneigung für Poly-L-Milchsäure. Die verringerte Migrationsneigung soll durch eine »Verankerung« der Weichmacher über einen Stereokomplex zwischen Poly-L-Milchsäureketten der Matrix und Poly-D-Milchsäureblöcken der Weichmachermoleküle erreicht werden. Die zu entwickelnden Materialien werden in Hinblick auf eine mögliche großtechnische Herstellung bzw. Einarbeitung untersucht. Hauptanwendungsgebiet ist in flexiblen Folienmaterialien zu sehen Zunächst werden die Produktanforderungen zusammengestellt und die Additivsysteme (Copolymere) aufgrund theoretischer Betrachtungen ausgewählt. Anschließend werden Laborsynthesen der Copolymere und deren Analytik durchgeführt. Für erste Kennwerte über das Verhalten der synthetisierten Copolymere im PLA werden Folien mit diesem Werkstoff im Labor und Technikumsmaßstab hergestellt und charakterisiert. Der Scale-Up und die Optimierung der Additivsynthese bilden den nächsten wichtigen Schritt. Ausgewählte Additive werden in dieser Projektphase im 10 kg Maßstab synthetisiert und charakterisiert. Im Anschluss an den Scale-Up werden die Copolymere im Labordoppelschneckenextruder mit PLLA zu Granulaten verarbeitet und untersucht. Nach Bestimmung der Materialkennwerte werden ausgewählte Granulate im Labormaßstab zu Folien verarbeitet und anwendungstechnisch getestet. Schließlich werden Mustermengen auf einem großtechnischen Doppelschneckenextruder hergestellt und diese bei einem Folienhersteller abgemustert. Frank-Martin Neumann
Tel.: +49 2154 9251-0
frank-martin.neumann@fkur.com
FKuR Kunststoff GmbH
Siemensring 79
47877 Willich
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01.05.2019

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31.10.2022
22004517Verbundvorhaben: Module auf Basis biogener Phasenwechselmaterialien (PCM) zur natürlichen Temperierung im Transport- und Gebäudewesen; Teilvorhaben 1: Geschäumte PCM Module - Akronym: BioPCMZiel des Vorhabens ist, die thermisch isolierenden Eigenschaften eines Schaumstoffes und die temperaturregelnden und -speichernden Eigenschaften von Phasenwechselmaterialien (PCM) in einem Bauteil zu verbinden. Das zu entwickelnde System soll aus verschiedenen Elementen auf Basis nachwachsender Rohstoffe bestehen. Als strukturgebendes und isolierendes Trägermaterial werden geschäumte Grundkörper aus Biopolymer-Schäumen entwickelt. Zur Temperaturregelung werden PCM aus natürlichen organischen Stoffen wie Paraffinen oder Salzen eingesetzt. Die Makroverkapselung der PCM erfolgt über strukturierte Folien auf Basis von Biopolymeren. Optional werden feuchtigkeitsregelnde Lehmschichten mit eingebracht. Resultat sind umweltfreundliche PCM-Module, die Isolation mit Wärmespeicherfähigkeit und Temperaturregelung verbinden und zur Gebäudedämmung sowie in der Verpackungstechnik eingesetzt werden können. Sandra Pappert
Tel.: +49 721 4640-469
sandra.pappert@ict.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT)
Joseph-von-Fraunhofer-Str. 7
76327 Pfinztal

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22004518Holzbasierte Hybridnanokomposite als multifunktionale Hochleistungsausgangsmaterialien für den 3D-Druck (Nanofibrills) - Akronym: NanofibrillsDer 3D-Druck ermöglicht die präzise Herstellung individuell angepasster Produkte und bietet ein großes Potential. Es werden aber gegenwärtig eine Vielzahl an nicht biologisch abbaubaren Materialien genutzt. Dies führt unmittelbar zu einer Erhöhung der globalen CO2-Emissionen sowie der Verschmutzung der Weltmeere. Daher ist es notwendig, neuartige Materialien auf Grundlage nachwachsender Rohstoffe zu entwickeln. Cellulosenanofibrillen (CNF) aus Holz sind definiert als fibrillierte Nanopartikel mit einer Dicke von < 1 µm. Die Integration von CNF in 3D-gedruckte Bionanokomposite ist ein vielversprechender Ansatz um erneuerbare Materialien herzustellen, die ein niedriges Gewicht aufweisen und biologisch abbaubar sind. Zusätzlich könne CNF die mechanischen Eigenschaften von Verbundmaterialien signifikant verbessern. Im Rahmen des Forschungsprojektes sollen Hybrid-Materialien erzeugt werden, indem anorganischen Nanoteilchen mit der CNF verbunden werden. Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung einer Grundsubstanz aus CNF, deren Oberfläche im Rahmen einer kontrollierten radikalischen Polymerisation chemische modifiziert wird. Parallel werden anorganische Nanopartikel an der Oberfläche modifiziert, damit sie mit den modifizierten CNF verbunden werden können. Durch die kontrollierte radikalische Polymerisation wachsen die vorher ausgewählten Monomere auf der CNF, während sie zeitgleich die anorganischen Nanoteilchen mit der CNF verbinden. Dabei übertragen die anorganischen Nanopartikel ihre Eigenschaften auf das finale Material, während sie gleichzeitig eine Quervernetzung zwischen den einzelnen CNF ermöglichen. Dadurch wird ein starkes und widerstandsfähiges Netzwerk gebildet, das mittels 3D-Druck verarbeitet wird. Dieses Forschungsprojekt wird sich hauptsächlich auf das Tintenstrahldrucken konzentrieren, bei dem die erzeugten Hybridmaterialien als Gel vorliegen.Prof. Dr. Bodo Saake
Tel.: +49 40 822459-206
bodo.saake@uni-hamburg.de
Universität Hamburg - Fakultät für Mathematik, Informatik u. Naturwissenschaften - Fachbereich Biologie - Institut für Holzwissenschaften (IHW)
Leuschnerstr. 91
21031 Hamburg

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29.02.2020
22004816Verbundvorhaben: Entwicklung und Erprobung von nicht migrierenden Weichmachern für Poly-L-Milchsäure (Stereoflex); Teilvorhaben 3: Scale-Up der Copolymersynthese - Akronym: StereoflexVorhabensziel : Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die produkt- und anwendungsorientierte Entwicklung einer neuen Weichmacherklasse mit hoher Flexibilisierungseffizienz und geringer Migrationsneigung für Poly-L-Milchsäure. Die verringerte Migrationsneigung soll durch eine »Verankerung« der Weichmacher über einen Stereokomplex zwischen Poly-L-Milchsäureketten der Matrix und Poly-D-Milchsäureblöcken der Weichmachermoleküle erreicht werden. Die zu entwickelnden Materialien werden in Hinblick auf eine mögliche großtechnische Herstellung bzw. Einarbeitung untersucht. Hauptanwendungsgebiet ist in flexiblen Folienmaterialien zu sehen. Arbeitsplanung: Zunächst werden die Produktanforderungen zusammengestellt und die Additivsysteme (Copolymere) aufgrund theoretischer Betrachtungen ausgewählt. Anschließend werden Laborsynthesen der Copolymere und deren Analytik durchgeführt. Für erste Kennwerte über das Verhalten der synthetisierten Copolymere im PLA werden Folien mit diesem Werkstoff im Labor und Technikumsmaßstab hergestellt und charakterisiert. Der Scale-Up und die Optimierung der Additivsynthese bilden den nächsten wichtigen Schritt. Ausgewählte Additive werden in dieser Projektphase im 10 kg Maßstab synthetisiert und charakterisiert. Im Anschluss an den Scale-Up werden die Copolymere im Labordoppelschneckenextruder mit PLLA zu Granulaten verarbeitet und untersucht. Nach Bestimmung der Materialkennwerte werden ausgewählte Granulate im Labormaßstab zu Folien verarbeitet und anwendungstechnisch getestet. Schließlich werden Mustermengen auf einem großtechnischen Doppelschneckenextruder hergestellt und diese bei einem Folienhersteller abgemustert.Dr. Hasso v. Zychlinski
Tel.: +49 8823-1351
hasso@unavera.de
UNAVERA ChemLab GmbH
Am Ländbach 20
82481 Mittenwald
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01.10.2017

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31.03.2020
22004817Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Extrudierte und Co-extrudierte Profile aus pflanzenreststoffverstärkten Biokunststoffen für Fenster und weitere architektonische Anwendungen; Teilvorhaben 2: Materialentwicklung und -prüfung sowie Profilextrusion - Akronym: Bio-ProfileDie Aufgabenstellung des TV bestand darin, Materialien zur Extrusion von Fassadenprofilen auf Basis von Biokunststoffen und agrarischen Reststoffen, z. B. Weizenstroh, zu entwickeln, wobei der Schwerpunkt auf der Entwicklung flammgeschützter Materialien lag. Die Rezepturen wurden mittels Compoundierung hergestellt und auf einem Profilextruder zu Fassadenprofilen ("Bioprofilen") weiterverarbeitet. Um eine möglichst geringe Menge an Flammschutzmitteln einsetzen zu müssen, sollten diese nur in eine co-extrudierte Schicht eingebracht werden. Somit war es ein weiteres Ziel, die Parameter für die Co-Extrusion optimal einzustellen und prüfbare Profile herzustellen. Zum Flammschutz von lignocelluloseverstärkten Biokunststoffen sind einige grundlegende Kenntnisse vorhanden, jedoch existieren aktuell nur wenige Informationen zur Dauerhaftigkeit der Flammschutzwirkung. Daher wurde der Schwerpunkt in diesem TV auf die Untersuchung der Dauerhaftigkeit der Flammschutzwirkung in den extrudierten Profilen gelegt. Als Flammschutzmittel (FSM) wurden Ammoniumpolyphosphat (APP), expandierbarer Graphit und Magnesiumhydroxid für die Untersuchungen verwendet. Das TV 2 bestand aus den folgenden Versuchsserien: • Versuchsserie 1: Materialentwicklung für die co-extrudierte Schicht • Versuchsserie 2: Ermittlung der geeigneten Menge an FSM zur Verwendung in der co-extrudierten Schicht bei Hohlkammerprofilen sowie erste Untersuchungen zur Witterungsstabilität; • Versuchsserie 3: Vergleich der Wirksamkeit von FSM in der co-extrudierten Schicht bei Extrusion von Hohlkammerprofilen und Vollprofilen; • Versuchsserie 4: Vergleich der Wirksamkeit von FSM in der co-extrudierten Schicht und als Masseschutz bei der Extrusion von Vollprofilen. Neben der Flammschutzwirkung vor und nach einer künstlichen Bewitterung über 28 Tage im Xenon-Gerät wurden auch weitere Eigenschaften der Profile (u.a. mechanische, physikalische) ermittelt und mit den Anforderungen nach DIN EN 15534-5 und ETAG 028 abgeglichen.Die Ergebnisse mit den Untersuchungen des Cone Calorimeters zeigten, dass die maximale Wärmefreisetzungsrate (pHRR) bei unbewitterten, co-extrudierten Profilen durch den Einsatz von FSM in der Co-Ex-Schicht um bis zu 49% reduziert werden kann. Die gesamte freigesetzte Wärme (THR600s) konnte durch die FSM um bis zu 42% reduziert werden. Der Entzündungszeitpunkt konnte um bis zu 90% verlängert werden. Nach einer 28-tägigen Bewitterung im Xenon-Gerät wurden die extrudierten Profile (Hohlkammer- und Vollprofile) wiederum im Cone Calorimeter untersucht. Zur Bewertung wurde die ETAG 028 (2012) herangezogen. Die Anforderungen der ETAG 028 konnten unter den Bedingungen nicht erfüllt und weder Klasse C noch B erreicht werden. Ein Grund für die Herausforderungen bei der Verarbeitung und hinsichtlich des Flammschutzes stellt die geringe thermische Stabilität des Weizenstrohs im Vergleich zu Holzmehl dar. Insgesamt kann schlussgefolgert werden, dass die FSM eine deutliche Wirkung zeigen, jedoch die Wärmefreisetzung aus den Profilen mit den verwendeten Materialien von vornherein sehr hoch ist. Weitere ausgewählte Eigenschaften der Compounds und Profile wurden ermittelt und mit den Anforderungen gemäß DIN EN 15534-5 abgeglichen. In einigen Fällen waren die Wasseraufnahme und thermische Ausdehnung bei Extrusion von Vollprofilen zu hoch.Die Farbe der extrudierten Profile wurde durch Zugabe der FSM nach einer künstlichen Bewitterung nachteilig verändert, wobei der ¿E teilweise Werte >10 erreichte. Die Verwendung von Weizenstrohmehl für die Profilextrusion ist mit verfahrenstechnischen Herausforderungen verknüpft. Das Material zersetzt sich unter den Bedingungen der Extrusion leicht und es besteht ein enges Verarbeitungsfenster. Es wurde festgestellt, dass die Verwendung von Holzmehl im Kern bei der Herstellung von Profilen mit Weizenstroh in der co-extrudierten Schicht vorteilhaft ist und zu einem stabileren Prozess führt.Dr. Arne Schirp
Tel.: +49 531 2155-336
arne.schirp@wki.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Holzforschung - Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI)
Bienroder Weg 54 E
38108 Braunschweig
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01.10.2019

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22004818Grundlagenuntersuchungen zu neuen Hochleistungsverbunden aus Naturfasern und Guss-Polyamid - Akronym: NAFGUPAIn der Projektstudie sollen eingehende Untersuchungen zur Naturfaserverstärkung von Guss-Polyamiden durchgeführt und Grundlagen für ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von unidirektional verstärkten Naturfaser-PA6-Tapes erarbeitet werden. Die sog. Guss-Polyamide sind reaktive thermoplastische Matrixsysteme, die erst nach der Komponentenvermischung im Werkzeug unter kontrollierten Bedingungen und Ausschluss von Feuchte zu einem langkettigen Polyamid vernetzen. Sie sind in ihren Eigenschaften den extrudierten und gespritzten Pendants ebenbürtig. Bei der Extrusions- und Spritzgießverarbeitung konventioneller PA6-Typen ist jedoch eine hohe Verarbeitungstemperatur von ca. 250 °C notwendig. Zudem kommt diese Temperaturbelastung zweifach zustande – zunächst bei der Compoundierung und anschließend beim Spritzgießen zum Fertigteil –, was eine Verwendung von Naturfasern als Füll- oder Verstärkungsstoff nahezu ausschließt. Die Vernetzungstemperaturen von Guss-Polyamiden liegen dagegen zwischen 160 °C und 190 °C, wodurch die Temperaturbelastung von Naturfasern bei der Halbzeugfertigung und Formgebung zum Bauteil (kurzzeitig bei ca. 230 °C) deutlich mindert. Darüber hinaus können dank der geringen Viskosität der Schmelze vor der Vernetzung hohe Faservolumenanteile (bis über 70 vol.-%, nur bei Naturfasern dank der Faserdickenverteilung möglich) bzw. eine sehr gute Faserimprägnierung erreicht werden. Diese besonderen Eigenschaften von Guss-PA sowie ihr gegenüber den Standard-Polyamiden sehr geringer Preis machen die Kombination mit Naturfaserverstärkung sowohl aus der materialtechnischen als auch aus der vermarktungstechnischen Sicht attraktiv. Bisher fehlen jedoch die notwendigen Grundlagen. Der Schwerpunkt der geplanten Arbeiten umfasst den Nachweis prinzipieller Umsetzbarkeit der Naturfaserverstärkung im Guss-PA und der Herstellung von Hochleistungsprepregs aus Naturfasergelegen und -geweben in einem kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Verfahren.Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Nendel
Tel.: +49 371 531-32545
wolfgang.nendel@mb.tu-chemnitz.de
Technische Universität Chemnitz - Fakultät für Maschinenbau - Institut für Allgemeinen Maschinenbau und Kunststofftechnik - Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung
Reichenhainer Str. 31/33
09126 Chemnitz

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01.08.2015

2018-02-28

28.02.2018
22005113Verbundvorhaben: Entwicklung von schäumbaren, biobasierten Kunststoffrezepturen zur Herstellung alternativer und eigenschaftsoptimierter Bienenbeuten; Teilvorhaben 1: Modifizierung von Holzpartikeln, Verarbeitung, Koordinierung - Akronym: GeschaeumtesWPCIn dem hier beantragten Gemeinschaftsforschungsprojekt soll, als biobasierte Alternative und zur Optimierung der anwendungsbezogenen Eigenschaften, ein neuer Werkstoff für Honigbienenbehausungen (Honigbienenbeuten) entwickelt und auf Praxistauglichkeit untersucht werden. Die Verfahren und die Werkstoffrezepturen sollen auch für weitere Anwendungen nutzbar sein. Es sollen geeignete Werkstoffrezepturen und Herstellungsverfahren für die Herstellung von schäumbaren, thermoplastischen, holzfaserverstärkten Kunststoffen entwickelt und charakterisiert werden. Idealerweise besteht dabei der thermoplastische Kunststoff ebenfalls aus nachwachsenden Rohstoffen und ist darüber hinaus witterungsbeständig. Für die Rezepturentwicklung werden am Fraunhofer WKI die unterschiedlichen Rezepturbestandteile compoundiert. Für die Rezeptur sollen unterschiedliche Kunststoffe und Holzbestandteile sowie Treibmittel und andere Additive, in Hinblick auf Ihre Schäumbarkeit, Verarbeitungsfähigkeit, Materialeigenschaften und den Auswirkungen auf das Bienenvolk werden. Die Untersuchungen werden im Verbund von Hochschule Osnabrück und dem Fraunhofer WKI durchgeführt. Hierbei wird an der Hochschule Osnabrück der Schwerpunkt auf die Verfahrenstechnik Spritzgießen, am Fraunhofer WKI auf die Rezepturentwicklung und die Profilextrusion von WPC-Schäumen gelegt. Die Untersuchungen der Materialien im Bienenvolk und dessen Auswirkungen auf die Honigqualität werden vom LAVES Institut für Bienenkunde durchgeführt und ausgewertet. Für Versuche im industriellen Maßstab, engagieren sich die Industriepartnern Naftex GmbH und Georg Utz GmbH. Bei diesen Unternehmen können die geeigneten Rezepturen in größeren Mengen compoundiert und über die Verfahrenstechniken "Extrusion" und "Spritzguss" zu großvolumigen Formteilen verarbeitet werden. Somit kann die Machbarkeit dargestellt und am Ende des Projektes ein Demonstrator für Veröffentlichungen, Fachtagungen, Messen hergestellt werden.Dr. Arne Schirp
Tel.: +49 531 2155-336
arne.schirp@wki.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Holzforschung - Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI)
Bienroder Weg 54 E
38108 Braunschweig
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01.08.2017

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31.01.2021
22005117Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Entwicklung eines biobasierten hochkratzfesten Autoklarlacks auf der Basis von rekonfigurierbarem Cyclodextrin; Teilvorhaben 2: Synthese der Cyclodextrin-Copolymere und deren Komplexierung - Akronym: BioCoatZiel des geplanten Verbundvorhabens ist die Entwicklung eines hochkratzfesten Lacks auf Basis nachwachsender Rohstoffe mit einem gegenüber bestehenden Produkten deutlich verbesserten Eigenschaftsprofil. Die Motivation für die Neuentwicklung liegt hierbei zum einen in der Forderung nach einem umweltfreundlichen, weitestgehend biobasierten Lacksystem, zum anderen in einer signifikanten Qualitätsverbesserung durch die Nutzung spezieller Eigenschaften der eingesetzten Rohstoffe zur Steigerung der Kratzfestigkeit. Gegenüber den auf dem Markt erhältlichen, nicht biobasierten Produkten soll sich der neuartige Lack durch eine besonders ausgeprägte mikromechanische Elastizität zur Rückstellung der Oberflächenkontur hervorheben. Dieses Verhalten soll durch das Einbringen mechanischer Kupplungsstücke auf molekularer Ebene erreicht werden.Dr. Oliver Strube
Tel.: +49 5251 60-2133
oliver.strube@upb.de
Universität Paderborn - Fakultät für Maschinenbau - Institut für Leichtbau mit Hybridsystemen (ILH)
Warburger Str. 100
33098 Paderborn

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22005417Verbundvorhaben: Biobasierte und bioabbaubare Kunststoffe - Lösungsoption der Marine Litter Problematik?; Teilvorhaben 1: Litter-Quellen, Abbauverhalten und Materialentwicklung - Akronym: MabiKu-Mat-AbbauMarine Litter stellt eine "schleichende" Umweltverschmutzung dar. Jährlich gelangen etwa 10 Mio. t Abfälle in die Meere, wobei ca. 70% davon Kunststoffe sind. Die meisten Kunststoffe bauen sich nicht ab und rufen erhebliche ökologische Probleme hervor. Um Marine Litter zu reduzieren gibt es unterschiedliche Ansätze. Eine mögliche, aber bisher kaum untersuchte Sekundärmaßnahme ist die Substitution von persistenten Kunststoffen durch biobasierte, biologisch abbaubare Kunststoffe, welche sich auch unter marinen Bedingungen vollständig abbauen. Das Vorhaben beschäftigt sich mit der Frage, ob und in welchen Einsatzgebieten marin abbaubare Kunststoffe eine Lösungsoption der Marine Litter-Problematik darstellen können. Projektschwerpunkte sind: •Potenzialabschätzung zur Einsatzfähigkeit von Biokunststoffen im Bezug zu den kritischen Produkten und Werkstoffen, •Adaptierung und Optimierung der derzeitigen Prüfmethoden zur Untersuchung der marinen Abbaubarkeit von Kunststoffen, •systematische Untersuchung der marinen Abbaubarkeit von geeigneten biobasierten Kunststoffen, •gezielte Modifizierung zur Optimierung des marinen Abbauverhaltens bei gleichzeitig hochwertigen Gebrauchseigenschaften, •Analyse der Zusammenhänge zwischen Werkstoffmikrostruktur und marinem Abbauverhalten, •gezielte Entwicklung von Produktdemonstratoren für verschiedene Anwendungsbereiche, d.h. Seile, Spritzgussbauteile und Folien, •zusammenfassende Darstellung der Ergebnisse zur Abbaubarkeit und Materialentwicklung auf Internetportalen, sowie in der schon bestehenden Datenbank www.biokunststoffe-verarbeiten.de. Die Ergebnisse sollen so zu einem Wissens- und Technologietransfer beitragen, die Diskussionen versachlichen und zur Entwicklung von weiteren "Leuchtturm"-Produkten für spezifische Anwendungen zur Reduzierung des Marine Litters dienen. Durch die Einbindung von Industrie und Verbänden werden die Ergebnisse breiter gestreut, sowie weitere Industriepartner zur Material- und Produktentwicklung angeregtProf. Dr.-Ing. Andrea Siebert-Raths
Tel.: +49 511 9296-2230
andrea.siebert-raths@hs-hannover.de
Hochschule Hannover - Fakultät II - Maschinenbau und Bioverfahrenstechnik - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe (IfBB)
Heisterbergallee 10a
30453 Hannover

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22005717Verbundvorhaben: Entwicklung von PLA-Folientypen auf der Basis von thermoplastischen Lactid-Glykol-Blockcopolymer-Elastomeren und eines innovativen Verfahrens zu ihrer Herstellung; Teilvorhaben 1: Material- und Prozessentwicklung - Akronym: TPE-LPolylactid (PLA) hat sich im letzten Jahrzehnt als erster rein biobasierter Commodity-Kunststoff im Bereich der Verpackungsindustrie etabliert. Die geringe Bruchdehnung und Schlagzähigkeit von PLA stellen jedoch trotz der grundsätzlich hohen Marktakzeptanz dieses Polymers immer noch nicht befriedigend gelöste materialseitige Hemmnisse dar. Effiziente Weichmacher für PLA mit geringer Migrationsneigung sind bisher nicht marktgängig. Ziel des vorgestellten Forschungsvorhabens ist daher eine sowohl produkt- als auch verfahrensorientierte Entwicklung von neuen Polylactid-Typen für flexible Folienanwendungen.Dr. rer. nat. Antje Lieske
Tel.: +49 331 568-1329
antje.lieske@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam
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22006415Verbundvorhaben: Entwicklung von epoxid-basierten Bindern auf Basis nachwachsender Rohstoffe für den Einsatz in Lithium-Ionen-Batterien; Teilvorhaben 2: Entwicklung und Charakterisierung biobasierter Epoxidklebstoffkomponenten - Akronym: BeBATZiel des Projektes ist die Entwicklung eines epoxidbasierten Bindemittelsystems auf Basis nachwachsender Rohstoffe für den Einsatz in Lithium-Ionen-Batterien. Als Rohstoffe werden biobasierte ungesättigte Verbindungen wie Öle oder Fette und kurzkettige biobasierte ungesättigte Polyester eingesetzt bzw. entwickelt und abschließend epoxidiert. Durch Wahl der eingesetzten Monomere und Herstellungsverfahren werden die neuen Epoxidharze hinsichtlich Festigkeit, Porosität und elektrischen Eigenschaften speziell für Anwendungen in Li-Ionen-Batterien optimiert. Das Thünen-Institut ist für die Entwicklung der Epoxidklebstoffkomponenten auf Basis nachwachsender Rohstoffe verantwortlich und führt die damit verbundenen Synthese und Charakterisierungsarbeiten (Veresterungen, Epoxidierungen, Quantifizierung funktioneller Gruppen, thermische, rheologische und dynamisch mechanische Analyse) durch. Das Institut für Füge- und Schweißtechnik ifs wird in diesem Vorhaben aufgrund der Kompetenzen im klebtechnischen Bereich die Analytik der für einen Klebstoff charakteristischen Eigenschaften vornehmen und in enger Zusammenarbeit mit dem Thünen-Institut die Epoxid-Binder modifizieren. Die Einarbeitung des Aktivmaterials, Vorversuche zur Herstellung von Elektrodenfolien sowie die Bestimmung der Eigenschaften der Batteriezellen (Leitfähigkeit, Porosität u.a) und erste Vorversuche zur Herstellung von Elektrodenfolien werden ebenfalls am ifs durchgeführt. Diese Vorversuche werden begleitet von der Custom Cells Itzehoe GmbH, die ausgehend von den optimierten Bindern und Rezepturen der Vorversuche und ausgehend von den Ergebnissen der Charakterisierungen die Laborprozesse in ein industriell realisierbares Verarbeitungskonzept (Scale -Up ) erarbeitet.Im Forschungsprojekt wurden alternative Binder aus nachwachsenden Rohstoffen für den Einsatz in Lithium-Ionen-Batterien insbesondere zur Befestigung des Elektrodenmaterials entwickelt und getestet. Der Fokus lag auf biobasierten Zweikomponentensystemen aus Epoxiden und Härtern, die den standardmäßig eingesetzten Binder auf petrochemischer Basis vollständig ersetzen sollten ohne die Eigenschaften der Batterie, sowie deren Prozessierung zu beeinflussen. Im Projektverlauf wurden insgesamt 21 Epoxid/Härter-Bindersysteme als alternative biobasierte Binder für die Herstellung von Elektroden der Lithium-Ionen-Batterien entwickelt. Zur Entwicklung und Herstellung der Epoxidklebstoffkomponente wurden kommerziell verfügbare Epoxide herangezogen wie bspw. fettsäuremodifizierte Bisphenol-A-Diglycedylether oder epoxidierte Pflanzenöle. Der Bioanteil der ausgehärteten 2K-Epoxid-Bindemittelsysteme wurde erhöht, indem biobasierte Härter, wie bspw. fettsäuremodifizierte Amine, Bernsteinsäureanhydrid und fettsäuremodifizierte Dicarbonsäuren verwendet wurden. Mit diesen Erkenntnissen konnten erste Batteriekathoden gefertigt werden. Im Scale-up-Versuch war es möglich, ausgesuchte Systeme industrienah zu verarbeiten. In den Bereichen der Haftung, der Elastizitätseigenschaften und der Trocknungseigenschaften wurden sehr gute Ergebnisse erzielt. Insbesondere das Molekulargewicht der eingesetzten Binder ist ausschlaggebend für die Herstellung und auch später für die Performance der Batteriezellen. Die erarbeiteten Ergebnisse zur Aushärtung biobasierter Epoxide mit Härtern sind sehr aussichtsreich. Die Charakteristika und Anwendungsmöglichkeiten beschränken sich nicht nur auf die Batteriebeschichtungen. Die Eigenschaftsprofile lassen die Möglichkeit zu, konventionelle Epoxide aber auch andere Klebstoffe, je nach Anforderungskriterien zu substituieren.Dr. Henning Storz
Tel.: +49 531 596-4127
henning.storz@thuenen.de
Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei - Institut für Agrartechnologie
Bundesallee 47
38116 Braunschweig
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22006417Verbundvorhaben: Passgenaues und produktindividuelles additives Fertigen von Verpackungen aus biobasierten Schäumen (BioFoamPrint); Teilvorhaben 3: Eignungsprüfung, Transportsimulation - Akronym: BioFoamPrintDer Versand von Klein-/Konsumgütern erfolgt heutzutage überwiegend in Form von standardisierten Umverpackungen aus Pappwerkstoffen. Ein entscheidender Nachteil der Verpackungen sind deutlich überdimensionierte Umverpackungen und geringe Ausnutzungsgrade der Ladekapazitäten der eingesetzten Transportmittel. Daraus resultieren sowohl höhere Transportkosten als auch ein erhöhter Ausstoß klimaschädlicher Gase. Hinzu kommen die Aufwendungen für die Lagerung und den Transport von Umverpackungen und Füllmaterial. Als Lösungsansatz dieses Problems wird die Entwicklung einer passgenauen produktindividuellen Verpackung auf Basis nachwachsender Rohstoffe verfolgt. Die Herstellung erfolgt additiv, indem Bioschäume erstmals in einem 3D-Druckverfahren, z. B. direkt im Lager, verarbeitet werden. Im Ergebnis steht eine passgenaue produktindividuelle umweltschonende Verpackungslösung. Auf eine Umverpackung mit fest definierten Größenabstufungen und Füllmaterial kann vollständig verzichtet werden. Kosten und hoher Materialeinsatz, die aufgrund von überdimensionierten Verpackungen entstehen, werden so auf ein Minimum reduziert.Dipl.-Ing. Jörg Loges
Tel.: +49 231 560779-81
j.loges@vvl-ev.de
Verein zur Förderung innovativer Verfahren in der Logistik, VVL e.V. - Institut für Verpackungstechnik (IfV)
Giselherstr. 34
44319 Dortmund
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22006418Verbundvorhaben: Module auf Basis biogener Phasenwechselmaterialien (PCM) zur natürlichen Temperierung im Transport- und Gebäudewesen; Teilvorhaben 2: Thermogeformte Makroverkapselung - Akronym: BioPCMZiel des Vorhabens ist, die thermisch isolierenden Eigenschaften eines Schaumstoffes und die temperaturregelnden und -speichernden Eigenschaften von Phasenwechselmaterialien (PCM) in einem Bauteil zu verbinden. Das zu entwickelnde System soll aus verschiedenen Elementen auf Basis nachwachsender Rohstoffe bestehen. Als strukturgebendes und isolierendes Trägermaterial werden geschäumte Grundkörper aus Biopolymer-Schäumen entwickelt. Zur Temperaturregelung werden PCM aus natürlichen organischen Stoffen wie Paraffinen oder Salzen eingesetzt. Die Makroverkapselung der PCM erfolgt über strukturierte Folien auf Basis von Biopolymeren. Optional werden feuchtigkeitsregelnde Lehmschichten mit eingebracht. Resultat sind umweltfreundliche PCM-Module, die Isolation mit Wärmespeicherfähigkeit und Temperaturregelung verbinden und zur Gebäudedämmung sowie in der Verpackungstechnik eingesetzt werden können.Prof. Dr.-Ing. Axel Kauffmann
Tel.: +49 721 9735-836
kauffmann@dhbw-karlsruhe.de
Duale Hochschule Baden-Württemberg - Standort Karlsruhe
Erzbergerstr. 121
76133 Karlsruhe

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22006515Verbundvorhaben: Entwicklung von epoxid-basierten Bindern auf Basis nachwachsender Rohstoffe für den Einsatz in Lithium-Ionen-Batterien; Teilvorhaben 3: Untersuchung und Optimierung der Elektrodenfolienfertigung - Akronym: BeBatZiel des Projektes ist die Entwicklung eines epoxidbasierten Bindemittelsystems auf Basis nachwachsender Rohstoffe für den Einsatz in Lithium-Ionen-Batterien. Als Rohstoffe werden biobasierte ungesättigte Verbindungen wie Öle oder Fette und kurzkettige biobasierte ungesättigte Polyester eingesetzt bzw. entwickelt und abschließend epoxidiert. Durch Wahl der eingesetzten Monomere und Herstellungsverfahren werden die neuen Epoxidharze hinsichtlich Festigkeit, Porosität und elektrischen Eigenschaften speziell für Anwendungen in Li-Ionen-Batterien optimiert. Das Thünen-Institut ist für die Entwicklung der Epoxidklebstoffkomponenten auf Basis nachwachsender Rohstoffe verantwortlich und führt die damit verbundenen Synthese und Charakterisierungsarbeiten (Veresterungen, Epoxidierungen, Quantifizierung funktioneller Gruppen, thermische, rheologische und dynamisch mechanische Analyse) durch. Das Institut für Füge- und Schweißtechnik ifs wird in diesem Vorhaben aufgrund der Kompetenzen im klebtechnischen Bereich die Analytik der für einen Klebstoff charakteristischen Eigenschaften vornehmen und in enger Zusammenarbeit mit dem Thünen-Institut die Epoxid-Binder modifizieren. Die Einarbeitung des Aktivmaterials, Vorversuche zur Herstellung von Elektrodenfolien sowie die Bestimmung der Eigenschaften der Batteriezellen (Leitfähigkeit, Porosität u.a) und erste Vorversuche zur Herstellung von Elektrodenfolien werden ebenfalls am ifs durchgeführt. Diese Vorversuche werden begleitet von der Custom Cells Itzehoe GmbH, die ausgehend von den optimierten Bindern und Rezepturen der Vorversuche und ausgehend von den Ergebnissen der Charakterisierungen die Laborprozesse in ein industriell realisierbares Verarbeitungskonzept (Scale -Up ) erarbeitet.Im Forschungsprojekt wurden alternative Binder aus nachwachsenden Rohstoffen für den Einsatz in Lithium-Ionen-Batterien insbesondere zur Befestigung des Elektrodenmaterials entwickelt und getestet. Der Fokus lag auf biobasierten Zweikomponentensystemen aus Epoxiden und Härtern, die den standardmäßig eingesetzten Binder auf petrochemischer Basis vollständig ersetzen sollten ohne die Eigenschaften der Batterie, sowie deren Prozessierung zu beeinflussen. Im Projektverlauf wurden insgesamt 21 Epoxid/Härter-Bindersysteme als alternative biobasierte Binder für die Herstellung von Elektroden der Lithium-Ionen-Batterien entwickelt. Zur Entwicklung und Herstellung der Epoxidklebstoffkomponente wurden kommerziell verfügbare Epoxide herangezogen wie bspw. fettsäuremodifizierte Bisphenol-A-Diglycedylether oder epoxidierte Pflanzenöle. Der Bioanteil der ausgehärteten 2K-Epoxid-Bindemittelsysteme wurde erhöht, indem biobasierte Härter, wie bspw. fettsäuremodifizierte Amine, Bernsteinsäureanhydrid und fettsäuremodifizierte Dicarbonsäuren verwendet wurden. Mit diesen Erkenntnissen konnten erste Batteriekathoden gefertigt werden. Im Scale-up-Versuch war es möglich, ausgesuchte Systeme industrienah zu verarbeiten. In den Bereichen der Haftung, der Elastizitätseigenschaften und der Trocknungseigenschaften wurden sehr gute Ergebnisse erzielt. Insbesondere das Molekulargewicht der eingesetzten Binder ist ausschlaggebend für die Herstellung und auch später für die Performance der Batteriezellen. Die erarbeiteten Ergebnisse zur Aushärtung biobasierter Epoxide mit Härtern sind sehr aussichtsreich. Die Charakteristika und Anwendungsmöglichkeiten beschränken sich nicht nur auf die Batteriebeschichtungen. Die Eigenschaftsprofile lassen die Möglichkeit zu, konventionelle Epoxide aber auch andere Klebstoffe, je nach Anforderungskriterien zu substituieren.Dr. Christopher Wolter
Tel.: +49 4821 17-1918
christopher.wolter@customcells.de
Customcells Holding GmbH
Fraunhoferstr. 1 b
25524 Itzehoe
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22006517Verbundvorhaben: Passgenaues und produktindividuelles additives Fertigen von Verpackungen aus biobasierten Schäumen (BioFoamPrint); Teilvorhaben 2: Konstruktion, Prototyp - Akronym: BioFoamPrintDer Versand von Klein-/Konsumgütern erfolgt heutzutage überwiegend in Form von standardisierten Umverpackungen aus Pappwerkstoffen. Ein entscheidender Nachteil der Verpackungen sind deutlich überdimensionierte Umverpackungen und geringe Ausnutzungsgrade der Ladekapazitäten der eingesetzten Transportmittel. Daraus resultieren sowohl höhere Transportkosten als auch ein erhöhter Ausstoß klimaschädlicher Gase. Hinzu kommen die Aufwendungen für die Lagerung und den Transport von Umverpackungen und Füllmaterial. Als Lösungsansatz dieses Problems wird die Entwicklung einer passgenauen produktindividuellen Verpackung auf Basis nachwachsender Rohstoffe verfolgt. Die Herstellung erfolgt additiv, indem Bioschäume erstmals in einem 3D-Druckverfahren, z. B. direkt im Lager, verarbeitet werden. Im Ergebnis steht eine passgenaue produktindividuelle umweltschonende Verpackungslösung. Auf eine Umverpackung mit fest definierten Größenabstufungen und Füllmaterial kann vollständig verzichtet werden. Kosten und hoher Materialeinsatz, die aufgrund von überdimensionierten Verpackungen entstehen, werden so auf ein Minimum reduziert.Prof. Dr.-Ing. Bernd Künne
Tel.: +49 231 755-2602
bernd.kuenne@tu-dortmund.de
Technische Universität Dortmund - Fakultät Maschinenbau - Fachgebiet Maschinenelemente
Leonhard-Euler-Str. 5
44227 Dortmund
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22006518Verbundvorhaben: Module auf Basis biogener Phasenwechselmaterialien (PCM) zur natürlichen Temperierung im Transport- und Gebäudewesen; Teilvorhaben 3: Umweltfreundliche PCM - Akronym: BioPCMZiel des Vorhabens ist, die thermisch isolierenden Eigenschaften eines Schaumstoffes und die temperaturregelnden und -speichernden Eigenschaften von Phasenwechselmaterialien (PCM) in einem Bauteil zu verbinden. Das zu entwickelnde System soll aus verschiedenen Elementen auf Basis nachwachsender Rohstoffe bestehen. Als strukturgebendes und isolierendes Trägermaterial werden geschäumte Grundkörper aus Biopolymer-Schäumen entwickelt. Zur Temperaturregelung werden PCM aus natürlichen organischen Stoffen wie Paraffinen oder Salzen eingesetzt. Die Makroverkapselung der PCM erfolgt über strukturierte Folien auf Basis von Biopolymeren. Optional werden feuchtigkeitsregelnde Lehmschichten mit eingebracht. Resultat sind umweltfreundliche PCM-Module, die Isolation mit Wärmespeicherfähigkeit und Temperaturregelung verbinden und zur Gebäudedämmung sowie in der Verpackungstechnik eingesetzt werden können. Felix Pawelz
Tel.: +49 30 - 720004-64
felix.pawelz@rubitherm.com
Rubitherm Technologies GmbH
Imhoffweg 6
12307 Berlin

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31.12.2019
22006615Verbundvorhaben: Entwicklung eines Biokunststoffmaterials auf der Basis von Polymilchsäure zur Herstellung eines biobasierten homogenen, elastischen Fußbodenbelags als Alternative zu weich-PVC (BioFlooring); Teilvorhaben 1: Kalandrieren, Musterfußbodenbeläge - Akronym: BioflooringVorhabensziel: Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines weichmacherfreien, biobasierten, thermoplastischen Vulkanisats (Bio-TPV) aus Polymilchsäure (PLA), welches zur Herstellung kalandrierter homogener, elastischer Fußbodenbeläge geeignet ist und langfristig Weich-PVC ersetzen soll. Die Nutzung nachwachsender Rohstoffquellen sowie Fragen zum Gesundheitsrisiko eingesetzter Stoffe, zur Recyclingfähigkeit und zum ökologischen Fußabdruck eines Produktes erlangen immer höhere Bedeutung im Bausektor. Die Herstellung homogener, elastischer Fußbodenbeläge erfolgt nach heutigem Stand überwiegend aus Weich-PVC, welches die steigenden Nachhaltigkeitsanforderungen nur eingeschränkt oder gar nicht erfüllt. Zu nennen ist u.a. der hohe Anteil niedermolekularer Weichmacher im Weich-PVC-Fußbodenbelag. Zwar existieren mit Holzdielen, Parkett oder Linoleum biobasierte Alternativmaterialien, diese stellen jedoch keinen Ersatz für Weich-PVC in elastischen Fußbodenbelägen für großflächige Verlegungen dar. Ein richtungsweisender Lösungsansatz für die Substitution von PVC-Fußbodenbelägen ist dagegen der hier angestrebte Einsatz geeigneter thermoplastisch formbarer Biokunststoffe, allen voran PLA. Arbeitsplanung: Fraunhofer UMSICHT übernimmt im Teilvorhaben Materialentwicklung die Entwicklung eines kalandrierfähigen, elastischen Bio-TPV aus PLA. Die dynamische Vernetzung soll kontinuierlich im Extruder mittels Naturkautschuk oder biobasiertem thermoplastischem Polyurethan erfolgen. Es werden dabei auch aktuelle materialtechnische Fragestellungen des PLA wie z.B. die geringe Wärmeformbeständigkeit und die Neigung zur Nachkristallisation aufgegriffen und werkstofflich tragfähige Lösungen entwickelt. Die FKuR Kunststoff GmbH übernimmt in Anschluss das Scale-Up des entwickelten Bio-TPV in den Industriemaßstab. Die Gerflor Mipolam GmbH ist im Projekt zuständig für die Entwicklung der geeigneten Verfahrenstechnik zur Herstellung eines homogenen, elastischen Fußbodenbelags aus dem Bio-TPV.Dr.-Ing. Gordon Fattmann
Tel.: +49 2241 2530-461
gordon.fattmann@gerflor.com
Gerflor Mipolam GmbH
Mülheimer Str. 27
53840 Troisdorf
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22006718Verbundvorhaben: Module auf Basis biogener Phasenwechselmaterialien (PCM) zur natürlichen Temperierung im Transport- und Gebäudewesen; Teilvorhaben 4: Bio-Partikelschaumverarbeitung - Akronym: BioPCMZiel des Vorhabens ist, die thermisch isolierenden Eigenschaften eines Schaumstoffes und die temperaturregelnden und -speichernden Eigenschaften von Phasenwechselmaterialien (PCM) in einem Bauteil zu verbinden. Das zu entwickelnde System soll aus verschiedenen Elementen auf Basis nachwachsender Rohstoffe bestehen. Als strukturgebendes und isolierendes Trägermaterial werden geschäumte Grundkörper aus Biopolymer-Schäumen entwickelt. Zur Temperaturregelung werden PCM aus natürlichen organischen Stoffen wie Paraffinen oder Salzen eingesetzt. Die Makroverkapselung der PCM erfolgt über strukturierte Folien auf Basis von Biopolymeren. Optional werden feuchtigkeitsregelnde Lehmschichten mit eingebracht. Resultat sind umweltfreundliche PCM-Module, die Isolation mit Wärmespeicherfähigkeit und Temperaturregelung verbinden und zur Gebäudedämmung sowie in der Verpackungstechnik eingesetzt werden können.Dipl.-Ing. Marcus Schmiedeck
Tel.: +49 37292 790-0
m.schmiedeck@wsvk-oederan.de
WSVK Oederan GmbH
Gewerbestr. 1
09569 Oederan

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22006817Verbundvorhaben: Metallbeschichtungen auf Basis modifizierter Stärke (Metall-Coating); Teilvorhaben 2: Strukturentwicklung von Stärkederivaten - Akronym: Metall-CoatingEin hoher Anteil der wichtigsten Gebrauchsmetalle Stahl, verzinkter Stahl und Aluminium muss durch organische Beschichtungen vor Korrosion geschützt werden. Besonders in temporärer Beschichtung wäre es wünschenswert, die bisher verwendeten, synthetischen Polymere gegen Biopolymere zu ersetzen um eine mögliche Umweltbelastung zu vermeiden. Erste von Fraunhofer IPA und IAP durchgeführte Studien belegen, dass spezielle Stärkederivate mit geeignetem Vernetzer auf Metallsubstraten Filmschichten bilden, die eine beachtliche Haftfestigkeit aufweisen. Ausgehend von den vorliegenden Erkenntnissen werden Stärke- und Oligosaccharidderivate am IAP hergestellt, wobei Molmasse, Art des Substituenten als auch des Substitutionsgrad zielgerichtet variiert werden. Diese werden am IPA für verschiedene Metallgrundbeschichtungen getestet und bewertet. Bei erfolgreichem Abschluss würde für die technische Stärkeanwendung ein völlig neues Anwendungsfeld erschlossen werden.Dr. rer. nat. Jens Buller
Tel.: +49 331 568-1478
jens.buller@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam
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2019-05-01

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31.10.2022
22006818Verbundvorhaben: Module auf Basis biogener Phasenwechselmaterialien (PCM) zur natürlichen Temperierung im Transport- und Gebäudewesen; Teilvorhaben 5: Biobasierte Verbundfolien - Akronym: BioPCMZiel des Vorhabens ist, die thermisch isolierenden Eigenschaften eines Schaumstoffes und die temperaturregelnden und -speichernden Eigenschaften von Phasenwechselmaterialien (PCM) in einem Bauteil zu verbinden. Das zu entwickelnde System soll aus verschiedenen Elementen auf Basis nachwachsender Rohstoffe bestehen. Als strukturgebendes und isolierendes Trägermaterial werden geschäumte Grundkörper aus Biopolymer-Schäumen entwickelt. Zur Temperaturregelung werden PCM aus natürlichen organischen Stoffen wie Paraffinen oder Salzen eingesetzt. Die Makroverkapselung der PCM erfolgt über strukturierte Folien auf Basis von Biopolymeren. Optional werden feuchtigkeitsregelnde Lehmschichten mit eingebracht. Resultat sind umweltfreundliche PCM-Module, die Isolation mit Wärmespeicherfähigkeit und Temperaturregelung verbinden und zur Gebäudedämmung sowie in der Verpackungstechnik eingesetzt werden können. Manuel Winkler
Tel.:
manuel.winkler@kpfilms.com
Klöckner Pentaplast Europe GmbH & Co. KG
Kraftwerkstr. 1
84508 Burgkirchen a.d.Alz

2020-03-01

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2023-05-31

31.05.2023
22007518Verbundvorhaben: Biogene Hochleistungsverbundwerkstoffe für Strukturbauteile der Automobilindustrie aus schädigungsarm isolierter Hanf-Bastrinde mit Plasmabehandlung; Teilvorhaben 1: Biogene Verbundwerkstoffe - Akronym: HIPSTERZiel des Vorhabens ist es, biogene Hochleistungs-Verbundwerkstoffe auf Basis von schädigungsarm isolierten Hanf-Bastrindenstreifen als Verstärkungsfaser sowie einem weitgehend biogenen Epoxidharz-System auf Basis epoxidierter Pflanzenöle bis zum Demonstrator-Niveau (Automobilbauteil) zu entwickeln. Dabei sollen am Projektende im anwendungstechnischen Labor des Großserien-Automobilherstellers Volkswagen AG (OEM = Original Equipment Manufacturer) Versuche zur Herstellung von Verbundwerkstoff-Bauteilen aus entsprechenden Verbundwerkstoff-Halbzeugen durchgeführt werden. Das dabei anzuwendende Verfahren ist angelehnt an das SMC-Fließpress-Verfahren (SMC = Sheet Moulding Compound) und entspricht der Technologie in der Großserienherstellung von Fahrzeugen, insbesondere wenn jährlich Stückzahlen in Höhe von 5.000 bis 100.000 gefertigt werden. Es wird also ein Technologiereifegrad (TRL, Technology Readiness Level) von 3 angestrebt (Nachweis der Funktionstüchtigkeit einer Technologie). Das Projekt besitzt eine große Wertschöpfungstiefe beginnend mit dem optimierten Hanfanbau, der Optimierung der Faser-Matrix-Wechselwirkung mittels inline-fähiger Atmosphärendruck-Plasmabehandlung der Hanf-Bastrinde, über die Halbzeug-Entwicklung und Verarbeitung zu Formteilen, der Analyse der Steifigkeit der entwickelten Formteile bis hin zum Verarbeitungs- und Funktionstest beim OEM.Prof. Dr. Oliver Türk
Tel.: +49 17 33045-997
tuerk@th-bingen.de
Technische Hochschule Bingen - Hermann-Hoepke-Institut (HHI)
Berlinstr. 109
55411 Bingen am Rhein

2017-06-15

15.06.2017

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15.10.2020
22007717Nachhaltiger Biohybrid-Leichtbau für eine zukunftweisende Mobilität - Akronym: BioHybridCarIm Rahmen dieses Projektes werden biobasierte Hybridverbundwerkstoffe, d.h. Werkstoffe mit biobasierten Matrices (thermoplastische und duroplastische Polymere) und/oder biobasierten Verstärkungskomponenten (Naturfasern, synthetische Polymerfasern wie Viskose oder biobasierte Polyester) kombiniert mit Carbon-/Glasfasern für den Einsatz in dem Bereich der nachhaltigen Mobilität entwickelt. Die Ergebnisse des Projektes stehen Unternehmen zur Produktion von Nutzfahrzeugen und landwirtschaftlichen Fahrzeugen, Unternehmen der Luftfahrt, des Schienen- und Schiffsverkehrs, sowie der Automobilbranche zur Verfügung. Dabei wird nicht auf reine Kompensation gesetzt, sondern insbesondere auf die Kombination biogener Materialien mit industriell verfügbaren Hochleistungswerkstoffen. Dies geschieht ausschließlich vor dem Hintergrund der vorerst kleinserienfähigen Verarbeitung unter ökonomischer Betrachtung und eindeutigen Verbesserung der ökologischen Bilanz während der Herstellungs- und Gebrauchsphase. Ole Hansen
Tel.: +49 511 9296-2822
ole.hansen@wki.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Holzforschung - Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI)
Bienroder Weg 54 E
38108 Braunschweig
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22008214Verbundvorhaben: Entwicklung einer biologisch abbaubaren, sprühfähigen Mulchfolie aus NaWaRos zur Steigerung der Nachhaltigkeit beim integrierten Pflanzenschutz von intensiven gartenbaulichen Freilandkulturen; Teilvorhaben 1: Optimierung der optischen Eigenschaften, Parzellenversuche - Akronym: SpruehmulchfolieZiel des Vorhabens ist die Entwicklung einer optisch aktiven und biologisch abbaubaren, sprühfähigen Mulchfolie aus NaWaRos als innovative Komponente eines Integrierten Pflanzenschutzkonzepts in der Produktion von Eissalat (Lactuca sativa) als Modell für eine intensive hochwertige Freilandkultur, mit dessen Hilfe die Nachhaltigkeit der Produktion verbessert und insbesondere die Belastung mit Insektiziden reduziert werden soll. Hauptinstrument im nachhaltigen Konzept soll (1.) eine neuartige sprühfähige Mulchfolie aus NaWaRos mit optisch aktiven (insektenrepellent) Eigenschaften sein, kombiniert mit (2.) offenen Nützlingszuchten zur biologischen Kontrolle der Schädlinge durch im Bestand angereicherte Antagonisten. Im ersten Schritt werden die Folien technisch entwickelt und die optischen Eigenschaften (repellente Wirkung) in Labor- und Klimakammerversuchen hinsichtlich ihrer grundsätzlichen Interferenz mit dem visuell gesteuerten Verhalten der relevanten Schädlings- und Nützlingsarten untersucht. Parallel wird in ersten Freilandversuchen die optimale Etablierung von Nützlingspopulationen (offene Zuchten) erarbeitet. Im zweiten Schritt werden in Kleinparzellenversuchen mit der Möglichkeit randomisierter multipler Varianten Folien und Nützlinge im Freiland kombiniert. Im dritten und abschließenden Schritt werden in größeren Freilandversuchen die optimalen Varianten unter Praxisbedingungen an unabhängigen (Entwicklungsphase) Datensätzen validiert. Insgesamt soll ein hochwertigeres Produkt (vor allem Qualität, Rückstandsfreiheit) nachhaltiger, d.h. schonender für die Umwelt und mit verringertem Einsatz von nicht erneuerbaren Ressourcen (Insektizide, Herbizide, Wasser) produziert werden. Als weitere Zielgröße wird auch eine der konventionellen Produktion vergleichbare Kosten-Nutzen Bilanz angestrebt, um die effiziente Nutzung von Ressourcen (Input-Output-Vergleich) aufzuzeigen und das Verfahren für die Praxis attraktiv zu machen.Prof. Dr. Hans-Michael Poehling
Tel.: +49 511 762-2641
poehling@ipp.uni-hannover.de
Leibniz Universität Hannover - Naturwissenschaftliche Fakultät - Institut für Gartenbauliche Produktionssysteme - Abt. Phytomedizin
Herrenhäuser Str. 2
30419 Hannover
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22008315Verbundvorhaben: Entwicklung einer industriellen Bereitstellungskette von Brennnesseljungpflanzen bis zur Nesselfaser; Teilvorhaben 2: Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Fasernesselanbaus durch synthetische Samen - Akronym: InBeNeFaDie große Brennnessel (Urtica dioica) kann auf landwirtschaftlichen Böden von unterschiedlichster Güte angebaut werden und vermag in der Konvarietät Fasernessel (Urtica dioica L. convar. fibra) hochwertige Faserrohstoffe zu liefern. Dabei betragen die Faseranteile der bisher auf großen Flächen angebauten Pflanzen ca. 10 – 12 %. Neuere, ab 2011 auf kleineren Flächen angepflanzte, Klone kamen auf Fasergehalte von 17 – 20 %. Da bisher keine Ergebnisse von großflächigen Feldversuchen > 0,5 ha vorliegen, ist deren Etablierung und Untersuchung hinsichtlich Ertrag und Qualität der Pflanzen bzw. daraus gewonnener Fasern ein wesentlicher Forschungsschwerpunkt. Neben der etablierten vegetativen Vermehrung ist Erzeugung und konventionelle Aussaat von in vitro erzeugten somatischen Embryoiden durch das IfP ein wesentlicher Beitrag zur Steigerung der Wertschöpfung in der Bereitstellungskette. Weitere Verbesserungen sollen durch zielgerichtete Untersuchungen zur Variation Pflanz- bzw. Aussaatdichte der Nesseljungpflanzen sowie Düngemengen in der praktischen Landwirtschaft unter Koordinierung von 3N erreicht werden. Mit diesem Vorhaben wird in Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und dem Anlagenbetreiber NFC GmbH Nettle Fibre Company gleichermaßen die weitere deutliche Erhöhung des Innovationspotentials der gesamten Anlagentechnik angestrebt. Dies gewinnt auch vor dem Hintergrund der vermehrten Nachfrage nach regional und nachhaltig erzeugten Fasern insbesondere für die Textilindustrie auf der Basis nachwachsender Rohstoffe an Bedeutung. Folgende Schwerpunkte sollen durch das IFP bearbeitet werden: • Kallusinduktion an verbesserten Genotypen • Somatische Embryogenese auf Festnährmedium • Somatische Embryogenese in Suspensionskultur • Konversation der somatischen Embryonen • Einkapselung der synthetischen Samen • Trocknung der synthetischen Samen • Re-Konversion nach Einkapselung, Trocknung und Lagerung • Prüfung der genotypischen Stabilität • Praxisanbau im FeldDr. Carolin Schneider
Tel.: +49 5842 472
schneider@pflanzenkultur.de
Institut für Pflanzenkultur GmbH & Co. KG
Solkau 2
29465 Schnega
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22008415Verbundvorhaben: Entwicklung einer industriellen Bereitstellungskette von Brennnesseljungpflanzen bis zur Nesselfaser; Teilvorhaben 3: Pflanzenbauliche Untersuchungen - Akronym: InBeNeFaAufbauend auf den bereits vorhandenen Erfahrungen der Nesselanbauer soll das Anbauregime unter Praxisbedingungen an zwei Standorten in zwei sehr unterschiedlichen Ertragsregionen in Niedersachsen (Lüneburger Heide/S sowie Hildesheimer Börde/L) optimiert werden. Durch die Prüfungen unter Praxisbedingungen soll die Etablierung des Nesselanbaues als Anbauoption in landwirtschaftlichen Betrieben unterstützt werden durch: Prüfung der neuen Fasernesselklone auf Praxisfläche, pflanzenbauliche Versuche zur Verbesserung der Faserausbeute und Faserqualität, Optimierung der Bestandesdichte, Einsatz organischer Düngemittel und Erntetermin in Abhängigkeit von Standort und Anbauregime. TV 3.1 Unterauftrag 3N an Landwirte: Neuanlage von Nesselflächen mit faserreichen Klonen (maximal 4 Genotypen und Z 7) in 2 Bestandesdichten in Abstimmung mit Projektpartnern und Verfügbarkeit der Klone ( Züchtung/ Fasernesselverwerter) sowie Betreuung der Fasernesselflächen. TV 3.2 Unterauftrag 3N an Landwirte: Bestandesführung, Düngen, Ernte, Lagerung einschließlich aller Etablierungs- und Pflegemaßnahmen sowie die Ernte der Nesselflächen und die Zwischenlagerung der Ballen nach der Ernte. TV 3: Der landwirtschaftliche Teil des Verbundvorhabens wird durch das 3N mit Unteraufträgen an zwei Landwirte durchgeführt und koordiniert. TV 3.1 Pflanzenabstände und Anzahl der Stecklinge pro Hektar gemäß Versuchsplanung bei neu angelegten Flächen (S.24). TV 3.2 Steigerung der Faserausbeute durch optimierte Düngung, Versuche zur N-Steigerung ( 2 N-Stufen) und zur K2O-Düngung (2 Stufen 200 kg bzw. 300 kg K2O je ha und Einsatz von org. Düngern zur Grunddüngung.Dr.-Ing. Marie-Luise Rottmann-Meyer
Tel.: +49 5951 9893-10
rottmann@3-n.info
3N-Kompetenzzentrum Niedersachsen Netzwerk Nachwachsende Rohstoffe e.V.
Kompaniestr. 1
49757 Werlte
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22008515Verbundvorhaben: Entwicklung einer industriellen Bereitstellungskette von Brennnesseljungpflanzen bis zur Nesselfaser; Teilvorhaben 4: Qualitätskontrolle entlang der Wertschöpfungskette - Akronym: InBeNeFaDie große Brennnessel (Urtica dioica) kann auf landwirtschaftlichen Böden von unterschiedlichster Güte angebaut werden und vermag in der Konvarietät Fasernessel (Urtica dioica L. convar. fibra) hochwertige Faserrohstoffe zu liefern. Dabei betragen die Faseranteile der bisher auf großen Flächen angebauten Pflanzen ca. 10 – 12 %. Neuere, ab 2011 auf kleineren Flächen angepflanzte, Klone kamen auf Fasergehalte von 17 – 20 %. Da bisher keine Ergebnisse von großflächigen Feldversuchen > 0,5 ha vorliegen, ist deren Etablierung und Untersuchung hinsichtlich Ertrag und Qualität der Pflanzen bzw. daraus gewonnener Fasern ein wesentlicher Forschungsschwerpunkt. Neben der etablierten vegetativen Vermehrung ist Erzeugung und konventionelle Aussaat von in vitro erzeugten somatischen Embryoiden durch das IfP ein wesentlicher Beitrag zur Steigerung der Wertschöpfung in der Bereitstellungskette. Weitere Verbesserungen sollen durch zielgerichtete Untersuchungen in der praktischen Landwirtschaft unter Koordinierung von 3N erreicht werden. Für den anschließenden Primäraufschluss von Faserpflanzenstroh sind in den vergangenen Jahren durch den Partner ATB verschiedene technische Innovationen entwickelt und in einer Pilotanlage umgesetzt worden. Dadurch kann eine deutliche Reduzierung der maschinentechnischen Aufwendungen erreicht werden. Im Rahmen dieses Teilprojektes soll eine unabhängige Bewertung der Faserqualitäten verschiedener Anbaustellen und Aufschlussverfahren vorgenommen werden. Hauptziel ist dabei die Minimierung der Prozessverluste bei gleich bleibenden Faserqualitäten. Schwerpunkt der Untersuchungen sind die Messungen von Aufschließbarkeit, Faserfestigkeit und Faserfeinheit, um anhand dieser Parameter den Erfolg der Arbeiten bewerten und geeignete Verarbeitungskriterien festlegen zu können.Dr. rer.nat. Holger Fischer
Tel.: +49 421 218-58661
fischer@faserinstitut.de
FASERINSTITUT BREMEN e.V.
Am Biologischen Garten 2
28359 Bremen
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22008818Verbundvorhaben: Initiierung und Etablierung eines offenen interdisziplinären Forschungsnetzwerks im Bereich biobasierter Polymerwerkstoffe; Teilvorhaben 3: Marketingkonzept, Kommunikationsstrategie, informationelle Umsetzung - Akronym: BioFoNDie Entwicklung neuer sowie die erfolgreiche Weiterentwicklung bekannter biobasierten Polymerwerkstoffe erfordert oft eine fachübergreifende Zusammenführung der Erkenntnisse über Synthesetechnologien, Materialaufbau, Verarbeitungsverfahren und Produkteigenschaften, deren Analyse die vorhandenen Wissenslücken schließen und richtungsweisende Synergien identifizieren lässt. Die derzeitigen Defizite bei der Ergebniskommunikation und einer synergetischen Interaktion einheimischer Forschungseinrichtungen lassen sich wie folgt zusammenfassen: - Kaum breite interdisziplinäre Zusammenarbeit in der Forschung (Werkstofftechnik, Maschinenbau, Chemie, Physik, Medizintechnik etc.) - Keine Gesamtübersicht zu Forschungsschwerpunkten von Forschungseinrichtungen in Deutschland im Bereich Polymerwerkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen in technischen Anwendungen (keine entsprechende "Landkarte") - Die Vernetzung der Forschungseinrichtungen und Industrie aufgrund der Wettbewerbsproblematik sehr eingeschränkt. Mit dem geplanten Vorhaben sollen wirksame Methoden und Strukturen entwickelt und etabliert werden, die zur Förderung der synergetischen Interaktion in der Wertschöpfungskette aus Wissenschaft und Wirtschaft (einheimischer Forschungseinrichtungen und der Industrieunternehmen) durch konkrete Entwicklungsprojekte dienen. Die bereits bestehenden Netzwerke, Messe- und Kommunikationsplattformen sollen besser miteinander vernetzt und zur Zusammenarbeit angeregt werden. Rainer Krisl
Tel.: +49 931 80441-30
info@iconomic.de
ICONOMIC Werbeagentur GmbH
Schleehofstr. 10 a
97209 Veitshöchheim
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22009916Prüfung und Bewertung der hydrothermalen Carbonisierung von Landschaftspflegematerial zur Herstellung von qualitativ hochwertigem Torfersatz - Akronym: HYTORFDas übergeordnete Ziel im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsprojektes ist es, die Grundlagen und Umsetzungsmöglichkeiten der Herstellung von ökologisch und ökonomisch wertvollen Torfersatzstoffen auf Basis der hydrothermalen Umwandlung aus Landschaftspflegematerial zu untersuchen. Das Landschaftspflegematerial wird dabei von Naturschutzflächen bereitgestellt. Als Konversionsverfahren wird die HTC betrachtet, welche unter milden Betriebsbedingungen ein Torfersatzprodukt bereitstellt. Das erstellte Produkt soll im Nachgang in Bezug auf seine Eignung analytisch untersucht werden. Um die praktische Eignung aufzuzeigen, werden Aufbereitungsversuche des Rohmaterials sowie erste kleintechnische Lagerungsversuche in fertiger Mischung durchgeführt. Darauf aufbauend erfolgen Pflanzen- und Anbauversuche im Versuchsgewächshaus . Innerhalb der Untersuchungen sollen die Verfahrensparameter derart optimiert werden, dass für den Torfersatz eine maximale Torfkompatibilität erreicht wird. Zu diesem Zwecke werden mit dem produzierten Torfersatz subtrathydrologische Untersuchungen durchgeführt. Darüber hinaus kann die Eignung des durch HTC hergestellten Torfersatzes für einen kombinierten Einsatz von wachstumsfördernden Mikroorganismen überprüft werden. Abschließend wird der Pfad der HTC für die Herstellung von Torfersatz technisch und ökonomisch bewertet. Taina Lühmann
Tel.: +49 341 2434 - 112
taina.luehmann@dbfz.de
DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH
Torgauer Str. 116
04347 Leipzig

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22010018Verbundvorhaben: Großserien-Leichtbau mit naturfaserverstärkten biobasierten Kunststoffen am Beispiel Lithium-Ionen-Batterie-Gehäuse; Teilvorhaben 1: Material- und Verfahrensentwicklung - Akronym: BioBatteryZielsetzung des Vorhabens ist die erstmalige Realisierung von Leichtbauverfahren auf Grundlage naturfaserverstärkter biobasierter Kunststoffe, die speziell für die Großserienproduktion ausgelegt sind. Als Modellsystem dienen Gehäuse für Lithium-Ionen-Batterien, da besonders bei mobilen Anwendungen wie E-Bikes oder KFZ eine Gewichtsreduktion im Vergleich zu klassischen Metallgehäusen besonders gewünscht wird. Die Funktionen Zellhalterung, Thermomanagement, Crash-Sicherheit und elektrische Isolation sollen dabei funktionsintegriert durch Kunststoffgehäuse aus thermo-plastischen Matrices und Organoblechen auf Basis nachwachsender Rohstoffe gewährleistet werden. Dies ermöglicht eine Reduktion des Eigengewichts der Batterie ohne Zellgewicht um bis zu 60 Prozent. Der Forschungsansatz ist besonders attraktiv durch einen spezifischen Vorteil von Naturfasern im Vergleich zu den bisher eingesetzten teuren Carbonfasern: Naturfasern sind wesentlich elastischer und ermöglichen als Naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) die Herstellung von Organoblechen mit bislang unerreichter Schlagzähigkeit. Diese Eigenschaft ist insbesondere im Automobilumfeld von entscheidender Bedeutung, um die Energieabsorption im Crashfall zu optimieren und um schädliche Schwingungen und Vibrationen zu dämpfen. Die zu entwickelnden Organobleche und Formteile aus naturfaserverstärkten biobasierten Kunststoffen können vollautomatisch produziert werden und die daraus hergestellten funktionsintegrierten Batteriegehäuse können vollautomatisch bestückt werden. Dies reduziert im Vergleich zu herkömmlichen Metallgehäusen die Anzahl der Fertigungsschritte und somit die Fertigungskosten deutlich. Es wird erwartet, dass mit der zu entwickelnden Technologie sowohl das Bauteilgewicht als auch die Gesamtkosten deutlich gesenkt werden können.Dr. Christian Beinert
Tel.: +49 6151 705-8735
christian.beinert@lbf.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF)
Bartningstr. 47
64289 Darmstadt

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22010318Verbundvorhaben: Entwicklung von Verpackungsanwendungen mit Flächenwerkstoffen aus faserverstärkten Bio-Thermoplasten; Teilvorhaben 2: Verpackungsdemonstrator - Akronym: Bio-ThermoplastenEin Großteil aktueller Verpackungen wird aus Karton und Wellpappen erzeugt, die aus recyclierten Papierfasern, also nachwachsenden Rohstoffen bestehen. Die Aufbereitung der Recyclingfasern ist allerdings mit hohen Wasser-, Chemikalien- sowie Energieverbräuchen verbunden. Durch den zu Pappen alternativen Einsatz hochbelastbarer, neuartiger biobasierter Flächenwerkstoffe können einerseits Materialstärken für die Verpackungen geringer dimensioniert und damit Ressourcen eingespart, andererseits durch andere Verfahrenstechnik deutlich dickere, als Karton übliche, Materialstärken erzeugt werden. Die innovativen Flächenwerkstoffe werden nach dem Stand der (MDF-)Technik aus faserverstärkten, thermoplastischen Bio-Kunststoffen hergestellt und ermöglichen durch Mehrfachnutzung der Verpackungen ein Ressourcen-Einsparpotenzial. Durch Pressverdichtung können je nach Anforderung die Rohdichte und damit die mechanischen und Barriereeigenschaften beeinflusst werden. Die zu entwickelnden innovativen Verpackungslösungen berücksichtigen unterschiedliche Wiederverwendungs- und –verwertungsmöglichkeiten, den Altpapierkreislauf, eine mögliche Kompostierbarkeit und/oder eine Verwendung in Kunststoffverarbeitungsprozessen (WPC).Dipl.-Ing. Frank Volkmann
Tel.: +49 40 4287-56022
volkmann@bfsv.de
Beratung-Forschung-Systemplanung-Verpackung (BFSV) e.V.
Ulmenliet 20
21033 Hamburg
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22010518Verbundvorhaben: Initiierung und Etablierung eines offenen interdisziplinären Forschungsnetzwerks im Bereich biobasierter Polymerwerkstoffe; Teilvorhaben 2: fachliche Umsetzung sowie Projekt- und Expertenakquise in Süd- und Westdeutschland - Akronym: BioFoNDie Entwicklung neuer sowie die erfolgreiche Weiterentwicklung bekannter biobasierten Polymerwerkstoffe erfordert oft eine fachübergreifende Zusammenführung der Erkenntnisse über Synthesetechnologien, Materialaufbau, Verarbeitungsverfahren und Produkteigenschaften, deren Analyse die vorhandenen Wissenslücken schließen und richtungsweisende Synergien identifizieren lässt. Die derzeitigen Defizite bei der Ergebniskommunikation und einer synergetischen Interaktion einheimischer Forschungseinrichtungen lassen sich wie folgt zusammenfassen: - Kaum breite interdisziplinäre Zusammenarbeit in der Forschung (Werkstofftechnik, Maschinenbau, Chemie, Physik, Medizintechnik etc.) - Keine Gesamtübersicht zu Forschungsschwerpunkten von Forschungseinrichtungen in Deutschland im Bereich Polymerwerkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen in technischen Anwendungen (keine entsprechende "Landkarte") - Die Vernetzung der Forschungseinrichtungen und Industrie aufgrund der Wettbewerbsproblematik sehr eingeschränkt. Mit dem geplanten Vorhaben sollen wirksame Methoden und Strukturen entwickelt und etabliert werden, die zur Förderung der synergetischen Interaktion in der Wertschöpfungskette aus Wissenschaft und Wirtschaft (einheimischer Forschungseinrichtungen und der Industrieunternehmen) durch konkrete Entwicklungsprojekte dienen. Die bereits bestehenden Netzwerke, Messe- und Kommunikationsplattformen sollen besser miteinander vernetzt und zur Zusammenarbeit angeregt werden.Dr. rer. nat. Benjamin Baudrit
Tel.: +49 931 4104-180
b.baudrit@skz.de
SKZ - KFE gGmbH
Friedrich-Bergius-Ring 22
97076 Würzburg

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22010917Verbundvorhaben: 3D-Druck von holzbasiertem Stützmaterial zur Integration in generative Betonfertigungsverfahren; Teilvorhaben 2: Prozesse und Wechselwirkungen - Akronym: BioConSupport_IfBDie Technologie der generativen Fertigung mit Beton wurde weltweit so weit entwickelt, dass erste Bauwerkskomponenten für bauliche Anwendungen gedruckt werden konnten. Bisher liegt keine technisch befriedigende Lösung für den 3D-Druck geneigter, auskragender oder horizontal freitragender Elementen vor. Das Vorhaben zielt auf die Entwicklung einer Rezeptur und eines Austragsverfahrens für ein Stützmaterial ab, welches den Beton-3D-Druck derartiger Strukturen ermöglicht, indem es die Drucklasten des noch nicht erhärteten Betons aufnimmt. Außerdem muss das Material lagerfähig, mit in zum Betondruck passender Technologie förder-, austrag- und aushärtbar, preisgünstig, einfach entfernbar, möglichst wiederverwendbar und umweltfreundlich sein. Als Lösungsansatz wird ein Materialverbund aus Holzpartikeln und einer biobasierten Matrix auf Stärke-Basis mit Additiven entwickelt und in zwei verschiedenen Prozessrouten untersucht. Dabei werden die mechanischen & rheologischen Eigenschaften sowie die Wechselwirkungen mit Beton bewertet und hinsichtlich der Anforderungen optimiert. Es werden zudem verschiedene Ansätze zu Förderung, Austragung und Aushärtung des Materials in Zusammenspiel mit einem Beton-3D-Druck-Verfahren analysiert, verglichen und bewertet.Prof. Dr.-Ing. Viktor Mechtcherine
Tel.: +49 351 463-35920
mechtcherine@tu-dresden.de
Technische Universität Dresden - Fakultät Bauingenieurwesen - Institut für Baustoffe
Georg-Schumann-Str. 7
01187 Dresden
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22011114Verbundvorhaben: Biobasierte Molding Compounds für Elektronikanwendungen; Teilvorhaben 1: Reaktivharzformulierungen, Reaktivverdünner, Koordinierung - Akronym: B2MCIm Rahmen des Vorhabens sollen Bulk und Sheet Molding Compounds (BMC/SMC) auf Basis biobasierter/nativ-basierter Rohstoffe entwickelt werden, die zunächst als Werkstoffe für Elektronikanwendung untersucht und entwickelt werden sollen. Bei der Entwicklung sollen alle Komponenten der SMC/BMC-Formulierung durch nativ-basierte Rohstoffe ersetzt werden. Hierbei werden besonders die Verstärkungsfasern (bevorzugt heimische Fasern), die Füllstoffe (mineralische Verbindungen) und das essentielle Reaktivharz (nativ-basierte Synthesebausteine und Reaktivverdünner) fokussiert. Weiterer Schwerpunkt ist die Anpassung der SMC-Herstellung an die Erfordernisse der Naturfasern. Im Gegensatz zu heute eingesetzten Glasfasern, ist es bei Naturfasern erforderlich, die Fasern zu schneiden. Die Anpassung der Schneidwerke ist daher essentiell für die Zielerreichung. Schwerpunkt der Arbeiten der PYCO sind die Untersuchung nativbasierter Reaktivverdünner und die Entwicklung innovativer Reaktivharzformulierungen. Der Reaktivverdünner hat im Polyesterharz zwei zentrale Aufgaben: Er muss zum Einem das Harz schnell und einphasig lösen, und zum Anderen eine gute Copolymerisation und Vernetzung mit den reaktiven Doppelbindungen ermöglichen. Es werden zunächst anhand theoretischer Ansätze die entsprechenden Parameter ermittelt und im Anschluss im Labor das tatsächliche Verhalten beurteilt. In Härtungsversuchen (Subcase und Reinharzproben) wird die Copolymerisation/Vernetzung untersucht und bewertet. Gleiches gilt für die Werkstoffeigenschaften (u.a. DMA, IR, Brandfestigkeit, Bewitterung). Der Entwicklungsprozess erfordert eine genaueste Abstimmung des/r Reaktivverdünner/s auf die neuen ungesättigten Polyesterharze um hervoragende Werkstoffeigenschaften zu erreichen. Daher sind umfangreiche, iterative Untersuchungen erforderlich. Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt der PYCO ist die Bewertung der Werkstoffeigenschaften gemäß der vorliegenden Expertise (Einbeziehung aller Partner).Im Projekt konnten erstmalig SMC- (auf Schnittfasern-basierend) und BMC-Formmassen mit einem bio- bzw. nativ-basierten Anteil von >95% hergestellt werden. Insbesondere durch das bio-basierte ungesättigte Polyesterharz und dem Schwundkompensator sowie die Verwendung von Naturfasern konnte dieses Ziel erreicht werden. Durch die neuen Werkstoffe kann, nach weiteren Optimierungsmaßnahmen, ein technisch einsetzbarer und gleichzeitig "grüner" Werkstoff zur Verfügung gestellt werden. Allerdings führen der hohe bio- bzw. nativ-basierte Anteil, zu geringeren Werkstoffeigenschaften als bei herkömmlichen glasfaserbasierten Formmassen. Im Projekt konnte die prinzipielle Eignung der einzelnen Komponenten und der Werkstoffe gezeigt und die wesentlichen Materialkennwerte bestimmt werden. Durch die gute Verarbeitbarkeit der Werkstoffe konnten hochwertige Demonstratoren gefertigt werden, die die Verwertung und Verbreitung der Projektergebnisse ermöglichen. Die Arbeiten innerhalb des Teilvorhabens bezogen sich auf die Optimierung des Reaktivverdünners, die Optimierung des Reaktivverdünneranteils, die Entwicklung einer Eindickungsmethode, die Aushärtung des Harzes und die Werkstoffcharakterisierung insbesondere in Bezug auf die Brandfestigkeit der Werkstoffe.Dr. rer. nat. Sebastian Steffen
Tel.: +49 3328 330-246
sebastian.steffen@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein - Fraunhofer-Einrichtung für Polymermaterialien und Composite (PYCO) des Fraunhofer IAP
Kantstr. 55
14513 Teltow
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2017-02-01

01.02.2017

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22011216Verbundvorhaben: Einfluss des Lignintyps auf die Haftung in thermoplastischen PE-Lignin-Blends (LPEblends); Teilvorhaben 1: Ligninaufbereitung und -charakterisierung - Akronym: LPEblendsDie Haftungseigenschaften ligninbasierter Polyethylen (PE) Blends werden unter Variation des Lignintyps systematisch untersucht und optimiert, um das finale Eigenschaftsprofil hinsichtlich der Mechanik zu verbessern. Bei diesen Untersuchungen können grundlegende Erkenntnisse bezüglich der Wechselwirkung von Lignin mit kommerziellen Haftvermittlern (maleierte Poly-mere) unter anderem bei variierender Reinheit bzw. chemisch-physikalischen Eigenschaften gewonnen werden. Ziel ist es, einen chemischen oder physikalischen Strukturparameter der Ligninkomponente zu identifizieren, der direkt mit dem Kopplungspotential zu maleierten Polymeren korreliert und somit signifikant verbesserte mechanische Eigenschaften der resul-tierenden Blends ermöglicht. Als Ausgangsproben werden Nadel- und Laubholz-Kraftlignin, Laubholz-Organosolvlignin sowie Soda-Graslignin beschafft. Durch Aufreinigungsverfahren sollen aus den ausgewählten Lignine jeweils mindestens drei verschiedene Qualitäten erhalten werden, die sich im Kohlenhydrat- und Aschegehalt unterscheiden. Die verschiedenen Lignine werden charakterisiert. Ziel ist es, einen chem. oder physikalischen Strukturparameter bzw. eine Eigenschaft des Lignins zu identifizieren, welche direkt mit dem Kopplungspotential zu MA-gepfropften PE Haftvermittlern korreliert. Zur Identifizierung der Haftung an den realen Blendsystemen zwischen den unterschiedl. Ligninen und der PE-Matrix werden qualitative, spektroskopische und indirekte Methoden eingesetzt. Da die Untersuchung im Blend aufgrund der geringen Mengenanteile der postulierten kovalenten Bindungen erschwert ist, werden zusätzlich Modellversuche mit Lignin und MAPE durchgeführt. Die modifizierten Produkte werden durch FTIR Spektroskopie mit ATR oder KBr Technik untersucht. Die Proben nach Quellung (DMSO-d6) in einem HR-MAS NMR-Rotor untersucht. Im Vergleich zu den unmodifzierten Ligninen soll es möglich sein, die neu entstandenen Bindungstypen für die unterschiedl. Produkte nachzuweisen.Ein Nadelholz-Kraft-, ein Laubholz-Kraft- und ein Soda-Gras-Lignin wurden umfassend charakterisiert und durch Wasserwäschen sowie Umfällungen aus Aceton/Wasser Mischungen aufgereinigt. Die Umfällung aus Aceton-Wasser beseitigt die Asche fast vollständig und reduziert auch die Kohlenhydrate deutlich. Die Wasserwäsche war wenig selektiv. Durch alle Behandlungen stiegen die Molmassen geringfügig an, was durch den Verlust niedermolekularer Bestandteile erklärt werden kann. Die Umfällung aus Aceton/Wasser führte zudem zu einem deutlichen Anstieg der Glasübergangstemperaturen. Zusätzlich wurden drei Nadelholz-Organocell-Lignine einbezogen, die sich durch einen abgestuften Galactosegehalt auszeichneten. Damit sollte geprüft werden, ob die Galactoseseitengruppen in den Lignin-Kohlenhydratkomplexen der Nadelholz-Lignine für die Bindung zum Haftvermittler relevant sind. Durch FTIR Untersuchungen an dem Modellsystem aus Lignin und Haftvermittler konnte gezeigt werden, dass durch die Reaktion des Haftvermittlers mit den Lignin-Proben Esterbanden im Bereich von 1734 cm -1 entstehen. Diese Bande war bei dem Nadelholz-Kraft-Lignin am stärksten ausgeprägt. Dieses Lignin wies auch die besten Eigenschaften bei den mechanischen Prüfungen der LPE-Blends durch den Projektpartner IAP auf. Aus der Korrelation der Analysendaten der Lignine (UHH) mit den physikalischen Eigenschaften der Blends (IAP) konnte keine eindeutige Korrelation abgeleitet werden. Es ergaben sich aber einige Hinweise auf die Wirkung der Lignincharakteristik im Blend. Eine hohe Polydispersität, eine hohe Anzahl an Hydroxylgruppen und insbesondere eine hohe Konzentration an phenolischen Hydroxylgruppen scheint eine positive Wirkung auf die Zugfestigkeit auszuüben. Eine hohe Dispersität, eine hohe Anzahl an Hydroxylgruppen sowie ein geringes Verhältnis aus aliphatischen zu phenolischen Hydroxylgruppen scheinen die Schlagzähigkeit zu begünstigen.Prof. Dr. Bodo Saake
Tel.: +49 40 822459-206
bodo.saake@uni-hamburg.de
Universität Hamburg - Fakultät für Mathematik, Informatik u. Naturwissenschaften - Fachbereich Biologie - Zentrum Holzwirtschaft
Leuschnerstr. 91
21031 Hamburg
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2016-12-01

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31.08.2020
22011816Verbundvorhaben: Entwicklung eines biobasierten Hart-Weich-Verbundmaterials für den Mehrkomponentenspritzguss (CA-2K); Teilvorhaben 2: Verfahrensentwicklung sowie Material- und Verfahrensoptimierung - Akronym: CA2KZiel des Vorhabens ist die Entwicklung eines biobasierten Hart-Weich-Verbunds für den Mehrkomponentenspritzguss (2K-Spritzguss). Celluloseacetat (CA), Polyhydroxyalkanoate (PHAs) und Polymilchsäure (PLA) sollen als Blends die biobasierte Hartkomponente bilden. Als Weichphase werden biobasierte thermoplastische Elastomere (Bio-TPEs) favorisiert. Der Anwendungsfokus des Materials liegt auf Büroartikel, Hygieneartikel, Griffe, Sportartikel und Gehäuse. Die Nutzung nachwachsender Rohstoffe sowie die Integration verschiedener Funktionen in einem Material erlangen vor dem Hintergrund der Ressourcenschonung immer höhere Bedeutung für diese Produkte. Das Forschungsvorhaben kann hierfür richtungsweisende Materiallösungen erarbeiten und die Marktdurchdringung der Biokunststoffe in technische Produktbereiche fördern. Fraunhofer UMSICHT entwickelt zunächst Blends aus CA, PHA bzw. PLA und Bio-TPE. Diese Bio-Blends bilden die Hartkomponente des Verbunds und sollen die Haftung zwischen beiden Materialien im angestrebten Hart-Weich-Verbund verbessern. Ferner dient das Blenden zur Variation des Härtegrads. Fragen zur Kompatibilisierung und Haftvermittlung werden wissenschaftlich analysiert und werkstoffliche Lösungen erarbeitet. Die assoziierten Materialhersteller werden eng eingebunden. Die Universität Kassel entwickelt die Verfahrenstechnik des 2K-Spritzgusses, um biobasierte Hart-Weich-Verbunde aus den Bio-Blends und Bio-TPE herstellen zu können. Diese Arbeiten sind für das Erzielen einer hohen Haftung unerlässlich. Es wird eng mit den assoziierten Spritzgussunternehmen zusammengearbeitet. Auch werden Fragen zum Recycling und zur Migrationsstabilität betrachtet. Die erzielten FuE-Ergebnisse werden dann an den Industrießmaßstab angepasst. Die FKuR Kunststoff GmbH realisiert das Scale-Up der kompatibilisierten Biokunststoffblends. Die assoziierenden Spritzgussunternehmen stellen anschließend Referenzmuster her, um die industrielle Anwendungsfähigkeit zu zeigen.Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim
Tel.: +49 561 804-3670
heim@uni-kassel.de
Universität Kassel - Fachbereich 15 Maschinenbau - Institut für Werkstofftechnik - Fachgebiet Kunststofftechnik
Mönchebergstr. 3
34125 Kassel
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31.05.2019
22011915Entwicklung funktionstüchtiger Antibeschlagmittel für Verpackungsfolien auf der Basis von pflanzlichen Proteinen - Akronym: ProteineDas Gesamtziel des Forschungsvorhabens ist es, voll funktionstüchtige Antibeschlagmittel für Verpackungsfolien zu entwickeln, die auf der Basis von pflanzlichen Proteinen beruhen. Die neuartigen proteinbasierten Antibeschlagmittel sollen herkömmliche Antibeschlagmittel (wie z.B. Fettsäureglycerinester) ersetzen, wobei die Antibeschlageigenschaften in ihrer Dauer und Wirkung bei gleichbleibenden visuellen und mechanischen Eigenschaften der Verpackungsfolien zu verbessern sind. Siehe beigefügten Milestone - Plan und beigefügte ArbeitspaketeDr. Andreas Strunk-Westermann
Tel.: +49 2952 819-125
a.strunk-westermann@constab.com
CONSTAB Polyolefin Additives GmbH
Industriestr. Möhnetal 16
59602 Rüthen
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31.08.2020
22011916Verbundvorhaben: Entwicklung eines biobasierten Hart-Weich-Verbundmaterials für den Mehrkomponentenspritzguss (CA-2K); Teilvorhaben 3: Scale-Up der Blendherstellung - Akronym: CA-2KZiel des Vorhabens ist die Entwicklung eines biobasierten Hart-Weich-Verbundmaterials für den Mehrkomponentenspritzguss (2K-Spritzguss). Celluloseacetat (CA) und Polymilchsäure (PLA) sollen als biobasierte Hartphase untersucht werden. Als Weichphase werden biobasierte thermoplastische Elastomere (Bio-TPE) und biobasierter Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (Bio-EPDM) favorisiert. Der Anwendungsfokus des Materials liegt in den Bereichen Büroartikel, Hygieneartikel, Griffe, Sportartikel und Gehäuse. Die Nutzung nachwachsender Rohstoffe sowie die Integration verschiedener Funktionen in einem Material erlangen vor dem Hintergrund der Ressourcenschonung immer höhere Bedeutung für diese Produkte. Das Forschungsvorhaben kann hierfür richtungsweisende Materiallösungen erarbeiten und die Marktdurchdringung der Biokunststoffe in technische Produktbereiche fördern. Bei Fraunhofer UMSICHT werden kompatibilisierte Blends aus CA und Bio-TPE sowie aus PLA und Bio-TPE bzw. Bio-EPDM entwickelt, die als Hartphase im Verbund fungieren und bei denen der Härtegrad und die Haftwirkung im Hart-Weich-Verbund variiert werden. Fragen zur Kompatibilisierung und Haftvermittlung werden wissenschaftlich analysiert und werkstoffliche Lösungsansätze erarbeitet. Die assoziierten Materialhersteller werden eng eingebunden. Die Universität Kassel entwickelt die Verfahrenstechnik des 2K-Spritzgusses, um biobasierte Hart-Weich-Verbunde herstellen zu können. Diese Untersuchungen zur Prozessführung für das Erzielen einer hohen Haftwirkung sind unerlässlich. Es wird eng mit den assoziierten Spritzgussunternehmen zusammengearbeitet und Fragen zum Recycling und zur Migrationsstabilität werden betrachtet. Die erzielten FuE-Ergebnisse werden dann an den Industrießmaßstab angepasst. Die FKuR Kunststoff GmbH realisiert das Scale-Up der kompatibilisierten Biokunststoffblends. Die assoziierenden Spritzgussunternehmen stellen anschließend Referenzmuster her, um die industrielle Anwendungsfähigkeit zu zeigen. Mücahit Üngör
Tel.: +49 2154 9251-23
muecahit.uengoer@fkur.com
FKuR Kunststoff GmbH
Siemensring 79
47877 Willich
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22011918Entwicklung einer neuartigen Herstellungs- und Verarbeitungstechnologie für dreidimensional geformte Naturfaserbauteile aus pflanzlichen Sekundär- und Reststoffen - Akronym: VakuumfaserformHerkömmliche Arten der Entwässerung und Trocknung von dreidimensionalen Faser- und Papierwerkstoffen setzen deren Anwendung Grenzen. Bekannteste Fasergussanwendung ist die Eierverpackung als Faserformteil. Auch sogenannte Nassplatten, diese ähneln mitteldichten Faserplatten (Trockenverfahren), können mithilfe des neuartigen Verfahrens aufwandsreduziert hergestellt werden. Kostenintensive Werkzeuge fordern hohe Stückzahlen. Das Gesamtziel dieses Forschungsvorhabens ist es durch die Prozessentwicklung die Anwendungsvielfalt von 3D-Naturfaserbauteilen zu erweitern. Durch die Anwendung von Faser-Zwischenprodukten wird ein neuartiges Formgebungs-Verfahren ermöglicht. Faserbahnen werden auf in deren Komplexität stark reduzierte Werkzeugkonstruktionen laminiert, ähnlich dem Papiermaché. Durch die Prozessentwicklung des Vakuumverfahrens kann die Verdichtung der Faserlagen, deren Entwässerung und die Trocknung in einem Schritt erfolgen. Da keine komplexen Werkzeuge für die Suspensionsabsaugung notwendig sind, werden geringe Stückzahlen herstellbar. Komplexe Formen wie Flaschen können hergestellt werden, was mit bisherigen Werkzeugen nur durch das Fügen zweier Halbschalen möglich ist. Das anwendungstechnische Potenzial und die Leistungsfähigkeit der Materialart werden im Projekt durch einen Demonstrator aufgezeigt. Dieser dient auch der Kommunikation erzielter Ergebnisse, so dass die Verwertung erleichtert wird.Prof. Dr.-Ing. André Wagenführ
Tel.: +49 351 463-38101
andre.wagenfuehr@tu-dresden.de
Technische Universität Dresden - Bereich Ingenieurwissenschaften - Fakultät Maschinenwesen - Institut für Naturstofftechnik - Professur für Holztechnik und Faserwerkstofftechnik
Marschnerstr. 39
01307 Dresden

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22012017Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Entwicklung eines flammgeschützten Spritzgusswerkstoffs aus PLA mit hoher Wärmeformbeständigkeit und Schlagzähigkeit für technische Produkte; Teilvorhaben 2: Materialprüfung und Optimierung Flammschutzadditive/ -compounds - Akronym: TechPLAsticIn dem beantragten Forschungsvorhaben möchten die Projektpartner Fraunhofer UMSICHT, Evonik, FKuR und IKV ein vermarktungsfähiges, flammgeschütztes PLA-Compound mit hoher Wärmeformbeständigkeit und Schlagzähigkeit für technische Spritzgussanwendungen entwickeln, welches als Alternative zu konventionellen Kunststoffen wie ABS oder PC in technischen Spritzgussbauteilen eingesetzt werden kann. Das Forschungsvorhaben adressiert alle relevanten materialtechnischen Schwachstellen von PLA. Die sich gegenseitig, zum Teil auch negativ, beeinflussenden Effekte, wie etwa Flammschutzausrüstung vs. Versprödung, werden ganzheitlich betrachtet. Mögliche Einflüsse durch die Verfahrenstechnik des Spritzgießens werden mit einbezogen, damit sowohl aus Material- als auch aus Prozesssicht wirtschaftlich und technisch tragfähige Lösungen erarbeitet werden können. Der Anwendungsfokus dieses PLA-Compounds liegt dabei zunächst auf technischen Produkten des Elektronik- und Bausektors.Dr. Sebastian Hessner
Tel.: +49 201 173-1448
sebastian.hessner@evonik.com
Evonik Operations GmbH
Rellinghauser Str. 1-11
45128 Essen
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22012317Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Biobasierte Hochleistungsbarrierewerkstoffe auf der Basis einer Plattformtechnologie zur biotechnologischen Gewinnung von Cellulose-Nanofasern; Teilvorhaben 2: Entwicklung Durchfluss-Bioreaktor und -Separator für die BNC-Fasergewinnung - Akronym: BioSBarrierBiotechnologie eröffnet einen neuen Zugang zu hochleistungsfähigen Materialien. Biotechnologisch gewonnene Nanocellulose (BNC) aus Zucker stellt eines dieser innovativen Biomaterialien dar. Dieses natürliche, erneuerbare Polymer aus reiner Cellulose besitzt aufgrund seiner nanostrukturierten Fasern einzigartige Materialeigenschaften. Das Potential dieses Materials wird jedoch nicht ausgeschöpft, denn bisherige Untersuchungen zu kommerziellen Anwendungen beschränken sich auf größere Formkörper aus BNC. Ursache hierfür ist das Fehlen eines effizienten, technologischen Zuganges zu BNC-Nanofasern mit kontrollierter Morphologie. Dies würde auch neuartige Anwendungen im Bereich funktioneller Coatings ermöglichen, die heute noch nicht realisierbar sind. Hierbei sind beispielsweise Anwendungen im Verpackungsbereich, Korrosionsschutz oder Brandschutz zu nennen, im Besonderen im Kontext von "All-Bio" bzw. "All-Renewable"-Produktkonzepten. Im Rahmen der Kooperation BioSBarrier soll die komplette Wertschöpfungskette von der Erforschung und Entwicklung einer neuen Fertigungstechnologie zur kontrollierten Herstellung des Hochleistungsbiopolymers BNC in Form von Einzelfasern mit kontrollierter Morphologie, der Erforschung, Entwicklung und Testung hochleistungsfähiger Materialverbünde aus speziellen Substratmaterialien mit maßgeschneiderten, optional mehrschichtigen, funktionalen Coatings bis zur Testung der Materialverbünde in Anwendungen als funktionale Coatings und Barrierefunktionsschichten in den Bereichen Verpackung und Korrosionsschutz geschaffen werden. Das Teilvorhaben des Fraunhofer ICT-IMM zielt dabei auf die Entwicklung und Realisierung eines neuartigen Bioreaktors und einer neuartigen Separationseinheit zur Abtrennung der gebildeten BNC-Fasern aus dem biotechnologischen Prozess. Angestrebt wird dabei, durch die gezielte Gestaltung des Reaktors und der Separationseinheit die Gewinnung von BNC-Fasern mit maßgeschneiderter Morphologie zu ermöglichen. Dr. Gabriele Menges-Flanagan
Tel.: +49 6131 990-425
gabriele.menges-flanagan@imm.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT) - Institutsteil ICT-IMM
Carl-Zeiss-Str. 18-20
55129 Mainz

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22012417Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Naturfaserverstärkte Biokunststoffverbunde und innovative Herstellungsverfahren für Leichtbau-Hybridformteile mit hohen Struktur- und Sicherheitsanforderungen – regenerative Sitzschale; Teilvorhaben 4: Verfahren für Bio-NFK-Halbzeuge und Bio-NFK-Hybridformteile - Akronym: regSchaNaturfaserverstärkte Biokunststoffverbunde und innovative Herstellungsverfahren für Leichtbau-Hybridformteile mit hohen Struktur- und Sicherheitsanforderungen (regScha) Das Hauptanliegen des geplanten Forschungsprojektes beinhaltet die Erweiterung des Einsatzbereiches von naturfaserverstärkten Bio-Kunststoff-Verbunden für High-Performance-Produkte. Belastungsgerechte Laminataufbauten aus quasi-endlos faserverstärkten Einzelschichten sollen hierbei als partielle Verstärkungen über einen Hybrid-Spritzgussprozess sowie einer nachgeschalteten selektiven Strahlenvernetzung in hochbelastbare Strukturbauteile integriert werden. Hierfür werden verschiedene Material-, Technologie-, Auslegungs- und Recyclingkonzepte am Beispiel einer Sitzschale kritisch erforscht und in eine praxisnahe Strukturanwendung überführt. Im Erfolgsfall des Projektes liegen somit wichtige Erkenntnisse sowie Verarbeitungs- und Designmethoden für die Anwendung von naturfaserverstärkten Bio-Kunststoff-Verbunden in Strukturbauteilen vor. Ivonne Jahn
Tel.: +49 345 5589-474
ivonne.jahn@imws.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen (IMWS)
Walter-Hülse-Str. 1
06120 Halle (Saale)
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22012617Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Naturfaserverstärkte Biokunststoffverbunde und innovative Herstellungsverfahren für Leichtbau-Hybridformteile mit hohen Struktur- und Sicherheitsanforderungen – regenerative Sitzschale; Teilvorhaben 2: Entwicklung eines NF-Halbzeuges zur Biotape-Herstellung - Akronym: regSchaDas Hauptanliegen des geplanten Forschungsprojektes beinhaltet die Erweiterung des Einsatzbereiches von naturfaserverstärkten Bio-Kunststoff-Verbunden für High-Performance-Produkte. Belastungsgerechte Laminataufbauten aus quasi-endlos faserverstärkten Einzelschichten sollen hierbei als partielle Verstärkungen über einen Hybrid-Spritzgussprozess sowie einer nachgeschalteten selektiven Strahlenvernetzung in hochbelastbare Strukturbauteile integriert werden. Hierfür werden verschiedene Material-, Technologie-, Auslegungs- und Recyclingkonzepte am Beispiel einer Sitzschale kritisch erforscht und in eine praxisnahe Strukturanwendung überführt. Im Erfolgsfall des Projektes liegen somit wichtige Erkenntnisse sowie Verarbeitungs- und Designmethoden für die Anwendung von naturfaserverstärkten Bio-Kunststoff-Verbunden in Strukturbauteilen vor. Die erarbeiteten Ergebnisse sollen nach Projektabschluss der Öffentlichkeit über wissenschaftliche sowie industrienahe Fachzeitschriften, Lehre und Messeauftritte zugänglich gemacht werden. Darüber hinaus ist, basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen zu biobasierten strukturrelevanten Bauteilen, die Initiierung von Anschlussprojekten, industriellen Aufträgen sowie die Entwicklung marktreifer Produkte geplant.Dipl. agr. Ing. Torsten Brückner
Tel.: +49 341 3503758-0
t.brueckner@sachsenleinen.de
SachsenLeinen GmbH
August-Bebel-Str. 2
04416 Markkleeberg
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22013316Verbundvorhaben: Stoffliche Verwertung hemicellulosereicher Wertstoffströme aus landwirtschaftlichen Reststoffen von Einjahrespflanzen (SHEMICELL); Teilvorhaben 1 - Akronym: SHEMICELLZiel des Projektes war die Abtrennung, Charakterisierung und stoffliche Verwertung hemicellulosereicher Wertstoffströme, die beim Aufschluss landwirtschaftlicher Reststoffe aus Einjahrespflanzen zur Gewinnung von Bioethanol oder der Herstellung von Zellstoff als Ablauge anfallen. Die Charakterisierung und Bewertung der Produkte erfolgte in enger Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Institut für Technische Chemie der TU Bergakademie Freiberg (ITC). Mit der Separierung und stofflichen Nutzung von Hemicellulosen soll sowohl bei der Erzeugung von Bioethanol als auch bei der Herstellung von Zellstoff eine höhere Wertschöpfung erreicht werden. Neben der Gewinnung von Hemicellulose mit verschiedenen Verfahren war die Untersuchung von Nutzungsmöglichkeiten für die separierten Wertstoffe von besonderem Interesse. Im Fokus standen sowohl die Verwendung von modifizierter Hemicellulose als Ausgangsmaterial für die Herstellung biopolymerbasierter Flammschutzmittel als auch der Einsatz von Hemicellulose als Papieradditiv zur Steigerung der Festigkeiten von Recyclingpapier.Am Institut für Pflanzen- und Holzchemie wurden schwefelfreie Verfahren zur Herstellung von Zellstoff aus landwirtschaftlichen Reststoffen untersucht und verglichen. Als Ausgangsmaterialien standen Haferspelzen, Weizenstroh und Zuckerrübenschnitzel zur Verfügung. Beim Aufschluss dieser Reststoffe wurden verschiedene Varianten verglichen (alkalischer Aufschluss mit zwei Kochersystemen bei unterschiedlichen Temperaturen, Delignifizierung, Autohydrolyse und Kombiverfahren). Zur Gewinnung von Pektin aus Rübenschnitzeln wurde zusätzlich die saure Extraktion betrachtet. Besonders geeignete Verfahren sind im Hinblick auf die Ausbeute an Zellstoff und Hemicellulosen (HC) sowie auf die Energieeffizienz der Sodaaufschluss bei 140 °C und die Delignifizierung mit Wasserstoffperoxid. Eine abschließende Bewertung der Verfahren kann nur erfolgen, wenn die konkreten Bedingungen und Ziele für den geplanten technischen Prozess bekannt sind. Die HC wurden mittels Ultra- und Nanofiltration sowie Fällung aus der Ablauge abgetrennt, charakterisiert und teilweise modifiziert. Im Vordergrund standen dabei die Zusammensetzung der Produkte sowie Ausbeute und Reinheit. Weiterhin wurden die Molmassen und deren Verteilung bewertet. Die Hemicellulosen wurden im Hinblick auf mögliche Anwendungen optimiert und modifiziert. Positive Ergebnisse konnten durch Modifizierung von HC zur Herstellung von Flammschutzmitteln (FSM) erzielt werden. Die hergestellten FSM konnten auf Faserdämmstoffen appliziert werden, bestanden die laut DIN 4102 festgelegten Brandschutztests für normal entflammbares Material und wiesen ein günstigeres Glimmverhalten auf als vergleichbare Flammschutzmittel. Auch der Zusatz von 1 bis 2 Masseprozent Hemicellulose als Additiv zur Steigerung der Festigkeiten von Recyclingpapier führte zu erfolgversprechenden Ergebnissen. Sowohl die statischen als auch die dynamischen Papierfestigkeiten konnten im Vergleich zu Prüfblättern ohne Additiv teilweise um über 10 % gesteigert werden.Prof. Dr. habil. Steffen Fischer
Tel.: +49 351 463-31239
sfischer@forst.tu-dresden.de
Technische Universität Dresden - Fakultät Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften - Fachrichtung Forstwissenschaften - Institut für Pflanzen- und Holzchemie
Pienner Str. 8
01737 Tharandt

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22013415Verbundvorhaben: Entwicklung von schäumbaren, biobasierten Kunststoffrezepturen zur Herstellung alternativer und eigenschaftsoptimierter Bienenbeuten; Teilvorhaben 2: Spritzgießverfahren, Materialeigenschaften - Akronym: WPCBienenbeuteIn dem hier beantragten Gemeinschaftsforschungsprojekt soll, als biobasierte Alternative und zur Optimierung der anwendungsbezogenen Eigenschaften, ein neuer Werkstoff für Honigbienenbehausungen (Honigbienenbeuten) entwickelt und auf Praxistauglichkeit untersucht werden. Die Verfahren und die Werkstoffrezepturen sollen auch für weitere Anwendungen nutzbar sein. Es sollen geeignete Werkstoffrezepturen und Herstellungsverfahren für die Herstellung von schäumbaren, thermoplastischen, holzfaserverstärkten Kunststoffen entwickelt und charakterisiert werden. Idealerweise besteht dabei der thermoplastische Kunststoff ebenfalls aus nachwachsenden Rohstoffen und ist darüber hinaus witterungsbeständig. Für die Rezepturentwicklung werden am Fraunhofer WKI die unterschiedlichen Rezepturbestandteile compoundiert. Für die Rezeptur sollen unterschiedliche Kunststoffe und Holzbestandteile sowie Treibmittel und andere Additive, in Hinblick auf Ihre Schäumbarkeit, Verarbeitungsfähigkeit, Materialeigenschaften und den Auswirkungen auf das Bienenvolk werden. Die Untersuchungen werden im Verbund von Hochschule Osnabrück und dem Fraunhofer WKI durchgeführt. Hierbei wird an der Hochschule Osnabrück der Schwerpunkt auf die Verfahrenstechnik Spritzgießen, am Fraunhofer WKI auf die Rezepturentwicklung und die Profilextrusion von WPC-Schäumen gelegt. Die Untersuchungen der Materialien im Bienenvolk und dessen Auswirkungen auf die Honigqualität werden vom LAVES Institut für Bienenkunde durchgeführt und ausgewertet. Für Versuche im industriellen Maßstab, engagieren sich die Industriepartnern Naftex GmbH und Georg Utz GmbH. Bei diesen Unternehmen können die geeigneten Rezepturen in größeren Mengen compoundiert und über die Verfahrenstechniken "Extrusion" und "Spritzguss" zu großvolumigen Formteilen verarbeitet werden. Somit kann die Machbarkeit dargestellt und am Ende des Projektes ein Demonstrator für Veröffentlichungen, Fachtagungen, Messen hergestellt werden.Prof. Dr.-Ing. Rainer Bourdon
Tel.: +49 541 969-2186
r.bourdon@hs-osnabrueck.de
Hochschule Osnabrück - Fakultät Ingenieurwissenschaften und Informatik
Albrechtstr. 30
49076 Osnabrück
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22013417Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Biobasierte Hochleistungsbarrierewerkstoffe auf der Basis einer Plattformtechnologie zur biotechnologischen Gewinnung von Cellulose-Nanofasern; Teilvorhaben 5: Entwicklung und Upscaling von Coating- und Compoundformulierungen - Akronym: BioSBarrier Biotechnologie eröffnet einen neuen Zugang zu hochleistungsfähigen Materialien. Biotechnologisch gewonnene Nanocellulose (BNC) aus Zucker stellt eines dieser innovativen Biomaterialien dar. Dieses natürliche, erneuerbare Polymer aus reiner Cellulose besitzt aufgrund seiner nanostrukturierten Fasern einzigartige Materialeigenschaften. Das Potential dieses Materials wird jedoch nicht ausgeschöpft, denn bisherige Untersuchungen zu kommerziellen Anwendungen beschränken sich auf größere Formkörper aus BNC. Die Möglichkeiten der Oberflächenmaximierung und Steuerung der BNC-Faserbildung werden nicht genutzt. Ursache hierfür ist das Fehlen eines effizienten, technologischen Zuganges zu BNC-Nanofasern mit kontrollierter Morphologie. Dies würde auch neuartige Anwendungen im Bereich funktioneller Coatings ermöglichen, die heute noch nicht realisierbar sind. Hierbei sind beispielsweise Anwendungen im Verpackungsbereich, Korrosionsschutz oder Brandschutz zu nennen, im Besonderen im Kontext von "All-Bio" bzw. "All-Renewable"-Produktkonzepten. Im Rahmen der Kooperation BioSBarrier soll die komplette Wertschöpfungskette von der Erforschung und Entwicklung einer neuen Fertigungstechnologie zur kontrollierten Herstellung des Hochleistungsbiopolymers BNC in Form von Einzelfasern mit kontrollierter Morphologie, der Erforschung, Entwicklung und Testung hochleistungsfähiger Materialverbünde aus speziellen Substratmaterialien mit maßgeschneiderten, optional mehrschichtigen, funktionalen Coatings bis zur Testung der Materialverbünde in Anwendungen als funktionale Coatings und Barrierefunktionsschichten in den Bereichen Verpackung und Korrosionsschutz geschaffen werden.Dr. Helmut Mack
Tel.: +49 151 42262376
helmut.mack@evonik.com
Evonik Operations GmbH
Rellinghauser Str. 1-11
45128 Essen

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22013515Verbundvorhaben: Fassadenladen - Hochtechnologie mit biogenen Werkstoffen - Ein universeller Baukasten; Teilvorhaben 2: Werkstoffprüfung - Akronym: FabioWVorhabensziel: Die Fassaden sind die maßgebliche Schnittstelle für Nutzerkomfort und Energiebilanz der Gebäude und bestimmen in entscheidender Weise deren Erscheinungsbild. Für die Planung und den Bau nachhaltiger und leistungsfähiger Häuser stellen ‘adaptive’ Konstruktionen ein wichtiges Arbeitsfeld dar. Seit Jahren wird im Baubereich nach Alternativen zu herkömmlichen Roh- und Werkstoffen gesucht, mit der Zielsetzung: Reduzierung der Stoff- und Primärenergieströme und Verbesserung der Recyclingfähigkeit. Biogene Werkstoffe bieten hierbei ein bislang weitgehend unerschlossenes Potenzial. Vor diesem Hintergrund zielt das im Folgenden beschriebene Verbundvorhaben FabioW auf die Entwicklung einer neuartigen und marktfähigen Baukomponente, um die Durchlässigkeit von verglasten Gebäudeöffnungen wechselnden Witterungsbedingungen und Nutzerwünschen anpassen zu können. Der angestrebte ‘Fassadenladen’ soll mit zusätzlichen Leistungsmerkmalen und unter Verwendung zukunftsweisender thermoplastischer Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen eine innovative Weiterentwicklung des tradierten Fensterladens darstellen. Ein interdisziplinäres Projektteam aus Forschung und Industrie verknüpft mit diesem innovativen Ansatz auf systematische Weise die Themenbereiche ‘Adaptive Gebäudehülle‘ und ‘Biogene Werkstoffe’. Geplant ist die Entwicklung sowie der Bau und Test von Prototypen im Sinne eines modularen Baukastensystems. Als Vorstufe eines industriell gefertigten Produkts werden begleitend Untersuchungen und Strategien zur Vermarktung erarbeitet.Prof. Dr.-Ing. Dietmar Drummer
Tel.: +49 9131 85-29700
drummer@lkt.uni-erlangen.de
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg - Technische Fakultät - Department Maschinenbau - Kunststofftechnik
Am Weichselgarten 9
91058 Erlangen
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22013517Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Naturfaserverstärkte Biokunststoffverbunde und innovative Herstellungsverfahren für Leichtbau-Hybridformteile mit hohen Struktur- und Sicherheitsanforderungen – regenerative Sitzschale; Teilvorhaben 5: Simulation von Bio-NFK-Verbunden - Akronym: RegSchaDas Hauptanliegen des geplanten Forschungsprojektes beinhaltet die Erweiterung des Einsatzbereiches von naturfaserverstärkten Bio-Kunststoff-Verbunden für High-Performance-Produkte. Belastungsgerechte Laminataufbauten aus quasi-endlos faserverstärkten Einzelschichten sollen hierbei als partielle Verstärkungen über einen Hybrid-Spritzgussprozess sowie einer nachgeschalteten selektiven Strahlenvernetzung in hochbelastbare Strukturbauteile integriert werden. Hierfür werden verschiedene Material-, Technologie-, Auslegungs- und Recyclingkonzepte am Beispiel einer Sitzschale kritisch erforscht und in eine praxisnahe Strukturanwendung überführt. Im Erfolgsfall des Projektes liegen somit wichtige Erkenntnisse sowie Verarbeitungs- und Designmethoden für die Anwendung von naturfaserverstärkten Bio-Kunststoff-Verbunden in Strukturbauteilen vor.Dipl. Ing. Michael Begert
Tel.: +49 661 6000-801
michael.begert@edag.de
EDAG Engineering GmbH
Reesbergstr. 1
36039 Fulda
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22013615Verbundvorhaben: Fassadenladen - Hochtechnologie mit biogenen Werkstoffen - Ein universeller Baukasten; Teilvorhaben 3: Bauphysikalische Bewertung - Akronym: FabioWDie Fassaden sind die maßgebliche Schnittstelle für Nutzerkomfort und Energiebilanz der Gebäude und bestimmen in entscheidender Weise deren Erscheinungsbild. Für die Planung und den Bau nachhaltiger und leistungsfähiger Häuser stellen "adaptive" Konstruktionen ein wichtiges Arbeitsfeld dar. Seit Jahren wird im Baubereich nach Alternativen zu herkömmlichen Roh- und Werkstoffen gesucht, mit der Zielsetzung: Reduzierung der Stoff- und Primärenergieströme und Verbesserung der Recyclingfähigkeit. Biogene Werkstoffe bieten hierbei ein bislang weitgehend unerschlossenes Potenzial. Vor diesem Hintergrund zielt das im Folgenden beschriebene Verbundvorhaben FabioW auf die Entwicklung einer neuartigen und marktfähigen Baukomponente, um die Durchlässigkeit von verglasten Gebäudeöffnungen wechselnden Witterungsbedingungen und Nutzerwünschen anpassen zu können. Der angestrebte "Fassadenladen" soll mit zusätzlichen Leistungsmerkmalen und unter Verwendung zukunftsweisender thermoplastischer Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen eine innovative Weiterentwicklung des tradierten Fensterladens darstellen. Ein interdisziplinäres Projektteam aus Forschung und Industrie verknüpft mit diesem innovativen Ansatz auf systematische Weise die Themenbereiche "Adaptive Gebäudehülle" und "Biogene Werkstoffe". Geplant ist die Entwicklung sowie der Bau und Test von Prototypen im Sinne eines modularen Baukastensystems. Als Vorstufe eines industriell gefertigten Produkts werden begleitend Untersuchungen und Strategien zur Vermarktung erarbeitet.Dipl.-Ing. Almuth Schade
Tel.: +49 8024 643-275
almuth.schade@ibp.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP)
Nobelstr. 12
70569 Stuttgart
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22013715Verbundvorhaben: Fassadenladen - Hochtechnologie mit biogenen Werkstoffen - Ein universeller Baukasten; Teilvorhaben 6: Produktbezogene Untersuchungen - Akronym: FassadenladenDie Fassaden sind die maßgebliche Schnittstelle für Nutzerkomfort und Energiebilanz der Gebäude und bestimmen in entscheidender Weise deren Erscheinungsbild. Für die Planung und den Bau nachhaltiger und leistungsfähiger Häuser stellen ‘adaptive’ Konstruktionen ein wichtiges Arbeitsfeld dar. Seit Jahren wird im Baubereich nach Alternativen zu herkömmlichen Roh- und Werkstoffen gesucht, mit der Zielsetzung: Reduzierung der Stoff- und Primärenergieströme und Verbesserung der Recyclingfähigkeit. Biogene Werkstoffe bieten hierbei ein bislang weitgehend unerschlossenes Potenzial. Vor diesem Hintergrund zielt das im Folgenden beschriebene Verbundvorhaben FabioW auf die Entwicklung einer neuartigen und marktfähigen Baukomponente, um die Durchlässigkeit von verglasten Gebäudeöffnungen wechselnden Witterungsbedingungen und Nutzerwünschen anpassen zu können. Der angestrebte ‘Fassadenladen’ soll mit zusätzlichen Leistungsmerkmalen und unter Verwendung zukunftsweisender thermoplastischer Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen eine innovative Weiterentwicklung des tradierten Fensterladens darstellen. Ein interdisziplinäres Projektteam aus Forschung und Industrie verknüpft mit diesem innovativen Ansatz auf systematische Weise die Themenbereiche ‘Adaptive Gebäudehülle‘ und ‘Biogene Werkstoffe’. Geplant ist die Entwicklung sowie der Bau und Test von Prototypen im Sinne eines modularen Baukastensystems. Als Vorstufe eines industriell gefertigten Produkts werden begleitend Untersuchungen und Strategien zur Vermarktung erarbeitet. siehe separates Dokument Volker Pfaudler
Tel.: +49 8222 4000 367
volker.pfaudler@roma.de
ROMA KG
Ostpreußenstr. 9
89331 Burgau
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22013717Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Biobasierte Hochleistungsbarrierewerkstoffe auf der Basis einer Plattformtechnologie zur biotechnologischen Gewinnung von Cellulose-Nanofasern; Teilvorhaben 4: Implementierung von kontinuierlich erzeugten BNC-Fasern in (bio) Polymere - Akronym: BioSBarrierMit dem Projekt BioSBarrier sollen als Ziel biobasierte Hochleistungsbeschichtungen unter Verwendung biotechnologisch gewonnener Cellulose-Nanofasern realisiert werden. Nach der Erzeugung der Fasern (TV 1: JenaCell; TV 2: Fraunhofer ICT-IMM; TV 3: ibl GmbH) ist die Einbringung in (bio) Polymere bzw. Polymervorstufen und die Prüfung/Charakterisierung der so gewonnenen Materialien (TV 4: KAT) der nachfolgende Schritt im FuE-Vorhaben. Die Skalierbarkeit der Laborprozesse soll durch industrienahe Verarbeitungsversuche im Technikumsmaßstab (IPF, IKTR als Dienstleister für die Kunststoffindustrie) überprüft werden. Gleichzeitig werden hierdurch die erforderlichen Materialvarianten und –mengen für Applikationsuntersuchungen und die Überführung in den industriellen Maßstab (TV 5: Evonik Ressource Efficiency) verfügbar.Dr. Peter Gerth
Tel.: +49 391 8864-467
peter.gerth@hs-magdeburg.de
Hochschule Magdeburg-Stendal (FH)
Breitscheidstr. 2
39114 Magdeburg

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22013815Verbundvorhaben: Fassadenladen - Hochtechnologie mit biogenen Werkstoffen - Ein universeller Baukasten; Teilvorhaben 4: Materialentwicklung - Akronym: FabioWDie Fassaden sind die maßgebliche Schnittstelle für Nutzerkomfort und Energiebilanz der Gebäude und bestimmen in entscheidender Weise deren Erscheinungsbild. Für die Planung und den Bau nachhaltiger und leistungsfähiger Häuser stellen ‘adaptive’ Konstruktionen ein wichtiges Arbeitsfeld dar. Seit Jahren wird im Baubereich nach Alternativen zu herkömmlichen Roh- und Werkstoffen gesucht, mit der Zielsetzung: Reduzierung der Stoff- und Primärenergieströme und Verbesserung der Recyclingfähigkeit. Biogene Werkstoffe bieten hierbei ein bislang weitgehend unerschlossenes Potenzial. Vor diesem Hintergrund zielt das im Folgenden beschriebene Verbundvorhaben FabioW auf die Entwicklung einer neuartigen und marktfähigen Baukomponente, um die Durchlässigkeit von verglasten Gebäudeöffnungen wechselnden Witterungsbedingungen und Nutzerwünschen anpassen zu können. Der angestrebte ‘Fassadenladen’ soll mit zusätzlichen Leistungsmerkmalen und unter Verwendung zukunftsweisender thermoplastischer Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen eine innovative Weiterentwicklung des tradierten Fensterladens darstellen. Ein interdisziplinäres Projektteam aus Forschung und Industrie verknüpft mit diesem innovativen Ansatz auf systematische Weise die Themenbereiche ‘Adaptive Gebäudehülle‘ und ‘Biogene Werkstoffe’. Geplant ist die Entwicklung sowie der Bau und Test von Prototypen im Sinne eines modularen Baukastensystems. Als Vorstufe eines industriell gefertigten Produkts werden begleitend Untersuchungen und Strategien zur Vermarktung erarbeitet.Dr. Michael Schweizer
Tel.: +49 7062 97687-251
michael.schweizer@tecnaro.de
TECNARO Gesellschaft zur industriellen Anwendung nachwachsender Rohstoffe mbH
Bustadt 40
74360 Ilsfeld
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22013915Verbundvorhaben: Fassadenladen - Hochtechnologie mit biogenen Werkstoffen - Ein universeller Baukasten; Teilvorhaben 5: Prototyp - Akronym: FabioWDie Fassaden sind die maßgebliche Schnittstelle für Nutzerkomfort und Energiebilanz der Gebäude und bestimmen in entscheidender Weise deren Erscheinungsbild. Für die Planung und den Bau nachhaltiger und leistungsfähiger Häuser stellen ‘adaptive’ Konstruktionen ein wichtiges Arbeitsfeld dar. Seit Jahren wird im Baubereich nach Alternativen zu herkömmlichen Roh- und Werkstoffen gesucht, mit der Zielsetzung: Reduzierung der Stoff- und Primärenergieströme und Verbesserung der Recyclingfähigkeit. Biogene Werkstoffe bieten hierbei ein bislang weitgehend unerschlossenes Potenzial. Vor diesem Hintergrund zielt das im Folgenden beschriebene Verbundvorhaben FabioW auf die Entwicklung einer neuartigen und marktfähigen Baukomponente, um die Durchlässigkeit von verglasten Gebäudeöffnungen wechselnden Witterungsbedingungen und Nutzerwünschen anpassen zu können. Der angestrebte ‘Fassadenladen’ soll mit zusätzlichen Leistungsmerkmalen und unter Verwendung zukunftsweisender thermoplastischer Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen eine innovative Weiterentwicklung des tradierten Fensterladens darstellen. Ein interdisziplinäres Projektteam aus Forschung und Industrie verknüpft mit diesem innovativen Ansatz auf systematische Weise die Themenbereiche ‘Adaptive Gebäudehülle‘ und ‘Biogene Werkstoffe’. Geplant ist die Entwicklung sowie der Bau und Test von Prototypen im Sinne eines modularen Baukastensystems. Als Vorstufe eines industriell gefertigten Produkts werden begleitend Untersuchungen und Strategien zur Vermarktung erarbeitet. Wolfgang Wölki
Tel.: +49 7471 706-1041
wolfgang.woelki@joma-polytec.de
Joma-Polytec GmbH
Höfelstr. 17-19
72411 Bodelshausen
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01.03.2019

2020-02-28

28.02.2020
22014118Verbesserung der Bioabbaubarkeit von modifizierten biobasierten Polymeren durch Einsatz mikroverkapselter Enzyme - Akronym: ENZYMICSDas Vorhaben soll Möglichkeiten zur Verbesserung der Bioabbaubarkeit von Polymeren aufzeigen und damit einen Lösungsansatz zur Reduzierung von Plastikmüll (insbesondere Mikroplastik) bieten. Konkretes Ziel des Vorhabens ist der prinzipielle Nachweis der Wiederherstellung / Verbesserung der Bioabbaubarkeit von modifizierten Biopolymeren durch den Einsatz von geeigneten Enzymen. Modell für das über ein Jahr laufende Vorprojekt ist Celluloseacetat. Für den Polymerabbau relevante Enzyme sollen in immobilisierter Form (eingebettet in Hydrogel) direkt in das Polymer (Folie, Film, Faser etc.) inkorporiert und nach dem Gebrauch des Polymers durch einen Trigger (im einfachsten Fall Feuchtigkeit) aktiviert werden.Dipl.-Ing. Monika Jobmann
Tel.: +49 331 568-1213
monika.jobmann@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam
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30.04.2022
22014618Weiterentwicklung und Ausbau der Datengrundlage zu biobasierten Kunststoffen basierend auf den Ergebnissen des KNVB - Akronym: DaKeBiKuDas Vorhaben zielt auf die Verbesserung der Informationsbasis zum Verarbeitungsverhalten von biobasierten Kunststoffen ab und greift dabei die Strukturen auf, die im Rahmen des Verbundprojektes zur Verarbeitung biobasierter Kunststoffe, FKZ 220-227-12, aufgebaut wurden. Im Rahmen des Verbundprojektes wurden umfangreiche Recherche- und Forschungsarbeiten durchgeführt, die einerseits technische, andererseits auch wissenschaftliche Fragestellungen der Verarbeitung berücksichtigen. Es wurde eine breite Datenbasis erarbeitet, die es nun gilt, auf eigenständige Füße zu stellen. Im Rahmen des beantragten Projektes ist angestrebt, diese Daten über fünf Schritte zu vervollständigen: 1. Analyse bestehender Projektdatenbanken bezüglich möglicher relevanter Daten aus vorausgegangenen Projekten, die ggf. für die Datenbank überarbeitet und aufbereitet werden müssen. 2. Programmierung und Bereitstellung einer Datenerfassungsmaske für zukünftige FNR-Projekte, die Projektnehmer verpflichten, gewonnene Verarbeitungsdaten von Biokunststoffen in die Maske einzuarbeiten, die dann durch M-Base kostenlos, sofern die Datenerfassung nach bewerten Formaten erfolgt, in das Material Datacenter übernommen werden. 3. Aufbereitung vorhandener Daten und Erstellung von repräsentativen Datensätzen für die wichtigsten Biokunststoff-Familien. Neue Daten für z. B. Materialgruppen könnten generisch ermittelt und übernommen werden. 4. Einrichtung eines Bewertungstools für Nutzer der DaKeBiKu-Daten, über das sich bspw. die Datenqualität, die Materialverfügbarkeit, die Liefertreue von Materialanbietern eingestuft lässt, damit sich die Datenqualität für potenzielle Nutzer verbessert. 5. Erhebung von Daten zur Nachhaltigkeit, die immer häufiger von Verbrauchern und damit auch von Produktentwicklern und -herstellern hinsichtlich der Materialauswahl nachgefragt werden.Prof. Dr.-Ing. Andrea Siebert-Raths
Tel.: +49 511 9296-2268
andrea.siebert-raths@hs-hannover.de
Hochschule Hannover - Fakultät II - Maschinenbau und Bioverfahrenstechnik - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe (IfBB)
Heisterbergallee 10a
30453 Hannover

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31.08.2018
22014815Verbundvorhaben: Entwicklung einer biologisch abbaubaren, sprühfähigen Mulchfolie aus NaWaRos zur Steigerung der Nachhaltigkeit beim integrierten Pflanzenschutz von intensiven gartenbaulichen Freilandkulturen; Teilvorhaben 2: Prüfung der technischen Eigenschaften - Akronym: SpruehmulchfolieDie gemeinsam mit der Hochschule und Forschungseinrichtungen entwickelte Projektidee zur Entwicklung einer multifunktionalen, sprühfähigen und biologisch abbaubaren Folie stellt einen Lösungsansatz dar, der Wirtschaftlichkeit mit einer höheren Umweltverträglichkeit vereinen kann. Das Unternehmen kann dadurch seine bereits seit Jahren realisierte Firmenstrategie in neue Produkte umsetzen. Die dafür erforderlichen Untersuchungen und Entwicklungen übersteigen jedoch die Möglichkeiten eines mittelständischen Unternehmens. Aufgrund der innovationsorientierten Firmenphilosophie, die bereits über sehr enge Forschungskontakte zu wissenschaftlichen Einrichtungen verfügte, konnte das in dieser qualitativen Tiefe und quantitativen Breite erarbeitete Projekt geplant werden. Die Heinrich Glaeser Nachf. GmbH hat damit die Chance, neue Maßstäbe für Produkte zu setzen und ihre Markstabilität zu festigen. Für die Produktion notwendige chemisch-synthetische Produkte sollten durch nachhaltig produzierte Stoffe ersetzt werden, die idealerweise vollständig abbaubar aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden können. Im ersten Schritt werden die Folien technisch entwickelt und die optischen Eigenschaften (repellente Wirkung) in Labor- und Klimakammerversuchen hinsichtlich ihrer grundsätzlichen Interferenz mit dem visuell gesteuerten Verhalten der relevanten Schädlings- und Nützlingsarten untersucht. Parallel wird in ersten Freilandversuchen die optimale Etablierung von Nützlingspopulationen (offene Zuchten) erarbeitet. Im zweiten Schritt werden in Kleinparzellenversuchen mit der Möglichkeit randomisierter multipler Varianten Folien und Nützlinge im Freiland kombiniert. Im dritten und abschließenden Schritt werden in größeren Freilandversuchen die optimalen Varianten unter Praxisbedingungen an unabhängigen (Entwicklungsphase) Datensätzen validiert. Insgesamt soll ein hochwertigeres Produkt produziert werden.Dipl.-Kfm. Univ. Martin Steck
Tel.: +49 731 3981-42
msteck@glaeser-textil-ulm.de
Heinrich Glaeser Nachf. GmbH
Blaubeurer Str. 263
89081 Ulm
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2017-02-01

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31.01.2018
22014816Verbundvorhaben: Einfluss des Lignintyps auf die Haftung in thermoplastischen PE-Lignin-Blends (LPEblends); Teilvorhaben 2: Blendherstellung und -charakterisierung - Akronym: LPEblendsDie Haftungseigenschaften ligninbasierter Polyethylen (PE) Blends werden unter Variation des Lignintyps systematisch untersucht und optimiert, um die finalen mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Bei diesen Untersuchungen können grundlegende Erkenntnisse bezüglich der Wechselwirkung von Lignin mit kommerziellen Haftvermittlern (maleierte Polymere) u. a. bei variierender Reinheit bzw. chemisch-physikalischen Eigenschaften gewonnen werden. Ziel ist es, einen chemischen oder physikalischen Strukturparameter der Ligninkomponente zu identifizieren, der direkt mit dem Kopplungspotential zu maleierten Polymeren korreliert und somit signifikant verbesserte mechanische Eigenschaften der resultierenden Blends ermöglicht. Als Ausgangsproben werden Nadel- und Laubholz-Kraftlignin, Laubholz-Organosolvlignin sowie Soda-Graslignin beschafft. Durch Aufreinigungsverfahren sollen aus den ausgewählten Ligninen jeweils mindestens drei verschiedene Qualitäten erhalten werden, die sich im Kohlenhydrat- und Aschegehalt unterscheiden, und umfassend charakterisiert werden. Ziel ist es, einen chemischen oder physikalischen Strukturparameter bzw. eine Eigenschaft des Lignins zu identifizieren, welche direkt mit dem Kopplungspotential zu MA-gepfropften PE Haftvermittlern korreliert. Zur Identifizierung der Haftung an den realen Blendsystemen zwischen den unterschiedlichen Ligninen und der PE-Matrix werden qualitative, spektroskopische und indirekte Methoden eingesetzt. Da die Untersuchung im Blend, aufgrund der geringen Mengenanteile der postulierten kovalenten Bindungen erschwert ist, werden zusätzlich Modellversuche mit Lignin und MAPE durchgeführt. Die modifizierten Produkte werden durch FTIR Spektroskopie mit ATR oder KBr Technik untersucht. Zusätzlich werden die Proben nach Quellung (DMSO-d6) in einem HR-MAS NMR-Rotor untersucht. Im Vergleich zu den unmodifzierten Ligninen sollte es so möglich sein die neu entstandenen Bindungstypen für die unterschiedlichen Produkte nachzuweisen.Auf Grund kaum existierender Untersuchungen zum Einfluss des Lignintyps auf die resultierende Haftung in PE-Lignin-Blends, war es Ziel, relevante chemisch-physikalische Strukturparameter des Lignins zu identifizieren, welche im direkten Zusammenhang zur Kopplungsfähigkeit des Lignins zum Haftvermittler stehen. Vorrangig wurden ein Softwood Kraft-, ein Hardwood Kraft- und ein Soda Grass Lignin verwendet, welche sich in ihrer Herkunft sowie im Aufschluss unterscheiden und unterschiedlich aufbereitet bzw. gereinigt wurden, um anschließend zu PE-Lignin-Blends verarbeitet und hinsichtlich ihrer Haftung untersucht zu werden. Es konnte erfolgreich ein geeignetes Verarbeitungsregime ermittelt und PE-Lignin-Blends mit jeweils 50wt% biobasiertem Anteil hergestellt werden. Die Bewertung der Haftung erfolgte durch Bruchbildanalyse und der Auswertung mechanischer Kennwerte, welche auf Änderungen der Haftung sensitiv reagieren. Aus der Gegenüberstellung der wichtigsten Strukturparameter des Lignins mit den mechanischen Kennwerten konnte geschlussfolgert werden, dass insbesondere eine hohe Anzahl an phenolischen Hydroxylgruppen und/oder eine hohe Polydispersität die Haftung im Blend begünstigen und das Softwood Kraftlignin das höchste Kopplungspotential aufwies. Die gewonnenen Erkenntnisse sind in guter Übereinstimmung mit Ergebnissen der FTIR Messungen und den Modellvorstellungen zur Funktionsweise des Haftvermittlers. Es konnten grundlegende Erkenntnisse zu Wechselwirkungen zwischen dem Haftvermittler und dem Lignintyp sowie seinem Aufbereitungsprozess gewonnen werden, wobei weiterführende Differenzierungen des Lignins als auch der Haftung im Blend weitere wertvolle Erkenntnisse liefern würden.Dr. rer. nat. Johannes Ganster
Tel.: +49 331 568-1706
johannes.ganster@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam
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31.12.2020
22014817Verbundvorhaben: Faserverbundwerkstoffe aus Naturfasern für strukturelle Anwendungen auf der Basis von neuartigen, niedrig gedrehten Bastfasergarnen; Teilvorhaben 2: Neue Garnstrukturen - Akronym: NF-CompPLusIm Rahmen des Vorhabens NF-CompPlus sollen neuartige Garnstrukturen aus im Vergleich zu Langflachs, der bisher im Strukturbauteilbereich eingesetzt wird, kostengünstigen Stapelfasern entwickelt werden. 10 ausgewählte Stapelfaserchargen werden mittels des Umwindespinnens zu Garnen mit geringer bzw. keiner Drehung verarbeitet, so, dass die Fasern im Verbundwerkstoff hochorientiert vorliegen und ähnliche mechanische Eigenschaften wie mit Langflachsgarnen erreicht werden können. Nur etwa 5 mm Faserlänge reichen aus, um ein Ablösen der Faser aus der Matrix eines Verbundwerkstoffes zu vermeiden. Demnach wird schon bei einer relativ geringen Faserlänge eine Verstärkungswirkung im Faser-Matrix-Verbund erreicht. Um eine nachhaltige und auf dem Markt tragfähige Entwicklung zu gewährleisten, sollen die einzelnen Entwicklungsstufen von den Fasern zum Verbundbauteil durch eine ökologische und eine ökonomische Betrachtung ergänzt werden. Ziel des Projekts ist es, Prototypen für Verbundmaterialien aus dem Fahrzeugbau zu entwickeln, die durch den Einsatz der neuartigen Garne neue, innovative Eigenschaften aufweisen und so mehr als eine reine Substitution der herkömmlichen Glasfaserverstärkten Kunststoffe darstellen. In Kombination mit Glasfasern soll am Ende des Projekts ein Prototypverbundwerkstoff für Federelemente aus Bastfasern mit optimierten Dämpfungseigenschaften entwickelt werden. Durch die neuartigen Garnstrukturen können biobasierte Verbundwerkstoffe neue Eigenschafts-Preis-Segmente erreichen, die mit bisher am Markt erhältlichen Strukturen nicht erreichbar sind. Dadurch können die auf Nachwachsenden Rohstoffen basierenden Werkstoffe in neuen Einsatzgebieten Anwendung finden, zum Beispiel in lasttragenden, schwingungsangeregten Komponenten im Fahrzeugbau. Das Projektkonsortium ist so konzipiert, dass die Entwicklungen durch die Industriepartner unterstützt werden und bis zur Prototypanwendung geführt werden können. Alexander Janßen
Tel.: +49 241 80-22085
alexander.janssen@ita.rwth-aachen.de
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen - Fakultät 4 - Maschinenwesen - Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University und Lehrstuhl für Textilmaschinenbau (ITA)
Otto-Blumenthal-Str. 1
52074 Aachen
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31.08.2020
22014917Verbundvorhaben: Neuartige hybride Hochleistungsverstärkungen aus pflanzlichen Stapelfasern für kosteneffiziente Leicht-Verbundbauteile; Teilvorhaben 2: Entwicklung Faserverbund - Akronym: hyfaLiteDas Gesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer textilen Herstellungstechnologie für neuartige, nicht konsolidierte hybride Stapelfaserstränge mit unidirektionaler (UD) Faserausrichtung zu einer partiellen Verstärkung flächiger Naturfaser-Leichtbauteile. Flachs- oder Hanffasern werden mit biobasierten thermoplastischen Fasern auf Karden gemischt, in einem Stapelfaserstrang parallel zueinander ausgerichtet und mit einer Ummantelungstechnologie zu einem hybriden UD-Kabel weiterverarbeitet. Nach der Fixierung dieser belastungsgerecht abgelegten UD-Kabel auf einem Naturfaservliesstoff und dem Erwärmen des hybriden Verbundhalbzeugs auf die Verarbeitungstemperatur erfolgen das Umformen und Konsolidieren in einem Werkzeug zu einer Leichtbaustruktur. So entsteht ein 100% biobasiertes Verbundbauteil mit optimaler Festigkeits- und Ressourcenausnutzung und mit einer dank der Prozesseffizienz verbesserten Wirtschaftlichkeit.Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Nendel
Tel.: +49 371 531-32545
wolfgang.nendel@mb.tu-chemnitz.de
Technische Universität Chemnitz - Fakultät für Maschinenbau - Institut für Strukturleichtbau (IST) - Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung
Reichenhainer Str. 31/33
09126 Chemnitz
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31.08.2020
22015017Verbundvorhaben: Neuartige hybride Hochleistungsverstärkungen aus pflanzlichen Stapelfasern für kosteneffiziente Leicht-Verbundbauteile; Teilvorhaben 3: Stapelfaserbandtechnologien - Akronym: hyfaLiteDas Gesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer textilen Herstellungstechnologie für neuartige, nicht konsolidierte hybride Stapelfaserstränge mit unidirektionaler (UD) Faserausrichtung zu einer partiellen Verstärkung flächiger Naturfaser-Leichtbauteile. Flachs- oder Hanffasern werden mit biobasierten thermoplastischen Fasern auf Karden gemischt, in einem Stapelfaserstrang parallel zueinander ausgerichtet und mit einer Ummantelungstechnologie zu einem hybriden UD-Kabel weiterverarbeitet. Nach der Fixierung dieser belastungsgerecht abgelegten UD-Kabel auf einem Naturfaservliesstoff und dem Erwärmen des hybriden Verbundhalbzeugs auf die Verarbeitungstemperatur erfolgen das Umformen und Konsolidieren in einem Werkzeug zu einer Leichtbaustruktur. So entsteht ein 100% biobasiertes Verbundbauteil mit optimaler Festigkeits- und Ressourcenausnutzung und mit einer dank der Prozesseffizienz verbesserten Wirtschaftlichkeit.Dipl. agr. Ing. Torsten Brückner
Tel.: +49 341 3503758-0
t.brueckner@sachsenleinen.de
SachsenLeinen GmbH
August-Bebel-Str. 2
04416 Markkleeberg
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2017-12-01

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31.08.2020
22015117Verbundvorhaben: Neuartige hybride Hochleistungsverstärkungen aus pflanzlichen Stapelfasern für kosteneffiziente Leicht-Verbundbauteile; Teilvorhaben 4: Ummantelungstechnologien - Akronym: hyfaLiteDas Gesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer textilen Herstellungstechnologie für neuartige, nicht konsolidierte hybride Stapelfaserstränge mit unidirektionaler (UD) Faserausrichtung zu einer partiellen Verstärkung flächiger Naturfaser-Leichtbauteile. Flachs- oder Hanffasern werden mit biobasierten thermoplastischen Fasern auf Karden gemischt, in einem Stapelfaserstrang parallel zueinander ausgerichtet und mit einer Ummantelungstechnologie zu einem hybriden UD-Kabel weiterverarbeitet. Nach der Fixierung dieser belastungsgerecht abgelegten UD-Kabel auf einem Naturfaservliesstoff und dem Erwärmen des hybriden Verbundhalbzeugs auf die Verarbeitungstemperatur erfolgen das Umformen und Konsolidieren in einem Werkzeug zu einer Leichtbaustruktur. So entsteht ein 100% biobasiertes Verbundbauteil mit optimaler Festigkeits- und Ressourcenausnutzung und mit einer dank der Prozesseffizienz verbesserten Wirtschaftlichkeit. Harry Lucas
Tel.: +49 4321 987744
h.lucas.jun@lucas-elha.de
Lucas Textilmaschinen GmbH
Berbisdorfer Str. 73
09123 Chemnitz
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2019-09-01

01.09.2019

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31.08.2022
22015118Selbstheilende Barriereschichten in Lebensmittelverpackungen basierend auf dem Prinzip der Mikroverkapselung (SmartBarrieres) - Akronym: SmartBarriersNachhaltige Verpackungssysteme sind Ziel zahlreicher Entwicklungsarbeiten. Prinzipiell bewerten Verbraucher papierbasierte Verpackungen in Bezug auf diesen Trend durchweg positiv. Dazu haben die zur Herstellung eingesetzten Rohstoffe, die hauptsächlich aus natürlichen nachwachsenden Quellen stammen, und die hohen Recyclingquoten beigetragen. Diese hervorragende Beurteilung setzt sich auch im Bereich der Lebensmittelindustrie fort. Um insbesondere in diesem Sektor die geforderten Anforderungsprofile an Verpackungsmaterialien zu erfüllen, müssen Papiere und Kartons mit Barrierebeschichtungen ausgestattet werden. Neben synthetischen Polymerdispersionen verstärkt sich in den letzten Jahren aufgrund des Nachhaltigkeitstrends das Interesse an Beschichtungen aus nachwachsenden Rohstoffen und Biopolymeren. Ein bei der mechanischen Verarbeitung von beschichteten Papieren und Kartons weit verbreitetes Problem ist die Entstehung von Rissen, Brüchen und Fissuren in der Barrierebeschichtung. Dies wirkt sich insbesondere bei Lebensmittelverpackungen negativ auf die Sperreigenschaften aus, da ein unerwünschtes Ein- oder Austreten von Gasen oder Flüssigkeiten auftreten kann. Ein aussichtsreicher Ansatz zur Verhinderung derartiger Qualitätseinbußen ist die Ausstattung der Barriereschicht mit selbstheilenden Eigenschaften. Dieser Ansatz soll im Rahmen des Projektes unter Verwendung von Mikrokapseln verfolgt werden.Dr. rer. nat. Kay Hettrich
Tel.: +49 331 568-1514
kay.hettrich@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam

2016-05-01

01.05.2016

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31.10.2018
22015315Herstellung von Lignin-Hydrogelen aus Ablaugen der Zellstoffindustrie (Lignohydro) - Akronym: LignohydroZiel dieses Projektes ist die Entwicklung eines Verfahrens zur stofflichen Nutzung von Lignin aus Ablaugen der Sulfat-und Sulfitzellstoffproduktion als Hydrogel. Um das Ziel des Vorhabens zu erreichen, werden verschiedene Arbeitspakete definiert. AP 1 Die Lignine werden über Fällung aus den Ablaugen separiert und mittels Membranfiltrationsanlag gereinigt. AP 2 Es werden nasschemische (Bestimmung funktioneller Gruppen), spektroskopische (IR, NMR) chromatographische Methoden (GPC, Pyrolyse GC/MS) sowie die Elementaranalyse eingesetzt, um die Lignine in ihrer strukturellen Zusammensetzung zu charakterisieren. AP 3 Kenntnisse zur Löslichkeit des Lignins im Reaktionsmedium sind Voraussetzung für eine effektive Umsetzung. AP 4 Der Einfluss einer physikalischen oder chemischen Vorbehandlung auf die Lignine wird untersucht, wobei sowohl die reaktiven Oberflächen als auch die Anzahl an funktionellen Gruppen erhöht werden soll. Für die Vernetzung werden verschiedene physikalische und chemische Vernetzungsmethoden eingesetzt. AP 5 Die mechanische Stabilität der Hydrogele erfolgt mittels rheomechanischer Untersuchungen. AP 6 Zur Bestimmung der Wasserspeicherkapazitäten werden sowohl die freie Quellkapazität als auch die Zyklenstabilität der Quellung untersucht. AP 7 Hierbei stehen die Korrelationen zwischen der chemischen Struktur und den makroskopischen Eigenschaften der Hydrogele im Vordergrund. Diese Korrelation führt letztlich zur einer Steuerung der Eigenschaften durch die Wahl der Ausgangsstoffe und Reaktionsbedingungen. AP 8 Es werden verschiedene Anwendungsmöglichkeiten getestet. Zunächst wird die Verwendung als Bodenwasserspeicher in Zusammenarbeit mit einem Industriepartner in Pflanzversuchen untersucht. Mit einem weiteren Industriepartner wird der Einsatz als Abbindeverzögerer in Baustoffen getestet. Ferner werden die adsorptiven Eigenschaften der Hydrogele gegenüber Schwermetallen und toxischen organischen Substanzen geprüft.Prof. Dr. habil. Steffen Fischer
Tel.: +49 351 463-31239
sfischer@forst.tu-dresden.de
Technische Universität Dresden - Fakultät Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften - Fachrichtung Forstwissenschaften - Institut für Pflanzen- und Holzchemie
Pienner Str. 8
01737 Tharandt

2017-05-01

01.05.2017

2019-04-30

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22015316Verbundvorhaben: Herstellung von Spezialzellstoffen aus alternativen Rohstoffen für hochwertige Anwendungen (HeSpeRoh); Teilvorhaben 1: Herstellung, Charakterisierung und Testung mikrostrukturierter Cellulose - Akronym: HeSpeRohZiel des Projektes ist die energie- und rohstoffeffiziente Herstellung von Spezialzellstoffen aus alternativen, z. T. bislang kaum genutzten Rohstoffquellen (Weizenstroh, Miscanthus) für hochwertige Anwendungen. Schwerpunkt des Projektes ist in diesem Zusammenhang die Herstellung von mikrokristalliner Cellulose (MCC), welche als Compound mit wasserlöslichen Verdickern zu Gelen (MCG) weiterverarbeitet werden können, die wiederum Anwendung im Lebensmittelbereich finden, aber auch für pharmazeutische und technische Anwendungen genutzt werden können. Der Einsatz von Weizenstroh bietet den besonderen Vorteil, dass das erzeugte cellulosische Material als E- nummernfreie Komponente eingestuft wird, wodurch die Akzeptanz bei Lebensmittelherstellern sowie beim Endkunden merklich erhöht werden kann.Ziel und Gegenstand dieses Teilvorhabens war die Herstellung und Untersuchung von Gelen auf Basis mikrokristalliner Cellulose aus Weizenstroh und Miscanthus im Vergleich zu Zellstoff aus Buchenholz. Diese Gele werden als Compounds mit wasserlöslichen Verdickern als Stabilisatoren (Gelen) für den Lebensmittelbereich, aber auch für pharmazeutische und technische Anwendungen eingesetzt. Aufgrund ihrer besonders interessanten rheologischen Eigenschaften eröffnet sich für diese Produktgruppe ein weiter Anwendungsbereich wie die Partikelstabilisierung in Getränken, die Thermostabilisierung von backstabilen Füllungen, die Schaumstabilisierung in Eiscreme oder der Fettersatz in Milchprodukten. Dazu sollte zunächst der Herstellungsprozess von mikrokristalliner Cellulose aus den vom Thünen-Institut zur Verfügung gestellten Zellstoffqualitäten der genannten Rohstoffe erarbeitet und optimiert sowie die daraus resultierende MCC charakterisiert werden. Im nächsten Schritt sollten aus der mikrokristallinen Cellulose die entsprechenden Gele hergestellt werden mit dem Ziel, verbesserte Gelqualitäten im Vergleich zu den existierenden, auf Laubholzzellstoff basierenden Produkten zu erhalten. Dieser Herstellprozess umfasst die eigentliche Gelherstellung durch Scherung in wässriger Phase, die Compoundierung mit einer 2. Komponente, die Trocknung dieser Compounds sowie die Zerkleinerung des getrockneten Materials zu einem Pulver. Die Qualität der cellulosischen Gele sollte insbesondere in rheologischer Hinsicht unter verschiedenen Rahmenbedingungen (pH-Wert, Elektrolytgehalt der Rezeptur) untersucht und mit den bestehenden Produkten verglichen werden. Basierend auf den Ergebnissen war die Durchführung von anwendungstechnischen Versuchen in einer wichtigen Anwendung geplant, einschließlich der notwendigen Stabilitätstests.Dr. Hans-Georg Brendle
Tel.: +49 7967 152-125
dr.brendle@jrs.de
J. Rettenmaier & Söhne GmbH + Co KG
Holzmühle 1
73494 Rosenberg
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2018-01-01

01.01.2018

2020-12-31

31.12.2020
22015417Verbundvorhaben: Faserverbundwerkstoffe aus Naturfasern für strukturelle Anwendungen auf der Basis von neuartigen, niedrig gedrehten Bastfasergarnen; Teilvorhaben 3: Faserverbund - Akronym: NF-CompPlusZiel des Vorhabens NF-CompPlus sind neuartige Garnstrukturen aus Bastfasern mit Stapellängen von ca. 100 mm für die Verwendung in naturfaserverstärkten Kunststoffen (NFK), deren mechanischen Eigenschaften vergleichbar sind mit Langflachsgarn-Verbundwerkstoffen. NFK aus Bastfasern wie Hanf oder Flachs auf der Basis von Vliesen und Filzen haben sich für formgepresste Bauteile im Automobilbereich etablieren können, da sie bei niedrigen Kosten über ausreichende mechanische Eigenschaften für den Einsatz als Türträger oder Verkleidungsbauteil verfügen. Für höhere Anforderungen in strukturellen Anwendungen wird ein mechanisches Potenzial gefordert, das sich bisher nur mit exzellenten Flachsqualitäten erreichen lässt, die zu nassgesponnen, niedrig gedrehten Langflachsgarnen verarbeitet werden. Derartige Flachsprodukte sind Stand der Technik, allerdings sind sie aufgrund hoher Rohstoff- und Prozesskosten vergleichsweise teuer. Im Rahmen des geplanten Projekts soll eine Prozesskette aufgebaut werden, die effizient und kostengünstig die Verarbeitung von qualitativ weniger hochwertigen und damit preiswerteren Faserrohstoffen ermöglicht, ohne dabei einen wesentlichen Verlust an mechanischer Leistungsfähigkeit in Kauf nehmen zu müssen.Dipl.-Ing. Maik Wonneberger
Tel.: +49 531 24466-95
maik.wonneberger@invent-gmbh.de
INVENT Innovative Verbundwerkstoffe Realisation und Vermarktung neuer Technologien GmbH
Christian-Pommer-Str. 47
38112 Braunschweig
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2019-04-01

01.04.2019

2022-09-30

30.09.2022
22015418Verbundvorhaben: Entwicklung neuartiger biobasierter Folien mit besonderen Barriereeigenschaften für Anwendungen im Lebensmittel- und Verpackungsbereich; Teilvorhaben 2: Entwicklung, Prüfung und Applizieren von bioORMOCER®en - Akronym: BioBaFolIm Rahmen des Projektes sollen neuartige biobasierte Folien mit besonderen Barriereeigenschaften für Anwendungen im Lebensmittel- und Verpackungsbereich entwickelt werden. Die Highlights des Projekts liegen in seinem synergetischen Ansatz begründet, dessen Patentierbarkeit gerade geprüft wird. Die besondere Barrierewirkung der zu entwickelnden Folien soll durch Kopplung der thermischen Aushärtung einer biobasierten und bioabbaubaren Barriereschicht auf Basis von Hybridpolymeren, die im Fraunhofer ISC entwickelt werden, mit der gleichzeitigen Morphologieoptimierung (Kristallitbildung) in der Substratfolie eingestellt werden, und zwar in einem Prozessschritt. Neben der Vereinfachung der Prozessführung im Hinblick auf die wirtschaftlichen Umsetzbarkeit lässt sich hierbei viel Energie einsparen. Die Möglichkeit eines anschließenden Recyclings soll hierbei begünstigt werden. Durch die Verwendung von nur einer Polymerart (PLA) als Hauptkomponente im Substrat und einer sehr dünnen Barriereschicht können die Abfälle im Vergleich zu Mehrschichtfolien aus unterschiedlichsten Polymeren deutlich einfacher regranuliert werden. Des weiteren können bei einer erneuten Folienextrusion, unter einer definierten Einsatzmenge der rezyclierten Bio-Barriere-Folie, die Bestandteile der zuvor generierten hybriden Beschichtung nun zusätzlich auch in die Polymermatrix eingearbeitet werden, die dort in mehrfacher Weise wirksam werden sollen: - als Keimbildner bei der Kristallisation in der Substratfolie bei einer erneuten ORMOCER-Beschichtungsbildung. - als zusätzlicher Barrierefüllstoff. - als Agens, welches dem hydrolytischen Biopolymerabbau bei der erneuten Folienextrusion aufgrund noch vorhandener Reaktivitäten entgegenwirken kann.Dr. Patrick Wenderoth
Tel.: +49 931 4100-221
patrick.wenderoth@isc.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC)
Neunerplatz 2
97082 Würzburg

2017-09-15

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31.12.2018
22015616Verbundvorhaben: Entwicklung einer industriellen Bereitstellungskette von Brennnesseljungpflanzen bis zur Nesselfaser; Teilvorhaben 5: Herstellung von elementaren Brennnesselfasern mechanisch nass aufgeschlossen aus verschiedenen Klonen - Akronym: BrennnesselfasernVerschiedene Nesselstrohsorten mit hohen Fasergehalten werden mechanisch entholzt, die Nesselfasern geöffnet, gereinigt von Schäben, die Fasern kardiert. Rohe Fasern werden gewaschen, degummiert, gebleicht, mit Avivage konditioniert und getrocknet.Dr. Heiko Beckhaus
Tel.: +49 5851 1322
nfc@nettle-fibre-company.com
Felde Fibres GmbH
Tannenhof 1
21368 Dahlenburg
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2019-04-01

01.04.2019

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30.09.2022
22015918Verbundvorhaben: Entwicklung neuartiger biobasierter Folien mit besonderen Barriereeigenschaften für Anwendungen im Lebensmittel- und Verpackungsbereich; Teilvorhaben 4: Barrierefolienherstellung und Betrachtungen zum Recycling - Akronym: BioBaFolIm Rahmen des Projektes sollen neuartige biobasierte Folien mit besonderen Barriereeigenschaften für Anwendungen im Lebensmittel- und Verpackungsbereich entwickelt werden. Die Highlights des Projekts liegen in seinem synergetischen Ansatz begründet, dessen Patentierbarkeit gerade geprüft wird. Die besondere Barrierewirkung der zu entwickelnden Folien soll durch Kopplung der thermischen Aushärtung einer biobasierten und bioabbaubaren Barriereschicht auf Basis von Hybridpolymeren, die im Fraunhofer ISC entwickelt werden, mit der gleichzeitigen Morphologieoptimierung (Kristallitbildung) in der Substratfolie eingestellt werden, und zwar in einem Prozessschritt. Neben der Vereinfachung der Prozessführung im Hinblick auf die wirtschaftlichen Umsetzbarkeit lässt sich hierbei viel Energie einsparen. Die Möglichkeit eines anschließenden Recyclings soll hierbei begünstigt werden. Durch die Verwendung von nur einer Polymerart (PLA) als Hauptkomponente im Substrat und einer sehr dünnen Barriereschicht können die Abfälle im Vergleich zu Mehrschichtfolien aus unterschiedlichsten Polymeren deutlich einfacher regranuliert werden. Des weiteren können bei einer erneuten Folienextrusion, unter einer definierten Einsatzmenge der rezyclierten Bio-Barriere-Folie, die Bestandteile der zuvor generierten hybriden Beschichtung nun zusätzlich auch in die Polymermatrix eingearbeitet werden, die dort in mehrfacher Weise wirksam werden sollen: - als Keimbildner bei der Kristallisation in der Substratfolie bei einer erneuten ORMOCER-Beschichtungsbildung. - als zusätzlicher Barrierefüllstoff. - als Agens, welches dem hydrolytischen Biopolymerabbau bei der erneuten Folienextrusion aufgrund noch vorhandener Reaktivitäten entgegenwirken kann.B. Eng. Maximilian Strahl
Tel.: +49 7352 9251316
maximilian.strahl@suedpack.com
Südpack Verpackungen GmbH & Co. KG
Jägerstr. 23
88416 Ochsenhausen

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01.09.2018

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30.11.2021
22016017Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Biobasierte Hochleistungsbarrierewerkstoffe auf der Basis einer Plattformtechnologie zur biotechnologischen Gewinnung von Cellulose-Nanofasern; Teilvorhaben 3: Entwicklung, Herstellung und Bau einer prototypischen Versuchsanlage zur kontrollierten BNC-Fasergewinnung - Akronym: BioSBarrierBiotechnologie eröffnet einen neuen Zugang zu hochleistungsfähigen Materialien. Biotechnologisch gewonnene Nanocellulose (BNC) aus Zucker stellt eines dieser innovativen Biomaterialien dar. Dieses natürliche, erneuerbare Polymer aus reiner Cellulose besitzt aufgrund seiner nanostrukturierten Fasern einzigartige Materialeigenschaften. Das Potential dieses Materials wird jedoch nicht ausgeschöpft, denn bisherige Untersuchungen zu kommerziellen Anwendungen beschränken sich auf größere Formkörper aus BNC. Die Möglichkeiten der Oberflächenmaximierung und Steuerung der BNC-Faserbildung werden nicht genutzt. Ursache hierfür ist das Fehlen eines effizienten, technologischen Zuganges zu BNC-Nanofasern mit kontrollierter Morphologie. Dies würde auch neuartige Anwendungen im Bereich funktioneller Coatings ermöglichen, die heute noch nicht realisierbar sind. Hierbei sind beispielsweise Anwendungen im Verpackungsbereich, Korrosionsschutz oder Brandschutz zu nennen, im Besonderen im Kontext von "All-Bio" bzw. "All-Renewable"-Produktkonzepten. Im Rahmen der Kooperation BioSBarrier soll die komplette Wertschöpfungskette von der Erforschung und Entwicklung einer neuen Fertigungstechnologie zur kontrollierten Herstellung des Hochleistungsbiopolymers BNC in Form von Einzelfasern mit kontrollierter Morphologie, der Erforschung, Entwicklung und Testung hochleistungsfähiger Materialverbünde aus speziellen Substratmaterialien mit maßgeschneiderten, optional mehrschichtigen, funktionalen Coatings bis zur Testung der Materialverbünde in Anwendungen als funktionale Coatings und Barrierefunktionsschichten in den Bereichen Verpackung und Korrosionsschutz geschaffen werden. Uwe Lindner
Tel.: +49 3621 3653-48
uwe.lindner@ibl-maschinenbau.de
ibl Maschinenbau GmbH
Langensalzaer Str. 94
99867 Gotha

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01.01.2018

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31.10.2020
22016117Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Naturfaserverstärkte Biokunststoffverbunde und innovative Herstellungsverfahren für Leichtbau-Hybridformteile mit hohen Struktur- und Sicherheitsanforderungen – regenerative Sitzschale; Teilvorhaben 3: Werkstoffcharakterisierung und Verarbeitungsgrundlagen - Akronym: RegSchaDas Hauptanliegen des geplanten Forschungsprojektes beinhaltet die Erweiterung des Einsatzbereiches von naturfaserverstärkten Bio-Kunststoff-Verbunden für High-Performance-Produkte. Belastungsgerechte Laminataufbauten aus quasi-endlos faserverstärkten Einzelschichten sollen hierbei als partielle Verstärkungen über einen Hybrid-Spritzgussprozess sowie einer nachgeschalteten selektiven Strahlenvernetzung in hochbelastbare Strukturbauteile integriert werden. Hierfür werden verschiedene Material-, Technologie-, Auslegungs- und Recyclingkonzepte am Beispiel einer Sitzschale kritisch erforscht und in eine praxisnahe Strukturanwendung überführt. Im Erfolgsfall des Projektes liegen somit wichtige Erkenntnisse sowie Verarbeitungs- und Designmethoden für die Anwendung von naturfaserverstärkten Bio-Kunststoff-Verbunden in Strukturbauteilen vor.Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Nendel
Tel.: +49 371 531-32545
wolfgang.nendel@mb.tu-chemnitz.de
Technische Universität Chemnitz - Fakultät für Maschinenbau - Institut für Allgemeinen Maschinenbau und Kunststofftechnik - Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung
Reichenhainer Str. 31/33
09126 Chemnitz
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2016-12-01

01.12.2016

2020-02-29

29.02.2020
22016716Verbundvorhaben: Herstellung von innovativen Monofilamenten für Bürstenanwendungen aus biobasierten Hybridpolyamiden (ProPAMO); Teilvorhaben 2: Entwicklung und Optimierung der proteinogenen Materialbasis - Akronym: ProPAMo¿Entwicklung und Musterproduktion von trockenen Proteinhydrolysaten geeigneter Qualität aus 3 verschiedenen Rohwaren mit verschiedenen Molekulargewichten, Charakterisierung der Hydrolysatmuster, Optimierung der Produktionsparameter für bestmöglicher Kompatibilität zu den ausgewählten Kunststoffen (vorrangig Polyamide); Entwickluing geeigneter Trenn- und Aufreinigungsverfahren für die optimale Vernetzbarkeit von PA und Hydrolysat; Umsetzung in eine industrielle Technologiekonzeption. AP 1 Bereitstellung von trockenen und umfassend charakterisierten Proteinhydrolysatmustern - nach Standardbedingungen und in zwei Parametervariationen hergestellt AP 2 Eingrenzung der Herstellparameter, nachträgliche Herstellung der erforderlichen Produktreinheit (Fett- und Aschefreiheit, Enfärbung u.a.). Entwicklung einer für die Polymerisation geeigneten Materialrezeptur AP 3 Produkt- und Ausbeuteoptimierung durch technologische Veränderungen AP 3.1 Kombination von hydrothermaler und enzymatischer Hydrolyse; Ersetzung der Nachbehandlung durch eine effektive Vorbehandlungstechnologie AP 3.2 Ausarbeitung einer Technologiekonzeption für die Herstellung von Proteinhydrolysaten für Biohybridpolymere auf PA-Basis; AP 3.3 Übertragung dieser Technologie-konzeption auf die technische Anlage bei dem nicht antragstellenden Partner SARIA AP 3.4 Anapssung und Präzisierung der Verfahrens- und Aufarbeitungs-bedingungen nach den Ergebnissen der technischen Erprobung. AP 4 begleitende Untersuchung und Charakterisierung aller Hydrolysat-muster und technischen Mengen hinsichtlich Proteingehalt, Verunreinigungen (Fett, Asche, Wasser), Molekulargewichtsverteilung sowie nach anderen von den Partnern gewünschten Parametern.Wichtigstes Ergebnis des Vorhabens ist die Identifizierung einer Materialkombination aus Proteinhydrolysat und geeignetem Polyamid sowie die Evaluierung eines Verarbeitungsprozesses im Technikumsmaßstab, nach dem sich prinzipiell Abrasivbürsten auf Monofilamentbasis herstellen lassen. Es wurden eine Reihe neuer Erkenntnisse hinsichtlich der Eigenschaftsoptimierung und Analytik von Proteinhydrolysaten gewonnen. So konnte der Einfluss der Materialherkunft (Knorpel bzw. Knochen) auf die physikochemischen Eigenschaften des Hydrolysats aufgeklärt werden. Zum anderen wurde eine Reihe von Prozessparametern (Compoundierung, Filamentherstellung) umfangreich angepasst und optimiert. Insbesondere die Bedeutung eines Entgasungsschritts für die Herstellung derartiger Compounds konnte erfolgreich dokumentiert werden. Die Arbeiten der Firma ANiMOX im Teilvorhaben 2 waren im Rahmen des Projektes in vier Arbeitspakete untergliedert: die Versuche zur Rohstoffaufbereitung und Proteinhydrolysatrezeptur, der Entwicklung und Bereitstellung von Proteinhydrolysatmustern sowie der fortlaufenden Optimierung von Prozess und Ausbeute, Entwicklung eines scale up Schrittes und der Bereitstellung technischer Mengen des Proteinhydrolysates und die projektbegleitende Analytik und Qualitätssicherung der Proteinhydrolysatmuster. Es wurden zu Beginn des Projektes Proteinhydrolysatmuster nach definierten Bedingungen und in zwei Parametervariationen aus verschiedenen tierischen Rohstoffen entwickelt und hergestellt. In der zweiten Projekthälfte erfolgte dann die Umsetzung eines ersten scale up Schrittes und der Bereitstellung technischer Mengen des für die Compoundierung nutzbaren Proteinhydrolysates für das Fraunhofer IAP. Mit den im Technikum erreichten und durchgehend analysierten und bilanzierten Ergebnissen, kann ein Proteinhydrolysat aus kostengünstigen tierischen Nebenprodukten und in den Qualitätsstufen Lebensmittel, Futtermittel und technisch für vielfältige Anwendungen hergestellt werden.Dipl.-Ing. (FH) Thomas Grimm
Tel.: +49 30 6392-1041
t.grimm@animox.de
ANiMOX Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Max-Planck-Str. 3
12489 Berlin
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01.04.2017

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30.09.2019
22017216Verbundvorhaben: Stoffliche Verwertung hemicellulosereicher Wertstoffströme aus landwirtschaftlichen Reststoffen von Einjahrespflanzen (SHEMICELL); Teilvorhaben 2 - Akronym: SHEMICELLZiel des Projektes war die Abtrennung, Charakterisierung und stoffliche Verwertung hemicellulosereicher Wertstoffströme, die beim Aufschluss landwirtschaftlicher Reststoffe aus Einjahrespflanzen zur Gewinnung von Bioethanol oder der Herstellung von Zellstoff als Ablauge anfallen. Die Charakterisierung und Bewertung der Produkte erfolgte in enger Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Institut für Technische Chemie der TU Bergakademie Freiberg (ITC). Mit der Separierung und stofflichen Nutzung von Hemicellulosen soll sowohl bei der Erzeugung von Bioethanol als auch bei der Herstellung von Zellstoff eine höhere Wertschöpfung erreicht werden. Neben der Gewinnung von Hemicellulose mit verschiedenen Verfahren war die Untersuchung von Nutzungsmöglichkeiten für die separierten Wertstoffe von besonderem Interesse. Im Fokus standen sowohl die Verwendung von modifizierter Hemicellulose als Ausgangsmaterial für die Herstellung biopolymerbasierter Flammschutzmittel als auch der Einsatz von Hemicellulose als Papieradditiv zur Steigerung der Festigkeiten von Recyclingpapier.Im Rahmen des Projektes wurde die Hydrolisierbarkeit der vom IPHC zur Verfügung gestellten Zellstoffe untersucht, um die unterschiedlichen Aufschlüsse zu bewerten. Ein weiterer Schwerpunkt war die erfolgreiche Entwicklung von Methoden zur Charakterisierung von Hemicellulose mittels GPC. Damit konnte ein Vergleich der Molmassen der Hemicellulosen aus unterschiedlichen Herstellungsverfahren erfolgen. Eine am IPHC entwickelte Technologie konnte beispielhaft in einen größeren Maßstab überführt werden. In Zusammenarbeit mit der Polychemie GmbH erfolgte die Untersuchung der Eignung hemicellulosehaltiger Produkte als Flotationshilfsmittel. Erste Tests führten zu positiven Ergebnissen, aber für eine Implementierung in den technischen Maßstab bzw. in die Industrie sind weitere Untersuchungen erforderlich.Prof. Dr. rer. nat. Martin Bertau
Tel.: +49 3731 39-2384
martin.bertau@chemie.tu-freiberg.de
Technische Universität Bergakademie Freiberg - Fakultät für Chemie und Physik - Institut für Technische Chemie
Leipziger Str. 29
09599 Freiberg
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01.11.2015

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30.04.2018
22017315Verbundvorhaben (FSP-Klebstoffe): Boraxfreie Wellpappenherstellung (Borawell); Teilvorhaben 2: Klebstoffformulierung - Akronym: BORAWELLZur Vernetzung der Stärkemoleküle in Stärkekleistern und Steuerung der rheologischen und klebetechnischen Eigenschaften, kommt Borax (Natriumtetraborat) zum Einsatz. Seit 2010 sind Borsäure und Natriumborate von der European Chemical Agency (ECHA) als CMR Stoffe (cancerogen, mutagen und reprotoxisch) "besonders besorgniserregend" eingestuft. 2011 erfolgte im Rahmen von REACH eine Verschärfung der Einstufung, die alle Barverbindungen als SVHC-Stoffe zusammenfasste (Substances of Very High Cancern) und eine Kennzeichnung ab einem Gehalt von 0, 1 % vorschreibt. Erfolgt eine weitere Verschärfung der EU-Richtlinie zur Einstufung borhaltiger Substanzen, oder wird die Zulassung zur Anwendung von Borax in Wellpappenklebstoffen vollständig entzogen, können handelsübliche Stärkeklebstoffe für die Wellpappenherstellung nicht mehr eingesetzt werden. Da Borverbindungen bei der Herstellung von Stärkeleimen nach heutigem Stand der Technik unersetzlich sind, besteht die Gefahr, dass Stärke mit der Wellpappenindustrie einen der wichtigsten Märkte verliert, und vollständig durch erdölbasierte Klebstoffsysteme ersetzt wird. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll eine neuartige stärkebasierte Wellpappenverklebung durch Substitution umweltbedenklicher boraxhaltiger Stärkeklebstoffsysteme bei gleichzeitigem Erhalt der Klebe- und Verarbeitungseigenschaften entwickelt werden. Durch Definition und Erprobung alternativer Vernetzungssysteme, sollen innovative boraxfreie Stein-Hall-Klebstoffe unter Berücksichtigung typischer Laufzeiten von Wellpappenmaschinen und wirtschaftlicher Aspekte in die industrielle Praxis überführt werden. Die Eignung der Neuentwicklung wird am Leistungsspektrum etablierter boraxhaltiger Klebstoffsysteme gemessen.Dr. Peter Bitomsky
Tel.: +49 421 2246-467
peter.bitomsky@ifam.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM)
Wiener Str. 12
28359 Bremen
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08.01.2018

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07.01.2021
22017317Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Entwicklung eines flammgeschützten Spritzgusswerkstoffs aus PLA mit hoher Wärmeformbeständigkeit und Schlagzähigkeit für technische Produkte; Teilvorhaben 3: Verfahrensentwicklung Spritzguss - Akronym: TechPLAsticIn dem beantragten Forschungsvorhaben möchten die Projektpartner Fraunhofer UMSICHT, Evonik, FKuR und IKV ein vermarktungsfähiges, flammgeschütztes PLA-Compound mit hoher Wärmeformbeständigkeit und Schlagzähigkeit für technische Spritzgussanwendungen entwickeln, welches als Alternative zu konventionellen Kunststoffen wie ABS oder PC in technischen Spritzgussbauteilen eingesetzt werden kann. Das Forschungsvorhaben adressiert alle relevanten materialtechnischen Schwachstellen von PLA. Die sich gegenseitig, zum Teil auch negativ, beeinflussenden Effekte, wie etwa Flammschutzausrüstung vs. Versprödung, werden ganzheitlich betrachtet. Mögliche Einflüsse durch die Verfahrenstechnik des Spritzgießens werden mit einbezogen, damit sowohl aus Material- als auch aus Prozesssicht wirtschaftlich und technisch tragfähige Lösungen erarbeitet werden können. Der Anwendungsfokus dieses PLA-Compounds liegt dabei zunächst auf technischen Produkten des Elektronik- und Bausektors.Prof. Dr.-Ing. Christian Hopmann
Tel.: +49 241 80-93806
zentrale@ikv.rwth-aachen.de
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen - Fakultät 4 - Maschinenwesen - Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk
Seffenter Weg 201
52074 Aachen
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01.02.2016

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31.03.2019
22017415Verbundvorhaben: Bio-PPT und Bio-PBT mit Cellulosefaserverstärkung zur leichtbauorientierten Verwendung in der Automobil- und Elektronikindustrie; Teilvorhaben 2: Untersuchung, Optimierung Faser-Matrix - Akronym: Bio-PPTundBio-PBTAufgrund der guten mechanischen Eigenschaften und der guten Oberflächeneigenschaften des PPT und PBT wird besonders im Kraftfahrzeugsektor eine große Anzahl von Bauteilen aus zumeist glasfaserverstärktem PBT hergestellt. Unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit und der Verknappung von Erdölressourcen, sowie dem Anspruch an eine hohe Gewichtsreduktion, ließen sich in geeigneten Bereichen Glasfasern durch heimische Cellulosefasern substituieren. Zur Substitution der konventionell verwendeten Glasfasern durch den nachwachsen Rohstoff Cellulose sowie zur Erschließung neuer Anwendungsgebiete, sind Forschungsarbeiten zu den Materialeigenschaften und grundlegenden und praxisrelevanten Prozess-Eigenschafts-Wechselwirkungen vorgesehen. Schwerpunkt des Projektes ist die Optimierung von Verarbeitungs- und Materialeigenschaften der biobasierten Verbundmaterialien durch optimierte Prozessparameter und eine kompatible Additivierung sowie die Überführung der entwickelten Materialverbunde in praxisnahe Anwendungen Zur Vermeidung der Degradation der Celluloseregeneratfasern bei der Verarbeitung PBT und PTT werden Untersuchungen sowohl an den biogenen Ausgangsmaterialien als auch an Verbunden durchgeführt. Durch eine Optimierung der Compoundierung und stabilisierte Fasereigenschaften soll die thermische und mechanische Schädigung der Naturfasern verringert werden. Das hydrophile Verhalten der Cellulosefasern und die Hydrolyse des Bio-PBT/PTT soll durch eine Additivierung verringert werden. Die Fließ- und Flammschutzeigenschaften werden mit geeigneten Additiven verbessert, um die Anwendungsbereiche auf eine Vielzahl technischer Bauteile ausweiten zu können. Dazu werden geeignete Additive identifiziert, ggf. entwickelt und im Compoundierverfahren eingearbeitet. Die unterschiedlichen Compounds werden zu Probekörpern und Bauteilen abgemustert und hinsichtlich Alterung und spezieller Belastungsszenarien charakterisiert.Dr.-Ing. Rainer Rihm
Tel.: +49 331 568-1811
rainer.rihm@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam
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08.01.2018

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07.01.2021
22017417Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Entwicklung eines flammgeschützten Spritzgusswerkstoffs aus PLA mit hoher Wärmeformbeständigkeit und Schlagzähigkeit für technische Produkte; Teilvorhaben 4: Scale-up der Compoundherstellung - Akronym: TechPLAstikIn dem Forschungsvorhaben möchten die Projektpartner Fraunhofer UMSICHT, Evonik, FKuR und IKV ein vermarktungsfähiges, flammgeschütztes PLA-Compound mit hoher Wärmeformbeständigkeit und Schlagzähigkeit für technische Spritzgussanwendungen entwickeln, welches als Alternative zu etablierten konventionellen Kunststoffen wie ABS oder PC eingesetzt werden kann. Das Forschungsvorhaben adressiert alle relevanten materialtechnischen Schwachstellen von PLA, die bislang den Einsatz in technischen Anwendungen verhindern. Mögliche Einflüsse durch die Verfahrenstechnik des Spritzgießens werden mit einbezogen, damit sowohl aus Material- als auch aus Prozesssicht wirtschaftlich und technisch tragfähige Lösungen erarbeitet werden können. Der Anwendungsfokus dieses PLA-Compounds liegt dabei zunächst auf technischen Produkten des Elektronik- und Bausektors.M.Sc. Carsten Niermann
Tel.: +49 2154 9251-19
carsten.niermann@fkur.com
FKuR Kunststoff GmbH
Siemensring 79
47877 Willich
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01.02.2017

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31.01.2020
22017516Verbundvorhaben: Integration von ökologischen Kennwerten biobasierter Werkstoffe in den industriellen Planungs- und Konstruktionsprozess - Methodologie und Werkzeuge; Teilvorhaben 3: Analyse der Konstruktionsabläufe und Festlegung der benötigten Daten und Hilfsmittel - Akronym: BIOLCAZiel des Projektes ist es ökologische Kennwerte für Biowerkstoffe in den herkömmlichen Konstruktionsprozess zu integrieren. Darüber hinaus konzentriert sich das Projekt darauf, aus bekannten Methoden der Nachhaltigkeitsbewertung verwertbare Elemente zu identifizieren und so zu kombinieren, dass sie als anwendungsorientierte, aber dennoch transparente Methode für die Erhebung von Daten für biobasierte Werkstoffe zu verwenden sind. Als Ergebnis sollen Konstrukteure Unterstützung bekommen, die umweltbeeinflussenden Faktoren bei der Werkstoffauswahl so früh und einfach wie möglich zu berücksichtigen. Die Aufgabe von M-Base wird es sein, in enger Abstimmung mit den Partnern, die Integration der Ergebnisse in den Konstruktionsprozess zu konzipieren, die gefundenen Ergebnisse so aufzubereiten und gegebenenfalls zu verdichten, dass sie in entsprechenden Datenbanken und gegebenenfalls zu entwickelnden Tools verfügbar werden. Die Ergebnisse werden über die bestehenden Kanäle (Biopolymer Datenbank, Biopolymer Netzwerk und die Kunststoff Plattformen von M-Base) der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Erster Schritt ist die umfangreiche Analyse der Konstruktionsabläufe und darauf aufbauend eine Entscheidung, an welcher Stelle und in welcher Form, die spezifische Informationen über nachwachsende Rohstoffe und deren Ökorelevanz eingebracht werden können. Diese Aufgabe wird parallel zu den Teilprojekten durchgeführt, in denen die Partner vorhandene Ansätze zur Ökobewertung analysieren und werten. Die Ergebnisse werden jeweils zeitnah in die Konstruktionsanalysen eingebracht. Im späteren Verlauf des Projektes werden spezielle Kennzahlsysteme entwickelt, die erlauben komplexe Zusammenhänge und multifunktionale Anforderungen in einfachen numerischen Beschreibungen beherrschbar zu machen. Am Ende werden die entwickelten Workflows und Tool gemeinsam mit den Partnern in das Konstruktionsumfeld integriert und stehen damit für die abschließenden Demonstratoren zur Verfügung.Die wissenschaftlich-technischen Ergebnisse des Biomat-LCA-Projektes sind detailliert im Gesamtbericht aller Partner dokumentiert. Durch den erfolgreichen Abschluss des Verbundvorhabens können biobasierte Kunststoffe und naturfaserverstärkte Kunststoffe mit Hilfe von Ökobilanzen (LCA) hinsichtlich ihrer ökologischen Nachhaltigkeit besser mit konventionellen Kunststoffen verglichen werden. Durch die Zusammenarbeit der Partner des Verbundvorhabens konnte der Zusammenfluss und der Abgleich der Daten aus Werkstoffentwicklung und -verarbeitung, Werkzeugauslegung und -bau, Informationsvermittlung, Ökobilanzierung direkt im Gesamtkontext erfolgen. Mit der Evaluation der Datenlage und dem Bereitstellen der Informationen hat das Projekt eine valide Grundlage geschaffen, um Biokunststoffe aufgrund ihrer Ökobilanzdaten bereits in der frühen Phase der Konstruktion in Überlegungen zur Werkstoffwahl miteinzubeziehen und am Ende erfolgreich einzusetzen. Im Rahmen des Teilvorhabens 3 wurden Konstruktionsabläufe analysiert und spezifische Kennwerte zur Beurteilung der ökologischen Relevanz in Relation zur Bauteilfunktion ermittelt. Hierzu wurden umfangreiche Recherchen zu Produktdaten von konventionellen sowie biobasierten Kunststoffe und deren Additiven gemeinsam mit den Projektpartnern durchgeführt. Weiterhin erfolgten Datenbeschaffungen über Produzenten und Verbände sowie ausführliche Diskussion mit allen Partnern zur Bewertung der Quellen. Außerdem wurden entsprechende Sensitivitätsanalysen und umfangreiche Analysen der Konstruktionsabläufe durchgeführt. Dr.-Ing. Erwin Baur
Tel.: +49 241 963-1450
e.baur@m-base.de
M-Base Engineering + Software GmbH
Rotter Bruch 17
52068 Aachen
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01.05.2016

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30.04.2018
22017615Verbundvorhaben: Entwicklung eines einstufigen Verfahrens zur Herstellung von Compounds aus vernetzter Stärke mit biobasierten Thermoplasten im Doppelschneckenextruder (Stärkecompound); Teilvorhaben 2: Prozessoptimierung, Reaktion - Akronym: StaerkecompoundGesamtziel des angestrebten Vorhabens ist die Entwicklung eines Compoundierverfahrens und einer Compoundieranlage auf Basis eines konventionellen Doppelschneckenextruders, welche die Trocknung, die Vernetzung und das Blenden von nativer Stärke mit biobasierten Thermoplasten innerhalb eines Prozesses ermöglicht. Hierdurch wird es möglich, kostengünstige, vollständig biobasierte Stärkeblends in einem energieeffizienten Prozess herzustellen. Gemeinsam mit der Firma Zeppelin Systems und der Uni Kassel soll ein Konzept entwickelt werden um die native Stärke prozessintegriert zu trocknen. Mit einer Vernetzung der Stärke können wesentlich höhere mechanische Eigenschaften des Verbundes erreicht werden. Die Vernetzung soll deshalb in den einstufigen Verarbeitungsprozess integriert werden. Das IAP wird auf Grund seiner Erfahrungen aus marktgängigen Produkten geeignete Matrixmaterialien, Stärkeprodukte und Additive auswählen und beschaffen. Dann erfolgen Compoundierversuche, die hinsichtlich der Materialauswahl und der Prozessgestaltung optimiert werden. Parallel erfolgt die Spritzgussverarbeitung der Compounds zu Prüfkörpern und deren mechanische, morphologische, thermomechanische und physiko-chemische Charakterisierung. In einem eigenen Arbeitspaket werden die Untersuchung des Vernetzungsprozesses und die Entwicklung neuer Additive für Stärkeblends vorangetrieben. Die von den Verbundpartner hergestellten Bauteile sollen im IAP geprüft und physikalisch charakterisiert werden.Im Teilvorhaben 2 des Verbundprojekts »Stärkecompound« ist es gelungen eine Technologie zur 1-stufigen Herstellung von PLA-Stärkecompounds zu entwickeln und zu erproben. Damit kann kostengünstig ein biobasierter Werkstoff für die Spritzgiessverarbeitung bereitgestellt werden. Durch den Einsatz von 50 oder sogar 60 Gew.-% Stärke als Füllstoff kann der Preisnachteil, den PLA gegenüber erdölbasierten Polymeren hat, ausgeglichen werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die mechanischen Eigenschaften der Stärkecompounds im Vergleich zum reinen PLA auf einem hohen Niveau liegen. Bei der Festigkeit entstehen praktisch keine Einbußen. Nur die Bruchdehnung verringert sich auf etwa den halben Wert. Die Schlagzähigkeit wird durch den Füllstoff nicht beeinträchtigt. Für die praktische Anwendung in spritzgegossenen Bauteilen ist der Elastizitätsmodul von besonderer Bedeutung. Durch die Stärke steigt der Modul an, das Material wird steifer. Es wurde nachgewiesen, dass in dem hier entwickelten Verfahren die Molmassen der PLA-Fraktionen während der Compoundierung unverändert bleiben.Dipl.-Phys. Helmut Remde
Tel.: +49 331 568-1206
helmut.remde@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam

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31.01.2020
22017616Verbundvorhaben: Integration von ökologischen Kennwerten biobasierter Werkstoffe in den industriellen Planungs- und Konstruktionsprozess - Methodologie und Werkzeuge; Teilvorhaben 4: Erhebung der Daten für Naturfasern - Akronym: Biomat-LCADas Projekt befasst sich mit einer umfassenden Dokumentation und einer geeignete Abbildung der Prozessschritte vom Anbau bis zur Bereitstellung von Naturfasern sowie deren kritischen Analyse. Die realisierten Prozessvisualisierungen und Prozessbeschreibungen dienen in Kombination der erhobenen Daten als Grundlage für die Durchführungen von LCA- und Sensitivitätsanalysen. Das Projekt fokussiert sich auf die Wertschöpfungskette von Naturfasern für den Einsatz in biobasierten Werkstoffen. Insgesamt werden die relevanten LCA-Daten von Naturfasern von der Landwirtschaft bis vor Compoundierung erhoben. Mit Hilfe einer Prozessvisualisierung und einer Prozessbeschreibung werden die Wertschöpfungsketten unterschiedlicher Naturfasern für den Einsatz in biobasierten Werkstoffe dokumentiert und diskutiert. Nach der Finalisierung der Prozessvisualisierung und der Prozessbeschreibung sollen für die Erhebung der Eingangsdaten für eine Umweltbilanzierung Daten recherchiert und ermittelt werden.Die wissenschaftlich-technischen Ergebnisse des Biomat-LCA-Projektes sind detailliert im Gesamtbericht aller Partner dokumentiert. Durch den erfolgreichen Abschluss des Verbundvorhabens können biobasierte Kunststoffe und naturfaserverstärkte Kunststoffe mit Hilfe von Ökobilanzen (LCA) hinsichtlich ihrer ökologischen Nachhaltigkeit besser mit konventionellen Kunststoffen verglichen werden. Durch die Zusammenarbeit der Partner des Verbundvorhabens konnte der Zusammenfluss und der Abgleich der Daten aus Werkstoffentwicklung und -verarbeitung, Werkzeugauslegung und -bau, Informationsvermittlung, Ökobilanzierung direkt im Gesamtkontext erfolgen. Mit der Evaluation der Datenlage und dem Bereitstellen der Informationen hat das Projekt eine valide Grundlage geschaffen, um Biokunststoffe aufgrund ihrer Ökobilanzdaten bereits in der frühen Phase der Konstruktion in Überlegungen zur Werkstoffwahl miteinzubeziehen und am Ende erfolgreich einzusetzen. Im Rahmen des Teilvorhabens 4 wurden die Daten für Naturfasern erhoben. Hierbei wurden Prozessvisualisierungen für die Prozessketten vom Anbau bis zur dosierfähigen Naturfaser für Sisal (Brasilien & Tansania), Kenaf (Bangladesch), Flachs (Frankreich/Belgien) und Hanf (Europa) angefertigt. Die visuelle Darstellung für alle Fasertypen ist im Gesamtbericht im Anhang zu finden. Weiterhin konnten die Daten, die für die Ökobilanz notwendig sind, für Sisal, Hanf, Kenaf und Flachs mittels Literatur und durch Gespräche mit Expert*innen erhoben werden. Die LCA relevanten Daten wurden zur Modellierung an den Projektpartner TU Berlin weitergeleitet. Für alle Fasern konnte eine Ökobilanzierung durchgeführt werden. Die Ergebnisse der Naturfasern zu den einzelnen Umweltkategorien sind im Gesamtbericht in tabellarischer Form dargestellt. Die Methodenentwicklung zur Prozessvisualisierung von Naturfasern für technische Anwendungen lässt sich sehr gut auf weitere Naturfasern übertragen. Prof. Dr.-Ing. Jörg Müssig
Tel.: +49 421 5905-2747
joerg.muessig@hs-bremen.de
Hochschule Bremen
Neustadtswall 30
28199 Bremen
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31.01.2020
22017716Verbundvorhaben: Integration von ökologischen Kennwerten biobasierter Werkstoffe in den industriellen Planungs- und Konstruktionsprozess - Methodologie und Werkzeuge; Teilvorhaben 5: Erhebung der Daten für biobasierte Kunststoffe sowie Wissenstransfer und Kommunikation - Akronym: Biomat_LCADas Projektvorhaben hat zum Ziel ökologische Kennwerte von biobasierten Werkstoffen in den industriellen Planungs- und Konstruktionsprozess zu integrieren. Das Teilvorhaben der Hochschule Hannover (IfBB-Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe) fokussiert sich hierbei auf die Erstellung einer transparenten Datenbasis für biobasierte Kunststoffe. Die parallele Erhebung von Daten für Naturfasern sowie Additiven ermöglicht eine harmonisierte Nutzung der Daten für die Planungs- und Konstruktionsprozesse. Darüber hinaus erfolgt eine Verifikation der erstellten Methodologie und Werkzeuge im Rahmen einer Fallstudie. Außerdem steht der Wissens- und Technologietransfer der entwickelten Konzepte in die Industrie und Wissenschaft innerhalb der Automobilindustrie und darüber hinaus im Aufgabenfokus des IfBB. Das IfBB koordiniert 3 Teilprojekte im Rahmen des Verbundvorhabens "Integration von ökologischen Kennwerten biobasierter Werkstoffe in den industriellen Planungs- und Konstruktionsprozess – Methodologie und Werkzeuge. 1. Teilprojekt 4 – Erhebung der Daten für biobasierte Kunststoffe (mit Sensitivitätsanalyse), 2. Teilprojekt 9 – Beispielhafte Umsetzung der Methoden an realen, bekannten Bauteilen und 3. Teilprojekt 11. Wissenstransfer und Kommunikation. Darüber hinaus unterstützt das IfBB die Teilprojekte 1, 2, 3, 5, 7, 8 und 10. Aufgrund der unterschiedlichen Aufgabenstellungen erfolgt eine Bearbeitung über die gesamte Projektlaufzeit von 3 Jahren.Die wissenschaftlich-technischen Ergebnisse des Biomat-LCA-Projektes sind detailliert im Gesamtbericht aller Partner dokumentiert. Durch den erfolgreichen Abschluss des Verbundvorhabens können biobasierte Kunststoffe und naturfaserverstärkte Kunststoffe mit Hilfe von Ökobilanzen (LCA) hinsichtlich ihrer ökologischen Nachhaltigkeit besser mit konventionellen Kunststoffen verglichen werden. Durch die Zusammenarbeit der Partner des Verbundvorhabens konnte der Zusammenfluss und der Abgleich der Daten aus Werkstoffentwicklung und -verarbeitung, Werkzeugauslegung und -bau, Informationsvermittlung, Ökobilanzierung direkt im Gesamtkontext erfolgen. Mit der Evaluation der Datenlage und dem Bereitstellen der Informationen hat das Projekt eine valide Grundlage geschaffen, um Biokunststoffe aufgrund ihrer Ökobilanzdaten bereits in der frühen Phase der Konstruktion in Überlegungen zur Werkstoffwahl miteinzubeziehen und am Ende erfolgreich einzusetzen. Im Rahmen des Teilvorhabens 5 wurde eine transparente Datenbasis für biobasierte Kunststoffe auf Grundlage einer umfangreichen Literaturanalyse veröffentlichter LCA-Studien zu biobasierten Kunststoffen erstellt. Die meisten Studien deckten nur die weit verbreitenden Indikatoren wie Treibhauspotential (GWP), Versauerungspotential (AP), Eutrophierungspotential (EP) und nicht erneuerbare Energienutzung (NREU) ab. Der Beitrag der einzelnen Prozessschritte zu den Gesamtwirkungen wurde analysiert. Der größte Beitrag des GWP liegt in der Monomer- und Polymerproduktion, der größte Beitrag für das Versauerungs- und Eutrophierungspotential (AP und EP) in der Anbauphase durch den Einsatz von Düngemitteln, Pestiziden und Insektiziden. Weitere Erkenntnissen aus der Wirkungsabschätzung werden im Abschlussbericht ausführlich dargestellt. Die Ergebnisse zur Wirkungsabschätzung der vier ausgewählten Biokunststoffe wurden als ökologische Indikatoren in ein Tool integriert.Prof. Dr.-Ing. Andrea Siebert-Raths
Tel.: +49 511 9296-2230
andrea.siebert-raths@hs-hannover.de
Hochschule Hannover - Fakultät II - Maschinenbau und Bioverfahrenstechnik - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe (IfBB)
Heisterbergallee 10a
30453 Hannover
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2017-02-01

01.02.2017

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31.01.2020
22017816Verbundvorhaben: Integration von ökologischen Kennwerten biobasierter Werkstoffe in den industriellen Planungs- und Konstruktionsprozess - Methodologie und Werkzeuge; Teilvorhaben 6: Entwicklungsbegleitende Ökobilanzierung - Akronym: Biomat_LCAZiel des Projektes ist es, die umweltbeeinflussenden Faktoren bei der Werkstoffauswahl so früh wie möglich und mit einer möglichst einfachen Herangehensweise im Konstruktionsprozess zu integrieren. Es ist auch Ziel dieses Projektes aus bekannten Methoden der Nachhaltigkeitsbewertung verwertbare Elemente zu identifizieren und so zu kombinieren, dass sie als anwendungsorientierte, aber dennoch robuste Methode für die biobasierten Werkstoffe maßgeschneidert zu verwenden sind. Das Projektteam deckt alle relevanten Bereiche der Wertschöpfungskette und den wissenschaftlichen Hintergrund ab. Kompetenz in der Produktion von konventionellen und biobasierten Kunststoffen, sowie die Lieferkette von Naturfasern werden ebenso abgedeckt, wie die Konstruktion und Produktion von Automobilen und deren Komponenten. Zudem sind Partner beteiligt, die die Ergebnisse über vorhandene und gut besuchte Internetplattformen breit veröffentlichen können. Das Projektteam arbeitete bereits im Vorläuferprojekt "NFC-Simulation" effektiv zusammen und ist in der Lage sehr synergistische Ergebnisse zu produzieren. Das Projekt wird von ausgewiesenen Experten im Bereich der Ökobilanzierung unterstützt, die das notwendige Methodenwissen sowie Erfahrung in den aktuellen politischen Standardisierungsprozessen einbringen werden.Die wissenschaftlich-technischen Ergebnisse des Biomat-LCA-Projektes sind detailliert im Gesamtbericht aller Partner dokumentiert. Durch den erfolgreichen Abschluss des Verbundvorhabens können biobasierte Kunststoffe und naturfaserverstärkte Kunststoffe mit Hilfe von Ökobilanzen (LCA) hinsichtlich ihrer ökologischen Nachhaltigkeit besser mit konventionellen Kunststoffen verglichen werden. Durch die Zusammenarbeit der Partner des Verbundvorhabens konnte der Zusammenfluss und der Abgleich der Daten aus Werkstoffentwicklung und -verarbeitung, Werkzeugauslegung und -bau, Informationsvermittlung, Ökobilanzierung direkt im Gesamtkontext erfolgen. Mit der Evaluation der Datenlage und dem Bereitstellen der Informationen hat das Projekt eine valide Grundlage geschaffen, um Biokunststoffe aufgrund ihrer Ökobilanzdaten bereits in der frühen Phase der Konstruktion in Überlegungen zur Werkstoffwahl miteinzubeziehen und am Ende erfolgreich einzusetzen. Im Rahmen des Teilvorhabens 6 wurden Produkt-Kategorie-Regeln (PKR) für die Ökobilanz von biobasierten Materialien erfolgreich entwickelt. Durch die Definition der kritischen methodischen Fragen, die in keinem gemeinsamen Dokument (Standard oder Leitfaden) geregelt wurden, lieferte eine vollständige Liste derer, die in den PKR harmonisiert werden mussten und im Abschlussbericht ausführlich dargestellt sind. Die PKR ist das derzeit vollständigste und aktuellste Leitdokument für die Durchführung einer Ökobilanzstudie für biobasierte Materialien und Komponenten, die im Automobilsektor in Deutschland eingesetzt werden. Es wurden Ökobilanzen von fünf verschiedenen Naturfasern für ihre Anwendung als Verstärkungsmaterialien für die Kunststoffindustrie erstellt, die die relevantesten Lebenszyklusstadien der gesamten Lieferkette für Naturfasern vom Anbau der Pflanzen bis zum Compoundieren identifizieren.Prof. Dr. Matthias Finkbeiner
Tel.: +49 30 314-24341
matthias.finkbeiner@tu-berlin.de
Technische Universität Berlin - Fachgebiet Sustainable Engineering - Sekr. Z1
Straße des 17. Juni 135
10623 Berlin
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2016-06-01

01.06.2016

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29.02.2020
22018115Verbundvorhaben: Entwicklung und Erprobung von nicht migrierenden Weichmachern für Poly-L-Milchsäure (Stereoflex); Teilvorhaben 1: Additivsynthese und Werkstoffentwicklung im Labormaßstab - Akronym: StereoflexZiel des beantragten Forschungsvorhabens ist die produkt- und anwendungsorientierte Entwicklung einer neuen Weichmacherklasse mit hoher Flexibilisierungseffizienz und geringer Migrationsneigung für Poly-L-Milchsäure. Die verringerte Migrationsneigung soll durch eine »Verankerung« der Weichmacher über einen Stereokomplex zwischen Poly-L-Milchsäureketten der Matrix und Poly-D-Milchsäureblöcken der Weichmachermoleküle erreicht werden. Die zu entwickelnden Materialien werden in Hinblick auf eine mögliche großtechnische Herstellung bzw. Einarbeitung untersucht. Hauptanwendungsgebiet ist in flexiblen Folienmaterialien zu sehen. Zunächst werden die Produktanforderungen zusammengestellt und die Additivsysteme (Copolymere) aufgrund theoretischer Betrachtungen ausgewählt. Anschließend werden Laborsynthesen der Copolymere und deren Analytik durchgeführt. Für erste Kennwerte über das Verhalten der synthetisierten Copolymere im PLA werden Folien mit diesem Werkstoff im Labor und Technikumsmaßstab hergestellt und charakterisiert. Der Scale-Up und die Optimierung der Additivsynthese bilden den nächsten wichtigen Schritt. Ausgewählte Additive werden in dieser Projektphase im 10 kg Maßstab synthetisiert und charakterisiert. Im Anschluss an den Scale-Up werden die Copolymere im Labordoppelschneckenextruder mit PLLA zu Granulaten verarbeitet und untersucht. Nach Bestimmung der Materialkennwerte werden ausgewählte Granulate im Labormaßstab zu Folien verarbeitet und anwendungstechnisch getestet. Schließlich werden Mustermengen auf einem großtechnischen Doppelschneckenextruder hergestellt und diese bei einem Folienhersteller abgemustert.Dr. rer. nat. Inna Bretz
Tel.: +49 208 8598-1313
inna.bretz@umsicht.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT)
Osterfelder Str. 3
46047 Oberhausen
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01.03.2018

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30.06.2019
22018116Machbarkeitsstudie (FSP-biob. Kunststoffe): Biobasierte und bioinspirierte Formänderungsstrukturen mittels generativer Fertigung - Akronym: SmartBioStructuresFormänderungswerkstoffe sind in der Lage, ihre Form unter Einwirkung von externen Stimuli zu verändern. Die Formänderung erfolgt ohne Einwirkung von äußeren Kräften und ist selbstinduziert. Ein Formänderungswerkstoff wirkt also zugleich als Sensor, Aktor und Regler, weshalb diese Werkstoffe auch als "Smart-Materials" bezeichnet werden. In Hinblick auf steigende Nachfrage nach Energieeffizienz und ökologischer Nachhaltigkeit ermöglichen Formänderungswerkstoffe einen neuartigen Ansatz zur Inkorporierung von Funktionalitäten in ein Bauteil, wie die Reaktionsfähigkeit auf äußere Einflüsse, ohne weitere Energie- und Materialkosten zu verursachen. Anwendungsgebiete sind beispielsweise die Medizintechnik, die Automobilindustrie und die Architektur. Vorteile entstehen durch die Einsparung von fehleranfälligen Komponenten wie Sensoren und Reglern sowie durch die Einsparung von externen Energiequellen, um Bewegungen zu realisieren. Strukturen werden dadurch leichter und einfacher zu montieren, da weniger Komponenten verwendet werden, verbrauchen weniger Energie, und sind wartungsärmer. Im Rahmen dieses Vorhabens werden das Institute for Computational Design (ICD) und das Institut für Kunststofftechnik (IKT) der Universität Stuttgart eine Struktur auf Basis eines bio-basierten, Kunststoffs solcherart gestalten, dass dieser sich unter Feuchtigkeitseinfluss nach vorausberechneter Art verformt. Die sich verformende Struktur soll dabei generativ mit dem Strangablegeverfahren gefertigt werden. Die Formänderung wird über den gezielten anisotropen Aufbau der Struktur im generativen Fertigungsprozess erreicht, indem zwei verschiedene Filamente als Ausgangsmaterial verwendet werden, die somit im Bauteil eine Hybridstruktur bilden. Silvia Kliem
Tel.: +49 711 685-62831
silvia.kliem@ikt.uni-stuttgart.de
Universität Stuttgart - Fakultät 4 Energie-, Verfahrens- und Biotechnik - Institut für Kunststofftechnik (IKT)
Pfaffenwaldring 32
70569 Stuttgart
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31.08.2021
22018216Ermüdungsverhalten von Bauteilen aus WPC im Anwendungsfeld der FördertechnikIm Projektvorhaben soll das Ermüdungsverhalten von Bauteilen aus Wood Plastic Composite (WPC) im Anwendungsfeld der Fördertechnik erforscht werden. Kernsegment im Projekt ist das hochgefüllte WPC-Extrusionsprofil als Trag- und Gleitelement im Hängefördersystem (HFS). Im ersten Schritt des Vorhabens soll das Kriechverhalten (langzeitstatisch) und Ermüdungsverhalten unter dynamisch-schwingender Belastung (langzeitdynamisch) am produktspezifischen WPC-Material und am WPC-Systembauteil untersucht werden. Das Prüfregime bezieht sich dabei auf das reale Belastungskollektiv in der Anwendung des Hängefördersystems. Zur Materialcharakteristik sind Methoden aus der Holz- und Kunststofftechnik angedacht. Aufbauend auf die Material- und Bauteiluntersuchungen ist die Überwachung der langzeitmechanischen Eigenschaften im Dauerlauftest des HFS angedacht. Dieser Dauerlauftest unterteilt sich in Labortest und Prototypentest im industriellen Umfeld. s. ausführliche VorhabenbeschreibungDr.-Ing. Jens Sumpf
Tel.: +49 371 531-32853
jens.sumpf@mb.tu-chemnitz.de
Technische Universität Chemnitz - Fakultät für Maschinenbau - Institut für Fördertechnik und Kunststoffe - Professur Fördertechnik
Reichenhainer Str. 70
09126 Chemnitz
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30.09.2020
22018916Verbundvorhaben: Passgenaues und produktindividuelles additives Fertigen von Verpackungen aus biobasierten Schäumen (BioFoamPrint); Teilvorhaben 1: Materialentwicklung, Verpackungsqualitäten, Koordinierung - Akronym: BioFoamPrintDer Versand von Klein/Konsumgütern erfolgt heutzutage überwiegend in Form von standardisierten Umverpackungen aus Pappwerkstoffen. Ein entscheidender Nachteil der Verpackungen sind deutlich überdimensionierte Umverpackungen und geringe Ausnutzungsgrade der Ladekapazitäten der eingesetzten Transportmittel. Daraus resultieren sowohl höhere Transportkosten als auch ein erhöhter Ausstoß klimaschädlicher Gase. Hinzu kommen die Aufwendungen für die Lagerung und den Transport von Umverpackungen und Füllmaterial. Als Lösungsansatz dieses Problems wird die Entwicklung einer passgenauen produktindividuellen Verpackung aud Basis nachwachsender Rohstoffe verfolgt. Die Herstellung erfolgt additiv, indem Bioschäume erstmals in einem 3D-Druckverfahren, z.B. direkt im Lager, verarbeitet werden. Im Ergebnis steht eine passgenaue produktindividuelle umweltschonende Verpackungslösung. Auf eine Umverpackung mit fest definierten Größenabstufungen und Füllmaterial kann vollständig verzichtet werden. Kosten und hoher Materialeinsatz, die auf Grund von überdimensionierten Verpackungen, werden so auf ein Minimum reduziert. Klaus Schuppan
Tel.: +49 2369 989870
klaus.schuppan@loick-biowertstoffe.de
Loick Biowertstoff GmbH
Heide 26
46286 Dorsten
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2017-11-01

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30.04.2020
22019317Verbundvorhaben: Entwicklung von PLA-Folientypen auf der Basis von thermoplastischen Lactid-Glykol-Blockcopolymer-Elastomeren und eines innovativen Verfahrens zu ihrer Herstellung; Teilvorhaben 2: Qualifizierung des Planetwalzenextruders als Aggregat für einen integrierten Syntheseprozess - Akronym: TPE-LPolylactid (PLA) hat sich im letzten Jahrzehnt als erster rein biobasierter Commodity-Kunststoff im Bereich der Verpackungsindustrie etabliert. Die geringe Bruchdehnung und Schlagzähigkeit von PLA stellen jedoch trotz der grundsätzlich hohen Marktakzeptanz dieses Polymers immer noch nicht befriedigend gelöste materialseitige Hemmnisse dar. Effiziente Weichmacher für PLA mit geringer Migrationsneigung sind bisher nicht marktgängig. Ziel des vorgestellten Forschungsvorhabens ist daher eine sowohl produkt- als auch verfahrensorientierte Entwicklung von neuen Polylactid-Typen für flexible Folienanwendungen. Thomas Mayr
Tel.: +49 6751 85605-328
thomas.mayr@technocompound.com
TechnoCompound GmbH
Am Gefach
55566 Bad Sobernheim
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31.05.2022
22019516Verbundvorhaben: Initiierung und Etablierung eines offenen interdisziplinären Forschungsnetzwerks im Bereich biobasierter Polymerwerkstoffe; Teilvorhaben 1: fachliche Umsetzung sowie Projekt- und Expertenakquise in Mittel- und Norddeutschland - Akronym: BioFoNDie Entwicklung neuer sowie die erfolgreiche Weiterentwicklung bekannter biobasierten Polymerwerkstoffe erfordert oft eine fachübergreifende Zusammenführung der Erkenntnisse über Synthesetechnologien, Materialaufbau, Verarbeitungsverfahren und Produkteigenschaften, deren Analyse die vorhandenen Wissenslücken schließen und richtungsweisende Synergien identifizieren lässt. Die derzeitigen Defizite bei der Ergebniskommunikation und einer synergetischen Interaktion einheimischer Forschungseinrichtungen lassen sich wie folgt zusammenfassen: - Kaum breite interdisziplinäre Zusammenarbeit in der Forschung (Werkstofftechnik, Maschinenbau, Chemie, Physik, Medizintechnik etc.) - Keine Gesamtübersicht zu Forschungsschwerpunkten von Forschungseinrichtungen in Deutschland im Bereich Polymerwerkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen in technischen Anwendungen (keine entsprechende "Landkarte") - Die Vernetzung der Forschungseinrichtungen und Industrie aufgrund der Wettbewerbsproblematik sehr eingeschränkt. Mit dem geplanten Vorhaben sollen wirksame Methoden und Strukturen entwickelt und etabliert werden, die zur Förderung der synergetischen Interaktion in der Wertschöpfungskette aus Wissenschaft und Wirtschaft durch konkrete Entwicklungsprojekte dienen. Die bereits bestehenden Netzwerke, Messe- und Kommunikationsplattformen sollen besser miteinander vernetzt und zur Zusammenarbeit angeregt werden.Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Nendel
Tel.: +49 371 531-32545
wolfgang.nendel@mb.tu-chemnitz.de
Technische Universität Chemnitz - Fakultät für Maschinenbau - Institut für Allgemeinen Maschinenbau und Kunststofftechnik - Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung
Reichenhainer Str. 31/33
09126 Chemnitz

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30.11.2020
22019617Verbundvorhaben: Entwicklung eines Herstellverfahrens für eine innovative Leichtbaukonstruktion, bei dem ein auf nachwachsenden Rohstoffen basierter, herauswaschbarer Stärkeschaum zum Einsatz kommt; Teilvorhaben 1: Projektkoordination und Übertragung in den Industriemaßstab - Akronym: LeichtbauStaerkeEnergieeffizienz wird heutzutage in vielerlei Bereichen eine immer elementarere Rolle zugesprochen. Auch im Verkehrsmittelsektor ist dies eine wesentliche Zielgröße, welche fokussiert betrachtet und systematisch optimiert wird. Gewichtsersparnisse durch Leichtbauinnovationen gehen insbesondere im Verkehrsmittelbereich mit Attributen wie Leistungsoptimierung und daraus resultierend Kostensenkung einher. Im Rahmen des Projektvorhabens soll mit Hilfe eines temporär eingesetzten Stärkeschaums ein Leichtbaupaneel konzipiert werden, welches gegenüber bestehenden Konstruktionen insbesondere durch eine Gewichtsreduktion Vorteile bietet. Zur Umsetzung der Projektidee werden zwei parallel angeordnete Deckschichten aus glasfaserverstärktem Kunststoff durch dreidimensional angeordnete Stege aus Glasfasern im Kern kraftschlüssig miteinander verbunden. Zur Herstellung der Deckschichten aus Fasergelegen und zum Einbringen nadelförmiger Stege zwischen den beiden Deckschichtplatten wird zunächst im Kernraum ein Schaum benötigt, der nach Auftragen und Aushärtung des Kunststoffharzes durch Herauslösen wieder entfernt wird. Bestehen bleiben im Anschluss lediglich die beiden Decklagen und die Stege als Verbindungselemente dazwischen. Klaus Schuppan
Tel.: +49 2369 989870
klaus.schuppan@loick-biowertstoffe.de
Loick Biowertstoff GmbH
Bocksbergweg 5
17166 Teterow
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2017-09-01

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22020016Einzelvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Entwicklung neuer biobasierter flammgeschützter Systeme für Biokunststoffe - Akronym: EcoFlPZiel des Projekts ist die Entwicklung von thermoplastischen Biokunststoffen auf der Basis von Polylactiden (PLA) und biobasiertem Polyethylen (bio-PE) mit biobasiertem additivem Flammschutz. Durch die Verwendung biobasierter Additive soll perspektivisch ein 100% biobasierter Kunststoff erreicht werden. Die neuen Kunststoffe sollen Brandschutzkriterien für Materialien in sensibleren Bereichen wie in elektronischen Geräten, Baustoffen oder im Fahrzeugbau erfüllen.Dr. rer. nat. Jens Buller
Tel.: +49 331 568-1478
jens.buller@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam
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31.12.2020
22020116Machbarkeitsstudie (FSP-biob. Kunststoffe): Polylactid (PLA) als High-Tech-Werkstoff für optische Bauteile einer Leuchte - Akronym: RenewOptLEDs als Leuchtmittel werden im Durchschnitt die jeweilige Leuchte in Ihrer Lebensdauer übertreffen. Insofern sind Materialien gefordert, die sich leicht wiederverwerten lassen, oder deren Entsorgung unproblematisch ist. Interessant sind auch Lösungen, die den Wechsel der Leuchte, bei Erhalt des Leuchtmittels ermöglichen. So würde gewährleistet, dass die hohe Lebensdauer der Lichtquelle nicht dazu führt, dass das Design der Leuchten nach längerem Gebrauch unzeitgemäß wirkt und diese Gefahr laufen in technisch einwandfreiem Zustand entsorgt zu werden. Ein Werkstoff, der praktisch alle Eigenschaften für eine derartige Anwendung erfüllen kann, ist der Polyester Polymilchsäure oder Polylactid (PLA). Ziel des Vorhabens ist daher, sämtliche Teile einer Leuchte (abgesehen vom Schalter, elektrischen Leitungen und LED) aus PLA zu fertigen. Während für die Fertigung von Gehäuse und Leuchtenarm aus PLA keine Schwierigkeiten erwartet werden, sind für die Fertigung der optischen, d.h. transparenten bzw. hochreflektierenden, Bauteile aus PLA noch technische Fragen zu lösen. Diese betreffen vor allem die Kristallisation und die Erweichung des Materials im Bereich der Glasübergangstemperatur (55°C - 65°C), die unterdrückt werden sollen. Die dazu gegebenenfalls erforderlichen Additive sollen so weit wie möglich nicht zu Lasten der Nachhaltigkeit des Materials gehen, und demnach bevorzugt Naturstoffe oder biologisch abbaubare Substanzen sein.Prof. Dr. Jörg Meyer
Tel.: +49 2381 8789-811
joerg.meyer@hshl.de
Hochschule Hamm-Lippstadt
Marker Allee 76-78
59063 Hamm
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31.12.2020
22020217Verbundvorhaben: Entwicklung von Verpackungsanwendungen mit Flächenwerkstoffen aus faserverstärkten Bio-Thermoplasten; Teilvorhaben 1: Erzeugung großformatiger faserverstärkter biobasierter Thermoplasten - Vorzugsvarianten - Akronym: FaBiFoEin Großteil aktueller Verpackungen wird aus Karton und Wellpappen erzeugt, die aus recyclierten Papierfasern, also nachwachsenden Rohstoffen bestehen. Die Aufbereitung der Recyclingfasern ist allerdings mit hohen Wasser-, Chemikalien- sowie Energieverbräuchen verbunden. Durch den zu Pappen alternativen Einsatz hochbelastbarer, neuartiger biobasierter Flächenwerkstoffe können einerseits Materialstärken für die Verpackungen geringer dimensioniert und damit Ressourcen eingespart, andererseits durch andere Verfahrenstechnik deutlich dickere, als Karton übliche, Materialstärken erzeugt werden. Die innovativen Flächenwerkstoffe werden nach dem Stand der (MDF-)Technik aus faser-verstärkten, thermoplastischen Bio-Kunststoffen hergestellt und ermöglichen durch Mehrfachnutzung der Verpackungen ein Ressourcen-Einsparpotenzial. Durch Pressverdichtung können je nach Anforderung die Rohdichte und damit die mechanischen und Barriereeigenschaften beeinflusst werden. Die zu entwickelnden innovativen Verpackungslösungen berücksichtigen unterschiedliche Wiederverwendungs- und –verwertungsmöglichkeiten, den Altpapierkreislauf, eine mögliche Kompostierbarkeit und/oder eine Verwendung in Kunststoffverarbeitungsprozessen (WPC). Tino Schulz
Tel.: +49 351 4662-263
tino.schulz@ihd-dresden.de
Institut für Holztechnologie Dresden gemeinnützige GmbH
Zellescher Weg 24
01217 Dresden
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01.04.2017

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30.09.2019
22020315Verbundvorhaben: Biokatalytische Synthese von Acrylnitril aus nachwachsenden Rohstoffen (BiPAN); Teilvorhaben 1: Polymerisierung - Akronym: BiPANBiokatalytisch hergestelltes Acrylnitril ist von großem industriellem Interesse um den "CO2-Footprint" der Polyacrylnitril-(PAN) Faserherstellung und optional der PAN-Precursor und Kohlenstofffaserherstellung weiter zu verbessern. Um dies zu ermöglichen soll die Hauptkomponente für die Herstellung von PAN Fasern, das Acrylnitril (ACN), komplett aus nach-wachsenden Rohstoffen synthetisiert werden. Dazu untersucht das Projekt einen mehrstufigen Prozess, wobei Bioethanol aus Biomasse hergestellt und dieses durch bestehende und neue Verfahren zu Polyacrylnitril umgewandelt wird. Diese neue Route welche die Herstellung von biobasierten Acrylnitril ermöglicht, ist zu evaluieren und wirtschaftlich zu bewerten. Die Entwicklung eines innovativen Verfahrens, in welchem Glucose als nachwachsender Rohstoff umgesetzt wird, positioniert das Gesamtprojekt als Forschungs-, Entwicklungs- und Pilotprojekt im Bereich der Nutzung nachwachsender Rohstoffe. Somit wird das Projekt ein Paradebeispiel für die Verwendung von Bioethanol zur Herstellung von PAN-Fasern und damit ein Vorreiter für den Bedarf an neuen landwirtschaftlich erzeugten Produkten in Deutschland.Das Vorhaben der Enzymicals AG und Dralon GmbH zur Herstellung von Acrylnitril (ACN), Polyacrylnitril (PAN) und daraus ersponnener PAN-Fasern aus nachwachsenden Rohstoffen, konnte zu einem positiven Abschluss gebracht werden. Im Rahmen des Projekts sind vom Projektpartner Enzymicals unterschiedliche Mengen von ACN mit unterschiedlichen Qualitäten dem Projektpartner Dralon GmbH zur Verfügung gestellt worden, die alle erfolgreich bei der Dralon GmbH polymerisiert werden konnten. Die Qualität und Menge der Polymerisate war ausreichend, um daraus PAN-Fasern in einem Dralon-Labor-Nassspinnprozess zu erspinnen. Die Eigenschaften der resultierenden PAN-Fasern waren vergleichbar mit denen von PAN-Fasern, polymerisiert und ersponnen aus Erdöl basiertem ACN. In Summe kann die Aussage getroffen werden, dass die Syntheseroute ausgehend von Bioethanol bis zum ACN, mit neuartigen Biokatalysatoren in Kombination mit klassischen chemischen Prozessen eine Alternative zur erdölbasierten ACN Synthese darstellen kann. Die Ergebnisse sind bisher so erfolgsversprechend, dass versucht wird ein Konsortium zu etablieren, mit dem mittelfristigen Ziel, der Herstellung von einigen Litern "Bio-ACN" pro Tag. Bei erfolgreicher Etablierung und Prüfung der Wirtschaftlichkeit sind deutlich größere Maßstäbe angestrebt vom Konsortium angestrebt.Dipl. Ing Dieter Heinkes
Tel.: +49 2133 7786-5610
dieter.heinkes@dralon.com
DRALON GmbH
Chempark, Alte Heerstr. 2
41540 Dormagen
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2019-12-01

01.12.2019

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30.11.2021
22020318Verbundvorhaben: Machbarkeitsstudie zur Entwicklung von neuartigen, biobasierten, flexiblen Thermoplastholzstrukturen aus Holzwolle unter Verwendung der Fadenbildungstechnik für komplexe geformte, biobasierte Composite; Teilvorhaben 1: Entwicklung der Thermoplastholzstrukturen - Akronym: Lignowool-THSDas Gesamtziel des Vorhabens ist die Durchführung einer Machbarkeitsstudie zur erstmaligen Entwicklung und technischen Umsetzung von gleichmäßigen, flexiblen, biobasierten, flächigen Thermoplastholzstrukturen aus Holzwolle und Bio-Thermoplastfasern, z. B. Polylactide (PLA), bzw. technischen Thermoplastfasern unter Verwendung von weiterzuentwickelnden Labortextilmaschinen der Fadenbildungstechnik. Dazu wird eine vielversprechende, neuartige Prozesskette von der Holzwollezerlegung und -aufbereitung über deren Homogenisierung und Ausrichtung bis zur flächigen fixierten Thermoplastholzstruktur untersucht. Dieses neuartige Zwischenprodukt schließt, bezogen auf die technische Nutzung, eine Lücke im Bereich der Holzwerkstoffe, führt den nachwachsenden Rohstoff Holzwolle einer deutlich höheren Wertschöpfung zu und verbessert die Ressourceneffizienz bezogen auf die reststoffarme Nutzung des Holzes. Basierend auf diesen neuartigen Halbzeugen können komplex geformte, biobasierte Composites für technische Anwendungen (z. B. als Flächenstruktur im Wohninterieurbereich, wegen ihrer guten Dämmeigenschaften, verbunden mit sichtbarer Holzästhetik im Innen-ausbau, für Sonnenschutz, Segel, Windschutz oder für flexible Behältersysteme, Autoindustrie, Leichtbau, Holzbau, Anlagen- und Innenausbau, Medizintechnik) entwickelt werden. Dieses Vorprojekt soll mit der einfachen Herstellung von Funktionsmustern aus den neuartigen Halbzeugen abgeschlossen werden. Wenngleich eine erweiterte Verarbeitung dieses neuartigen Halbzeuges zu komplex geformten, biobasierten Compositen für technische Anwendungen angestrebt wird, soll bewusst in diesem Vorprojekt noch darauf verzichtet werden. Diese Forschungsarbeit wird gemeinsam vom Institut für Naturstofftechnik, Professur für Holztechnik und Faserwerkstofftechnik (HFT), dem Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) sowie den assoziierten Unternehmen.Prof. Dr.-Ing. habil Chokri Cherif
Tel.: +49 351 463-39300
chokri.cherif@tu-dresden.de
Technische Universität Dresden - Fakultät Maschinenwesen - Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik
Hohe Str. 6
01069 Dresden
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2016-07-01

01.07.2016

2018-12-31

31.12.2018
22020415Verbundvorhaben: Biobasierte Molding Compounds für Elektronikanwendungen; Teilvorhaben 4: Anpassung Schneidewerk, SMC-Formulierung - Akronym: B2MCIm Rahmen des Fördervorhabens sollen Bulk und Sheet Molding Compounds (BMC/SMC) auf Basis biobasierter bzw. nativ-basierter Rohstoffe entwickelt werden, die zunächst als Werkstoffe für Elektronikanwendung untersucht und entwickelt werden sollen. Bei der Entwicklung sollen alle Komponenten der SMC/BMC-Formulierung – heute im wesentlichen synthetische Polyesterharze, Schnittglasfasern und Füllstoffe (meistens Kreide oder Aluminiumhydroxid) durch nativ-basierte Rohstoffe ersetzt werden. Dies umfasst die Verstärkungsfasern (hier besonders bevorzugt heimische Fasern), die Füllstoffe (mineralische Verbindungen anstelle von synthetischen Feststoffen) und als besonders wesentliche Komponente das Reaktivharz (nativ-basierte Synthesebausteine und Reaktivverdünner). Ein weiterer Entwicklungsschwerpunkt ist die Anpassung der SMC-Herstellung an die Erfordernisse der Naturfasern. Im Gegensatz zu heute eingesetzten Glasfasern, die im Wesentlichen in der Anlage gebrochen werden, ist es bei Einsatz von Naturfasern erforderlich, dass die Fasern geschnitten werden müssen. Die erforderliche Anpassung der Schneidwerke ist daher essentiell für die Zielerreichung. Die Ermittlung der Verarbeitungseigenschaften und die Anpassung der der Formulierung durch den Einsatz der nativ-basierten Rohstoffe. Hierzu sind rheologische Messungen und Untersuchungen verschiedener Laboransätze nötig. Weiterhin muss eine geeignete schnittfähige Naturfaser gefunden werden und die Prozesstechnologie entsprechend darauf abgestimmt. Hier ist der Dialog mit Anlagen- und Maschinenbauern erforderlich, um die benötigte Anpassung der Schneidwerke zu bewerkstelligen. Daraufhin sind SMC-Muster und Prüfplatten herzustellen um Materialkenndaten zu Charakterisierung der Eigenschaften zu gewinnen. Grundkenndaten sind hier Dichte, Schwindung, Reaktivität, Biege-, Zug-, Schlagfestigkeit und E-Modul. Abschließend eine detaillierte Dokumentation, Auswertung und die Erstellung der nötigen Verarbeitungsanweisung.Eine besondere Herausforderung besteht in der Schneidfähigkeit von Naturfaser. Bedingt durch die stark abweichenden Eigenschaften gegenüber Glasfaser muss eine geometrisch variable Anpassung des Schneidwerks erfolgen. Aufgrund ihrer Flexibilität ist zudem für das Durchtrennen der Faser eine Erhöhung der Scherung erforderlich. Wie sich im Projektverlauf zeigte, führen diese Maßnahmen nicht ohne eine entsprechende Modifikation der Naturfaser durch eine Schlichtung zum Erfolg. Durch den Einsatz von Naturfaser, Harz, Schwundkompensator und Reaktivverdünner auf Basis nachwachsender Rohstoffe, darüber hinaus einer nativ basierten Flammschutzkomponente, kann ein Formulierungsaufbau mit mindestens 95% biobasierten Rohstoffen erreicht werden. Weiterhin ist es möglich eine Dichtereduktion von etwa 20% zu erzielen, was dem heutigen Leichtbau-Gedanken stark entgegenkommt. Die Auswertung der mechanischen Kennwerte zeigte allerdings eine Abschwächung der Eigenschaften von bis zu einem Drittel im E-Modul und etwa zwei Drittel in der Festigkeit. Daniel Bröder
Tel.: +49 6772 9321-355
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2016-07-01

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31.12.2018
22020515Verbundvorhaben: Biobasierte Molding Compounds für Elektronikanwendungen; Teilvorhaben 2: Polyestersynthese - Akronym: B2MCZiel ist die Entwicklung von BMC- und SMC-Formmassen und -Werkstoffen auf der Basis nativ-basierter Rohstoffe (Harz, Fasern, Flammschutzmittel und Hilfsstoffe). Sie werden den marktüblichen, petrochemisch-synthetischen BMC- und SMC-Produkten ebenbürtig sein. An der FH Münster werden ungesättigte Polyester aus Dicarbonsäuren und Diolen synthetisiert, beide aus landwirtschaftlichen Vorprodukten (Stärke, Glucose, …) fermentativ / biotechnologisch hergestellt. In einem vorangehenden grundlagenorientierten Projekt (FKZ 22011910) wurde die Machbarkeit nachgewiesen: Polyester aus Fumarsäure und Butandiol-1,3 sind besonders geeignet. Hier setzt das neue Projekt mit Produktentwicklungen und konkreten Werkstoffanforderungen (Benchmarks) an. Zur Optimierung werden weitere nativ-basierte Rohstoffe im ungesättigten Polyester erprobt, z.B. Itaconsäure, Furan-2,5-dicarbonsäure, Isosorbid sowie 1,2-Propandiol oder 1,4-Butandiol (beide inzwischen biotechnologisch zugängig). Die Entwicklung ist ein iterativer Prozess in enger Abstimmung mit PYCO und allen Industriepartnern. Arbeitspakete der FH Münster: AP1 Bei der Ermittlung des Ausgangszustands, der Erstellung des Lastenheftes und der werkstofflichen Beschreibung des Demonstrators werden die chemisch-verbundwerkstofflichen Kenntnisse eingebracht. AP3 Die Arbeiten umfassen die Synthese und Optimierung der neuen nativ-basierten ungesättigten Polyester sowie ihre chemisch-analytische Charakterisierung. Hinzu kommt die Weiterentwicklung der Harze bzgl. der Verarbeitungs- und Materialeigenschaften. Wichtige Aspekte: Löslichkeit im Reaktivverdünner, Eindickung, Härtung, Glastemperatur bzw. Wärmeformbeständigkeit, Bewitterung und weitere Werkstoffkenndaten. AP5 Unterstützung bei der Zusammenführung der Ergebnisse aus AP2 und AP3 mit chemischer Expertise und ggf. modifizierten ungesättigten Polyestern. AP6 Scale-up gemeinsam mit PYCO unter Nutzung des dortigen 20l-Reaktors. Die 20kg-Harzansätze dienen der Herstellung der Demonstratoren.Optimierung des nativ-basierten ungesättigten Polyesters Der nativ-basierte Polyester auf Basis von Fumarsäure + Butan-1,3-diol zeigt das beste Verhalten bei einer Säurezahl von 20 bis 25 mg KOH / g und einem Massenanteil von Isobornylacrylat 60 Ma.-%. Dieser benötigt zum Lösen in Isobornylacrylat bei Raumtemperatur etwa zwei Monate. Daher wurden zu Beginn des Projektes Wege gesucht, um den Lösevorgang zu beschleunigen. Da die Autoinitiierung (thermische Radikalbildung) bei Isobornylacrylat erst bei hohen Temperaturen einsetzt, ist Zugabe eines Teils des Reaktivverdünners zur Polyesterschmelze bei ca. 125 °C möglich. Dadurch sinkt die Viskosität stark ab welches ein späteres Aufstocken des Harzes ermöglicht. Hierdurch konnte der Zeitbedarf zur Lösung von etwa 2 Monaten auf ca. 1,5 h gesenkt werden. Überraschenderweise lag die Viskosität dieser Harze deutlich unter jener, die durch Lösen im kalten Reaktivverdünner hergestellt wurden. Damit wurde eine zentrale Forderung der harzverarbeitenden Projektpartner erfüllt. Entwicklung nativ-basierter Schwundkompensatoren Da vollständig nativ-basierte Schwundkompensatoren unseres Wissens unbekannt sind, bestand die Aufgabe bestand darin, eben solche zu entwickeln. Synthesen auf Basis von Polykondensaten, erwiesen sich als ungeeignet. Einige kommerzielle Schwundkompensatoren sind radikalische Polymere, bspw. Polystyrol, Polymethylmethacrylat oder Polyvinylacetat. In Anlehnung an dieses Konzept wurde Polyisobornylacrylat, welches kommerziell nicht erhältlich ist, an der FH Münster synthetisiert (Glastemperatur 94 °C). Zudem wurde Isobornylacrylat mit nativ-basiertem Ethylacrylat copolymerisiert. Es wurden Copolymerisate mit 25 und 50 Mol-% Ethylacrylat hergestellt (Glastemperaturen 70 °C bzw. 48 °C). Alle drei Produkte erwiesen sich, bei der Prüfung durch den Partner tetra-DUR, als einwandfreie Schwundkompensatoren,Prof. Dr. Reinhard Lorenz
Tel.: +49 2551 962-320
rlorenz@fh-muenster.de
FH Münster - Fachbereich Chemieingenieurwesen - Labor für Kunststofftechnologie und Makromolekulare Chemie
Stegerwaldstr. 39
48565 Steinfurt
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22020716Bioabbaubare biobasierte Kunststoffe – Handlungsempfehlungen - Akronym: BBKHZiel des Vorhabens ist die Ermittlung des Handlungsbedarfs zum zweckmäßigen Einsatz von Produkten aus bioabbaubaren biobasierten Kunststoffen.Dr. Henning Storz
Tel.: +49 531 596-4127
henning.storz@thuenen.de
Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei - Institut für Agrartechnologie
Bundesallee 47
38116 Braunschweig
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22020815Verbundvorhaben: Sequentiell biologisch abbaubare Geotextilien; Teilvorhaben 2: Polymerfaserherstellung - Akronym: BioshorelineNach Vorgabe der EG Wasserrahmenrichtlinie sollen Ufersicherungen ein möglichst durch die Verwendung von Pflanzen natürlich gestaltet werden. Im Rahmen des Projektes soll dazu ein neuartiger biologisch abbaubarer Geotextilfilter aus nachwachsenden, einheimischen Rohstoffen entwickelt werden. Die Filter sollen das Anwachsen der Pflanzen in technisch-biologischen Ufersicherungen ermöglichen und sich sequentiell vollständig biologisch abbauen. Der Arbeitsplan sieht vor Geotextilprototypen aus Polymer- und Naturfasern herzustellen. Vor der Polymerfaserherstellung erfolgt eine gezielte Werkstoffentwicklung hinsichtlich der Schmelzspinnbarkeit und biologischen Abbaubarkeit. Die Geotextilprototypen werden Tests zur biologischen Abbaubarbeit im Labor und zu mechanischen Eigenschaften unterzogen, um eine Auswahl für einen Freilandversuch zu treffen. Dieser Freilandversuch wird an einer Wasserstraße erfolgen und hat zum Ziel die Filterstabilität und die mechanischen Eigenschaften über einen Zeitraum von drei Jahren festzustellen. Der Zeitraum entspricht der kritischen Anwuchsphase von Pflanzen und daher wird parallel die Durchwurzelbarkeit untersucht. Nach eienr Evaluierung der dreijährigen Testphase werden Optimierungskonzepte abgeleitet und dementsprechend angepasste Geotextilfilter hergestellt und abschließend den im Labor stattfindenden Test zur biologischen Abbaubarkeit und der mechanischen Eigenschaften unterzogen. Jörg Dahringer
Tel.: +49 8234 9688-1268
joerg.dahringer@trevira.com
Trevira GmbH
Max-Fischer-Str. 11
86399 Bobingen
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31.12.2019
22020915Verbundvorhaben: Sequentiell biologisch abbaubare Geotextilien; Teilvorhaben 3: Produktion von Werkstoffen für die Biopolymerfaserherstellung - Akronym: BioshorelineNach Vorgabe der EG Wasserrahmenrichtlinie sollen Ufersicherungen möglichst durch die Verwendung von Pflanzen natürlich gestaltet werden. Im Rahmen des Projektes soll dazu ein neuartiger biologisch abbaubarer Geotextilfilter aus nachwachsenden, einheimischen Rohstoffen entwickelt werden. Der Geotextilfilter soll das Anwachsen der Pflanzen in technisch-biologischen Ufersicherungen ermöglichen und sich sequentiell vollständig biologisch abbauen. Das Forschungsprojekt ist in drei aufeinander aufbauende Phasen unterteilt, von denen die erste komplett und die zweite teilweise im beantragten Projektzeitraum stattfindet. Die verbleibende Hälfte der zweiten Phase und die dritte Projektphase können erst in einem Folgeprojekt durchgeführt werden. In der ersten Phase werden Geotextilprototypen entwickelt. Hierzu findet zunächst eine Rohstoffauswahl statt. Hinsichtlich der Polymere müssen die Verarbeitungseigenschaften und die biologische Abbaubarkeit den Anforderungen angepasst und die Verarbeitungsbedingungen zur Polymerfaserherstellung erarbeitet werden. Bei der Auswahl der Naturfasern werden neben den unterschiedlichen Zusammensetzungen und damit einhergehenden unterschiedlichen biologischen Abbaugeschwindigkeiten auch die Verarbeitungsbedingungen zu Geotextilien beachtet. Mit den ausgewählten Rohstoffen werden Geotextilprototypen hergestellt und charakterisiert. Hierzu werden die biologische Abbaubarkeit im Labor und mechanische Eigenschaften ermittelt. Auf Basis der Ergebnisse werden Geotextilprototypen für die zweite Projektphase ausgewählt und in einem Durchwurzelungsversuchsstand und einem Freilandversuch getestet. Für den Freilandversuch wird eine Uferbefestigung an einer Wasserstraße installiert. In regelmäßigen Zeitabständen werden Proben entnommen und die Werkstoffeigenschaften bestimmt. Ein Teil Probenentnahmen und die Evaluierung der Ergebnisse finden erst in einem Folgeprojekt statt. In der dritten Projektphase findet eine Optimierung der Geotextilien statt. Birgit von Hansen
Tel.: +49 2154 9251-28
birgit.vonhansen@fkur.com
FKuR Kunststoff GmbH
Siemensring 79
47877 Willich
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31.07.2021
220209163D-Druck von Chitin mittels molekularer Verkettung - Akronym: Chitin3DGesamtziel des geplanten Forschungsvorhabens ist es das zweithäufigste Biopolymer der Erde, Chitin, mittels molekularer Verkettung über dafür angepasste Enzyme im Schichtbauverfahren bei niedrigen Temperaturen (i.d.R. <40°C) zu verarbeiten. Für die Entwicklung der neuartigen Verbindungstechnik soll auf das Biomaterial Chitin in Pulverform über ein 3D-Tröpfchen-Dosierverfahren Enzymflüssigkeit appliziert werden. Das Enzym bzw.die Enzyme sollen durch molekulare Verkettung die Vernetzung der Chitingranulate ermöglichen. Es sollen einfache Probekörper hergestellt werden, die anhand ausgewählter Belastungstests auf die Qualität der ausgebildeten Verbindungen validiert werden.Dr. rer. nat. Oliver Schwarz
Tel.: +49 711 970-3754
oliver.schwarz@ipa.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA)
Nobelstr. 12
70569 Stuttgart

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31.10.2021
22021017Neuartige 2K-Lacke auf Basis nachwachsender Rohstoffe für den automobilen Einsatz - Akronym: LanaRoDie Erforschung höchstwertiger 2K-Lacksysteme auf der Basis nachwachsender Rohstoffe, die auch für automobile Anwendungen geeignet sind und die dortigen extrem hohen Anforderungen erfüllen, ist ein schon lange gehegtes Ziel der Lackindustrie. Die Möglichkeit, nachwachsende Rohstoffe für Lacke einzusetzen, konnte für einfachere Lacksysteme in verschiedenen Bereichen bereits dargestellt werden und diese Lacke haben sich im Allgemeinen gut bewährt. Deutliche Defizite waren noch bei höchstwertigen Lackanwendungen vorhanden, also Lacksystemen, die beispielsweise im Automotivebereich eingesetzt wurden. Dort gelten extrem hohe Anforderungen, die bis dahin mit Lacken auf Basis nachwachsender Rohstoffe nicht erreicht werden konnten. Die prinzipielle Eignung solcher Lacksysteme konnte für einfachere Schutzschichten für Holzoberflächen oder Bodenbeschichtungen gezeigt werden. Das geplante Ziel dieses Projektes lag darin, auf der Basis nachwachsender Rohstoffe hochwertige 2KLacksysteme zu entwickeln, die insbesondere automobile Anforderungen erfüllen. Somit sollte erstmals ein Lack auf Basis nachwachsender Rohstoffe (bzw. unter Einsatz eines überwiegenden Anteils nachwachsender Rohstoffe) direkt in der Automobilindustrie eingesetzt werden können. Gerade hinsichtlich der qualitativen vielfältigen Anforderungen sollte mit einem solchen Projekt ein deutlicher Know-how-Gewinn erzielt werden und der Einsatzbereich nachwachsender Rohstoffe auch auf höchstwertige Lacksysteme übertragen werden können. Das Projektziel weist somit eine starke Überschneidung zu den förderpolitischen Zielen der FNR im Förderprogramm der "nachwachsenden Rohstoffe" auf.Dr. Umberto de Rossi
Tel.: +49 40 75103-363
umberto.derossi@mankiewicz.com
Mankiewicz Gebr. & Co. (GmbH & Co. KG)
Georg-Wilhelm-Str. 189
21107 Hamburg

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30.07.2021
22021116Entwicklung von hochfesten biobasierten Bindegarnen und Untersuchungen zu deren Abbaubarkeit im Boden und in der Rotte - Akronym: HoBiGaZur Entwicklung langlebiger Produkte aus biologisch abbaubaren Kunststoffen für technische Anwendungen fehlen vielfach entsprechende Daten über die Funktionalität der biologischen Abbaubarkeit. Einzig für Polymilchsäure sowie petrochemisch basierte und biologisch abbaubare Polyester existieren entsprechende Untersuchungen, welche aber ebenfalls überwiegend auf Verpackungsmittel und Mulchfolien bezogen sind, über Bindegarne aus Biokunststoffen sind jedoch keinerlei Daten bekannt. Im Allgemeinen sind Polyhydroxyalkanoate gut biologisch abbaubar und biokompatibel. Eine mit Polypropylen vergleichbare Festigkeit ist ein weiterer Vorteil, der den Nachteilen wie spröden Materialeigenschaften und einem engen Verarbeitungsfenster gegenübersteht. Die Erzeugung biologisch abbaubarer Materialien auf PHA-Basis mit definierten mechanischen Eigenschaften und Untersuchungen zur gezielten Beeinflussung der biologischen Abbaubarkeit stellen das Gesamtziel der Studie dar. Die Bewertung der biologischen Abbaubarkeit der modifizierten Compounds basiert auf Untersuchungen zum Abbau in der Rotte und im Boden. Weiterhin soll der Einfluss des Verstreckens von Folien aus den modifizierten Compounds im Labormaßstab auf die mechanischen Eigenschaften untersucht und Bändchen erzeugt werden, da durch das Verstrecken der Moleküle im Verbund eine Steigerung der Festigkeit in Reckrichtung erwartet wird. Eine angestrebte Anwendung dieser verstreckten Materialien liegt in der Herstellung von biobasierten und biologisch abbaubaren Bindegarnen für Massen-anwender wie land- und forstwirtschaftliche Betriebe. Dadurch könnten die bisher verwendeten Bindegarne aus Polypropylen ersetzt werden, deren Reste neben Störungen an landwirtschaftlichen Maschinen auch ein Gesundheitsrisiko bei Nutz- und Wildtieren darstellen. Die Bindegarne werden im Rahmen der Studie aus den modifizierten PHA-Compounds erzeugt und die Eignung der Bändchen durch Bestimmung ihrer mechanischen Eigenschaften abgeschätzt.Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Nendel
Tel.: +49 371 531-32545
wolfgang.nendel@mb.tu-chemnitz.de
Technische Universität Chemnitz - Fakultät für Maschinenbau - Institut für Allgemeinen Maschinenbau und Kunststofftechnik - Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung
Reichenhainer Str. 31/33
09126 Chemnitz
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22021218Verbundvorhaben: Sequentielles Extraktionsverfahren zur Gewinnung hochwertiger Intermediate aus Buchenholz (XyloSolv); Teilvorhaben 1: Prozessentwicklung - Akronym: XyloSolvDas Gesamtvorhaben teilt sich in drei Teilvorhaben auf, in denen die Projektpartner jeweils ihre Arbeiten durchführen. Gemeinsames Ziel des Vorhabens ist, wie oben ausführlich dargestellt, die Erarbeitung, Erprobung und Skalierung eines neuartigen sequenziellen Extraktionsverfahrens, welches erstmals die Gewinnung von hochreinem Xylan, Lignin und Faserstoff aus Buchenholz ermöglichen soll. Damit ist ein Anlagenkonzept verbunden, das bereits im verhältnismäßig kleinen Maßstab wirtschaftlich betrieben werden kann und so den Ansatz einer buchenholzbasierten Bioraffinerie erstmals industriell umsetzt. Das Fraunhofer CBP verfolgt die Zielstellung der Entwicklung eines Gesamtprozesses der gekoppelten Xylan- und Ligningewinnung. Der Gesamtprozess wird im Hinblick auf Produktausbeuten und -reinheiten, deren ökonomischer Verwendung und dem Recycling der Hilfsstoffe optimiert.Dr. Ireen Gebauer
Tel.: +49 3461 43-9133
ireen.gebauer@cbp.fraunhofer.de
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein - Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP
Am Haupttor 1251
06237 Leuna

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22021316Entwicklung von neuartigen mikrowellenaktiven schäumbaren Kunststoffcompounds für energieeffiziente Fertigung von Partikelschaumbauteilen - Akronym: wellPartsDas Hauptziel der Machbarkeitsstudie "wellParts" ist die Schaffung von material- und verfahrenstechnischen Grundlagen für eine neuartige trockene (dampffreie), mikrowellenbasierte Herstellungstechnologie von Partikelschäumen, vor allem aus biobasierten Kunststoffen, die gegenüber dem Standardverfahren deutliche energetische Vorteile bietet und die Zykluszeiten reduziert. Die Dampffreiheit des Prozesses und daraus resultierende Reduzierung des Energiebedarfes, welcher im Wesentlichen durch das Erwärmen des Energieträgers Wassers zustande kommt und je nach Applikation bis zu 98% des gesamten Energiebedarfes im Prozess beträgt, sollen zur Minderung der CO2-Emmission und des Wasserverbrauchs bei der Herstellung von zahlreichen Partikelschaumbauteilen für Technik und Konsum wesentlich beitragen.Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Nendel
Tel.: +49 371 531-32545
wolfgang.nendel@mb.tu-chemnitz.de
Technische Universität Chemnitz - Fakultät für Maschinenbau - Institut für Allgemeinen Maschinenbau und Kunststofftechnik - Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung
Reichenhainer Str. 31/33
09126 Chemnitz
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30.09.2018
22021515Verbundvorhaben: Entwicklung neuartiger Modifikatoren auf Basis nachwachsender Rohstoffe für Compounds und Blends aus biobasierten Kunststoffen; Teilvorhaben 2: Modifizierung von biobasierten Polyestern mit harzbasierten Modifikatoren - Akronym: Bio-AdditivesZur Eigenschaftsanpassung von Biokunststoffen existieren bereits zahlreiche Additive, die jedoch größtenteils petrochemischen Ursprung sind. Durch teileweise beträchtliche Anteile dieser Zuschlagstoffe im Compound (30–70 Gew.-%) sinkt der biobasierte Anteil des Materialsystems entsprechend. Gesamtziel des Vorhabens ist daher die Entwicklung und Anwendung neuartiger Modifikatoren auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen zur Verbesserung der mechanischen, thermischen und verarbeitungstechnischen Eigenschaften vor allem der chemisch neuartigen biobasierten Kunststoffe wie Polymilchsäure (PLA), Polyhydroxybutyrat (PHB) etc.. Die Arbeitsplanung umfasst folgende Punkte: 1. Recherche zum Stand der Technik 2. Experimentelle Untersuchung verfügbarer Modifikatoren und Verarbeitungshilfsmittel für Biokunststoffe 3. Untersuchungen zur Zudoseriung hochviskoser Harzsysteme im Compoundierverfahren 4. Screening und Auswertung der Harzsysteme von Kraemer 5. Herstellung und Validierung optimierter Biomodifikatoren aus Kolophonium 6. Untersuchung und Optimierung der Verarbeitung harzbasierter Modifikatoren im Compoundierverfahren 7. Optimierung der hergestellten Bio-Blends und -Compounds mit Schwerpunkt "Verarbeitbarkeit im Spritzgießverfahren" 8. Praktische Umsetzung und Untersuchung von marktfähigen Anwendungen 9. Zusammenfassung der Ergebnisse und AbschlussdokumentationDerzeit kommerziell verfügbaren Additive werden im Hinblick auf ihre Eignung zur Modifizerung von Biokunststoffen untersucht, verschiedene Compounds daraus hergestellt und ihr Eigenschaftsprofil bestimmt. Auf dieser Basis und in Anlehnung an bereits bestehende Produkte der Firma Robert Kraemer werden zunächst neuentwickelte feste Harze mit einem hohen Anteil an nachwachsenden Rohstoffen zur Compoundierung mit PLA genutzt und die Compounds charakterisiert. Durch die Modifikation der Harz-systeme können Compounds mit verbesserten Materialeigenschaften generiert werden, besonders die Charpy-Schlagzähigkeit steigt signifikant. Der an der TU Chemnitz vorhandene Laborcompounder wird durch eine geeignete Dosierdifferenzialwaage nachgerüstet, um die definierte Einarbeitung flüssiger, hochviskoser Biomodifikatoren zu ermöglichen. Die speziell für dieses Projekt extern entwickelte Dosiervorrichtung, die an die rheologischen Eigenschaften der verschiedenen Harzsysteme angepasst ist, wird in die bestehende Anlagenkonfiguration implementiert. Nachfolgend werden verschiedene, vom Projektpartner speziell entwickelte flüssige Modifikatoren mit unterschiedlichen Viskositäten in die Biokunststoffe eingearbeitet. Verschiedene Prozessparameter wie Einfüllstelle, Dosiertemperatur des Harzes und Schneckenkonfiguration und -drehzahl werden variiert und auf die rheologischen Eigenschaften der Harzsysteme angepasst. Die Materialcharakterisierung weist eine Verbesserung der Schlagzähigkeit um 150 % gegenüber nichtmodifiziertem PLA durch einzelne Bio-modifikatoren nach. Die Verarbeitbarkeit der Modifikatoren im Compoundierverfahren wird optimiert und geeignete Parameter identifiziert, die Reproduzierbarkeit der Arbeiten wird bestätigt. Mit zwei ausgewählten Harzsystemen wird ein UpScaling der Compoundierung im 50kg-Maßstab durchgeführt. Dr. rer. nat. Torsten Germer
Tel.: +49 440 29788-110
torsten.germer@rokra.com
Robert Kraemer GmbH & Co. KG
Zum Roten Hahn 9
26180 Rastede
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2017-10-01

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31.03.2020
22021516Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Extrudierte und Co-extrudierte Profile aus pflanzenreststoffverstärkten Biokunststoffen für Fenster und weitere architektonische Anwendungen; Teilvorhaben 1: Materialentwicklung für NFK-Profile - Akronym: BioProfileDas Ziel des Teilprojekts ist die Verwendung von recyceltem Weizenstroh sowie anderer Naturfasern für die Extrusion und Co-Extrusion von thermoplastischen Biokomposit Fensterprofilen und Fassaden. Der hohe Anteil an natürlichen Additiven aus landwirtschaftlichen Abfällen dürfte die Nachfrage der Bauindustrie nach erdölbasierten Kunststoffen verringern. Der Fokus auf architektonische Halbzeuge sollte die breitere Verwendung von auf Biokompositen basierenden Materialien in der Bauindustrie fördern. Es wird erwartet, dass die Ergebnisse des BioProfile-Projekts einen wichtigen Beitrag leisten werden, insbesondere für Fensterhersteller, und traditionelle PVC-Profile, Aluminium- und Holzprofile ersetzen/teilweise ersetzen können, die eine viel langsamere Erneuerbarkeit haben als die verwendeten recycelten Agrarfasern wie Stroh. Extrudierte Profile sollen sowohl im Innen- als auch im Außenbereich eingesetzt werden. Die Verwendung von Elastomeren in den Materialrezepturen erhöhte die Elastizität einer Reihe von extrudierten Platten, um eine freie Verformung zu ermöglichen. Solche Eigenschaften, die auf früheren Arbeiten und Patenten des Projektleiters Prof. Dahy beruhen und die mit MDF- oder HDF-Platten nicht üblich sind, würden neue Gestaltungsmöglichkeiten eröffnen. Die strukturelle Leistung von Elementen, die aus solchen Platten hergestellt werden, kann sich auch aus ihrer geometrischen Steifigkeit und nicht nur aus den Materialeigenschaften ergeben. Darüber hinaus wurden die elastischen Eigenschaften auf der Ebene der Materialrezeptur eingestellt, die vom Fraunhofer WKI-Team weiter angepasst wurde. Am Ende lieferte das Projekt neue Halbzeuge aus innovativen Biokompositwerkstoffen und demonstrierte deren vielfältige Einsatzmöglichkeiten in der Architektur anhand zweier realisierter experimenteller Mock-ups, von denen eines eine strukturelle Hülle darstellt, die auch die Möglichkeiten der Fassadenanwendung untersucht, und ein weiteres Mock-up für die Fensterprofile.Die Projektziele wurden in drei Schritten erreicht, in denen Biokomposit Material, Halbzeuge und architektonische Endprodukte entwickelt und getestet wurden. Zuerst wurden die Rezepturen der Biokompositmaterialien mit maximalem Anteil an zerkleinerten Weizenstrohfasern definiert und extrudiert. Proben des extrudierten Materials wurden mechanischen Tests unterzogen, um ihre mechanischen Eigenschaften zu bestimmen. In der zweiten Phase wurden die besten Rezepturen, die auf biobasiertem HDPE und pulverförmiger HDPE Matrix basierten, für die experimentelle Extrusion von Halbzeuge verwendet. Es wurden verschiedene Profilgeometrien getestet, die von Fensterprofilen bis hin zu großen flachen Platten reichten. Die Extrusionsparameter wie Temperatur und Geschwindigkeit und Geometrien der Profile wie die Mindestwanddicke wurden angepasst. Die Phase endete mit der Extrusion großer Mengen von Halbzeuge, die getestet und mit PVC Produkten verglichen wurden. In der 3. Phase wurden aus extrudierten Halbzeuge zwei 1:1-Mock-ups gebaut. Aus den Fensterprofilen wurde ein voll funktionsfähiges 1:1 Fenstermodell gebaut, das mit Scharnieren und Schlössern ausgestattet war, die bei Standardfenstern verwendet werden. Fassadenplatten wurden strukturell in Form von gebogenen Biokomposit-Sandwichpaneelen für die Realisierung eines 1:1 Biokomposit-Schalenbausystems eingesetzt, um das breite Anwendungsspektrum darzustellen. Die Folgerung des Projektes ist, dass extrudierte Biokompositprofile, das Potenzial haben, herkömmliche Produkte auf Naturfaserbasis wie MDF, HDF, OSB Platten sowie PVC Fensterprofile zu ersetzen. Ihre mechanischen Eigenschaften und ihre leichte Bearbeitbarkeit erfordern keine wesentlichen Änderungen in den Produktionsketten von Architekturprodukten wie Fenster- , Türrahmen und Fassadenplatten. Zusätzlich die einstellbaren elastischen Eigenschaften der Profilen, die in der Phase der Materialzusammensetzung kontrolliert werden können, bieten neue Gestaltungsmöglichkeiten an. Hanaa Dahy
Tel.: +49 711 685-83274
hanaa.dahy@itke.uni-stuttgart.de
Universität Stuttgart - Fakultät 1 Architektur und Stadtplanung - Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen
Keplerstr. 11
70174 Stuttgart
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22021616Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Biobasierte Hochleistungsbarrierewerkstoffe auf der Basis einer Plattformtechnologie zur biotechnologischen Gewinnung von Cellulose-Nanofasern; Teilvorhaben 1: Biotechnologische BNC-Fasergewinnung - Akronym: BioSBarrierBiotechnologie eröffnet einen neuen Zugang zu hochleistungsfähigen Materialien. Biotechnologisch gewonnene Nanocellulose (BNC) aus Zucker stellt eines dieser innovativen Biomaterialien dar. Dieses natürliche, erneuerbare Polymer aus reiner Cellulose besitzt aufgrund seiner nanostrukturierten Fasern einzigartige Materialeigenschaften. Das Potential dieses Materials wird jedoch nicht ausgeschöpft, denn bisherige Untersuchungen zu kommerziellen Anwendungen beschränken sich auf größere Formkörper aus BNC. Die Möglichkeiten der Oberflächenmaximierung und Steuerung der BNC-Faserbildung werden nicht genutzt. Ursache hierfür ist das Fehlen eines effizienten, technologischen Zuganges zu BNC-Nanofasern mit kontrollierter Morphologie. Dies würde auch neuartige Anwendungen im Bereich funktioneller Coatings ermöglichen, die heute noch nicht realisierbar sind. Hierbei sind beispielsweise Anwendungen im Verpackungsbereich, Korrosionsschutz oder Brandschutz zu nennen, im Besonderen im Kontext von "All-Bio" bzw. "All-Renewable"-Produktkonzepten. Im Rahmen der Kooperation BioSBarrier soll die komplette Wertschöpfungskette von der Erforschung und Entwicklung einer neuen Fertigungstechnologie zur kontrollierten Herstellung des Hochleistungsbiopolymers BNC in Form von Einzelfasern mit kontrollierter Morphologie, der Erforschung, Entwicklung und Testung hochleistungsfähiger Materialverbünde aus speziellen Substratmaterialien mit maßgeschneiderten, optional mehrschichtigen, funktionalen Coatings bis zur Testung der Materialverbünde in Anwendungen als funktionale Coatings und Barrierefunktionsschichten in den Bereichen Verpackung und Korrosionsschutz geschaffen werden.Dr. Dana Kralisch
Tel.: +49 3641 2350-120
dana.kralisch@evonik.com
JeNaCell GmbH
Göschwitzer Str. 22
07745 Jena

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30.11.2020
22021617Verbundvorhaben: Entwicklung eines Herstellverfahrens für eine innovative Leichtbaukonstruktion, bei dem ein auf nachwachsenden Rohstoffen basierter, herauswaschbarer Stärkeschaum zum Einsatz kommt; Teilvorhaben 2: Materialentwicklung - Akronym: LeichtbauStaerkeEnergieeffizienz wird heutzutage in vielerlei Bereichen eine immer elementarere Rolle zugesprochen. Auch im Verkehrsmittelsektor ist dies eine wesentliche Zielgröße, welche fokussiert betrachtet und systematisch optimiert wird. Gewichtsersparnisse durch Leichtbauinnovationen gehen insbesondere im Verkehrsmittelbereich mit Attributen wie Leistungsoptimierung und daraus resultierend Kostensenkung einher. Im Rahmen des Projektvorhabens soll mit Hilfe eines temporär eingesetzten Stärkeschaums ein Leichtbaupaneel konzipiert werden, welches gegenüber bestehenden Konstruktionen insbesondere durch eine Gewichtsreduktion Vorteile bietet. Zur Umsetzung der Projektidee werden zwei parallel angeordnete Deckschichten aus glasfaserverstärktem Kunststoff durch dreidimensional angeordnete Stege aus Glasfasern im Kern kraftschlüssig miteinander verbunden. Zur Herstellung der Deckschichten aus Fasergelegen und zum Einbringen nadelförmiger Stege zwischen den beiden Deckschichtplatten wird zunächst im Kernraum ein Schaum benötigt, der nach Auftragen und Aushärtung des Kunststoffharzes durch Herauslösen wieder entfernt wird. Bestehen bleiben im Anschluss lediglich die beiden Decklagen und die Stege als Verbindungselemente dazwischen.Dr.-Ing. Stephan Kabasci
Tel.: +49 208 8598-1164
stephan.kabasci@umsicht.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT)
Osterfelder Str. 3
46047 Oberhausen
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08.01.2018

2021-01-07

07.01.2021
22021716Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Entwicklung eines flammgeschützten Spritzgusswerkstoffs aus PLA mit hoher Wärmeformbeständigkeit und Schlagzähigkeit für technische Produkte; Teilvorhaben 1: Werkstoffentwicklung Spritzguss-Compound, Koordinierung - Akronym: TechPLAsticIn dem beantragten Forschungsvorhaben möchten die Projektpartner Fraunhofer UMSICHT, Evonik, FKuR und IKV ein vermarktungsfähiges, flammgeschütztes PLA-Compound mit hoher Wärmeformbeständigkeit und Schlagzähigkeit für technische Spritzgussanwendungen entwickeln, welches als Alternative zu konventionellen Kunststoffen wie ABS oder PC in technischen Spritzgussbauteilen eingesetzt werden kann. Das Forschungsvorhaben adressiert alle relevanten materialtechnischen Schwachstellen von PLA. Die sich gegenseitig, zum Teil auch negativ, beeinflussenden Effekte, wie etwa Flammschutzausrüstung vs. Versprödung, werden ganzheitlich betrachtet. Mögliche Einflüsse durch die Verfahrenstechnik des Spritzgießens werden mit einbezogen, damit sowohl aus Material- als auch aus Prozesssicht wirtschaftlich und technisch tragfähige Lösungen erarbeitet werden können. Der Anwendungsfokus dieses PLA-Compounds liegt dabei zunächst auf technischen Produkten des Elektronik- und Bausektors.Dr. Philip Mörbitz
Tel.: +49 208 8598-1514
philip.moerbitz@umsicht.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT) - Außenstelle Willich
Siemensring 79
47877 Willich
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30.11.2020
22021717Verbundvorhaben: Entwicklung eines Herstellverfahrens für eine innovative Leichtbaukonstruktion, bei dem ein auf nachwachsenden Rohstoffen basierter, herauswaschbarer Stärkeschaum zum Einsatz kommt; Teilvorhaben 3: Herstellung der Leichtbaupaneele - Akronym: LeichtbauStaerkeEnergieeffizienz wird heutzutage in vielerlei Bereichen eine immer elementarere Rolle zugesprochen. Auch im Verkehrsmittelsektor ist dies eine wesentliche Zielgröße, welche fokussiert betrachtet und systematisch optimiert wird. Gewichtsersparnisse durch Leichtbauinnovationen gehen insbesondere im Verkehrsmittelbereich mit Attributen wie Leistungsoptimierung und daraus resultierend Kostensenkung einher. Im Rahmen des Projektvorhabens soll mit Hilfe eines temporär eingesetzten Stärkeschaums ein Leichtbaupaneel konzipiert werden, welches gegenüber bestehenden Konstruktionen insbesondere durch eine Gewichtsreduktion Vorteile bietet. Zur Umsetzung der Projektidee werden zwei parallel angeordnete Deckschichten aus glasfaserverstärktem Kunststoff durch dreidimensional angeordnete Stege aus Glasfasern im Kern kraftschlüssig miteinander verbunden. Zur Herstellung der Deckschichten aus Fasergelegen und zum Einbringen nadelförmiger Stege zwischen den beiden Deckschichtplatten wird zunächst im Kernraum ein Schaum benötigt, der nach Auftragen und Aushärtung des Kunststoffharzes durch Herauslösen wieder entfernt wird. Bestehen bleiben im Anschluss lediglich die beiden Decklagen und die Stege als Verbindungselemente dazwischen. Uwe Wehder
Tel.: +49 3562 9814-511
u.wehder@smt-forst.de
Forster System-Montage-Technik GmbH
Heinrich-Werner-Str. 1a
03149 Forst (Lausitz)
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30.06.2019
22021916Machbarkeitsuntersuchung: biobasierte biologisch abbaubare Peelsysteme für Verpackungen - Akronym: GreenPeelDas Ziel ist die Entwicklung verschiedener möglichst 100% biobasierter Peelsysteme für ein biologisch abbaubares Compound aus Bio-Polymeren zur Herstellung von Peelsystemen. Das Compound soll so gestaltet werden, dass möglichst eine bewusste Entmischung der Compound-Bestandteile während des Auskristallisierens in der Schmelze stattfindet. Die anschließend durch Blasfolienverfahren hergestellten Peelfolien sollten eine Matrix-Teilchen-Struktur aufweisen, welche auch als hetrogenes Blend bezeichnet werden kann. Durch diese bewusst eingebrachte Unverträglichkeit der Bestandteile bilden sich zwei Phasen. Die Matrix aus PLA stellt dabei die Phase A dar. Als Phase B, welche die Peelkomponente darstellt, sollen verschiedene mit PLA unverträgliche Additive, Hilfsstoffe und Zusatzstoffe erforscht werden. Diese werkstofftechnische Modifizierung soll, wenn möglich aus nachwachsenden Rohstoffen erfolgen. Es sind folgende Arbeitspakete vorgesehen: AP1: Diskussion, Recherche und Beschaffung geeigneter Biopolymere und Additive/Hilfsstoffe für die Compoundierungsversuche AP2: Compoundierung der Biopolymere und Hilfsstoffe im Labormaßstab unter Einstellung der Peelbarkeit AP3: Herstellung von Modellfolien gemäß AP2 und Prüfung von Prozessfähigkeit im Labormaßstab AP4: Herstellung von Prüfkörpern gemäß der in AP3 hergestellten Modellfolien und Prüfung der Siegelbarkeit AP5: Untersuchung der Peelperformance gemäß der in AP4 hergestellten Prüfkörper AP6: Diskussion der Ergebnisse im Rahmen eines WorkshopsProf. Dr. Michael Nase
Tel.: +49 9281 409-4730
michael.nase@hof-university.de
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hof
Alfons-Goppel-Platz 1
95028 Hof
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31.12.2018
22022415Verbundvorhaben: Biobasierte Molding Compounds für Elektronikanwendungen; Teilvorhaben 5: Demonstrator - Akronym: B2MCBulk und Sheet Molding Compounds (BMC/SMC) sollen aus Basis biobasierter bzw. nativ-basierter Rohstoffe entwickelt werden, zunächst als Werkstoffe f. Elektronikanwendungen. Entwicklungsschwerpunkt weiterhin, die Anpassung der SMC-Herstellung an die Erfordernisse der Naturfasern. Festlegung des Lastenhefts, Ermittlung Ausgangszustand, Ableitung aussagekräftiger Demonstratoren, Demonstratoren Definition, Untersuchung von Brenchmarkmaterialien u-verfahren, Herstellung von Demonstratoren, Ermittlung von MaterialeigenschaftenDas Entwicklungsteam hat es erreicht von einem leeren Blatt ohne chemische Strukturformel hin zu einem bereist in der Industrie anwendbaren Anwendung zu kommen. Die erzielten physikalischen Eigenschafften sind bereits im ersten Ansatz verglichen mit den heutigen UP Harz basierten Werkstoffen im Mittelfeld angesiedelt. Allein dieser Umstand ist bemerkenswert. Es gibt nach Projektdurchführung genügend Sicherheit das die heute bestehende Technologiebasis welche oft bereits investiert wurde fast uneingeschränkt nachnutzbar ist und sich für Substitution anbieten könnte. In einer Folgephase (Schritt 2) wäre die Weiterentwicklung der Formulation hin zu bestimmten Eigenschaftsprofilen wünschenswert und empfehlenswert. Folgende fassbare Ergebnisse liegen vor: ¿ Demonstrator Bauteil ¿ Demonstrator Werkzeug ¿ Eigenschaften ¿ Prozess Führung ¿ Prozess Vorteile / Limitierungen ¿ Prozessparameter ¿ Plus und Minus der neuen Formulationen bezogen auf Eigenschaften im Vergleich zum UP Harz Durch die Verwendung gleicher Technologien kann diese Materialgruppe Anwendungen substituieren und somit schnell in Umsetzung geraten. Beide Werkstoff Formationen SMC und BMC besitzen dieses Potenzial. Zudem kann diese biobasierte und auf nachwachsenden Rohstoffen fußende Werkstoffgruppe die in den letzten Jahren sichtbare Verdrängung durch hoch aufgeladene Thermoplaste zurückdrängen- war es doch oft die nachgesagte fehlende Recyclingfähigkeit der Duroplaste welche sich als weniger nachhaltig dann im konkreten Anwendungsfall obwohl Eigenschaftsmäßig weit überlegen als "nicht in den Zeitgeist passend" herausgestellt hat. Steffen Mirtschin
Tel.: +49 3341 3082515
steffen.mirtschin@roemmler-kunststofftechnik.de
Hermann Römmler Kunststofftechnik GmbH & Co. KG
Am Biotop 20
15344 Strausberg
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22022516Machbarkeitsstudie (FSP-biob. Kunststoffe): Biokunststoffe für Hochtemperaturanwendungen in der Automobilindustrie. Aufwertung der Materialeigenschaften von thermoplastischen Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen am Beispiel vom Lüftungsrohr des Turboladers - Akronym: HoT-BRoDas Vorhaben soll mittels einer Machbarkeitsstudie das Potenzial zur Substitution von petrochemischen Kunststoffen im Motorraum durch biobasierte Kunststoffe und Verbundwerkstoffe ermitteln. Um neue, technisch anspruchsvolle Anwendungsfelder für biobasiere Kunststoffe zu finden, ist es notwendig, die bestehenden Eigenschaftslücken zu schließen. Mängel von biobasierten Materialien sind besonders in Industriezweigen sichtbar, die den Einsatz von Hochleistungskunststoffen erfordern. Das Projekt befasst sich mit der Machbarkeitsuntersuchung zu fachlich-technischen Lösungen für biobasierte Hochleistungskunststoffe mit besonderem Augenmerk auf Motorraumteilen des Kraftfahrzeuges. Neben dem klassischen Blenden, Additivieren und Verstärken sollen auch anderen Methoden wie z.B. die Vernetzung durch Elektronenbestrahlung und der Einsatz von Vernetzungshilfsmitteln betrachtet werden. Darüber hinaus stehen die verschiedenen Verarbeitungsprozesse (Spritzgießen, Extrusionsblasen, usw.) im Vordergrund. Die betrachteten Ansätze werden technisch abgeschätzt und bewertet. Die Machbarkeitsstudie endet mit einer Bauteilabmusterung der optimierten Materialien, gefolgt von einer Potenzialabschätzung, ob und wie die technische Performance biobasierter Kunststoffe und Verbundwerkstoffe für deren Anwendung im thermisch hochbelasteten Motorraum verbessert werden kann. Da mit dem Vorhaben "wissenschaftliches Neuland" in einem sehr dringenden Handlungsfeld betreten wird, bieten die Ergebnisse eine sehr gute Perspektive zur Weiterführung, zum Wissenstransfer und zur Umsetzung. Mit den Arbeiten wird eine umfassende Wissensbasis für weiterführende Arbeiten gelegt.Prof. Dr.-Ing. Andrea Siebert-Raths
Tel.: +49 511 9296-2230
andrea.siebert-raths@hs-hannover.de
Hochschule Hannover - Fakultät II - Maschinenbau und Bioverfahrenstechnik - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe (IfBB)
Heisterbergallee 10a
30453 Hannover

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31.12.2020
22022616Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Biobasierte Polyurethan Verstärkungslamelle mit Cellulosefasern für Holzkonstruktionen; Teilvorhaben 1: Modifizierung der biobasierten Polymermatrix - Akronym: PULaCellDie Holzkonstruktionsbauweise erlebt seit einigen Jahren einen starken Zuwachs, insbesondere auch in Deutschland. Gesamtziel des Vorhabens PULaCell war die erstmalige biobasierte Lösung einer Verstärkungslamelle für Holzkonstruktionen, welche die in der Außenanwendung im Baubereich notwendigen Funktionalitäten Bewitterungsstabilität und Flammschutz bereits intrinsisch beinhaltet und mechanisch die notwendigen Zugkräfte aufnehmen kann. Dazu kombinierte PULaCell die hervorragenden Eigenschaften eines neuentwickelten biobasierten PU-Harzes mit hochfesten Celluloseregeneratfasern bzw. Hybridfasern im kontinuierlichen Pultrusionsverfahren und zeigte die Verarbeitbarkeit der Materialien und die Stabilität des Verfahrens im 24 h Produktionsbetrieb auf einer industriellen Anlage. Zur Erreichung der Ziele wurde an folgenden Entwicklungsgebieten gearbeitet: • Großtechnische Verarbeitung biobasierter Polyisocyanate: Unter anderem musste hier eine passende Verarbeitungsviskosität für die homogene Vermischung und sowie eine Kompatibilität der einzelnen Harzsystembestandteile sichergestellt werden. Des Weiteren musste die Reaktivität des Harzsystemes eine ausreichende Verarbeitungszeit sicherstellen. • Biobasierte Faser und vollständige Imprägnierung: Die Herausforderung bestand in der Entwicklung einer hochfesten biobasierten Faser und seiner Schlichte, welche sich bei der idealen Verarbeitungsviskosität möglichst vollständig imprägnieren lässt, um eine höchstmögliche Kraftübertragung zu gewährleisten. • Industrielle Pultrudatherstellung: Die Arbeiten in den Entwicklungsarbeitspaketen wurden anschließend auf ihre Industrietauglichkeit an einer industriellen Anlage überprüft. Der Prozess wurde einer Ökobilanzierung und einer Wirtschaftlichkeitsrechnung unterzogen. Erste Anwendungen wurden erprobt. Andreas Hecking
Tel.: +49 214 6009-2738
andreas.hecking@covestro.com
Covestro Deutschland AG - COV-CAS-R&D
Kaiser-Wilhelm-Allee 60
51373 Leverkusen
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31.07.2022
22022717Erschließung von neuen Anwendungen für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe in Elektronik und Logistik unter Verwendung von halogenfreien Flammschutzsystemen - Akronym: Bio-FlaDas Ziel des Vorhabens besteht in der Entwicklung von möglichst 100% biobasierten flammgeschützten Materialien für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe zur Anwendung in der Elektrotechnik und Elektronik (E&E) und Logistik. In diesen Anwendungsbereichen bestehen besondere Anforderungen hinsichtlich des Flammschutzes, aber auch in Bezug auf Wärmeformbeständigkeit und Schlagzähigkeit. Die Materialien sollen sich mittels Spritzguss, Extrusion und 3D-Druck (Fused Deposition Modeling, FDM) verarbeiten lassen. Hinsichtlich der Flammschutzmittel (FSM) sollen halogenfreie Varianten eingesetzt werden. Die für einen optimalen Flammschutz erforderliche homogene Verteilung von FSM in der Biopolymermatrix soll u.a. durch eine Kopplung speziell zu entwickelnder reaktiver FSM mit der Matrix erfolgen. Hier besteht die Herausforderung vor allem in der Identifizierung hochwirksamer FSM-Strukturen und deren Ausrüstung mit funktionellen Gruppen. Funktionelle Gruppen ermöglichen polare bzw. van-der-Waalsche Wechselwirkungen oder auch kovalente Bindungen mit der Polymermatrix. Im Falle von ungesättigten Gruppen erfolgt die Kopplung entweder durch radikalische Pfropfung auf das Biopolymer, z. B. mittels reaktiver Extrusion, oder mittels Elektronenstrahlvernetzung.Dr. Arne Schirp
Tel.: +49 531 2155-336
arne.schirp@wki.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Holzforschung - Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI)
Bienroder Weg 54 E
38108 Braunschweig

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31.08.2020
22023016Verbundvorhaben: Neuartige hybride Hochleistungsverstärkungen aus pflanzlichen Stapelfasern für kosteneffiziente Leicht-Verbundbauteile; Teilvorhaben 1: Textiltechnologische Grundlagen, Koordinierung - Akronym: hyfaLiteZiel ist die Entwicklung einer textilen Herstellungstechnologie für neuartige, nicht konsolidierte hybride Stapelfaserstränge mit unidirektionaler (UD) Faserausrichtung zu einer partiellen Verstärkung flächiger Naturfaser-Leichtbauteile. Flachs- oder Hanffasern werden mit biobasierten thermoplastischen Fasern auf Karden gemischt, in einem Stapelfaserstrang parallel zueinander ausgerichtet und mit einer Ummantelungstechnologie zu einem hybriden UD-Kabel weiterverarbeitet. Nach der Fixierung dieser belastungsgerecht abgelegten UD-Kabel auf einem Naturfaservliesstoff und dem Erwärmen des hybriden Verbundhalbzeugs auf die Verarbeitungstemperatur erfolgen das Umformen und Konsolidieren in einem Werkzeug zu einer Leichtbaustruktur. So entsteht in einem effizienten und wirtschaftlichen Prozess ein 100% biobasiertes Verbundbauteil mit optimaler Festigkeits- und Ressourcenausnutzung.Dr. André Matthes
Tel.: +49 371 531-35319
andre.matthes@mb.tu-chemnitz.de
Technische Universität Chemnitz - Fakultät für Maschinenbau - Institut für Strukturleichtbau - Professur Textile Technologien
Reichenhainer Str. 70
09126 Chemnitz
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31.12.2018
22023115Verbundvorhaben: Biobasierte Molding Compounds für Elektronikanwendungen; Teilvorhaben 3: BMC-Formmasse, Verarbeitung - Akronym: B2MCIm Rahmen des Fördervorhabens sollen Bulk und Sheet Molding Compounds (BMC/SMC) auf Basis biobasierter bzw. nativ-basierter Rohstoffe entwickelt werden, die zunächst als Werkstoffe für Elektronikanwendung untersucht und entwickelt werden sollen. Bei der Entwicklung sollen alle Komponenten der SMC/BMC-Formulierung – heute im wesentlichen synthetische Polyesterharze, Schnittglasfasern und Füllstoffe (meistens Kreide oder Aluminiumhydroxid) durch nativ-basierte Rohstoffe ersetzt werden. Dies umfasst die Verstärkungsfasern (hier besonders bevorzugt heimische Fasern), die Füllstoffe (mineralische Verbindungen anstelle von synthetischen Feststoffen) und als besonders wesentliche Komponente das Reaktivharz (nativ-basierte Synthesebausteine und Reaktivverdünner). Ein weiterer twicklungsschwerpunkt ist die Anpassung der SMC-Herstellung an die Erfordernisse der Naturfasern. Im Gegensatz zu heute eingesetzten Glasfasern, die im Wesentlichen in der Anlage gebrochen werden, ist es bei Einsatz von Naturfasern erforderlich, dass die Fasern geschnitten werden müssen. Die erforderliche Anpassung der Schneidwerke ist daher essentiell für die Zielerreichung. Entwicklung der nativ-basierten BMC-Formmasse Ermittlung der Verarbeitungseigenschaften Erstellen der Verarbeitungsanweisung Ermittlung von MaterialeigenschaftenEin BMC besteht aus den Hauptkomponenten Fasern, Füllstoff und Harz sowie Nebenkomponenten wie Trennmittel, Schwundkompensatoren, Initiatoren / Inhibitoren, Pigmenten. Im Rahmen des Projektes wurden für die BMC-Herstellung geeignete kommerziell erhältliche heimische Fasertypen auf Basis von Flachs und Hanf identifiziert. Wichtige Kriterien für die Eignung sind Faserlänge und Freiheit von Schäben. Bei zu langen Fasern treten Wickler an der Kneter-Welle und Verklumpungen im Material auf. Schäben wirken sich im späteren Formteil als Fehler aus. Aus ungesättigtem Polyesterharz auf Basis nachwachsender Rohstoffe (Bio-UP-Harz), geeigneten Flachs- bzw. Hanffasertypen, nativen Füllstoffen und zum Teil biobasierten Additiven wurden BMC-Massen entwickelt. Das Bio-UP-Harzsystem wurde mit klassischen Reaktiv-Systemen eingestellt. Der entwickelte Werkstoff besteht zu ca. 99% aus bio- bzw. nativ basierten Rohstoffen. Bei der Herstellung der nativ-basierten BMC-Formmassen fiel positiv auf, dass in der Handhabung der Rohstoffe im Vergleich zu konventionellen BMCs mit Naturfaseranteil kein Unterschied aufgetreten ist. Es können bestehende Produktionsmittel verwendet werden. Im Vergleich zum Stand der Technik liegen die Prüfwerte der nativ basierten Formmassen größtenteils in der Größenordnung der vergleichbaren petrochemisch basierten Formmassen mit leichter Abweichung zum Schlechteren hin. Hier besteht noch Optimierungspotential. Durch Versuche im eigenen Haus und beim Projektpartner konnte gezeigt werden, dass sich die entwickelten Formmassen grundsätzlich wie konventionelle BMC-Massen im Pressverfahren auf bestehenden Fertigungsmaschinen herstellen lassen.Dr. Bernd Jaschinski
Tel.: +49 40 769832-11
bjaschinski@citadelplastics.com.de
tetra-DUR Kunststoff-Produktion GmbH
Brookdamm 3
21217 Seevetal
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31.10.2020
22023216Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Naturfaserverstärkte Biokunststoffverbunde und innovative Herstellungsverfahren für Leichtbau-Hybridformteile mit hohen Struktur- und Sicherheitsanforderungen – regenerative Sitzschale; Teilvorhaben 1: Prozess- und Performanceadditive für Bio-NF-Spritzgussmaterialien - Akronym: RegSchaDas Hauptanliegen des geplanten Forschungsprojektes beinhaltet die Erweiterung des Einsatzbereiches von naturfaserverstärkten Bio-Kunststoff-Verbunden für High-Performance-Produkte. Belastungsgerechte Laminataufbauten aus quasi-endlos faserverstärkten Einzelschichten sollen hierbei als partielle Verstärkungen über einen Hybrid-Spritzgussprozess sowie einer nachgeschalteten selektiven Strahlenvernetzung in hochbelastbare Strukturbauteile integriert werden. Hierfür werden verschiedene Material-, Technologie-, Auslegungs- und Recyclingkonzepte am Beispiel einer Sitzschale kritisch erforscht und in eine praxisnahe Strukturanwendung überführt. Im Erfolgsfall des Projektes liegen somit wichtige Erkenntnisse sowie Verarbeitungs- und Designmethoden für die Anwendung von naturfaserverstärkten Bio-Kunststoff-Verbunden in Strukturbauteilen vor.Dr. Sebastian Hessner
Tel.: +49 201 173-1448
sebastian.hessner@evonik.com
Evonik Operations GmbH
Rellinghauser Str. 1-11
45128 Essen
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30.09.2019
22023616Machbarkeitsstudie (FSP-biob. Kunststoffe): Thermochrome Kunststoffe aus natürlichen Rohstoffen - Akronym: ThermoNAROZiel der Machbarkeitsuntersuchungen im Rahmen dieser Studie ist es, einen thermochromen Kunststoff auf der Basis von Biopolymeren und natürlichen, nicht giftigen, farbgebenden Additiven zu entwickeln. Dabei kommen Rohstoffe zum Einsatz, deren Verfügbarkeit und Preis eine technische Umsetzung in konkurrenzfähige Produkte ermöglichen. Im Rahmen der Studie soll die Eignung von Anthocyanen sowie weiterer Natur- und Lebensmittelfarbstoffe für die Entwicklung dieser thermochromen Komposite und deren Anwendung in thermochromen Verpackungsmaterialien untersucht werden. Bei den vielfältigen Einsatzmöglichkeiten dieser thermochromen Materialien bilden Verpackungsfolien für temperatursensitive Produkte der Medizin- und Pharma- sowie der Lebensmittelbranche einen Schwerpunkt mit hohem Marktpotenzial. Die Nutzung der materialimmanenten Temperatursensorfunktion ermöglicht die Überwachung der Kühlkette ohne technische Hilfsmittel. Neben den grundlegenden Untersuchungen zur Materialentwicklung im Rahmen des Projekts soll auch ein technologischer Ansatz zur Folienherstellung aus den biobasierten thermochromen Kunststoffen entwickelt werden. Die technischen Arbeitsziele werden in zwei Demonstratorfolien mit definierten mechanischen und thermochromen Eigenschaften umgesetzt. Am Ende der Machbarkeitsstudie steht eine klare Bewertung des technologischen Ansatzes bezüglich seines Potenzials und Entwicklungsstandes für eine Überführung in produktorientierte Entwicklungen mit Industriepartnern in Folgeprojekten.Dr. Volker Eberhardt
Tel.: +49 331 568-2323
volker.eberhardt@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam
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30.09.2020
22023618Verbundvorhaben: Gezielte Steuerung der biologischen Abbaubarkeit von Filamentgarnen durch Änderung der Filamentquerschnittsgeometrie und der Polymerkristallinität; Teilvorhaben 1: Biologisch abbaubare Kunststoffe, Polymercharakterisierung und Abbauverhalten - Akronym: DegraFibDas Ziel des Vorhabens "DegraFib" ist die gezielte Steuerung der biologischen Abbaubarkeit von Filamentgarnen. Neben der Auswahl des Polymers, soll die Geschwindigkeit des enzymatischen Abbaus des Polymers durch Änderung der zugänglichen Filamentoberfläche und der Polymerkristallinität eingestellt werden. Mona Duhme
Tel.: +49 208 8598-1447
mona.duhme@umsicht.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT)
Osterfelder Str. 3
46047 Oberhausen
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22023716Verbundvorhaben (FSP-biob. Kunststoffe): Entwicklung eines biobasierten hochkratzfesten Autoklarlacks auf der Basis von rekonfigurierbarem Cyclodextrin; Teilvorhaben 1: Entwicklung und Untersuchung der Lackformulierungen sowie Durchführung von Eignungstests - Akronym: BioCoatZiel des geplanten Verbundvorhabens ist die Entwicklung eines hochkratzfesten Lacks auf Basis nachwachsender Rohstoffe mit einem gegenüber bestehenden Produkten deutlich verbesserten Eigenschaftsprofil. Die Motivation für die Neuentwicklung liegt hierbei zum einen in der Forderung nach einem umweltfreundlichen, weitestgehend biobasierten Lacksystem, zum anderen in einer signifikanten Qualitätsverbesserung durch die Nutzung spezieller Eigenschaften der eingesetzten Rohstoffe zur Steigerung der Kratzfestigkeit. Gegenüber den auf dem Markt erhältlichen, nicht biobasierten Produkten soll sich der neuartige Lack durch eine besonders ausgeprägte mikromechanische Elastizität zur Rückstellung der Oberflächenkontur hervorheben. Dieses Verhalten soll durch das Einbringen mechanischer Kupplungsstücke auf molekularer Ebene erreicht werden. Roland Mann
Tel.: +49 9372 136-253
r.mann@hemmelrath.de
PPG Hemmelrath Lackfabrik GmbH
Jakob-Hemmelrath-Str. 1
63911 Klingenberg a. Main

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2019-02-28

28.02.2019
22024316Verbundvorhaben: 3D-Druck von holzbasiertem Stützmaterial zur Integration in generative Betonfertigungsverfahren; Teilvorhaben 1: Materialentwicklung - Akronym: BioConSupportDie Technologie der generativen Fertigung mit Beton wurde weltweit so weit entwickelt, dass erste Bauwerkskomponenten für bauliche Anwendungen gedruckt werden konnten. Bisher liegt keine technisch befriedigende Lösung für den 3D-Druck geneigter, auskragender oder horizontal freitragender Elementen vor. Das Vorhaben zielt auf die Entwicklung einer Rezeptur und eines Austragsverfahrens für ein Stützmaterial ab, welches den Beton-3D-Druck derartiger Strukturen ermöglicht, indem es die Drucklasten des noch nicht erhärteten Betons aufnimmt. Außerdem muss das Material lagerfähig, mit in zum Betondruck passender Technologie förder-, austrag- und aushärtbar, preisgünstig, einfach entfernbar, möglichst wiederverwendbar und umweltfreundlich sein. Als Lösungsansatz wird ein Materialverbund aus Holzpartikeln und einer biobasierten Matrix auf Stärke-Basis mit Additiven entwickelt und in zwei verschiedenen Prozessrouten untersucht. Dabei werden die mechanischen & rheologischen Eigenschaften sowie die Wechselwirkungen mit Beton bewertet und hinsichtlich der Anforderungen optimiert. Es werden zudem verschiedene Ansätze zu Förderung, Austragung und Aushärtung des Materials in Zusammenspiel mit einem Beton-3D-Druck-Verfahren analysiert, verglichen und bewertet.Dr. Detlef Krug
Tel.: +49 351 4662-342
detlef.krug@ihd-dresden.de
Institut für Holztechnologie Dresden gemeinnützige GmbH
Zellescher Weg 24
01217 Dresden

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31.03.2022
22024318Technische Machbarkeitsuntersuchung zum Thema Agrarstretchfolie aus nachwachsenden Rohstoffen - Akronym: AgriStretchAls Agrarstretchfolien kommen zurzeit Folien aus fossilen Rohstoffen, meist Polyethylen, zum Einsatz. Im Allgemeinen wird die notwendige Klebkraft der Stretchfolien durch Verwendung von Polyisobutylen (PIB) als Klebkomponente erzeugt. Nach ihrer Verwendung werden sie energetisch verwertet oder stofflich recycelt und als minderwertiges Recyclingprodukt (z. B. Abfallsäcke) eingesetzt. Der stofflichen Verwertung geht stets ein mechanischer Reinigungsprozess voraus. V. a. bei groben Verschmutzungen werden mit diesen Verfahren meist nur unzureichende Ergebnisse erzielt. Dadurch kann nur eine mangelhafte Qualität des Rezyklats erzielt werden. Das stoffliche Recycling ist daher oft nicht wirtschaftlich realisierbar, sodass die Entsorgung durch Verbrennungsanlagen bevorzugt wird. Da Agrarstretchfolie ein Produkt ist, das immer wieder aufs Neue benötigt wird, belastet sie durch ihre Herstellung als auch durch ihre Verwertung die Umwelt. Begrenzte fossile Rohstoffe werden durch deren Produktion verbraucht und CO2 bei der thermischen Verwertung am Produktlebensende in die Atmosphäre abgegeben. Biopolymere und/oder neuartige Recyclingkonzepte können diesen Problemen entgegenwirken. Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer möglichst 100 % biobasierten Agrarstretchfolie, die nahezu ausschließlich aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden kann. Idealerweise soll eine Rezeptur gefunden werden, die ein stoffliches Recycling zulässt. Zudem wird eine Oberflächenfunktionalisierung erprobt, die die dafür nötigen Reinigungsprozesse erleichtern soll. Durch das angestrebte stoffliche Recycling kann die Folie nach deren Anwendung regranuliert und zur Herstellung neuer Biokunststoffprodukte eingesetzt werden. Somit trägt die Folie zu einer Kreislaufwirtschaft bei und stellt damit ein stark zukunftsorientiertes Produkt dar.Prof. Dr. Michael Nase
Tel.: +49 9281 409-4730
michael.nase@hof-university.de
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hof - Institut für angewandte Biopolymerforschung
Alfons-Goppel-Platz 1
95028 Hof

2020-03-01

01.03.2020

2023-02-28

28.02.2023
22024518Entwicklung eines umweltfreundlichen Verfahrens zur Gewinnung eines Armierungsstoffes für altpapierhaltige Verpackungspapiere (AgroForce) - Akronym: AgroForceDer Einbruch im Verbrauch und der Produktion an graphischen Papieren hat zur Folge, dass der Zufluss an hochwertigem Fasermaterial in das Altpapierrecycling stark rückläufig ist. Dadurch ist eine Verknappung und Verteuerung von Altpapier eingetreten und die Qualität von Altpapier hat sich zunehmend verschlechtert. Um dieser Entwicklung entgegenzuwirken, wird von vielen Papierherstellern in Erwägung gezogen, dem Altpapier Primärfasern als Armierungsstoff zuzusetzen. Eine vielversprechende Option ist es den Armierungsstoff direkt im Papierwerk im Sinne einer Rückwärtsintegration aus Stroh herzustellen. Dafür wird ein Verfahren mit einfacher Technologie benötigt, das mit geringem Investitionsaufwand realisiert werden kann und hohe Faserstoffausbeuten liefert. Im Vorhaben wird hierzu ein aussichtsreiches Verfahren basierend auf Natriumcarbonat als Aufschlusschemikalie adaptiert und optimiert. Im Anschluss daran sollen Anwendungsversuche in Mischung mit Altpapierstoff im Labor- und Pilotmaßstab durchgeführt werden. Alternativ zum Carbonataufschluss soll ein Dampfdruck-Aufschlussverfahren getestet werden. Hierbei sollen die Faserstofffestigkeiten ggf. durch Vorimprägnierung mit Natriumcarbonat optimiert werden. Die beiden Verfahren sowie auch de-ren Kombination sollen im Forschungsvorhaben optimiert und eingehend miteinander verglichen werden. Wesentliche Kriterien dabei sind die Rohstoffeffizienz, Investitionskosten, Chemikalien- und Energiebedarf, Ablaugenverwertung und Chemikalienrückgewinnung sowie Festigkeitseigenschaften bzw. Eignung des erzeugten Faserstoffes als Armierungsstoff für altpapierhaltige Verpackungspapiere. Auch eine ökologische Betrachtung beider Verfahren untereinander sowie im Vergleich zur analogen Nutzung von aus Nadelholz hergestelltem Marktzellstoff soll im Forschungsvorhaben inkludiert sein.Dr. Ralph Lehnen
Tel.: +49 40 822459-134
ralph.lehnen@thuenen.de
Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei - Institut für Holzforschung
Haidkrugsweg 1
22885 Barsbüttel

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01.10.2018

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31.12.2019
22024717Herstellung von leistungsfähigen Nanocomposites aus nanofibrillierter Cellulose und Polylactid (CelLac) - Akronym: CelLacZiel des Vorhabens war die Herstellung von mit nanofibrillierter Cellulose (NFC) verstärkten Biopolymeren durch einen neuen innovativen Verfahrensansatz. Dieser ermöglicht es, stark polare NFC-Fasern unter Verhinderung einer Verhornung und Agglomeration in PLA einzubringen und zudem eine gleichmäßige Verteilung der Fasern im Kunststoff zu erzielen. Die Cellulosefasern werden dabei über ein Trägermedium in die weniger polare Kunststoffmatrix eingebracht, wobei die NFC-TM Mischung als rieselfähiges und wasserfreies Granulat hergestellt wird, die im Extruder einfach dosierbar ist. Auf diese Weise sollten komplett biobasierte Composites mit verbesserten thermo-mechanischen Eigenschaften, die bisher von biobasierten Kunststoffen nicht abgedeckt werden können, erzeugt werden. Nachdem in einem Vorprojekt die Machbarkeit der Verfahrensidee bereits aufgezeigt werden konnte, stand die Verbesserung des Gesamtverfahrens und die Eigenschaftsoptimierung der Compounds im Zentrum der Arbeiten. Dabei wurden folgende konkreten Einzelziele bearbeitet: (1) Verbesserung der NFC-Herstellung: Reduzierung von Chemikalienbedarf und Reaktionsdauer der TEMPO-Oxidation; (2) Optimierung des mechanischen Energieeintrags zur Faservereinzelung unter Verwendung eine Rührwerkskugelmühle, eines Ultraschallprozessors oder einer Kombination aus beidem sowie Reduzierung der Reaktionsdauer; (3) Erarbeitung einer technischen Lösung zur gleichmäßigen Verteilung der Fasern im Trägermedium, um folgende Eigenschaften der TM-Fasermischung zu erreichen: (a) geringer Wassergehalt, (b) Verhinderung von Verhornung, (c) Rieselfähigkeit, (d) Dosierbarkeit. Erreicht werden sollte dies durch (mehrstufige) Druckfiltration und/oder Trocknung. Außerdem sollte getestet werden, ob die Fasern so funktionalisiert werden können, dass sich das System leichter entwässern lässt; (4) Erarbeitung der Verfahrensparameter für Extrusion und Spritzguss. Die technische Lösung sollte gut skalierbar und wirtschaftlich umsetzbar sein. Die bei der TEMPO-Oxidation eingesetzte Chemikalienmenge wurde im Vergleich zum Vorprojekt ZelluPol auf ein Fünftel reduziert. Als Aufschlussmethoden zur Vereinzelung der Fasern zu NfC wurden eine Rührwerkskugelmühle (RWK), ein Ultraschallprozessor (U) oder eine Kombination aus beidem eingesetzt. In allen Fällen wurde die Bildung von Nanofasern aber auch jeweils verbliebene dickere Fasern beobachtet. Neu getestet und optimiert wurde die Kombination aus Filtration und thermischer Trocknung zur Herstellung der Faser-Trägermedium-Gemische. Für alle mechanischen Vereinzelungsmethoden konnten wasserfreie und rieselfähige Gemische Fasern mit PEG oder D-Sorbitol hergestellt werden, jeweils in den Anteilen 50 Masse-% Fasern und 50 Masse-% Trägermedium und ohne eine Verhornung der Fasern. Dabei waren die mittels U aufgeschlossenen Fasern am leichtesten filtrierbar. Eine Funktionalisierung der Fasern mit Diamin verbesserte auch die Filtrierbarkeit der anderen Proben. Während sich der Laborextruder aufgrund der hohen notwendigen Verweilzeiten und Temperaturen für die Verarbeitung als ungeeignet erwies, konnten im Technikumsextruder für die mittels Ultraschall vereinzelten Fasern und PEG als Trägermedium Compounds ohne Faseragglomerate und ohne thermische Faserschädigung hergestellt werden. Der Effekt der Verstärkung von PLA mit Nanofasern, d.h. der Einfluss auf die mechanischen Kennwerte, war gering. Insgesamt konnte die Verfahrenskette zur Herstellung der Compounds optimiert werden: Faseraufschluss mittels Ultraschall, drucklose Filtration und thermische Trocknung zur Herstellung wasserfreier, rieselfähiger NFC-PEG-Gemische. Dies wird als gut skalierbar eingeschätzt. Die Ergebnisse der thermo-mechanischen Tests waren nicht zufriedenstellend. Es wird aber davon ausgegangen, dass sich zukünftig durch ggf. weitere Erhöhung des Faseranteils im NFC-PEG Gemisch und ggf. Anpassung der Chemikalienmenge bei der TEMPO-Oxidation die Werte verbessern lassen. Dr.-Ing. Gudrun Gräbe
Tel.: +49 721 4640-302
gudrun.graebe@ict.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT)
Joseph-von-Fraunhofer-Str. 7
76327 Pfinztal
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30.09.2022
22025118Verbundvorhaben: Biobasierte und bioabbaubare Kunststoffe - Lösungsoption der Marine Litter Problematik?; Teilvorhaben 2: in-situ Abbauversuche - Akronym: MabiKu-in-situMarine Litter stellt eine "schleichende" Umweltverschmutzung dar. Jährlich gelangen etwa 10 Mio. t Abfälle in die Meere, wobei ca. 70% davon Kunststoffe sind. Die meisten Kunststoffe bauen sich nicht ab und rufen erhebliche ökologische Probleme hervor. Um Marine Litter zu reduzieren gibt es unterschiedliche Ansätze. Eine mögliche, aber bisher kaum untersuchte Sekundärmaßnahme ist die Substitution von persistenten Kunststoffen durch biobasierte, biologisch abbaubare Kunststoffe, welche sich auch unter marinen Bedingungen vollständig abbauen. Das Vorhaben beschäftigt sich mit der Frage, ob und in welchen Einsatzgebieten marin abbaubare Kunststoffe eine Lösungsoption der Marine Litter-Problematik darstellen können. Projektschwerpunkte sind: • Potenzialabschätzung zur Einsatzfähigkeit von Biokunststoffen im Bezug zu den kritischen Produkten und Werkstoffen, • Adaptierung und Optimierung der derzeitigen Prüfmethoden zur Untersuchung der marinen Abbaubarkeit von Kunststoffen, • systematische Untersuchung der marinen Abbaubarkeit von geeigneten biobasierten Kunststoffen, • gezielte Modifizierung zur Optimierung des marinen Abbauverhaltens bei gleichzeitig hochwertigen Gebrauchseigenschaften, • Analyse der Zusammenhänge zwischen Werkstoffmikrostruktur und marinem Abbauverhalten, • gezielte Entwicklung von Produktdemonstratoren für verschiedene Anwendungsbereiche, d.h. Seile, Spritzgussbauteile und Folien, • zusammenfassende Darstellung der Ergebnisse zur Abbaubarkeit und Materialentwicklung auf Internetportalen, sowie in der schon bestehenden Datenbank www.biokunststoffe-verarbeiten.de. Die Ergebnisse sollen so zu einem Wissens- und Technologietransfer beitragen, die Diskussionen versachlichen und zur Entwicklung von weiteren "Leuchtturm"-Produkten für spezifische Anwendungen zur Reduzierung des Marine Litters dienen. Durch die Einbindung von Industrie und Verbänden werden die Ergebnisse breit gestreut, sowie weitere Partner zur Material-/Produktentwicklung angeregt.Dr. Miriam Weber
Tel.: +49 162 4354131
m.weber@hydramarinesciences.com
HYDRA Marine Sciences GmbH
Steinfeldweg 15
77815 Bühl

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22025415Produkte aus biobasierten Kunststoffen im öffentlichen und unternehmerischen Einkauf - Kriterien, Auswahl, Anreize - Akronym: ProdBioEKDas Projekt zielt darauf ab, das Instrument des "bevorzugten Einkaufs" auf Produkte aus biobasierten Kunststoffen in der öffentlichen Beschaffung anwendbar zu machen. Es durchleuchtet Märkte nach ausreichend verfügbaren und ökonomisch-technisch geeigneten Produkten aus biobasierten Kunststoffen und erarbeitet an einer nachhaltigen Beschaffung orientierte und unter vergaberechtlichen Aspekten tragfähige Auswahlkriterien. Damit sollen auch jenseits bestehender, die biogene Herkunft jedoch bislang nur eingeschränkt berücksichtigende Gütezeichen Kaufanreize für biobasierte Produkte geschaffen werden. Obwohl der Fokus auf die öffentliche Beschaffung gelegt wird, soll der Ansatz auch auf den unternehmerischen Großeinkauf anwendbar sein. Mögliche Lösungen müssen technischen, ökomischen und ökologischen Ansprüchen genügen. Für Innovationen stellt dies eine hohe Hürde dar. Entsprechende Lösungsansätze müssen zwischen den Ansprüchen und Leistungen der Produkte vermitteln und dennoch die Akzeptanz der Akteure finden. Die Umsetzung erfolgt über sieben Arbeitspakete. In den Arbeitspaketen 1 bis 3 erfolgt die Identifizierung aussichtsreicher Produktkategorien und deren Kriterien basierte Kategorisierung und Charakterisierung. Im Arbeitspaket 4 wird ein Bewertungsschema entwickelt zur übersichtlichen Einstufung von Produkten aus biobasierten Kunststoffen. Damit sollen einfache und zielgerichtete Kaufentscheidungen möglich werden. Das Arbeitspaket 5 beschreibt die komplexe Einbindung und Aktivierung der zahlreichen Akteure. Ansätze zur rechtskonformen Umsetzung im öffentlichen Einkauf unter Berücksichtigung des Vergaberechts werden im Arbeitspaket 6 entwickelt. Im Arbeitspaket 7 wird ein Ausblick auf mögliche Umsetzungsstrategien für die Erkenntnisse aus dem hier skizzierten Vorhaben gegeben. Benedikt Kauertz
Tel.: +49 6221 4767-57
benedikt.kauertz@ifeu.de
ifeu - Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg gGmbH
Wilckensstr. 3
69120 Heidelberg
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22025515Verbundvorhaben: Entwicklung und Umsetzung naturfaserbasierter Leichtbaukomponenten für ein Stativ für Fotoanwendungen; Teilvorhaben 2: Modellierung, Optimierung - Akronym: EcoSTATIVAuf Basis verfügbarer natürlicher Ausgangswerkstoffe sollen neuartige Verbundwerkstoffe und deren Fertigungsprozesse für Kleinserien an natürlichen Leichtbau-Profilstrukturen und -Verbindungselementen entwickelt und am Beispiel eines Statives für Naturfotografen erprobt werden. Dafür dienen je nach haptischen, mechanischen oder funktionellen Anforderungen natürliche Werkstoffe wie Flachs- oder Hanffasern, Holzbänder, Holzspäne und auf natürlichen Rohstoffen basierende Matrixsysteme wie z.B. PLA als Ausgangsmaterial. Die zu entwickelnden Prozesse bzw. Prozessketten basieren zum Teil auf bestehenden Prozessen für CFK (Flechten, Wickeln, Pultrusion, etc.) oder auf bereits erforschten Einzelprozessen wie dem WPC- Spritzguss. Ziel ist es, die natürliche Optik sowie die gute Haptik derzeitiger Holzstrukturen beizubehalten, das Gewicht deutlich zu reduzieren sowie einfache Prozessketten aufzubauen, die bei KMU zügig umsetzbar sind. Zu Beginn des Projektes werden die technischen Entwicklungsziele definiert und ein Pflichtenheft für den Demonstrator erstellt. Des Weiteren werden durch umfangreiche Voruntersuchungen neue Werkstoffkombinationen erforscht und deren Eigenschaften, Fertigungsmöglichkeiten und Bearbeitungsmöglichkeiten auf Basis von Versuchsreihen bewertet. In Zusammenarbeit der Projektpartner werden Konzepte für natürliche Leichtbaustative erstellt, in CAD umgesetzt und bewertet. Es werden Spannungs- und Verformungsanalysen in CAE mit angepassten Versagenskriterien an ausgewählten Konzepten durchgeführt, um eine iterative konstruktive Anpassung der Stativelemente vorzunehmen und die werkstoffgerechte Auslegung zu verbessern. Abschließend wird am Beispiel des Statives der gesamte Fertigungsprozess konzipiert und ein Funktionsmuster aufgebaut. Die Prozesse und das Funktionsmuster werden final in Veröffentlichungen und auf Messen vorgestellt.Prof. Dr.-Ing. habil Maik Gude
Tel.: +49 351 463-38153
maik.gude@tu-dresden.de
Technische Universität Dresden - Fakultät Maschinenwesen - Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik - Professur Leichtbaudesign und Strukturbewertung
Holbeinstr. 3
01307 Dresden
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29.02.2020
22025812Verbundvorhaben: Herstellung von innovativen Monofilamenten für Bürstenanwendungen aus biobasierten Hybridpolyamiden (ProPAMO); Teilvorhaben 1: Herstellung von innovativen Monofilamenten für Bürstenanwendungen - Akronym: ProPAMoZiel des Projektes "ProPAMo" ist die innovative Veredelung von Proteinhydrolysaten mit "klassischen" Industriepolymeren zu neuen Vorprodukten, sogenannten Biohybridpolymeren. Im Zusammenwirken der Hersteller der Proteinkomponente mit potenziellen Herstellern bzw. Entwicklern dieser neuen Biohybridpolymere und dem Filament-Produzenten als deren Anwender sollen Materialbeschaffenheit, Synthesebedingungen sowie erfolgversprechende Einsatzmöglichkeiten untersucht werden. Erwartet wird ein neuartiges Biohybridpolymer mit neuen Eigenschaften, in dem bisher erdölbasierende Polymerkomponenten durch erhebliche Anteile nachwachsender Rohstoffe bei verbesserter CO2-Bilanz substituiert werden. Bei im Vergleich zu heute künftig wieder deutlich höheren Erdölpreisen wird langfristig auch eine erhebliche Kostenersparnis für die Vorprodukte bei den Herstellern der Filamente erreicht. Arbeitspaket 2: Optimierung Biohybridpolymere im Labormaßstab Laufzeit: Monate 01-18 2.1 Processing Biohybridpolymere, Labormaßstab, unoptimiertes Hydrolysat (Monat 01-05) - Compoundierungsbedingungen - Evaluierung der Fadenziehfähigkeit 2.2 Processing Biohybridpolymere; Labormaßstab, optimiertes Hydrolysat (Monat 05-18) - Compoundierungsbedingungen - Evaluierung der Fadenziehfähigkeit 2.3 Analytik der Materialeigenschaften, Biohybridpolymere, Labor (Monat 04-18) - thermische Charakterisierung (DSC, TGA, MFI, ..) - mechanische Charakterisierung (Festigkeit, Modul…) Arbeitspaket 3: Optimierte Biohybridpolymere im Technikumsmaßstab 3.1 Verarbeitung Biohybridpolymere; Technikumsmaßstab (Monat 07-24) 3.2 Analytik der Materialeigenschaften, Biohybridpolymere, Technikum (Monat 07-24) Teilprojekt 4 Spinnen/Texturierung (Pilotmaßstab), Anwendungsversuche (Monat 22-35) Laufzeit: Monate 22-35 Teilprojekt 5 CO2-/Rohstoffbilanz, Abschlussberichte (Monat 35-36) Laufzeit: Monate 35-36Wichtigstes Ergebnis des Vorhabens ist die Identifizierung einer Materialkombination aus Proteinhydrolysat und geeignetem Polyamid sowie die Evaluierung eines Verarbeitungsprozesses im Technikumsmaßstab, nach dem sich kontinuierlich Monofilamente für den Einsatz als Abrasivbürsten herstellen lassen. Anschließend an eine detaillierte Charakterisierung der Ausgangsmaterialien wurden Versuche zur Compound- als auch Monofilamentherstellung im Labor- sowie Technikumsmaßstab durchgeführt. Kombinationen der Polyamidklassen mit dem Proteinhydrolysat hinsichtlich Prozessparametern wie Verarbeitungstemperaturen, Verweilzeiten als auch dem Einsatz von Haftvermittlern wurden systematisch untersucht und evaluiert. Die so erzeugten Compounds wurden bezüglich des Fließverhaltens und der Kompatibilität (Elektronenmikroskopie) im erzeugten Monofilament charakterisiert. Wesentliche Ergebnisse dieser orientierenden Versuche waren: 1) Compoundierung von Polyamiden mit Proteinhydrolysat resultiert in sehr unterschiedlichen Verspinnbarkeiten (aufgrund des stark variierenden elastischen Verhaltens). 2) Insbesondere die Polyamidklassen PA6 und PA6.6 sind kompatibel mit dem Proteinhydrolysat. 3) Die Herkunft des Proteinhydrolysates wirkt sich entscheidend auf die Kristallinität und damit auf die Kompatibilität mit der Polyamidmatrix aus. Die hergestellten Compounds mit einem Proteinhydrolysatanteil von bis zu 30 Gew% wurden zu Monofilamenten unterschiedlicher Titer mittels Spinntechnologie verarbeitet. Dabei stellte sich vor allem die Möglichkeit der aktiven Entgasung während des Compoundierschrittes als wesentlich heraus. Durch eine Nachreckung können die Textil-physikalischen Eigenschaften der neuartigen biobasierten Hybridpolyamide weiter gesteigert werden. So konnten im Vergleich zum nicht additivierten Polyamid Werte für die Reißfestigkeit und den E-Modul im Bereich von 75% erreicht werden, was einen Einsatz in unterschiedlichen Applikationen wie z.B. Abrasivbürsten ermöglicht. Dr. Jörg Bohrisch
Tel.: +49 331 568-1331
joerg.bohrisch@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam
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30.04.2021
22026215Verbundvorhaben: Faserverbundwerkstoffe aus Naturfasern für strukturelle Anwendungen auf der Basis von neuartigen, niedrig gedrehten Bastfasergarnen; Teilvorhaben 1: Demonstrator, Koordinierung - Akronym: NF-CompPlusIm Rahmen des Vorhabens NF-CompPlus sollen neuartige Garnstrukturen aus im Vergleich zu Langflachs, der bisher im Strukturbereich eingesetzt wird, konstenünstigen Stpaelfasern entwickelt werden. 10 ausgewählte Stapelfaserchargen werden mittels des Umwindespinnens zu Garnen mit geringer bzw. keiner Drehung verarbeitet, so dass die Fasern im Verbundwerkstoff hochorientiert vorliegen und ähnliche mechanische Eigenschaften wie mit Lanfglachsgarnen erreicht werden können. Nur etwa 5 mm Faserlänge reichen aus, um ein Ablösen der Faser aus der Matrix eines Verbundwerkstoffes zu erreichen. Um eine nachhaltige und auf dem Markt tragfähige Entwicklung zu gewährleisten, solen die einzelnen Entwicklungsstufen von den Fasern zum Verbundbauteil durch eine ökologische und eine ökonomische Betrachtung ergänzt werden. Ziel des Projekts ist es, Prototypen für Verbundwerkstoffanwendungen im Fahrzeugbau zu entwickeln, die durch den Einsatz der neuartigen Garne neue, innovative Eigenschaften aufweisen und so mehr eine reine Substitution der herkömmlichen glasfaserverstörkten Kunststoffe darstellen. In Kombination mit Glasfasern soll am Ende des Projekts ein Prototypverbundwerkstoff für Federelemente aus Bastfasern mit optimierten Dämpfungseigenschaften entwickelt werden. Durch die neuartigen Garnstrukturen können biobasierte Verbundwerkstoffe neue Eigenschafts-Preis-Segmente erreichen, die mit bisher am Markt erhältlichen Strukturen nicht erreichbar sind. Dadurch können die auf Nachwachsenden Rohstoffen basierenden Werkstoffe in neune einsatzgebieten Anwendung finden, zum Beispiel in lasttragenden, schwindungsangeregten Komponenten im Fahrzeugbau. Das Projektkonsortium ist so konzipiert, dass die Entwicklungen durch die Industriepartner unterstützt werden und bis zur Prototypanwendung geführt werden.Prof. Dr.-Ing. Jörg Müssig
Tel.: +49 421 5905-2747
joerg.muessig@hs-bremen.de
Hochschule Bremen
Neustadtswall 30
28199 Bremen
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31.10.2018
22026414Verbundvorhaben: Entwicklung von epoxid-basierten Bindern auf Basis nachwachsender Rohstoffe für den Einsatz in Lithium-Ionen-Batterien; Teilvorhaben 1: Entwicklung und Charakterisierung der Binder und der Elektrodenfolien - Akronym: BeBATZiel des Projektes ist die Entwicklung eines epoxidbasierten Bindemittelsystems auf Basis nachwachsender Rohstoffe für den Einsatz in Lithium-Ionen-Batterien. Als Rohstoffe werden biobasierte ungesättigte Verbindungen wie Öle oder Fette und kurzkettige biobasierte ungesättigte Polyester eingesetzt bzw. entwickelt und abschließend epoxidiert. Durch Wahl der eingesetzten Monomere und Herstellungsverfahren werden die neuen Epoxidharze hinsichtlich Festigkeit, Porosität und elektrischen Eigenschaften speziell für Anwendungen in Li-Ionen-Batterien optimiert. Das Thünen-Institut ist für die Entwicklung der Epoxidklebstoffkomponenten auf Basis nachwachsender Rohstoffe verantwortlich und führt die damit verbundenen Synthese und Charakterisierungsarbeiten (Veresterungen, Epoxidierungen, Quantifizierung funktioneller Gruppen, thermische, rheologische und dynamisch mechanische Analyse) durch. Das Institut für Füge- und Schweißtechnik ifs wird in diesem Vorhaben aufgrund der Kompetenzen im klebtechnischen Bereich die Analytik der für einen Klebstoff charakteristischen Eigenschaften vornehmen und in enger Zusammenarbeit mit dem Thünen-Institut die Epoxid-Binder modifizieren. Die Einarbeitung des Aktivmaterials, Vorversuche zur Herstellung von Elektrodenfolien sowie die Bestimmung der Eigenschaften der Batteriezellen (Leitfähigkeit, Porosität u.a) und erste Vorversuche zur Herstellung von Elektrodenfolien werden ebenfalls am ifs durchgeführt. Diese Vorversuche werden begleitet von der Custom Cells Itzehoe GmbH, die ausgehend von den optimierten Bindern und Rezepturen der Vorversuche und ausgehend von den Ergebnissen der Charakterisierungen die Laborprozesse in ein industriell realisierbares Verarbeitungskonzept (Scale -Up ) erarbeitet.Im Forschungsprojekt wurden alternative Binder aus nachwachsenden Rohstoffen für den Einsatz in Lithium-Ionen-Batterien insbesondere zur Befestigung des Elektrodenmaterials entwickelt und getestet. Der Fokus lag auf biobasierten Zweikomponentensystemen aus Epoxiden und Härtern, die den standardmäßig eingesetzten Binder auf petrochemischer Basis vollständig ersetzen sollten ohne die Eigenschaften der Batterie, sowie deren Prozessierung zu beeinflussen. Im Projektverlauf wurden insgesamt 21 Epoxid/Härter-Bindersysteme als alternative biobasierte Binder für die Herstellung von Elektroden der Lithium-Ionen-Batterien entwickelt. Zur Entwicklung und Herstellung der Epoxidklebstoffkomponente wurden kommerziell verfügbare Epoxide herangezogen wie bspw. fettsäuremodifizierte Bisphenol-A-Diglycedylether oder epoxidierte Pflanzenöle. Der Bioanteil der ausgehärteten 2K-Epoxid-Bindemittelsysteme wurde erhöht, indem biobasierte Härter, wie bspw. fettsäuremodifizierte Amine, Bernsteinsäureanhydrid und fettsäuremodifizierte Dicarbonsäuren verwendet wurden. Mit diesen Erkenntnissen konnten erste Batteriekathoden gefertigt werden. Im Scale-up-Versuch war es möglich, ausgesuchte Systeme industrienah zu verarbeiten. In den Bereichen der Haftung, der Elastizitätseigenschaften und der Trocknungseigenschaften wurden sehr gute Ergebnisse erzielt. Insbesondere das Molekulargewicht der eingesetzten Binder ist ausschlaggebend für die Herstellung und auch später für die Performance der Batteriezellen. Die erarbeiteten Ergebnisse zur Aushärtung biobasierter Epoxide mit Härtern sind sehr aussichtsreich. Die Charakteristika und Anwendungsmöglichkeiten beschränken sich nicht nur auf die Batteriebeschichtungen. Die Eigenschaftsprofile lassen die Möglichkeit zu, konventionelle Epoxide aber auch andere Klebstoffe, je nach Anforderungskriterien zu substituieren.Dipl.-Chem. Elisabeth Stammen
Tel.: +49 241 9632706
e.stammen@tu-braunschweig.de
Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig - Fachbereich 7 Maschinenbau - Institut für Füge- und Schweißtechnik
Langer Kamp 8
38106 Braunschweig
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22026815Verbundvorhaben: Entwicklung einer neuartigen biologisch abbaubaren Mulchfolie mit einstellbarer biologischer Abbauzeit; Teilvorhaben 4: Prüfung der biologischen Abbaubarkeit - Akronym: BiomulchfolieZiel des Teilprojektes ist die Untersuchung und Bewertung von biologisch abbaubaren Mulchfolien hinsichtlich ihrer Funktionalität, der Abbaudynamik und der Wirkung auf Pflanze und Boden. Für die spezielle Anwendung der Mulchfolien im Gartenbau soll eine Einarbeitung der Folien in den Boden nach der Ernte erfolgen. Hierfür werden der Einfluss der Mulchfolien, der Abbaubauprodukte und der Folienreste auf die Bodenorganismen und die Folgekultur in ökotoxikologischen Testverfahren evaluiert. Die Prüfung der biologischen Abbaubarkeit erfolgt nach den Normen EN 13432 und EN 14995 im wässrigen Milieu und während der Kompostierung. Es werden Phytotoxizitäts- und Regenwurmtests zur Wirkung der Mulchfolien auf Pflanzen und Bodenorganismen nach einer Einarbeitung in den Boden durchgeführt. Die Ermittlung der Kohlenstoff-Mineralisierung in verschiedenen Böden unter Laborbedingungen wird genutzt, um das Abbauverhalten der Produkte im Boden zu charakterisieren. Zur Beurteilung der Funktionalität der Modellfolien und zum Upscaling wird ein Parzellenfeldversuch durchgeführt.Dipl.-Ing. Susanne Herfort
Tel.: +49 30 2093-6126
susanne.herfort@agrar.hu-berlin.de
Verein zur Förderung agrar- und stadtökologischer Projekte (ASP) e. V. - Institut für Agrar- und Stadtökologische Projekte
Philippstr. 13, Hs. 16
10115 Berlin
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22026915Verbundvorhaben: Entwicklung einer neuartigen biologisch abbaubaren Mulchfolie mit einstellbarer biologischer Abbauzeit; Teilvorhaben 2: Herstellung Compounds - Akronym: BiomulchfolieIm Rahmen des Projektes soll eine biologisch abbaubaren Mulchfolie mit definiert einstellbarer biol. Abbauzeit entwickelt werden. Biologisch abbaubare Mulchfolien im Allgemeinen sind zwar Stand der Technik und werden auch im Markt vertrieben, sie bauen aber nicht im gewünschten Zeitraum ab und müssen dann wie konventionelle Mulchfolien nach der Ernte wieder eingesammelt werden. Eine Lösung hierfür sind definiert abbaubare Bio-Mulchfolien für Früchte mit verschieden definierten Anbauzeiten, die aber aktuell nicht am Markt vertrieben werden. Ziel des geplanten Projekts ist es deshalb, diesen Nachteil zu überwinden und mindestens drei Abbaukategorien zu realisieren. Wenn dann für die jeweiligen Pflanzenarten Mulchfolien mit entsprechend angepassten Abbaugeschwindigkeiten angeboten werden und somit die biologische Abbaubarkeit im vorgesehenen Zeitraum gegeben ist, muss die Folie nach der Ernte auch nicht mehr eingesammelt werden. Zu Beginn steht Entwicklung biologisch abbaubarer Compounds aus bestimmten Bio-Polymeren und Additiven, die im Anschluss zu Mulchfolien weiterverarbeitet werden. Die Compounds sollen dabei so gestaltet werden, dass eine definierte Einstellung der Abbaubarkeit ermöglicht wird und am Ende der Entwicklungszeit drei Folientypen mit unterschiedlichen und definierten Abbauzeiten vorliegen werden. AP1: Recherche und Rohstoffbeschaffung AP2: Compoundierung im (halb)technischen Maßstab, Einstellung der biologischen Abbaubarkeit AP3: Herstellung von Modellfolien und Prüfungen AP4: Prüfung an hergestellten Modellfolien (biolog. Abbaubarkeit und Gesamtfunktionalität) AP5: Compoundoptimierung und Einstellung weiterer Eigenschaften AP6: Herstellung von Modellfolien gemäß AP5, Prüfungen AP7: Prüfung von biologischer Abbaubarkeit und Gesamtfunktionalität der hergestellten Modellfolien AP8: Untersuchung der mechanischen und rheologischen Eigenschaften AP9: Up-Scaling AP10: Prüfung der Industriefolien: biol. Abbaubarkeit und GesamtfunktionalitätDr. Dirk Schawaller
Tel.: +49 7062 97687-0
dirk.schawaller@tecnaro.de
TECNARO Gesellschaft zur industriellen Anwendung nachwachsender Rohstoffe mbH - Bereich F & E
Burgweg 5
74360 Ilsfeld
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22027018Verbundvorhaben: Pultrudierte tragende Leichtbauprofile aus Naturfaserverbundstoffen; Teilvorhaben 1: Design, Konstruktion und Materialprüfung - Akronym: LeichtProIm Projekt ist beabsichtigt, mithilfe des kontinuierlichen Pultrusionsverfahren und des diskontinuierlichen Heißpressverfahrens ein umweltfreundlicher Werkstoff mit einem möglichst hohen Anteil an nachwachsenden Rohstoffen zur Praxistauglichkeit zu führen. Der Bioverbundwerkstoff soll durch unidirektional ausgerichtete Rovings aus kemafilierten Hanfbaststreifen technisch mit glasfaserverstärkten Kunststoffen vergleichbar sein. Anhand eines Verbindungselementprofils/Knoten soll gezeigt werden, dass aus Naturfasern in Kombination mit einem additivierten Bioharz ein Bioverbundwerkstoff hergestellt werden kann, der mindestens eine Brand-beständigkeit der Klasse B1 erreicht. Als Faserverbund-Direktverfahren gewährleistet die Pultrusion eine umweltschonende und wettbewerbsfähige Herstellung von Leichtbauprofilen, da vergleichsweise wenig Energie benötigt wird und nur wenig Abfall anfällt. Die Stützprofile werden mit Hilfe von Pultrusionsverfahren hergestellt, die Verbindungsknoten im Heißpressverfahren mit einem Compound bestehend aus Stroh-Kurzfasern und dem Bioharz ausgehärtet. Im Pultrusionsverfahren werden als Verstärkungskomponente Rovings aus Hanfbaststreifen, die in einem faser- und umweltschonenden Aufbereitungsprozess gewonnen werden, in kemafilierter Form mit dem Bioharz konsolidiert. Bei dieser Aufbereitungsform liegen die Fasern nicht wie bei der konventionell aufbereiteten Hanffaser vereinzelt, sondern in gröberen Strängen vor, was eine signifikant höhere Festigkeit und Steifigkeit der Pultrusionsprofile ergeben wird. Die Verbindungsknoten werden durch das Verfahren des Heißformpressens hergestellt. Für die Knoten wird ein spezifisches Anforderungsprofil untersucht und angelegt. Unterschiedliche an die Nutzung angepasste Rezepturen (BMC aus Bioharz, Strohfaser und Additiven) werden getestet. Die Form wird design. Für das Verfahren werden Formen angefertigt. Das Material wird im Heißpressverfahren zum Verbindungsknoten. Hanaa Dahy
Tel.: +49 711 685-83274
hanaa.dahy@itke.uni-stuttgart.de
Universität Stuttgart - Fakultät 1 Architektur und Stadtplanung - Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) - Abteilung BioMat
Keplerstr. 11
70174 Stuttgart

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22027314Verbundvorhaben (FSP-Klebstoffe): Boraxfreie Wellpappenherstellung (Borawell); Teilvorhaben 1: Klebstoffanwendung - Akronym: BORAWELLZur Vernetzung der Stärkemoleküle in Stärkekleistern und Steuerung der rheologischen und klebetechnischen Eigenschaften, kommt Borax (Natriumtetraborat) zum Einsatz. Seit 2010 sind Borsäure und Natriumborate von der European Chemical Agency (ECHA) als CMR Stoffe (cancerogen, mutagen und reprotoxisch) "besonders besorgniserregend" eingestuft. 2011 erfolgte im Rahmen von REACH eine Verschärfung der Einstufung, die alle Borverbindungen als SVHC-Stoffe zusammenfasste (Substances of Very High Concern) und eine Kennzeichnung ab einem Gehalt von 0,1 % vorschreibt. Erfolgt eine weitere Verschärfung der EU-Richtlinie zur Einstufung borhaltiger Substanzen, oder wird die Zulassung zur Anwendung von Borax in Wellpappenklebstoffen vollständig entzogen, können handelsübliche Stärkeklebstoffe für die Wellpappenherstellung nicht mehr eingesetzt werden. Da Borverbindungen bei der Herstellung von Stärkeleimen nach heutigem Stand der Technik unersetzlich sind, besteht die Gefahr, dass Stärke mit der Wellpappenindustrie einen der wichtigsten Märkte verliert, und vollständig durch erdölbasierte Klebstoffsysteme ersetzt wird. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll eine neuartige stärkebasierte Wellpappenverklebung durch Substitution umweltbedenklicher boraxhaltiger Stärkeklebstoffsysteme bei gleichzeitigem Erhalt der Klebe- und Verarbeitungseigenschaften entwickelt werden. Durch Definition und Erprobung alternativer Vernetzungssysteme, sollen innovative boraxfreie Stein-Hall-Klebstoffe unter Berücksichtigung typischer Laufzeiten von Wellpappenmaschinen und wirtschaftlicher Aspekte in die industrielle Praxis überführt werden. Die Eignung der Neuentwicklung wird am Leistungsspektrum etablierter boraxhaltiger Klebstoffsysteme gemessen.Zur Vernetzung der Stärkemoleküle in Stärkekleistern und Steuerung der rheologischen und klebetechnischen Eigenschaften, kommt Borax (Natriumtetraborat) zum Einsatz. Seit 2010 sind Borsäure und Natriumborate von der European Chemical Agency (ECHA) als CMR Stoffe (cancerogen, mutagen und reprotoxisch) 'besonders besorgniserregend' eingestuft. 2011 erfolgte im Rahmen von REACH eine Verschärfung der Einstufung, die alle Barverbindungen als SVHCStoffe zusammenfasste (Substances of Very High Cancern) und eine Kennzeichnung ab einem Gehalt von 0, 1 % vorschreibt. Erfolgt eine weitere Verschärfung der EU-Richtlinie zur Einstufung borhaltiger Substanzen, oder wird die Zulassung zur Anwendung von Borax in Wellpappenklebstoffen vollständig entzogen, könren handelsübliche Stärkeklebstoffe für die Wellpappenherstellung nicht mehr eingesetzt werden. Da Borverbindungen bei der Herstellung von Stärkeleimen nach heutigem Stand der Technik unersetzlich sind, besteht die Gefahr, dass Stärke mit der Wellpappenindustrie einen der wichtigsten Märkte verliert, und vollständig durch erdölbasierte Klebstoffsysteme ersetzt wird. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll eine neuartige stärkebasierte Wellpappenverklebung durch Substitution umweltbedenklicher boraxhaltiger Stärkeklebstoffsysteme bei gleichzeitigem Erhalt der Klebe- und Verarbeitungseigenschaften entwickelt werden. Durch Definition und Erprobung alternativer Vernetzungssysteme, sollen innovative boraxfreie Stein-Hall-Klebstoffe unter Berücksichtigung typischer Laufzeiten von Wellpappenmaschinen und wirtschaftlicher Aspekte in die industrielle Praxis überführt werden. Die Eignung der Neuentwicklung wird am Leistungsspektrum etablierter boraxhaltiger Klebstoffsysteme gemessen. Anja Gruhl
Tel.: +49 3529 551-622
anja.gruhl@ptspaper.de
Papiertechnische Stiftung (PTS)
Pirnaer Str. 37
01809 Heidenau
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22027518Verbundvorhaben: Entwicklung neuartiger biobasierter Folien mit besonderen Barriereeigenschaften für Anwendungen im Lebensmittel- und Verpackungsbereich; Teilvorhaben 5: bioORMOCER®-Upscaling und Herstellung - Akronym: BioBaFolIm Rahmen des Projektes sollen neuartige biobasierte Folien mit besonderen Barriereeigenschaften für Anwendungen im Lebensmittel- und Verpackungsbereich entwickelt werden. Die Highlights des Projekts liegen in seinem synergetischen Ansatz begründet, dessen Patentierbarkeit gerade geprüft wird. Die besondere Barrierewirkung der zu entwickelnden Folien soll durch Kopplung der thermischen Aushärtung einer biobasierten und bioabbaubaren Barriereschicht auf Basis von Hybridpolymeren, die im Fraunhofer ISC entwickelt werden, mit der gleichzeitigen Morphologieoptimierung (Kristallitbildung) in der Substratfolie eingestellt werden, und zwar in einem Prozessschritt. Neben der Vereinfachung der Prozessführung im Hinblick auf die wirtschaftlichen Umsetzbarkeit lässt sich hierbei viel Energie einsparen. Die Möglichkeit eines anschließenden Recyclings soll hierbei begünstigt werden. Durch die Verwendung von nur einer Polymerart (PLA) als Hauptkomponente im Substrat und einer sehr dünnen Barriereschicht können die Abfälle im Vergleich zu Mehrschichtfolien aus unterschiedlichsten Polymeren deutlich einfacher regranuliert werden. Des weiteren können bei einer erneuten Folienextrusion, unter einer definierten Einsatzmenge der rezyclierten Bio-Barriere-Folie, die Bestandteile der zuvor generierten hybriden Beschichtung nun zusätzlich auch in die Polymermatrix eingearbeitet werden, die dort in mehrfacher Weise wirksam werden sollen: - als Keimbildner bei der Kristallisation in der Substratfolie bei einer erneuten ORMOCER-Beschichtungsbildung. - als zusätzlicher Barrierefüllstoff. - als Agens, welches dem hydrolytischen Biopolymerabbau bei der erneuten Folienextrusion aufgrund noch vorhandener Reaktivitäten entgegenwirken kann.Dr. Guido Leibeling
Tel.: +49 3641 3866-900
guido.leibeling@jencaps-technology.de
JenCAPS Technology GmbH
Otto-Schott-Str. 15
07745 Jena

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28.02.2022
22027718Verbundvorhaben: Nutzung von Laubhölzern und Hölzern aus Kurzumtriebsplantagen als Torfersatz zur Entwicklung von Pflanzsubstraten, Grow-Bags und Grow-Blocks; Teilvorhaben 2: Aufschluss von Laubhölzern mit niedriger Umtriebszeit und Hölzer aus KUP zur Entwicklung von Pflanzsubstraten, Grow-Bags und Grow-Blocks - Akronym: GrowbagThema und Gesamtziel des Projektes Das diesem Projektantrag zugrundeliegende Thema lautet: "Nutzung von Laubhölzern und Hölzern aus Kurzumtriebsplantagen als Torfersatz zur Entwicklung von Pflanzsubstraten, Grow-Bags und Grow-Blocks" Kurzfassung Die Erdenindustrie sucht Ersatz für den aus ökologischen Gründen zunehmend eingeschränkt verfügbaren Torf. Holzfasern sind hier eine interessante Alternative, da sie bei nachhaltiger Forstwirtschaft in bestimmten jährlichen Kontingenten praktisch endlos zur Verfügung stehen. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, dem Umbau der Waldwirtschaft und dem Erhalt von Moorlandschaften im Sinne einer ökologischen Wirtschaft Rechnung zu tragen. Hierfür sollen Substratkomponenten für Blumenerde und Substrate, sowie Grow-Bags und Grow-Blocks für die Gemüseproduktion im Gewächshaus, aus auch zukünftig verfügbaren Laubhölzern entwickelt und unter praxisnahen Bedingungen in Pflanzversuchen evaluiert werden. TP 1: Aufschluss von Laubhölzern mit niedriger Umtriebszeit und Hölzer aus Kurzumtriebsplantagen (KUP) zur Entwicklung von Pflanzsubstraten, Grow-Bags und Grow-Blocks (Kleeschulte Erden GmbH & Co. KG) TP 2: Praxisnahe Pflanzversuche mit Substraten, Grow-Bags und Grow-Blocks aus Laubholzfasern und Entwicklung von mit Protein gebundenen Grow-Blocks (Universität Göttingen) Die Verwendung von Torf als Rohstoff für die Herstellung von Pflanzensubstraten dominiert nach wie vor in der Erdenindustrie. In den letzten Jahrzehnten wird der Abbau von Torf aus ökologischen Gründen zunehmend eingeschränkt. Als alternative Substratrohstoffe haben sich in der Erdenindustrie im bestimmten Umfang Perlite, Kokosfasern, Kompost und auch Holzfasern aus Nadelhölzern etabliert. Besonders interessant erscheinen hier die Holzfasern, da der Rohstoff Holz nachhaltig in bestimmten jährlichen Kontingenten unendlich zur Verfügung steht. Alleine die Kleeschulte Erden GmbH & Co. KG produzieren am Standort Rüthen aktuell über 250.000 m³ Nadelholzfasern, dieDr. Wilfred Vrochte
Tel.: +49 2952 9726-21
w.vrochte@kleeschulte-erden.de
Kleeschulte Erden GmbH & Co. KG
Briloner Str. 14
59602 Rüthen

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31.12.2018
22028216Verbundvorhaben: Metallbeschichtungen auf Basis modifizierter Stärke (Metall-Coating); Teilvorhaben 1: Darstellung und Testung von Formulierungen - Akronym: Metall-CoatingEin hoher Anteil der wichtigsten Gebrauchsmetalle Stahl, verzinkter Stahl und Aluminium muss durch organische Beschichtungen vor Korrosion geschützt werden. Besonders in temporärer Beschichtung wäre es wünschenswert, die bisher verwendeten, synthetischen Polymere gegen Biopolymere zu ersetzen um eine mögliche Umweltbelastung zu vermeiden. Erste von Fraunhofer IPA und IAP durchgeführte Studien belegen, dass spezielle Stärkederivate mit geeignetem Vernetzer auf Metallsubstraten Filmschichten bilden, die eine beachtliche Haftfestigkeit aufweisen und daher in der Metallgrundierung zur Anwendung kommen könnten. Ausgehend von den vorliegenden Methodenentwicklungen und Erkenntnissen werden Stärke- und Oligosaccharidderivate am IAP hergestellt, wobei der Einfluss von Molmasse, Art des Substituenten als auch des Substitutionsgrades zielgerichtet variiert werden. Diese Stärkemodifikate werden am IPA für verschiedene Metallgrundbeschichtungen getestet und bewertet. In enger Kooperation dieser beiden Fraunhofer-Institute wird die Zielstellung verfolgt werden, funktionalisierte Stärkeprodukte als Korrosionsschutzbeschichtungsmatrices für den Innenbereich zu entwickeln. Damit würde für die technische Stärkeanwendung ein völlig neues Anwendungsfeld erschlossen werden.Dr. rer. nat. Matthias Wanner
Tel.: +49 711 970-3852
matthias.wanner@ipa.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA)
Nobelstr. 12
70569 Stuttgart
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22028618Verbundvorhaben: Biobasierte und bioabbaubare Kunststoffe - Lösungsoption der Marine Litter Problematik?; Teilvorhaben 3: Demonstratorentwicklung und chemisch-biologische Analysen - Akronym: MabiKuMarine Litter stellt eine "schleichende" Umweltverschmutzung dar. Jährlich gelangen etwa 10 Mio. t Abfälle in die Meere, wobei ca. 70% davon Kunststoffe sind. Die meisten Kunststoffe bauen sich nicht ab und rufen erhebliche ökologische Probleme hervor. Um Marine Litter zu reduzieren gibt es unterschiedliche Ansätze. Eine mögliche, aber bisher kaum untersuchte Sekundärmaßnahme ist die Substitution von persistenten Kunststoffen durch biobasierte, biologisch abbaubare Kunststoffe, welche sich auch unter marinen Bedingungen vollständig abbauen. Das Vorhaben beschäftigt sich mit der Frage, ob und in welchen Einsatzgebieten marin abbaubare Kunststoffe eine Lösungsoption der Marine Litter-Problematik darstellen können. Projektschwerpunkte sind: • Potenzialabschätzung zur Einsatzfähigkeit von Biokunststoffen im Bezug zu den kritischen Produkten und Werkstoffen, • Adaptierung und Optimierung der derzeitigen Prüfmethoden zur Untersuchung der marinen Abbaubarkeit von Kunststoffen, • systematische Untersuchung der marinen Abbaubarkeit von geeigneten biobasierten Kunststoffen, • gezielte Modifizierung zur Optimierung des marinen Abbauverhaltens bei gleichzeitig hochwertigen Gebrauchseigenschaften, • Analyse der Zusammenhänge zwischen Werkstoffmikrostruktur und marinem Abbauverhalten, • gezielte Entwicklung von Produktdemonstratoren für verschiedene Anwendungsbereiche, d.h. Seile, Spritzgussbauteile und Folien, • zusammenfassende Darstellung der Ergebnisse zur Abbaubarkeit und Materialentwicklung auf Internetportalen, sowie in der schon bestehenden Datenbank www.biokunststoffe-verarbeiten.de. Die Ergebnisse sollen so zu einem Wissens- und Technologietransfer beitragen, die Diskussionen versachlichen und zur Entwicklung von weiteren "Leuchtturm"-Produkten für spezifische Anwendungen zur Reduzierung des Marine Litters dienen. Durch die Einbindung von Industrie und Verbänden werden die Ergebnisse breiter gestreut, sowie Industriepartner zur Material- und Produktentwicklung angeregt.Prof. Dr.-Ing. Hans-Josef Endres
Tel.: +49 511 762- 13306
endres@ikk.uni-hannover.de
Leibniz Universität Hannover - Fakultät für Maschinenbau - Institut für Mikroproduktionstechnik
An der Universität 2
30823 Garbsen

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22028915Verbundvorhaben: Lignocelluloseschäume als Leichtverpackungsmittel; Teilvorhaben 2: Aufarbeitung, Charakterisierung - Akronym: CeluPackEntwicklung eines leichten geschäumten Verpackungsmaterials aus Maisspindeln. Der Rohstoff wird in Gegenwart von Wasser zu einer hochviskosen Konsistenz mittels mechanischer Desintegrationsverfahren zerkleinert. Die Suspension kann zusätzlich Holzfaserstoffe enthalten. Die lignofaserstoffhaltige Suspension wird aufgeschäumt und getrocknet. Im Ergebnis entsteht ein druckfester Schaumkörper, der aus bis zu 100 % Lignocellulosen besteht und daher wie Altpapier recycelt werden kann, wodurch eine stoffliche Kaskadennutzung ermöglicht wird. Der Zusammenhalt wird alleine durch die während des Herstellungsprozesses aktivierten lignocelluloseeigenen Bindekräfte erzielt; die porösen Formkörper enthalten daher keinerlei synthetische Bindemittel. Speziell erfolgen in dem Projekt stoffliche und verfahrenstechnische Untersuchungen zur Herstellung von Verpackungsmitteln. Zum Projektende soll eine verfahrenstechnisch prozessfähige Lösung vorliegen, dessen Treibhausgasemissionen begleitend bewertet und mit den Treibhausgasemissionen konventioneller Schaumstoffe verglichen wurden. Entwicklung und Herstellung eines druckfesten geschäumten Verpackungsmaterials aus überwiegend agrarischen Reststoffen (Maisspindeln) und weiteren lignocellulosehaltigen Rohstoffen (z. B. Holz). Die Schaumkörper sind hinsichtlich einer Verwendung als Verpackungsmaterial praxisnah zu testen. Das Verfahren und das Material ist einer Life-Cycle-Analyse zu unterziehen.Dr. Nina Ritter
Tel.: +49 531 2155-353
nina.ritter@wki.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Holzforschung - Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI)
Bienroder Weg 54 E
38108 Braunschweig
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22029215Verbundvorhaben: Entwicklung einer neuartigen biologisch abbaubaren Mulchfolie mit einstellbarer biologischer Abbauzeit; Teilvorhaben 3: Herstellung Mulchfolie - Akronym: BiomulchfolieIm Rahmen des Projektes soll eine biologisch abbaubaren Mulchfolie mit definiert einstellbarer biologischer Abbauzeit entwickelt werden. Biologisch abbaubare Mulchfolien im Allgemeinen sind zwar Stand der Technik und werden auch im Markt vertrieben, sie bauen aber nicht im gewünschten Zeitraum ab und müssen dann wie konventionelle Mulchfolien nach der Ernte wieder eingesammelt werden. Eine Lösung hierfür sind Bio-Mulchfolien mit verschieden definierten Anbauzeiten, die aber aktuell nicht am Markt vertrieben werden. Ziel des geplanten Projekts ist es deshalb, diesen Nachteil zu überwinden und mindestens drei Abbaukategorien zu realisieren. Wenn dann für die jeweiligen Pflanzenarten Mulchfolien mit entsprechend angepassten Abbaugeschwindigkeiten angeboten werden und somit die biologische Abbaubarkeit im vorgesehenen Zeitraum gegeben ist, muss die Folie nach der Ernte auch nicht mehr eingesammelt werden. AP1: Diskussion, Recherche und Beschaffung geeigneter Biopolymere und Additive für die Compoundierungsversuche AP2: Compoundierung der Biopolymere und Additive unter Einstellung/Optimierung der biologischen Abbaubarkeit AP3: Herstellung von Modellfolien gemäß AP2 und Prüfung von Prozessfähigkeit & mechanischen Eigenschaften AP4: Prüfung von biologischer Abbaubarkeit und Gesamtfunktionalität der gemäß AP3 hergestellten Modellfolien AP5: Optimierung der bisher entwickelten Compounds auf Basis der Ergebnisse aus AP4 AP6: Herstellung von Modellfolien gemäß AP5 und Prüfung von Prozessfähigkeit und mechanischen Eigenschaften AP7: Prüfung von biologischer Abbaubarkeit und Gesamtfunktionalität der gemäß hergestellten Modellfolien AP8: Untersuchung der mechanischen und rheologischen Eigenschaften der Biopolymercompounds AP9: Up-Scaling-Versuche AP10: Prüfung von biologischer Abbaubarkeit und Gesamtfunktionalität der gemäß AP9 hergestellten IndustriefolienDipl.-Ing. Maria Heinze
Tel.: +49 34978 27-462
maria.heinze@polifilm.de
POLIFILM EXTRUSION GmbH
Köthener Str. 11
06369 Südliches Anhalt
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22029615Verbundvorhaben: Verarbeitung von biobasierten Kunststoffen und Errichtung eines Kompetenznetzwerkes im Rahmen des Biopolymernetzwerkes der FNR; Teilvorhaben 5: Biopolymerdatenbank - Akronym: BiopolymerdatenbankDas Verbundvorhaben mit dem Titel: "Verarbeitung von biobasierten Kunststoffen und Errichtung eines Kompetenznetzwerkes im Rahmen des Biopolymernetzwerkes der FNR" und dem Arbeitstitel KNVB (Kompetenznetzwerk zur Verarbeitung von Biokunststoffen) liefert umfangreiche Informationen zur Verarbeitung von Biopolymeren. Ziel dieses Teilvorhabens ist es, diese in effektiver Weise in die bestehende Biopolymerdatenbank zu integrieren und somit einer großen Community von Kunststoff Fachleuten verfügbar zu machen Hierzu soll die Biopolymerdatenbank entsprechend umstrukturiert werden, da Verarbeitungsinformationen sich in zahlreichen Aspekten von den bisher schwerpunktmäßig betrachteten technischen Daten unterscheiden. Insbesondere die Clusterung von Informationen, d.h. die Zuordnung von Daten zu generischen Werkstofffamilien ist zu berücksichtigen. Weiterhin soll die Biopolymerdatenbank stärker mit dem Biopolymer Netzwerk verlinkt werden, um dem Nutzer, der zunächst nur nach Werkstoffinformationen sucht, möglichst breite Informationen verfügbar zu machen. Die Vorhabenzeit ist mit zwei Jahren angesetzt. In dieser Zeit kann zunächst das System mit den Partnern konzipiert werden, anschließend werden die entsprechenden Schnittstellen erstellt und die Biopolymerdatenbank erweitert. Zum Ende des Projektes wird ein Plan für die kostenneutrale Weiterführung erstellt.Dr.-Ing. Erwin Baur
Tel.: +49 241 963-1450
e.baur@m-base.de
M-Base Engineering + Software GmbH
Rotter Bruch 17
52068 Aachen
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22031012Verbundvorhaben: Fassadenladen - Hochtechnologie mit biogenen Werkstoffen - Ein universeller Baukasten; Teilvorhaben 1: wissenschaftliche Begleitung, Koordinierung - Akronym: FabioWDie Fassaden sind die maßgebliche Schnittstelle für Nutzerkomfort und Energiebilanz der Gebäude und bestimmen in entscheidender Weise deren Erscheinungsbild. Für die Planung und den Bau nachhaltiger und leistungsfähiger Häuser stellen ‘adaptive’ Konstruktionen ein wichtiges Arbeitsfeld dar. Seit Jahren wird im Baubereich nach Alternativen zu herkömmlichen Roh- und Werkstoffen gesucht, mit der Zielsetzung: Reduzierung der Stoff- und Primärenergieströme und Verbesserung der Recyclingfähigkeit. Biogene Werkstoffe bieten hierbei ein bislang weitgehend unerschlossenes Potenzial. Vor diesem Hintergrund zielt das im Folgenden beschriebene Verbundvorhaben FabioW auf die Entwicklung einer neuartigen und marktfähigen Baukomponente, um die Durchlässigkeit von verglasten Gebäudeöffnungen wechselnden Witterungsbedingungen und Nutzerwünschen anpassen zu können. Der angestrebte ‘Fassadenladen’ soll mit zusätzlichen Leistungsmerkmalen und unter Verwendung zukunftsweisender thermoplastischer Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen eine innovative Weiterentwicklung des tradierten Fensterladens darstellen. Ein interdisziplinäres Projektteam aus Forschung und Industrie verknüpft mit diesem innovativen Ansatz auf systematische Weise die Themenbereiche ‘Adaptive Gebäudehülle‘ und ‘Biogene Werkstoffe’. Geplant ist die Entwicklung sowie der Bau und Test von Prototypen im Sinne eines modularen Baukastensystems. Als Vorstufe eines industriell gefertigten Produkts werden begleitend Untersuchungen und Strategien zur Vermarktung erarbeitet.Prof. Dr. Roland Krippner
Tel.: +49 911 5880-2133
roland.krippner@th-nuernberg.de
Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm - Fakultät Architektur
Bahnhofstr. 90
90402 Nürnberg
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22032314Verankerung von Regeneratfasern auf der Basis von Holzcellulose - Machbarkeitsuntersuchung - Akronym: CelPactDas Projekt stellt eine zehnmonatige Machbarkeitsstudie dar, die in der Fraunhofer-Projektgruppe IWKS, am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung und an der Hochschule Bremen durchgeführt wird. Die Kurzbeschreibung schließt die Projektziele aller drei Partner ein. Das Projekt hat folgende Ziele: (1) Herstellung einer hydrohoben Beschichtung auf Celluloseregeneratfasern auf der Basis einer Vorbehandlung mit Hemicellulosen und Hydroxyzimtsäuren und (2) eine Verbesserung der Haftung der Fasern in einer Polylactid-Matrix. Letzteres wird mit Pull-out-Experimenten an modifizierten Einzelfasern ermittelt. Als biologisches Vorbild für den entstehenden Werkstoff fungiert der Polymerverbund aus Cellulose und Suberin im Korkgewebe und im Casparischen Streifen. Durch die Verwendung von Hemicellulosen mit Hydroxyzimtsäuren zielt das Projekt auf eine Förderung der stofflichen Verwertung dieser Substanzen ab, welche als Reststoffe bei der Verarbeitung pflanzlicher Lebensmittel und in Bioraffinerien anfallen. Das chemische Modifikationsverfahren soll als zweistufiger Prozess realisiert werden, bestehend aus (1) einer physikalischen Adsorption von polymeren Hemicellulosen an die Regeneratfasern und (2) einer Radikalpolymerisation unter Verwendung von Hydroxyzimtsäure-Derivaten. Arbeitspakete: 1. Gewinnung und chemische Analyse von Hemicellulose-Extrakten aus Weizenkleie. 2. Anlagerung der Hemicellulosen an Cellulosefasern. 3. Herstellung von Ferulasäure-Ethyl-Ester und Radikalpolymerisation auf den Fasern. 4. Anlagerung von amphiphilen ORMOCER®en an unbehandelte Fasern (Referenz). 5. Feststellung der Polarität der Faseroberflächen durch Kontaktwinkelmessungen. 6. Pull-out-Experimente zur Ermittlung der Faser/Matrix-Interaktion sowie Messung der Faserzugfestigkeit.Dr. rer. nat. Stefan Hanstein
Tel.: +49 6023 32039-829
stefan.hanstein@iwks.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC) - Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie
Brentanostr. 2
63755 Alzenau
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31.12.2018
22033211Verbundvorhaben: Entwicklung einer industriellen Bereitstellungskette von Brennnesseljungpflanzen bis zur Nesselfaser; Teilvorhaben 1: Koordination und Entholzung - Akronym: InBeNeFaDie große Brennnessel (Urtica dioica) kann auf landwirtschaftlichen Böden von unterschiedlichster Güte angebaut werden und vermag in der Konvarietät Fasernessel (Urtica dioica L. convar. fibra) hochwertige Faserrohstoffe zu liefern. Dabei betragen die Faseranteile der bisher auf großen Flächen angebauten Pflanzen ca. 10 – 12 %. Neuere, ab 2011 auf kleineren Flächen angepflanzte, Klone kamen auf Fasergehalte von 17 – 20 %. Da bisher keine Ergebnisse von großflächigen Feldversuchen > 0,5 ha vorliegen, ist deren Etablierung und Untersuchung hinsichtlich Ertrag und Qualität der Pflanzen bzw. daraus gewonnener Fasern ein wesentlicher Forschungsschwerpunkt. Neben der etablierten vegetativen Vermehrung ist Erzeugung und konventionelle Aussaat von in vitro erzeugten somatischen Embryoiden durch das IfP ein wesentlicher Beitrag zur Steigerung der Wertschöpfung in der Bereitstellungskette. Weitere Verbesserungen sollen durch zielgerichtete Untersuchungen zur Variation Pflanz- bzw. Aussaatdichte der Nesseljungpflanzen sowie Düngemengen in der praktischen Landwirtschaft unter Koordinierung von 3N erreicht werden. Für den an die landwirtschaftliche Erzeugung anschließenden Primäraufschluss von Faserpflanzenstroh sind in den vergangenen Jahren durch den Partner ATB verschiedene technische Innovationen entwickelt und in einer Pilotanlage umgesetzt worden. Durch das nahezu vollständige Lösen der natürlichen Verbindung von Fasern und Nicht-Faserbestandteilen kann eine deutliche Reduzierung der maschinentechnischen Aufwendungen erreicht werden. Mit diesem Vorhaben wird in Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und dem Anlagenbetreiber NFC GmbH Nettle Fibre Company gleichermaßen die weitere deutliche Erhöhung des Innovationspotentials der gesamten Anlagentechnik angestrebt. Dies gewinnt auch vor dem Hintergrund der vermehrten Nachfrage nach regional und nachhaltig erzeugten Fasern insbesondere für die Textilindustrie auf der Basis nachwachsender Rohstoffe an Bedeutung.Dr. Hans-Jörg Gusovius
Tel.: +49 331 5699-316
hjgusovius@atb-potsdam.de
Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e. V. (ATB)
Max-Eyth-Allee 100
14469 Potsdam
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22033614Verbundvorhaben: Entwicklung eines einstufigen Verfahrens zur Herstellung von Compounds aus vernetzter Stärke mit biobasierten Thermoplasten im Doppelschneckenextruder (Stärkecompound); Teilvorhaben 1: Technik- und Prozessoptimierung, Koordinierung - Akronym: StaerkecompoundStärke eignet sich als Füllstoff für thermoplastische Kunststoffe. Eine Vernetzung von getrockneter Stärke führt zu höheren mechanischen Eigenschaften. Hierzu ist aber ein weiterer Prozessschritt (Vernetzung) vor der eigentlichen Compoundierung erforderlich. Durch die Einarbeitung von vernetzter Stärke in einen biobasierten Kunststoff wie PLA kann der "carbon footprint" verbessert werden. Die direkte Nutzung des Biopolymeres Stärke ist energieeffizienter und somit nachhaltiger als die Verwendung von Biokunststoffen wie PLA (mehr Prozessschritte). Ein Nachteil bei der Verarbeitung von Stärke ist die erforderliche Trocknung. Dies ist mit erhöhten Kosten (Energie, Personal etc.) verbunden. Aufgrund der zuvor aufgezählten Schwierigkeiten bei der Compoundierung von Stärkeblends soll das Vorhaben folgendes Ziel erreichen: Die Entwicklung einer Compoundieranlage auf Basis eines konventionellen Doppelschneckenextruders, welche die Trocknung und Vernetzung von nativer Stärke sowie das anschließende Blenden mit biobasierten Thermoplasten innerhalb eines Prozesses ermöglicht. Eine Trocknung der Stärke vor der Compoundierung führt zu höheren mechanischen Eigenschaften und verhindert die Hydrolyse des PLA. Daher soll die native Stärke prozessintegriert getrocknet werden. Zeppelin Systems soll ein Konzept entwickeln um eine Trocknung der Stärke in einem Heiz-/Kühlmischer und anschließende kontinuierliche Förderung in einen Extruder zur Compoundierung mit PLA zu gewährleisten. Am IfW soll die native Stärke in einem Extruder getrocknet und vernetzt werden. Anschließend soll die modifizierte Stärke in einen zweiten Extruder (Kaskade), in dem die Compoundierung erfolgt, gefördert werden. Die Aufgabe des IAP liegt vor allem in der Auswahl und Analyse von geeigneten Vernetzern/Additiven, der Modifikation der nativen Stärke sowie der Untersuchung der Compounds. Die Compounds sollen zu Probekörpern (IfW, IAP) sowie Bauteilmustern (Projektpartner) verarbeitet und untersucht werden.Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim
Tel.: +49 561 804-3670
heim@uni-kassel.de
Universität Kassel - Fachbereich 15 Maschinenbau - Institut für Werkstofftechnik - Fachgebiet Kunststofftechnik
Mönchebergstr. 3
34125 Kassel
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22033714Verbundvorhaben: Bio-PPT und Bio-PBT mit Cellulosefaserverstärkung zur leichtbauorientierten Verwendung in der Automobil- und Elektronikindustrie; Teilvorhaben 1: Compoundierung, Probekörper, Koordinierung - Akronym: Bio-PBTAufgrund der guten mechanischen Eigenschaften und der guten Oberflächeneigenschaften des PPT und PBT wird besonders im Kraftfahrzeugsektor eine große Anzahl von Bauteilen aus zumeist glasfaserverstärktem PBT hergestellt. Unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit und der Verknappung von Erdölressourcen, sowie dem Anspruch an eine hohe Gewichtsreduktion, ließen sich in geeigneten Bereichen Glasfasern durch heimische Cellulosefasern substituieren. Zur Substitution der konventionell verwendeten Glasfasern durch den nachwachsen Rohstoff Cellulose sowie zur Erschließung neuer Anwendungsgebiete, sind Forschungsarbeiten zu den Materialeigenschaften und grundlegenden und praxisrelevanten Prozess-Eigenschafts-Wechselwirkungen vorgesehen. Schwerpunkt des Projektes ist die Optimierung von Verarbeitungs- und Materialeigenschaften der biobasierten Verbundmaterialien durch optimierte Prozessparameter und eine kompatible Additivierung sowie die Überführung der entwickelten Materialverbunde in praxisnahe Anwendungen. Zur Vermeidung der Degradation der Celluloseregeneratfasern bei der Verarbeitung PBT und PTT werden Untersuchungen sowohl an den biogenen Ausgangsmaterialien als auch an Verbunden durchgeführt. Durch eine Optimierung der Compoundierung und stabilisierte Fasereigenschaften soll die thermische und mechanische Schädigung der Naturfasern verringert werden. Das hydrophile Verhalten der Cellulosefasern und die Hydrolyse des Bio-PBT/PTT soll durch eine Additivierung verringert werden. Die Fließ- und Flammschutzeigenschaften werden mit geeigneten Additiven verbessert, um die Anwendungsbereiche auf eine Vielzahl technischer Bauteile ausweiten zu können. Dazu werden geeignete Additive identifiziert, ggf. entwickelt und im Compoundierverfahren eingearbeitet. Die unterschiedlichen Compounds werden zu Probekörpern und Bauteilen abgemustert und hinsichtlich Alterung und spezieller Belastungsszenarien charakterisiert.Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim
Tel.: +49 561 804-3670
heim@uni-kassel.de
Universität Kassel - Fachbereich 15 Maschinenbau - Institut für Werkstofftechnik - Fachgebiet Kunststofftechnik
Mönchebergstr. 3
34125 Kassel
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22034414Verbundvorhaben: Entwicklung und Umsetzung naturfaserbasierter Leichtbaukomponenten für ein Stativ für Fotoanwendungen; Teilvorhaben 1: Konstruktion, Gestaltung, Verbundprofile, Koordinierung - Akronym: EcoSTATIVNaturfaserbasierte Verbundwerkstoffe sind ein innovativer Ansatz für neue Produkte mit niedrigem Gewicht. Insbesondere in der Naturfotographie ist der Bezug zu natürlichen Werkstoffen besonders hoch. Berlebach Stativtechnik produziert seit 100 Jahren Stative aus Holz und hat sich weltweit ein hohes Ansehen erarbeitet. Die Marke Berlebach muss dem Trend zur Gewichtsreduzierung mit neuen Produkten begegnen. Ziel des Vorhabens ist es, ökologische Werkstoffe auf Basis von u.a. Flachsfasern, Hanffasern sowie Buchen- oder Fichtenhölzer zu entwickeln und durch neuartige Fertigungsverfahren zur Anwendung zu bringen. Gewichtsreduktion und Holzanmutung stehen im Vordergrund. Anforderungen sind geringe Masse, einfache und umweltfreundliche Fertigungstechnologie, gute Haltbarkeit, hohe Tragfähigkeit, gute Recyclingfähigkeit, Verarbeitung umweltfreundlicher Ausgangswerkstoffe. Die Anbindung der Leichtbau- Stativbeine an den Stativkopf mit hoher Tragfähigkeit ist extrem anspruchsvoll. Aufgabe von Berlebach ist die Entwicklung und Systemintegration der Leichtbaukomponenten zum ökologischen Leichtbaustativ. Der Demonstrator dient der Analyse der Funktionalität und Marktakzeptanz. • Produktspezifizierung, Anforderungsprofile • Gestaltung der geometrischen Strukturen • Entwicklung/ CAD Konstruktion Profile, Arretierungs- und Verstellvarianten, • Konstruktionsvarianten, 3D-CAD-Modellierung. • Werkstoffgerechte Gestaltung der Leichtbaustrukturen. • Erstellung Werkzeuge und Vorrichtungen • Entwicklung und Erprobung der Bearbeitungsverfahren, • Verbundprofile fertigen, bearbeiten • Bau und Vor- Montage der Einzelteile • Prototypen mechanischer Arretierungskomponenten fertigen • Erprobung und Evaluation • Abschließende Praxistests • Fähigkeitsnachweis Serientauglichkeit Wolfgang Fleischer
Tel.: +49 37320 1201
berlebach@t-online.de
Berlebach Stativtechnik Wolfgang Fleischer
Chemnitzer Str. 2
09619 Mulda
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22035118Entwicklung eines ligninmodifizierten Bindemittels auf Epoxidharzbasis für Reaktionsharzbetone (EpoLig) - Akronym: EpoLigDas Projektziel besteht in der Entwicklung von Epoxidharzen, die mit dem nachwachsenden Rohstoff Lignin modifiziert sind. Die Eigenschaften der zu entwickelnden Blends sollen mit denen konventioneller Epoxidharze vergleichbar sein und möglichst einen großen Ligninanteil besitzen. Während der Foschungspartner Fraunhofer IAP den entscheidenden Anteil der Polymerentwicklung übernimmt, steht für das Fraunhofer IKTS im Wesentlichen die Eruierung der Einsatzmöglichkeiten dieser modifizierten Harze im Mittelpunkt des wissenschaftlichen Interesses. Unter Einbeziehung der Vorschläge der im Projekt involvierten Industriepartner, soll die technische Eignung der Blends angepasst werden. Für die Verarbeitbarkeit der modifizierten Harze sind im Wesentlichen deren Viskosität und deren Härtungscharakteristika (Warm- bzw. Kalthärtung, Induktions-, Gelier- und Härtungszeit) zu nennen. Im Anschluss an die Vernetzung sind die mechanischen, thermischen sowie chemischen Charakteristika der Lignin-EP-Blends zu bestimmen und mit konventionellen Harzen zu vergleichen. Die Zielstellung ist dabei, durch eine möglichst umfassende Charakterisierung der entwickelten ligninhaltigen Systeme potentielle Anwendungsfelder abzuleiten. Als erste mögliche Applikation ist der Einsatz dieser Systeme in Reaktionsharzbetonen zu nennen. Durch ein iteratives Vorgehen soll ein geeignetes Harz-Füllstoff-System entwickelt werden, dessen Verarbeitungseigenschaften mit konventionellen Reaktionsharzbetonen vergleichbar sind. Für die resultierenden Werkstoffeigenschaften des Reaktionsharzbetons ist vor allem zu klären, ob die hydrophoben Eigenschaften der Ligninanteile zu einer Verringerung der Feuchtigkeitsaufnahme der Duromerphase nach der Aushärtung beitragen. Da konventionelle Reaktionsharzbetone oftmals bei Wasserauslagerung einen erheblichen Verlust ihrer mechanischen Eigenschaften aufweisen, würden sich durch die Verringerung dieses Effektes sehr große Möglichkeiten für Anwendungen auftun.Dr. rer. nat. Gunnar Engelmann
Tel.: +49 331 568-1210
gunnar.engelmann@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam
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30.06.2019
22035414Verbundvorhaben: Entwicklung einer neuartigen biologisch abbaubaren Mulchfolie mit einstellbarer biologischer Abbauzeit; Teilvorhaben 1: Entwicklung und Prüfung - Akronym: BiomulchfolieIm Rahmen des Projektes soll eine biologisch abbaubaren Mulchfolie mit definiert einstellbarer biologischer Abbauzeit entwickelt werden. Biologisch abbaubare Mulchfolien im Allgemeinen sind zwar Stand der Technik und werden auch im Markt vertrieben, sie bauen aber nicht im gewünschten Zeitraum ab und müssen dann wie konventionelle Mulchfolien nach der Ernte wieder eingesammelt werden. Eine Lösung hierfür sind definiert abbaubare Bio-Mulchfolien für Früchte mit verschieden definierten Anbauzeiten, die aber aktuell nicht am Markt vertrieben werden. Ziel des geplanten Projekts ist es deshalb, diesen Nachteil zu überwinden und mindestens drei Abbaukategorien zu realisieren. Wenn dann für die jeweiligen Pflanzenarten Mulchfolien mit entsprechend angepassten Abbaugeschwindigkeiten angeboten werden und somit die biologische Abbaubarkeit im vorgesehenen Zeitraum gegeben ist, muss die Folie nach der Ernte auch nicht mehr eingesammelt werden. Das Projekt umfasst folgende Arbeitspakete (AP): AP1: Diskussion, Recherche und Beschaffung geeigneter Biopolymere und Additive für die Compoundierungsversuche. AP2: Compoundierung der Biopolymere und Additive im halbtechnischen und technischen Maßstab unter Einstellung und Optimierung der biologischen Abbaubarkeit. AP3: Herstellung von Modellfolien gemäß AP2 und Prüfung von Prozessfähigkeit und mechanischen Eigenschaften. AP4: Prüfung von biologischer Abbaubarkeit und Gesamtfunktionalität der gemäß der in AP3 hergestellten Modellfolien. AP5: Untersuchung der mechanischen und rheologischen Eigenschaften der Biopolymercompounds. AP6: Up-Scaling-Versuche.Prof. Dr. Michael Nase
Tel.: +49 9281 409-4730
michael.nase@hof-university.de
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hof - Fachhochschule Hof - Institut für Materialwissenschaften
Alfons-Goppel-Platz 1
95028 Hof
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01.07.2016

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31.08.2017
22035514Entwicklung und Herstellung eines Kunststoffcompounds, für die Produktion von Elektroklemmen aus nachwachsenden Rohstoffen, unter Berücksichtigung der Anforderungen von Elektroklemmenherstellern (EbiKE) - Akronym: EbiKEDie Universität Paderborn strebt in Zusammenarbeit mit Reihenklemmenherstellern in Ostwestfalen - Lippe die Entwicklung eines Kunststoffs auf Basis nachwachsender Rohstoffe an, der für den Einsatz in der Elektroindustrie geeignet ist. Für Erfüllung dieser Anforderungen müssen Additive in den biobasierten Kunststoff eingearbeitet werden. Es sind geeignete Kunststoffe und Additive aus nachwachsenden Rohstoffen zu identifizieren und Rezepturen zu formulieren und anhand der Rezepturen Compounds herzustellen. Mit diesen Compounds sind im Anschluss Probekörper mit verschiedenen Prozesseinstellungen auf einer Spritzgießmaschine herzustellen. Anschließend sind die geforderten Eigenschaften im Labor zu untersuchen. Nach einem Soll-Ist Vergleich der Eigenschaften findet eine Optimierung der Additivierung und der Prozessparameter statt. Mit diesen Optimierungen findet eine weitere Compoundierung und Prüfkörperherstellung statt. Eine abschließende Bewertung zeigt, welche Material- und Eigenschaftsklassen erreichbar sind. AP1 Erstellung technischer Unterlagen (Projektierung) AP1a Erstellung Lasten- und Pflichtenheft AP1b Recherche hinsichtlich verfügbarer biobasierter Polymer und Additive AP2 Entwicklung verschiedener Materialrezepturen für mind. zwei Basispolymere AP3 Statistische Versuchsplanung zum Einfluss der Prozessparameter und Additive beim Spritzgießen -Variation der Prozessparameter AP4 Compoundierung und Granulierung AP5 Experimentelle Untersuchungen - Spritzgießen AP5a Probekörperherstellung AP5b Material- und Bauteilprüfung AP6 Auswertung der statistischen Versuchsplanung und Bewertung der Verarbeitbarkeit AP6a Beurteilung der Additivierung AP6b Ermittlung optimaler Prozessparameter AP7 Experimentelle Untersuchungen AP7a Probekörperherstellung mit optimalen Prozessparametern und Rezepturen AP7b Material- und Bauteilprüfung AP8 Analyse der Ergebnisse und Evaluierung der erreichbaren Material- und Eigenschaftsklassen AP9 ProjektdokumentationProjektergebnisse: Durch die Verwendung von Polyamid 6.10 und Melamincyanurat als Flammschutzmittel konnte eine Eignung nach UL94 von V0 bei der Wanddicke von 1 mm nachgewiesen werden. Für die geforderten 0,4 mm Wanddicke stand während des Bearbeitungszeitraums kein Werkzeug zur Verfügung. Die Materialabbauuntersuchungen zur Validierung der produktionsinternen Wiederaufbereitung der Abfälle aus der Spritzgießfertigung erfolgten in zwei Schritten. Zunächst wurden vier Materialien in einem adaptierten Miniaturprozess thermisch und mechanisch geschädigt. Es wurden ein biobasiertes und flammgeschütztes PPA, ein biobasiertes flammgeschütztes PA 4.10 und ein konventionelles flammgeschütztes PA 66 untersucht. Zudem wurde das Basispolymer der Compoundierung, das PA6.10, mit in die Untersuchungen aufgenommen. Anschließend wurde diese Schädigung bewertet. Im nächsten Schritt wurde eines der Polymere wurde das biobasiertes und flammgeschütztes PPA in einem industriell relevanten Maßstab thermisch und mechanisch geschädigt. Das Resultat beider Untersuchungen zeigte, dass die aufgebrachte thermische und mechanische Schädigung der Polymere keine signifikante Schädigung der Materialien erzeugt hat. Daher würde eine produktionsinterne Wiederverwertung der betrachteten biobasierten Polymere mit einer geringen Beimischung zur Neuware keine Qualitätseinbußen erzeugen.Prof. Dr.-Ing Volker Schöppner
Tel.: +49 5251 60-3057
volker.schoeppner@ktp.uni-paderborn.de
Universität Paderborn - Fakultät für Maschinenbau - Institut für Kunststofftechnik
Warburger Str. 100
33098 Paderborn

2020-06-01

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31.05.2022
22039518Entwicklung eines biobasierten und biologisch abbaubaren, wasserlöslichen Stützstrukturwerkstoffs für die Verwendung im FDM-Verfahren für die rückstandsfreie Entfernung von Stützstrukturen ohne die Einbringung von Polymeren in die Umwelt - Akronym: AquaLoes3D-Druck im Strangablegeverfahren erfreut sich besonders bei Privatanwendern immer stärkerer Beliebtheit. Zur Herstellung komplexer Geometrien werden hierbei Stützstrukturen benötigt, um beispielsweise Überhänge oder Bohrungen fertigen zu können. Um diese mit geringem Aufwand bei gleichbleibend hoher Oberflächenqualität vom Bauteil entfernen zu können, haben sich lösliche Stützstrukturwerkstoffe etabliert, die in schwachen Säuren oder sogar in Wasser vollständig gelöst werden können. Im privaten Bereich wird das entstehende Abwasser mitsamt der darin gelösten Polymere über das Abwasser entsorgt und die Polymerketten gelangen in die Umwelt. Im Rahmen dieses Vorhabens soll ein neuartiger Stützstrukturwerkstoff entwickelt werden, der in Wasser löslich, gleichzeitig aber biobasiert und bioabbaubar ist. Die gelösten Polymerketten können von Bakterien verstoffwechselt werden, es verbleiben keine Rückstände in der Umwelt. Ergebnis ist ein komplexes Bauteil mit einer qualitativ hochwertigen Oberfläche. Das geplante Vorhaben umfasst, neben der Werkstoffaufbereitung und Filamentextrusion, Löslichkeitsversuche sowie erste Tests zur Druckbarkeit des neu entwickelten Werkstoffs. Die Verbindung zwischen Stützstruktur und Bauteil muss ausreichen, um das Bauteil zu stützen, darf jedoch nicht zu ausgeprägt für eine spätere Ablösung sein. Ebenso wird eine ausreichende Festigkeit benötigt, damit die Stützstruktur das Bauteil tragen kann, gleichwohl eine geringe Festigkeit die spätere Auflösung erleichtern würde. Diese Anforderungen sollen durch die Entwicklung und Optimierung einer geeigneten Werkstoffzusammensetzung erreicht werden.Prof. Dr.-Ing. Christian Bonten
Tel.: +49 711 68585 335
christian.bonten@ikt.uni-stuttgart.de
Universität Stuttgart - Fakultät 4 Energie-, Verfahrens- und Biotechnik - Institut für Kunststofftechnik (IKT)
Böblinger Str. 70
70199 Stuttgart

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30.09.2022
2219NR025Verbundvorhaben: Entwicklung neuartiger biobasierter Folien mit besonderen Barriereeigenschaften für Anwendungen im Lebensmittel- und Verpackungsbereich; Teilvorhaben 3: Entwicklung und Prüfung der Basisfolien und der Nachhaltigkeitsanalyse zum biobasierten Produkt - Akronym: BioBaFolIm Rahmen des Projektes sollen neuartige biobasierte Folien mit besonderen Barriereeigenschaften für Anwendungen im Lebensmittel- und Verpackungsbereich entwickelt werden. Die Highlights des Projekts liegen in seinem synergetischen Ansatz begründet, dessen Patentierbarkeit gerade geprüft wird. Die besondere Barrierewirkung der zu entwickelnden Folien soll durch Kopplung der thermischen Aushärtung einer biobasierten und bioabbaubaren Barriereschicht auf Basis von Hybridpolymeren, die im Fraunhofer ISC entwickelt werden, mit der gleichzeitigen Morphologieoptimierung (Kristallitbildung) in der Substratfolie eingestellt werden, und zwar in einem Prozessschritt. Neben der Vereinfachung der Prozessführung im Hinblick auf die wirtschaftlichen Umsetzbarkeit lässt sich hierbei viel Energie einsparen. Die Möglichkeit eines anschließenden Recyclings soll hierbei begünstigt werden. Durch die Verwendung von nur einer Polymerart (PLA) als Hauptkomponente im Substrat und einer sehr dünnen Barriereschicht können die Abfälle im Vergleich zu Mehrschichtfolien aus unterschiedlichsten Polymeren deutlich einfacher regranuliert werden. Des weiteren können bei einer erneuten Folienextrusion, unter einer definierten Einsatzmenge der rezyclierten Bio-Barriere-Folie, die Bestandteile der zuvor generierten hybriden Beschichtung nun zusätzlich auch in die Polymermatrix eingearbeitet werden, die dort in mehrfacher Weise wirksam werden sollen: - als Keimbildner bei der Kristallisation in der Substratfolie bei einer erneuten ORMOCER-Beschichtungsbildung. - als zusätzlicher Barrierefüllstoff. - als Agens, welches dem hydrolytischen Biopolymerabbau bei der erneuten Folienextrusion aufgrund noch vorhandener Reaktivitäten entgegenwirken kann.Dr.-Ing. Marieluise Lang
Tel.: +49 931 4104-391
m.lang@skz.de
SKZ - KFE gGmbH
Friedrich-Bergius-Ring 22
97076 Würzburg

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30.04.2020
2219NR028Verbundvorhaben: Integration von ökologischen Kennwerten biobasierter Werkstoffe in den industriellen Planungs- und Konstruktionsprozess - Methodologie und Werkzeuge; Teilvorhaben 2: Beispielhafte Umsetzung der Methoden an einem neu zu konzipierenden Bauteil - Akronym: BIOLCAZiel des Projektes ist es ökologische Kennwerte für Biowerkstoffe in den herkömmlichen Konstruktionsprozess zu integrieren. Darüber hinaus konzentriert sich das Projekt darauf, aus bekannten Methoden der Nachhaltigkeitsbewertung verwertbare Elemente zu identifizieren und so zu kombinieren, dass sie als anwendungsorientierte, aber dennoch transparente Methode für die Erhebung von Daten für biobasierte Werkstoffe zu verwenden sind. Als Ergebnis sollen Konstrukteure Unterstützung bekommen, die umweltbeeinflussenden Faktoren bei der Werkstoffauswahl so früh und einfach wie möglich zu berücksichtigen. Die Aufgabe vom Konstruktionsbüro Hein wird es sein, gemeinsam mit den Partnern die Konstruktionsabläufe zu analysieren um zu entscheiden, welche Informationen und Hilfsmittel benötigt werden, um die Relevanz von Biokunststoffen im Vergleich zu konventionellen Materialien genau zu bewerten. Weiterhin sollen die Verarbeitungsprozesse von Biokunststoffen auf Ihre ökologische Relevanz untersucht werden.Die wissenschaftlich-technischen Ergebnisse des Biomat-LCA-Projektes sind detailliert im Gesamtbericht aller Partner dokumentiert. Durch den erfolgreichen Abschluss des Verbundvorhabens können biobasierte Kunststoffe und naturfaserverstärkte Kunststoffe mit Hilfe von Ökobilanzen (LCA) hinsichtlich ihrer ökologischen Nachhaltigkeit besser mit konventionellen Kunststoffen verglichen werden. Durch die Zusammenarbeit der Partner des Verbundvorhabens konnte der Zusammenfluss und der Abgleich der Daten aus Werkstoffentwicklung und -verarbeitung, Werkzeugauslegung und -bau, Informationsvermittlung, Ökobilanzierung direkt im Gesamtkontext erfolgen. Mit der Evaluation der Datenlage und dem Bereitstellen der Informationen hat das Projekt eine valide Grundlage geschaffen, um Biokunststoffe aufgrund ihrer Ökobilanzdaten bereits in der frühen Phase der Konstruktion in Überlegungen zur Werkstoffwahl miteinzubeziehen und am Ende erfolgreich einzusetzen. Im Rahmen des Teilvorhabens 2 wurden gemeinsam mit den Partnern die Konstruktionsabläufe analysiert um zu entscheiden, welche Informationen und Hilfsmittel benötigt werden, um die Relevanz von Biokunststoffen im Vergleich zu konventionellen Materialien genau zu bewerten. Weiterhin wurden die Verarbeitungsprozesse von Biokunststoffen auf Ihre ökologische Relevanz untersucht. Es wurden zwei potenzielle Stellen im Arbeitsablauf eines Konstrukteurs identifiziert, wo Ökokennwerte sinnvoll integriert werden könnten. Eine im Arbeitsschritt "Materialien auswählen" und eine andere im Arbeitsschritt "Wanddicke auslegen / Komponente skizzieren". Anstrebenswert wäre die Integration an dieser Stelle über die für Konstrukteure bereits bekannten Werkzeuge/Software (CAD/CAE). Daher wurden zwei unternehmensspezifische Lösungen für die Partner Ford und KB-Hein ausgearbeitet. Ziel dabei war, die Anwendbarkeit der vorgeschlagenen Lösung zu überprüfen und möglicherweise als Blaupause für andere Unternehmen bereitzustellen. Alexander Hein
Tel.: +49 503 280000-41
mobil@kb-hein.de
Konstruktionsbüro Hein GmbH
Marschstr. 25
31535 Neustadt am Rübenberge
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31.12.2020
2219NR034Neuartige Verpackungsfolien aus Biokunststoffen mit hohem biobasierten Anteil, hoher Flexibilität, sehr guten Barriereeigenschaften und guter Rezyklierbarkeit - Akronym: VerpackungGesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung neuartiger Verpackungsfolien aus Biokunststoffen mit hohem biobasierten Anteil, hoher Flexibilität, sehr guten Barriereeigenschaften und guter Rezyklierbarkeit.Dr. rer. nat. Inna Bretz
Tel.: +49 208 8598-1313
inna.bretz@umsicht.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT)
Osterfelder Str. 3
46047 Oberhausen

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30.09.2020
2219NR035Recyclingfähigkeit von PLA und PLA-Folien durch Stärkekontamination unter besonderer Berücksichtigung der Barriereeigenschaften - Akronym: RePLAZiel des Vorhabens ist es, den Einfluss des Recyclings auf PLA-Folien und den Einfluss von mit Stärkeblends verunreinigtem recyceltem PLA auf die mechanischen und insbesondere auf die Barriereeigenschaften hinsichtlich der Verwendung als Lebensmittelverpackungen zu analysieren. Das erfolgreiche Recycling von PLA eröffnet die Möglichkeit, den Einsatz von PLA als einer der Hauptkomponenten der derzeitig verwendeten biobasierten Kunststoffe zu erhöhen und stellt einen wesentlichen Schritt bei der Substitution erdölbasierter zu biobasierten Kunststoffen insbesondere im Verpackungssektor dar. Langfristig fördern die Untersuchungen die Eröffnung eines separaten PLA Recyclingstroms, welcher momentan den Entsorgungsstrom der erdölbasierten Kunststoffe verunreinigt. Tobias Hückstaedt
Tel.: +49 331 568-1440
tobias.hueckstaedt@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam
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2219NR036Entwicklung einer biobasierten Verpackungslösung mit haltbarkeits-verlängernder Wirkung aus PLA und ätherischen Ölen - Akronym: EssentialPLAEntwicklung einer biobasierten Verpackungslösung mit haltbarkeitsverlängernder Wirkung aus PLA und ätherischen Ölen Ziel ist die Entwicklung einer antimikrobiellen Verpackungslösung zur Verbesserung der Lebensmittelsicherheit und zur Reduktion von Lebensmittelabfällen unter möglichst ausschließlicher Verwendung biobasierter Komponenten. Mittels Extrusion werden ätherische Öle (essential oils) in PLA eingearbeitet, um anschließend das hergestellte Granulat zu Folien weiterzuverarbeiten. Die Verarbeitbarkeit, die mechanischen Eigenschaften und die Release-Eigenschaften des Compounds aus ätherischen Ölen und PLA werden unter Variation der Verarbeitungsparameter und dem Einsatz von zusätzlichen (möglichst biobasierten Additiven) systematisch untersucht und optimiert, um das finale Eigenschaftsprofil hinsichtlich der Mechanik für die Anwendung im Verpackungssegment einzustellen. Schlussendlich soll eine aktive Verpackungsmöglichkeit unter geringem Einsatz von natürlichen ätherischen Ölen entwickelt werden, die den Einsatz von biobasierten PLA im stark wachsenden Verpackungssegment ausweitet. Dabei sollen Erkenntnisse genutzt und erweitert werden, die das Fraunhofer IAP im Rahmen des EU-Projektes NanoPack an ölbasierten Standardkunststoffen gesammelt hat und Partner für ein Konsortium identifiziert werden, die an einer Industrialisierung der Technologie interessiert sind. Tobias Hückstaedt
Tel.: +49 331 568-1440
tobias.hueckstaedt@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam
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2219NR055Erhöhung der Wasserdampfbarriere von biobasierten Lebensmittelverpackungen - Akronym: WaBaBioDas Ziel der Konzeptentwicklung besteht darin, technologisch sinnvolle Strategien zur Erhöhung der Wasserdampfbarriere biobasierter Verpackungsmaterialien aufzuzeigen. Mischungen aus den schon im Markt etablierten Biokunststoffen Polylactid (PLA) und Polybutylensuccinat (PBS) – PLA/PBS-Blends – sind hervorragend dafür geeignet, flexible Verpackungsfolien herzustellen, deren mechanische und optische Eigenschaften denen von Polyethylen nahekommen. Als Ergebnis des Projektes erarbeiten die Partner Fraunhofer Institut für Angewandte Polymerforschung IAP und das Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung IOM ein Konzept für die Weiterentwicklung eines technologisch sinnvollen und hinsichtlich der Kosten abbildbaren Verfahrens zur Herstellung von biobasierten Verpackungsfolien für trockene Nahrungsmittel.Dipl.-Ing. Thomas Büsse
Tel.: +49 331 568-3403
thomas.buesse@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Schipkauer Str. 1 BSW-Standort A 754
01987 Schwarzheide

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2219NR056Qualifizierung von Technologien zur Funktionalisierung von biobasierten Kunststofffolien für Lebensmittelverpackungen - Akronym: BioFlexPackKunststoffverpackungen für Lebensmittel stellen ca. 40 % aller Kunststoffverpackungen in Deutschland dar. Davon sind fast 30 % flexible Folienverpackungen. Wie fossilbasierte, flexible Folien bieten auch biobasierte Folien meistens keinen ausreichenden Schutz (z.B. Diffusionsbarriere), um die geforderte Lebensdauer der verpackten Lebensmittel sicherzustellen. Für die effektive Implementierung eines solchen Schutzes ist es naheliegend, bereits in der Verpackungsindustrie etablierte, ressourceneffiziente und akzeptierte Funktionalisierungstechnologien (Vakuumbeschichtung, Lackierung, Elektronenbehandlung) auch für die Veredlung von biobasierten Kunststofffolien zu qualifizieren. Dazu soll eine Konzeptstudie durchgeführt werden, die auch den Aspekt der Recyclingfähigkeit berücksichtigt. Ein materialwissenschaftlich-technisches Anforderungsprofil für biobasierte Kunststofffolien im Hinblick auf deren Funktionalisierung mittels Vakuumbeschichtung in Kombination mit Lackierung und Elektronenbehandlung soll erarbeitet werden. Auf dem Markt verfügbare, biobasierte Kunststofffolien werden anhand dieses Anforderungsprofils beurteilt. Entsprechend geeignete biobasierte Kunststofffolien sollen in einem kleinen Umfang funktionalisiert und evaluiert werden. Parallel dazu soll geprüft werden, inwieweit die Recyclingfähigkeit der biobasierten Kunststoffe durch eine Funktionalisierung beeinflusst werden kann. In Gesprächen mit Recyclingunternehmen und unter Beachtung der regulatorischen Rahmenbedingungen sollen die positiven und negativen Aspekte der unterschiedlichen Technologien bewertet werden. Am Ende der Konzeptstudie sollen konkreten F&E Fragen für die Weiterentwicklung und Anpassung bestehender Funktionalisierungstechnologien stehen, die, angewandt auf biobasierte Kunststofffolien, deren rasche und kosteneffiziente Etablierung auf dem Gebiet der Lebensmittelverpackungen erlauben. Die ermittelten F&E-Fragen sollen anschließend in einem Verbundprojekt bearbeitet werden.Dr.-Ing. Steffen Günther
Tel.: +49 351 2586-137
steffen.guenther@fep.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP
Winterbergstr. 28
01277 Dresden
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31.12.2022
2219NR060Nanoskalige plasmagenerierte Kohlenstoffschichten zur Reduzierung der Wasserdampfdurchlässigkeit von Biopolymeren - Akronym: PaC-Aqua-BlockDas Projekt zielt darauf ab, die Oberfläche zweier verschiedener Biokunststoffe (PLA, PHBV) mit einer DLC- Beschichtung zu versehen, um deren Wasserdampfpermeabilität zu optimieren. Die Besonderheit des Forschungsansatzes liegt darin, dass entgegen den üblicherweise applizierten heterogenen Zwischenschichten, nur die Plasmaparameter modifiziert und somit die Sperrwirkung variiert werden können. Ziel ist es, eine gegenüber dem Stand der Technik mindestens gleichwertige oder deutlich verbesserte (etwa Faktor 7) Sperrwirkung gegenüber Wasserdampf zu erreichen. Die marktverfügbare DLC-Beschichtung, namentlich FMC (flexible medical carbon), ist speziell für weiche Substrate geeignet, und wird auf den o.g. Biokunststoffen mittels RF-PECVD Prozess appliziert. Die Schichteigenschaften werden durch die Anpassung der Plasmaparameter modifiziert und im Anschluss hinsichtlich der Wasserdampfpermeation sowie der Schichtdicke und Oberflächenbenetzbarkeit analysiert. Es werden sehr dünne Beschichtungen im Bereich von 20 – 100 nm untersucht. Es wird davon ausgegangen, dass solche dünnen Schichten bereits eine einwandfreie und nahezu geschlossene DLC-Schicht mit deutlich verbesserten Gasbarriereeigenschaften im Vergleich zu den unbeschichteten Materialen aufweisen. Außerdem kann die dünne und flexible Beschichtung die Möglichkeit der Bildung von Mikrorissen herabsetzen, welche die Barriereeigenschaften beeinträchtigen würden. Zudem weisen DLC-Schichten in dem Dickenbereich noch keine Verfärbung des Materials auf. Besonderes Augenmerk liegt auf der Untersuchung der WVTR in einem relativ weiten Temperaturbereich von nahe 0°C bis etwa 40°C. Diese Temperaturspanne ist von daher interessant, da sie die möglichen Schwankungen während des Transports von kurzzeitverpackten, leichtverderblichen Lebensmitteln wie Wurst, Obst und Gemüse widerspiegeln. Die Barrierefunktion der Beschichtung sollte idealerweise auch in diesem Temperaturbereich zumindest kurzzeitig gewährleistet sein.Dr. Christian Fischer
Tel.: +49 261 287-2345
chrbfischer@uni-koblenz.de
Universität Koblenz-Landau
Universitätsstr. 1
56070 Koblenz

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31.03.2021
2219NR063Technische Konzeptentwicklung zum Thema Additive Funktionalisierung von Biokunststofffolien für sensorische Thermoformverpackung - FunSenso - Akronym: FunSensoZiel des Projektes ist die Entwicklung eines Konzeptes zur Herstellung von biobasierten, thermogeformten Kunststofffolien mit kapazitivem Elektronikdruck. Dazu sollen Biokunststofffolien hergestellt und mit leitfähiger Tinte bedruckt werden, um anschließend mittels Thermoformen in die finale Form gebracht zu werden. Zwar handelt es sich beim Thermoformen um ein gängiges Verfahren zur Produktion dreidimensionaler Formteile, allerdings ist die Verwendung von Biokunststoffen weit weniger erprobt. Zunächst werden geeignete Biokunststoffe compoundiert und zur Folie extrudiert. Da für den Bedruck die Benetzbarkeit der Kunststofffolie mit der Tinte eine Voraussetzung ist, kann diese anschließend durch Oberflächenmodifikationen erhöht werden. Die behandelte Folie wird nun mit Leiterbahnen bedruckt und nachfolgend mittels Thermoformen umgeformt. Hier ist entscheidend, dass die Leitfähigkeit der Bahnen auch nach der Verformung ausreichend ist. Durch die Kooperation zweier Professuren der Hochschule Hof ist die komplette Wertschöpfungskette zur Herstellung thermogeformter Verpackungen vorhanden und es ist möglich, bereits in der Frühphase Ergebnisse und Iterationsschritte aufeinander abzustimmen. Während der Projektlaufzeit soll zudem das Konsortium für ein Folgeprojekt aufgebaut werden, in dem ausgehend von den gewonnenen Erkenntnissen die Entwicklung einer smarten Lebensmittelverpackung angestrebt wird.Das Ziel des Vorhabens bestand in einer Konzeptentwicklung zur Herstellung von biobasierten, thermo-geformten Kunststofffolien mit kapazitivem Elektronikdruck. Eine Integration von Sensoren war in dieser Machbarkeitsstudie nicht geplant, könnte aber in einem Folgeprojekt bearbeitet werden. In der Machbarkeitsstudie haben zwei Forschungsbereiche der Hochschule eng zusammengearbeitet. Eigentliches Projekteziel bei Beginn der Arbeiten war eine Verwendung der Folien für Lebensmittelverpackungen. Diese sollten noch sensorisch funktionalisiert werden (z.B. zur Verfolgung von Lieferketten, zur Identifizierung von Feuchtigkeit in der Verpackung) um die Daten dann mittels gedruckter RFID kontaktlos zu übermitteln. Da beim Aufbau eines Konsortiums aber noch keine Projektpartner aus dem Bereich Lebensmittelverpackung gefunden wurden, werden jetzt auch weitere Anwendungsfelder analysiert. Ergebnisse aus dem Projekt sollen in einer renommierten Fachzeitschrift veröffentlicht werden (Bioplastics Magazine, K-Zeitung, EUWID Kunststoffe, Plastverarbeiter).Prof. Dr. Michael Nase
Tel.: +49 9281 409-4730
michael.nase@hof-university.de
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hof
Alfons-Goppel-Platz 1
95028 Hof
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31.08.2021
2219NR064Verbundvorhaben: Großserien-Leichtbau mit naturfaserverstärkten biobasierten Kunststoffen am Beispiel Lithium-Ionen-Batterie-Gehäuse; Teilvorhaben 2: Produktentwicklung - Akronym: BIOBATTERY-ProzesseZielsetzung des Vorhabens ist die erstmalige Realisierung von Leichtbauverfahren auf Grundlage naturfaserverstärkter biobasierter Kunststoffe, die speziell für die Großserienproduktion ausgelegt sind. Als Modellsystem dienen Gehäuse für Lithium-Ionen-Batterien, da besonders bei mobilen Anwendungen wie E-Bikes oder KFZ eine Gewichtsreduktion im Vergleich zu klassischen Metallgehäusen besonders gewünscht wird. Die Funktionen Zellhalterung, Thermomanagement, Crash-Sicherheit und elektrische Isolation sollen dabei funktionsintegriert durch Kunststoffgehäuse aus thermo-plastischen Matrices und Organoblechen auf Basis nachwachsender Rohstoffe gewährleistet werden. Dies ermöglicht eine Reduktion des Eigengewichts der Batterie ohne Zellgewicht um bis zu 60 %. Der Forschungsansatz ist besonders attraktiv durch einen spezifischen Vorteil von Naturfasern im Vergleich zu den bisher eingesetzten teuren Carbonfasern: Naturfasern sind wesentlich elastischer und ermöglichen als Naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) die Herstellung von Organoblechen mit bislang unerreichter Schlagzähigkeit. Diese Eigenschaft ist insbesondere im Automobilumfeld von entscheidender Bedeutung, um die Energieabsorption im Crashfall zu optimieren und um schädliche Schwingungen und Vibrationen zu dämpfen. Die zu entwickelnden Organobleche und Formteile aus naturfaserverstärkten biobasierten Kunststoffen können vollautomatisch produziert werden und die daraus hergestellten funktionsintegrierten Batteriegehäuse können vollautomatisch bestückt werden. Dies reduziert im Vergleich zu herkömmlichen Metallgehäusen die Anzahl der Fertigungsschritte und somit die Fertigungskosten deutlich. Es wird erwartet, dass mit der zu entwickelnden Technologie sowohl das Bauteilgewicht als auch die Gesamtkosten deutlich gesenkt werden können.Dipl. Ing. (FH) Patrick Megerle
Tel.: +49 6294 4204-6384
pmegerle@ansmann.de
ANSMANN AG
Industriestr. 10
97959 Assamstadt

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30.09.2022
2219NR116Verarbeitung von biobasiertem Verpackungsmaterial aus nachwachsendem Rohstoff für FFS Verpackungsmaschinen im Thermoform Prinzip - Akronym: BiobasiertemDas Forschungsvorhaben richtet sich auf die Verarbeitung von biobasierten Packstoffen, welche unter normalen Umgebungsbedingungen und Raumtemperatur biologisch abbaubar sind. Als Zielgruppe für den ersten Ansatz ist die Systemgastronomie / Fast Food Kette. Der Grund für den Auswahl diese Zielgruppe, dass meistens von den bereits ein funktionierendes System für die Mülltrennung hat. Nicola Krieg
Tel.: +49 6041 81 257
nicola.krieg@ima.it
Hassia Verpackungsmaschinen GmbH
Heegweg 19
63691 Ranstadt

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2219NR121Ermittlung von Materialkennwerten und Durchführung von gekoppelten Prozess- und Festigkeitssimulationen für Biokunststoffe im Spritzgießen - Akronym: BiKoSimDas Gesamtziel des Forschungsvorhabens ist es, Simulationen von Biokunststoffen für technische Komponenten im industriellen Einsatz zu etablieren, zur Erstellung von Vorgaben für den Spritzgießprozess beizutragen und so letztlich Markthemmnisse im Verarbeitungsbereich dieser innovativen Materialien abzubauen. Dafür ist es essentiell, dass eine fundierte Werkstoffdatenbasis generiert wird, auf deren Grundlage Spritzgieß- und Festigkeitssimulationen mit ausreichender Aussagekraft und Verlässlichkeit bei variothermer Prozessführung durchführbar sind, Simulationsmodelle validiert werden können und eine Optimierung des Spritzgießprozesses in der praktischen Umsetzung stattfinden kann. Folgende Ziele liegen diesem Forschungsvorhaben zu Grunde: (1) Schaffung einer Werkstoffdatenbasis zur Simulation von Biokunststoffen und (Bio-) Rezyklaten (2) Durchführung gekoppelter Simulationen von Prozess- und Festigkeitssimulation, (3) Validierung der Datenbasis und der Simulation des Spritzgießprozesses zur Demonstration der Praxistauglichkeit mittels variothermer Prozessführung.Prof. Dr.-Ing. Andrea Siebert-Raths
Tel.: +49 511 9296-2230
andrea.siebert-raths@hs-hannover.de
Hochschule Hannover - Fakultät II - Maschinenbau und Bioverfahrenstechnik - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe (IfBB)
Heisterbergallee 10a
30453 Hannover

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31.12.2022
2219NR141Verbundvorhaben: Pultrudierte tragende Leichtbauprofile aus Naturfaserverbundstoffen; Teilvorhaben 2: Material- und Prozessentwicklung zur Herstellung von Konstruktions-Bauteilen für die Architektur - Akronym: LeichtProIm Projekt ist beabsichtigt, mithilfe des kontinuierlichen Pultrusionsverfahren und des diskontinuierlichen Heißpressverfahrens ein umweltfreundlicher Werkstoff mit einem möglichst hohen Anteil an nachwachsenden Rohstoffen zur Praxistauglichkeit zu führen. Der Bioverbundwerkstoff soll durch unidirektional ausgerichtete Rovings aus kemafilierten Hanfbaststreifen technisch mit glasfaserverstärkten Kunststoffen vergleichbar sein. Anhand eines Verbindungselementprofils/Knoten soll gezeigt werden, dass aus Naturfasern in Kombination mit einem additivierten Bioharz ein Bioverbundwerkstoff hergestellt werden kann, der mindestens eine Brand-beständigkeit der Klasse B1 erreicht. Als Faserverbund-Direktverfahren gewährleistet die Pultrusion eine umweltschonende und wettbewerbsfähige Herstellung von Leichtbauprofilen, da vergleichsweise wenig Energie benötigt wird und nur wenig Abfall anfällt. Die Stützprofile werden mit Hilfe von Pultrusionsverfahren hergestellt, die Verbindungsknoten im Heißpressverfahren mit einem Compound bestehend aus Stroh-Kurzfasern und dem Bioharz ausgehärtet. Im Pultrusionsverfahren werden als Verstärkungskomponente Rovings aus Hanfbaststreifen, die in einem faser- und umweltschonenden Aufbereitungsprozess gewonnen werden, in kemafilierter Form mit dem Bioharz konsolidiert. Bei dieser Aufbereitungsform liegen die Fasern nicht wie bei der konventionell aufbereiteten Hanffaser vereinzelt, sondern in gröberen Strängen vor, was eine signifikant höhere Festigkeit und Steifigkeit der Pultrusionsprofile ergeben wird. Die Verbindungsknoten werden durch das Verfahren des Heißformpressens hergestellt. Für die Knoten wird ein spezifisches Anforderungsprofil untersucht und angelegt. Unterschiedliche an die Nutzung angepasste Rezepturen (BMC aus Bioharz, Strohfaser und Additiven) werden getestet. Die Form wird design. Für das Verfahren werden Formen angefertigt. Das Material wird im Heißpressverfahren zum Verbindungsknoten.Prof. Dr.-Ing. Markus Milwich
Tel.: +49 711 9340-164
markus.milwich@ditf.de
Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF)
Körschtalstr. 26
73770 Denkendorf

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30.04.2023
2219NR148Verbundvorhaben: PLA-Schalen mit verbesserten Barriereeigenschaften für den Einsatz in MAP-Verpackungskonzepten für sensible Lebensmittel; Teilvorhaben 1: Recyclinggerechte Verpackungskonzepte - Akronym: PLA4MAPIm Projekt "PLA4MAP" wird ein biobasiertes und recyclinggerechtes Verpackungskonzept für sensible Lebensmittel, wie Wurst, Käse, vorgebackene Brotprodukte und Kuchen erarbeitet. Die Verpackung besteht aus einer tiefgezogenen Polymilchsäure(PLA)-Verbund-Schale und einer PLA-Siegelfolie, die für den Einsatz als Schutzgasatmosphäre-Verpackung (MAP) entsprechende Barrierewerte hinsichtlich Sauerstoff und Wasserdampf aufweisen müssen. PLA ist ein gut verfügbares Biopolymer und vielversprechend für die Etablierung einer PLA-Kreislaufwirtschaft. Die hohe Durchlässigkeit der PLA-Schale gegenüber Wasserdampf ist nachteilig und soll durch quervernetzende Elektronenstrahlbehandlung (eBeam) sowie durch Beschichtungen mit unpolaren Materialien, wie Wachse und pflanzliche Öle, reduziert werden. Diese werden so in ihrer Formulierung und ihrem chemischen Aufbau verbessert, dass eine Bearbeitung auf kommerziellen Anlagen ermöglicht wird und ausreichende mechanische Widerstandsfähigkeit gegeben ist. Für sauerstoffempfindliche Lebensmittel wird eine bio-basierte Proteinschicht als recyclingfähige Sauerstoffbarriere integriert.Dr. rer. nat. Cornelia Stramm
Tel.: +49 8161 491-502
cornelia.stramm@ivv.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung (IVV)
Giggenhauser Str. 35
85354 Freising

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31.01.2024
2219NR149Verbundvorhaben: Technologieentwicklung für Biobasierte Pouch-Verpackungen; Teilvorhaben 1 : Entwicklung einer Versuchsanlage zur speziellen Herstellung biobasierter Folien - Akronym: TechBIOPouVZiel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung von Pouch-Verpackungen aus biobasierten Kunststoffen, einer ebenbürtigen Verarbeitbarkeit und der Betrachtung einer geeigneten werkstofflichen Recyclingstrategie für geschlossene Werk-/Wertstoffkreisläufe im Hinblick auf die Erfüllung der EUVorgaben. In diesem Projekt arbeiten die Partner Profol GmbH (Gewinner des "Deutschen Verpackungspreises 2018"), SN Maschinenbau GmbH und das Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik der TU Clausthal (PuK) zusammen. Um das Projekt zu einem erfolgreichen Abschluss zu führen, planen die Projektpartner die nachfolgenden Forschungs- und Entwicklungsinhalte, wobei eine enge Zusammenarbeit der Partner besonders an den Schnittstellen unabdingbar ist. Die Lebensmittelproduzenten wirken an dem Projekt insofern mit, dass sie den Projektpartnern die Anforderungen an die Pouches für die verschiedenen Inhalte nennen und projektbegleitend die Entwicklungen unterstützen und im Hinblick auf Handhabbarkeit und optischer Aufmachung beraten und bewerten.Dr.-Ing. Christian Kettler
Tel.: +49 2267 699-102
christian.kettler@sn-maschinenbau.de
SN-Maschinenbau GmbH
Bahnstr. 27
51688 Wipperfürth

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31.12.2022
2219NR163Verbundvorhaben: Pultrudierte tragende Leichtbauprofile aus Naturfaserverbundstoffen; Teilvorhaben 3: Pultrusionsversuche im industriellen Maßstab - Akronym: LeichtPROIm Projekt ist beabsichtigt, mithilfe des kontinuierlichen Pultrusionsverfahren und des diskontinuierlichen Heißpressverfahrens ein umweltfreundlicher Werkstoff mit einem möglichst hohen Anteil an nachwachsenden Rohstoffen zur Praxistauglichkeit zu führen. Der Bioverbundwerkstoff soll durch unidirektional ausgerichtete Rovings aus kemafilierten Hanfbaststreifen technisch mit glasfaserverstärkten Kunststoffen vergleichbar sein. Anhand eines Verbindungselementprofils/Knoten soll gezeigt werden, dass aus Naturfasern in Kombination mit einem additivierten Bioharz ein Bioverbundwerkstoff hergestellt werden kann, der mindestens eine Brand-beständigkeit der Klasse B1 erreicht. Als Faserverbund-Direktverfahren gewährleistet die Pultrusion eine umweltschonende und wettbewerbsfähige Herstellung von Leichtbauprofilen, da vergleichsweise wenig Energie benötigt wird und nur wenig Abfall anfällt. Die Stützprofile werden mit Hilfe von Pultrusionsverfahren hergestellt, die Verbindungsknoten im Heißpressverfahren mit einem Compound bestehend aus Stroh-Kurzfasern und dem Bioharz ausgehärtet. Im Pultrusionsverfahren werden als Verstärkungskomponente Rovings aus Hanfbaststreifen, die in einem faser- und umweltschonenden Aufbereitungsprozess gewonnen werden, in kemafilierter Form mit dem Bioharz konsolidiert. Bei dieser Aufbereitungsform liegen die Fasern nicht wie bei der konventionell aufbereiteten Hanffaser vereinzelt, sondern in gröberen Strängen vor, was eine signifikant höhere Festigkeit und Steifigkeit der Pultrusionsprofile ergeben wird. Die Verbindungsknoten werden durch das Verfahren des Heißformpressens hergestellt. Für die Knoten wird ein spezifisches Anforderungsprofil untersucht und angelegt. Unterschiedliche an die Nutzung angepasste Rezepturen (BMC aus Bioharz, Strohfaser und Additiven) werden getestet. Die Form wird designed. Für das Verfahren werden Formen angefertigt. Das Material wird im Heißpressverfahren zum Verbindungsknoten Andreas Gerstner
Tel.: +49 9175 90807-0
andreas.gerstner@cg-tec.de
CG TEC Carbon und Glasfasertechnik GmbH
Gewerbepark Hügelmühle 41
91174 Spalt

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28.02.2023
2219NR172Geruchsreduzierung bei thermoplastischen Ligninblends (LigOdor) - Akronym: LigOdorDieses Vorhaben zielt auf eine idealerweise vollständige Reduzierung in der Freisetzung ligninspezifischer Geruchskomponenten aus Ligninblend-Formkörpern ab. Es werden thermoplastisch verarbeitbare ligninbasierte Polymerblends entwickelt. Durch Variation der Matrixpolymere und des Lignintyps werden geeignete Kombinationen evaluiert. Weiterhin wird der Einsatz von Adsorbern, Kern-Schale-Ligninpartikeln und einer finalen Beschichtung systematisch untersucht, um die Verwendung von Ligninblends durch Geruchsreduzierung für Außen- und Innenraumanwendungen zu ermöglichen.Dr. rer. nat. Johannes Ganster
Tel.: +49 331 568-1706
johannes.ganster@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam

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2219NR174Verbundvorhaben: Sequentielles Extraktionsverfahren zur Gewinnung hochwertiger Intermediate aus Buchenholz (XyloSolv); Teilvorhaben 2: Anwendungstechnische Untersuchung - Akronym: XyloSolvZiel des Verbundvorhabens ist die Erarbeitung, Erprobung und Skalierung eines neuartigen sequenziellen Extraktionsverfahrens, welches es erstmals die Gewinnung von hochreinem Xylan, Lignin und Faserstoff aus Buchenholz ermöglichen soll. Damit ist ein Anlagenkonzept verbunden, das bereits im verhältnismäßig kleinen Maßstab wirtschaftlich betrieben werden kann und so den Ansatz einer buchenholzbasierten Bioraffinerie erstmals industriell umsetzt. Die HV-Polysaccharides GmbH & Co. KG verfolgt in diesem Rahmen die Zielstellung, das mit dem kombinierten Prozess gewonnene Xylan zu charakterisieren und anwendungstechnische Untersuchungen durchzuführen. Schwerpunkte liegen dabei auf der für den pharmazeutischen Markt entscheidenden Qualitätssicherung und auf der Untersuchung von Einflüssen der Prozessoptimierung auf die Produkte.Dr. Holger Wondraczek
Tel.: +49 176 43560657
wondraczek@hv-polysaccharides.de
HV-Polysaccharides GmbH & Co. KG
Am Amselberg 1
07751 Bucha

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31.12.2021
2219NR175Verbundvorhaben: Sequentielles Extraktionsverfahren zur Gewinnung hochwertiger Intermediate aus Buchenholz (XyloSolv); Teilvorhaben 3: Untersuchungen zur Skalierbarkeit - Akronym: XyloSolvDie Glatt Ingenieurtechnik GmbH verfolgt in diesem Rahmen die Zielstellung, für die schwierig zu verarbeitenden Intermediate einen Wirbelschichtprozess zu erarbeiten, der eine effiziente Trocknung und definierte Granulierung ermöglicht. Darüber hinaus soll für den Extraktionsprozess ein Anlagenkonzept erarbeitet werden, welches die Verfahrensschritte vollständig abbildet, auf relevante industrielle Maßstäbe skalierbar ist und einen wirtschaftlichen Betrieb des Verfahrens ermöglicht.Dr. Michael Jacob
Tel.: +49 3643 47-1315
michael.jacob@glatt.com
Glatt Ingenieurtechnik Gesellschaft mit beschränkter Haftung - Niederlassung Dresden
Grunaer Weg 26
01277 Dresden

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30.04.2021
2219NR197Steckbriefe sinnvoll biologisch abbaubarer Produkte auf Basis von nawaRo - Akronym: BioSinnGemeinsam mit Experten und beteiligter Industrie sollen 25 Anwendungen identifiziert werden, die selbst bei korrekter Anwendung oft in die Umwelt gelangen und für die demnach der biologische Abbau unter ökologischen Gesichtspunkten die beste End-of-Life-Option darstellt. Für diese Anwendungen sollen biologisch abbaubare Substitutionsmaterialien identifiziert werden und in einem Steckbrief übersichtlich dargestellt werden. Die Steckbriefe sollen als Handreichung für die Industrie und die Politik als Ratgeber für ein Umschwenken zu einer nachhaltigen Wirtschaftsweise dienen. Verena Bauchmüller
Tel.: +49 2233 48-1401
verena.bauchmueller@nova-institut.de
nova-Institut für politische und ökologische Innovation GmbH
Industriestr. 300, Chemiepark Knapsack
50354 Hürth
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30.09.2020
2219NR213Verbundvorhaben: Gezielte Steuerung der biologischen Abbaubarkeit von Filamentgarnen durch Änderung der Filamentquerschnittsgeometrie und der Polymerkristallinität; Teilvorhaben 2: Schmelzspinnen von biobasierten Polymeren/Profilfilamenten sowie Weiterverarbeitung und Charakterisierung der Filamente - Akronym: DegraFibZiel des Vorhabens "DegraFib" ist die gezielte Steuerung der biologischen Abbaubarkeit von Filamentgarnen. Neben der Auswahl des Polymers, soll die Geschwindigkeit des enzymatischen Abbaus des Polymers durch Änderung der zugänglichen Filamentoberfläche und der Polymerkristallinität eingestellt werden. Amrei Becker
Tel.: +49 24180-24708
amrei.becker@ita.rwth-aachen.de
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen - Fakultät 4 - Maschinenwesen - Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University
Otto-Blumenthal-Str. 1
52074 Aachen
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2219NR216Biokunststoffe für Hochtemperaturanwendungen - Aufwertung der Materialeigenschaften von thermoplastischen Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen für Hochtemperaturanwendungen - Akronym: HoT-BRo2Die Machbarkeitsstudie HoT-BRo zeigte deutlich die Möglichkeiten, aber auch die Herausforderungen für biobasierte Hochleistungskunststoffe auf. Die Ergebnisse zeigen, dass Verbundwerkstoffe auf Basis von biobasierten Polyamiden als Substitutionswerkstoffe mit entsprechender Verarbeitung und Veredelung geeignet sind und dass das Potential durch umfangreichere Untersuchungen ausgeschöpft werden sollte, um weitere Märkte zu erschließen. Das übergeordnete Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, gezielte Materialentwicklungen und -modifizierungen auf Basis von (teil-)biobasierten und rezyklierten Polyamiden für unterschiedliche Produkte branchenübergreifend vorzunehmen. Die entsprechenden Untersuchungen und weiterführenden praktischen Versuche stehen im Vordergrund, wobei der Fokus auf der mechanischen, thermischen und chemischen Performance der Rezepturen und dem resultierenden biobasierten Anteil der Gesamtrezeptur liegen soll. Dabei sollen neben dem bereits in der Machbarkeitsstudie betrachteten Ladeluftrohr weitere Bauteile aus verschiedenen Partnerunternehmen und Branchen herangezogen werden. Ziel ist die Nutzbarmachung der neu entwickelten Rezepturen über Branchengrenzen hinweg. Die vielversprechendsten Rezepturen aus den Screening-Versuchen der ersten Projektphase sollen somit produktspezifisch weiterentwickelt werden, wobei in Zusammenarbeit mit weiteren Material- und Technologiepartnern unterschiedliche Lösungsansätze verfolgt werden sollen. Darüber hinaus stehen die Verarbeitungsprozesse (Extrusionsblasformen und Spritzgießen) sowie nachgelagerte Weiterverarbeitungstechniken (Strahlenvernetzen, Schweißen, Kleben) im Vordergrund. Wichtig ist dabei, die jeweiligen Prozessgrenzen zu identifizieren. Zur Sicherstellung der Akzeptanz der biobasierten Materialien und Rezyklate in den kooperierenden Unternehmen und den dazugehörigen Branchen soll eine projektbegleitende Ökobilanzierung Rückschlüsse auf die Nachhaltigkeitsbewertung der entwickelten Materialien liefern.Prof. Dr.-Ing. Andrea Siebert-Raths
Tel.: +49 511 9296-2230
andrea.siebert-raths@hs-hannover.de
Hochschule Hannover - Fakultät II - Maschinenbau und Bioverfahrenstechnik - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe (IfBB)
Heisterbergallee 10a
30453 Hannover

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31.12.2022
2219NR250Nachhaltige Holzschutzbeschichtungen auf Stärkeester-Basis - Akronym: NAHOSTARHolz ist ein nachwachsender Rohstoff, der – sachgerecht angewandt – als langlebiger und belastbarer Werkstoff vielseitig eingesetzt werden kann. Dabei hängt die Dauerhaftigkeit solcher Holzprodukte entscheidend davon ab, inwieweit es gelingt, die Holzoberflächen vor schädigenden Einflüssen zu schützen. Dies kann insbesondere durch eine Oberflächenbeschichtung geschehen. Da die heute marktrelevanten Beschichtungen jedoch zu ganz überwiegendem Anteil erdölbasiert produziert werden, die Projektantragsteller kürzlich in einem FNR-Vorlaufprojekt aber gefunden haben, dass spezielle Stärkeester sehr gute Beschichtungsbindemittel für Metalloberflächen darstellen, liegt es nahe, das Potenzial dieser auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Stärkeester gerade auch als Beschichtungsbindemittel für Holzoberflächen auszuloten.Dr. rer. nat. Christina Gabriel
Tel.: +49 331 568-1620
christina.gabriel@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam

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30.11.2021
2219NR276Verbundvorhaben: Machbarkeitsstudie zur Entwicklung von neuartigen, biobasierten, flexiblen Thermoplastholzstrukturen aus Holzwolle unter Verwendung der Fadenbildungstechnik für komplexe geformte, biobasierte Composite; Teilvorhaben 2: Charakterisierung und Optimierung der Holzwolle-Herstellung - Akronym: Lignowool-THSDas Gesamtziel des Vorhabens ist die Durchführung einer Machbarkeitsstudie zur erstmaligen Entwicklung und technischen Umsetzung von gleichmäßigen, flexiblen, biobasierten, flächigen Thermoplastholzstrukturen aus Holzwolle und Bio-Thermoplastfasern, z. B. Polylactide (PLA), bzw. technischen Thermoplastfasern unter Verwendung von weiterzuentwickelnden Labortextilmaschinen der Fadenbildungstechnik. Dazu wird eine vielversprechende, neuartige Prozesskette von der Holzwollezerlegung und -aufbereitung über deren Homogenisierung und Ausrichtung bis zur flächigen fixierten Thermoplastholzstruktur untersucht. Dieses neuartige Zwischenprodukt schließt, bezogen auf die technische Nutzung, eine Lücke im Bereich der Holzwerkstoffe, führt den nachwachsenden Rohstoff Holzwolle einer deutlich höheren Wertschöpfung zu und verbessert die Ressourceneffizienz bezogen auf die reststoffarme Nutzung des Holzes. Basierend auf diesen neuartigen Halbzeugen können komplex geformte, biobasierte Composites für technische Anwendungen (z. B. als Flächenstruktur im Wohninterieurbereich, wegen ihrer guten Dämmeigenschaften, verbunden mit sichtbarer Holzästhetik im Innen-ausbau, für Sonnenschutz, Segel, Windschutz oder für flexible Behältersysteme, Autoindustrie, Leichtbau, Holzbau, Anlagen- und Innenausbau, Medizintechnik) entwickelt werden. Dieses Vorprojekt soll mit der einfachen Herstellung von Funktionsmustern aus den neuartigen Halbzeugen abgeschlossen werden. Wenngleich eine erweiterte Verarbeitung dieses neuartigen Halbzeuges zu komplex geformten, biobasierten Compositen für technische Anwendungen angestrebt wird, soll bewusst in diesem Vorprojekt noch darauf verzichtet werden. Diese Forschungsarbeit wird gemeinsam vom Institut für Naturstofftechnik, Professur für Holztechnik und Faserwerkstofftechnik (HFT), dem Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) sowie den assoziierten Unternehmen.Prof. Dr.-Ing. André Wagenführ
Tel.: +49 351 463-38101
andre.wagenfuehr@tu-dresden.de
Technische Universität Dresden - Bereich Ingenieurwissenschaften - Fakultät Maschinenwesen - Institut für Naturstofftechnik - Professur für Holztechnik und Faserwerkstofftechnik
Marschnerstr. 39
01307 Dresden
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29.02.2024
2219NR348Nachwuchsgruppe: Einfluss von ionisierender Strahlung auf die Eigenschaften und Verarbeitung von Biokunststoffen sowie biogener Roh- und Reststoffe als funktionale Füll- und Verstärkerstoffe - Akronym: EISBiRIm Rahmen der Nachwuchsforschergruppe EISBiR sollen ionisierte Biokunststoffe sowie biogene Roh- und Reststoffe als Stabilisatoren bzw. Additive aus nachwachsenden Rohstoffen untersucht werden. Diese sollen neben den großen Anforderungen an die Produkteigenschaften und Verarbeitung heutiger konventioneller Kunststoffe auch ein sortenreines Post-Consumer-Recycling oder einen gezielten Abbau ermöglichen. Die Vorgehensweise umfasst dabei (1) die Aufbereitung biogener Stabilisatoren durch Extraktion nachteiliger Komponenten sowie Trocknung und Feinmahlung zu Pulvern, (2) Verarbeitung und Dispergierung der gemahlenen Stabilisatoren in Extrusionsprozessen (Compoundierung, Folien- und Monofilamentextrusion, 3D-Druck), (3) Bestrahlung der aufbereiteten biogenen Roh- und Reststoffe, der Biokunststoffe, sowie deren Compounds und extrudierte Halbzeuge (Folien, Presskörper, 3D Formteile, Fasern bzw. Monofilamente). (4) Untersuchung des Einflusses der Bestrahlungsart und -prozessparameter auf die chemische und physikalische Struktur, die Eigenschaften des Biokunststoffes und die biologische Abbaubarkeit bzw. Rezyklierbarkeit. Die ausgelösten Vernetzungs- und Spaltungsreaktionen innerhalb der Biokunststoffe haben beispielsweise großen Einfluss auf das Fließverhalten und damit auf die Prozessfähigkeit. Eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften durch die Bestrahlung, um den Anforderungen als technischen Kunststoff gerecht zu werden, wird angestrebt. Daraus ergibt als weiteres Vorgehen die (5) Entwicklung von selbstverstärkten Einstoff-Faserverbund-Biokunststoffen durch gezielte Stabilisation der Fasern mittels strahleninduzierter Vernetzung und Untersuchung der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen.Dr. Mirko Rennert
Tel.: +49 9281 409-5151
mirko.rennert@hof-university.de
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hof - Institut für angewandte Biopolymerforschung
Alfons-Goppel-Platz 1
95028 Hof

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2219NR421Verbundvorhaben: Biogene Hochleistungsverbundwerkstoffe für Strukturbauteile der Automobilindustrie aus schädigungsarm isolierter Hanf-Bastrinde mit Plasmabehandlung; Teilvorhaben 2: Plasmafunktionalisierung der Hanfbastrinde - Akronym: HIPSTERDas übergeordnete Ziel des Gesamtvorhabens ist es, biogene Hochleistungs-Verbundwerkstoffe auf Basis von schädigungsarm isolierten Hanf-Bastrindenstreifen als Verstärkungsfaser sowie einem weitgehend biogenen Epoxidharz-System auf Basis epoxidierter Pflanzenöle bis zum Demonstrator-Niveau (Automobilbauteil) zu entwickeln. Dabei werden Versuche zur Herstellung der FVK-Bauteile im anwendungstechnischen Labor des Großserien-Automobilherstellers Volkswagen AG durchgeführt. Das anzuwendende Verfahren ist angelehnt an das SMC-Fließpress-Verfahren und entspricht der Technologie in der Großserienherstellung von Fahrzeugen. Es wird also ein Technologiereifegrad (TRL, Technology Readiness Level) von 3 angestrebt (Nachweis der Funktionstüchtigkeit einer Technologie). Das Hauptziel des Teilvorhabens vom IFAM bezieht sich primär auf eine umfassende Untersuchung und Anpassung der inline-fähigen, materialschonenden Atmosphärendruck-Plasmaverfahren hinsichtlich der prozessgerechten Oberflächenmodifikation von Hanf-Bastrindenstreifen zur Verbesserung ihres Benetzungsverhaltens, Erhöhung ihrer Infiltrierbarkeit und hiermit zur Optimierung der Faser-Matrix-Wechselwirkung im Herstellungsprozess und Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und medialen Beständigkeit resultierender FVK-Bauteile.Dr. rer. nat. Sergey Stepanov
Tel.: +49 421 2246-7406
sergey.stepanov@ifam.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM)
Wiener Str. 12
28359 Bremen

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28.02.2023
2219NR423Verbundvorhaben: Entwicklung innovativer Wuchshüllen aus Nachwachsenden Rohstoffen und Konzepte zur Vermeidung von Plastikakkumulation im Wald; Teilvorhaben 2: Entwicklung einer Wuchshülle auf Basis von Vulkanfiber - Akronym: TheForestCleanupPlastikprodukte stehen als in der Umwelt meist persistente Partikel in öffentlicher Kritik. Plastik-Wuchshüllen und Wuchsgitter (Abk. WH, meist aus PE, PP, HDPE, PVC) spielen dabei in der Waldbewirtschaftung in Deutschland eine sehr bedeutsame Rolle: mit Neuausbringung im zweistelligen Millionenbereich und ein Vielfaches davon an verbliebenen Plastik-WH. Die Verwendung seltener Baumarten im Klimawandel, der Waldumbau in stabile Mischbestände und die kostengünstige Wiederbewaldung nach klimabedingten Sturmereignissen lassen weiter stark steigende Einsatzzahlen erwarten. Das Vorhaben zielt daher auf den strategischen Auf- und Rückbau von WH: Im strategischen Aufbau werden innovative WH entwickelt mit den Eigenschaften: (1) hergestellt aus nachwachsenden (Holz-) Rohstoffen (Substitution), (2) unter Labor- und Waldbedingungen zertifiziert und vollständig biologisch abbaubar, (3) mindestens funktionsgleich zu bisherigen WH und (4) in der Ökobilanz besser. Basierend auf Vorstudien von Werkstoffproben werden in einer Produkt-Challenge Werkstoffe für Unternehmen zur Extrusion und Konfektionierung von Prototypen zu Verfügung gestellt. Versuchsanordnungen im Labor und Wald an ausgewählten Orten Deutschlands, Erfahrungen aus Aufbau, Monitoring, statistischer und ökobilanzieller Analyse, fließen in das Reengineering zur Optimierung von Werkstoffen und Prototypen ein bis zu einem Produkt unmittelbar vor Serienreife. Im strategischen Rückbau werden technische und sozioökonomische Konzepte zum Umgang mit nicht entfernten Plastik-WH entwickelt. Die Rahmenbedingungen von WH werden in bundesweiter Betrachtung des Systems Waldwirtschaft-Mensch analysiert: bzgl. Bilanzierung von Verwendungszahlen, Entsorgung und Kosten, Kundenpräferenzen, öffentliche & forstbetrieblich-interne Kommunikationskonzepte, Recht, forstlicher Förderpraxis und Beschaffungswesen. Die Integration von forstlichen Stakeholdern sichert einen erfolgreichen Innovationsprozess und ermöglicht Umsatz und Beschäftigung.Dipl.-Ing. Ahmed Rabhi
Tel.: +49 202 28054-41
a.rabhi@sachsenroeder.com
Sachsenröder GmbH & Co. KG
Friedrich-Engels-Allee 143
42285 Wuppertal

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28.02.2023
2219NR425Verbundvorhaben: Entwicklung innovativer Wuchshüllen aus Nachwachsenden Rohstoffen und Konzepte zur Vermeidung von Plastikakkumulation im Wald; Teilvorhaben 1: Definition, Funktionalitätsprüfung und Ökobilanzierung innovativer Wuchshüllen sowie Umsetzungskonzepte zum Rückbau alter Plastikwuchshüllen - Akronym: TheForestCleanupPlastikprodukte stehen als in der Umwelt meist persistente Partikel in öffentlicher Kritik. Wuchshüllen und Wuchsgitter (Abk. WH, meist aus PE, PP, HDPE, PVC) spielen dabei mit Neuausbringung im zweistelligen Millionenbereich in der Waldbewirtschaftung in Deutschland eine sehr bedeutsame Rolle, sowie durch ein Vielfaches an nicht wieder eingesammelten WH. Dabei lassen die Verwendung seltener Baumarten im Klimawandel, der Waldumbau in stabile Mischbestände und die kostengünstige Wiederbewaldung nach klimabedingten Sturmereignissen, stark steigende Einsatzzahlen erwarten. Das Vorhaben zielt daher auf den strategischen Auf- und Rückbau von WH: Im strategischen Aufbau werden innovative WH entwickelt mit den Eigenschaften: (1) hergestellt aus nachwachsenden (Holz-)Rohstoffen (Substitution), (2) unter Labor- und Waldbedingungen zertifiziert und vollständig biologisch abbaubar, (3) mindestens funktionsgleich zu bisherigen WH und (4) in der Ökobilanz besser. Basierend auf Vorstudien von Werkstoffproben, werden in einer Produktchallenge Compounds für Unternehmen zur Extrusion und Konfektionierung von Prototypen zu Verfügung gestellt. Versuchsanordnungen im Labor und Wald an ausgewählten Orten Deutschlands, Erfahrungen aus Aufbau, Monitoring, statistischer und ökobilanzieller Analyse, fließen in das Reengineering zur Optimierung von Werkstoffen und Prototypen ein bis zu einem Produkt unmittelbar vor Serienreife. Im strategischen Rückbau werden technische und sozio-ökonomische Konzepte entwickelt, zum Umgang mit nicht entfernten Plastik-WH. Die Rahmenbedingungen von WH werden in bundesweiter Betrachtung des Systems Waldwirtschaft-Mensch analysiert: bzgl. Bilanzierung von Verwendungszahlen, Entsorgung und Kosten, Kundenpräferenzen, öffentliche & forstbetrieblich-interne Kommunikationskonzepte, Recht, forstlicher Förderpraxis und Beschaffungswesen. Die Integration von forstlichen Stakeholdern sichert einen erfolgreichen Innovationsprozess und ermöglicht Umsatz und Beschäftigung.Prof. Dr. Sebastian Hein
Tel.: +49 7472 951-239
hein@hs-rottenburg.de
Hochschule für Forstwirtschaft Rottenburg
Schadenweiler Hof
72108 Rottenburg am Neckar

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28.02.2023
2219NR428Verbundvorhaben: Entwicklung innovativer Wuchshüllen aus Nachwachsenden Rohstoffen und Konzepte zur Vermeidung von Plastikakkumulation im Wald; Teilvorhaben 4: Entwicklung einer gebrauchsstabilen, biologisch abbaubaren Wuchshülle auf Basis nachwachsender Rohstoffe - Akronym: TheForestCleanupPlastikprodukte stehen als in der Umwelt meist persistente Partikel in öffentlicher Kritik. Plastik-Wuchshüllen und Wuchsgitter (Abk. WH, meist aus PE, PP, HDPE, PVC) spielen dabei in der Waldbewirtschaftung in Deutschland eine sehr bedeutsame Rolle: mit Neuausbringung im zweistelligen Millionenbereich und ein Vielfaches davon an verbliebenen Plastik-WH. Die Verwendung seltener Baumarten im Klimawandel, der Waldumbau in stabile Mischbestände und die kostengünstige Wiederbewaldung nach klimabedingten Sturmereignissen lassen weiter stark steigende Einsatzzahlen erwarten. Das Vorhaben zielt daher auf den strategischen Auf- und Rückbau von WH: Im strategischen Aufbau werden innovative WH entwickelt mit den Eigenschaften: (1) hergestellt aus nachwachsenden (Holz-)Rohstoffen (Substitution), (2) unter Labor- und Waldbedingungen zertifiziert und vollständig biologisch abbaubar, (3) mindestens funktionsgleich zu bisherigen WH und (4) in der Ökobilanz besser. Basierend auf Vorstudien von Werkstoffproben werden in einer Produkt-Challenge Werkstoffe für Unternehmen zur Extrusion und Konfektionierung von Prototypen zu Verfügung gestellt. Versuchsanordnungen im Labor und Wald an ausgewählten Orten Deutschlands, Erfahrungen aus Aufbau, Monitoring, statistischer und ökobilanzieller Analyse, fließen in das Reengineering zur Optimierung von Werkstoffen und Prototypen ein bis zu einem Produkt unmittelbar vor Serienreife. Im strategischen Rückbau werden technische und sozioökonomische Konzepte zum Umgang mit nicht entfernten Plastik-WH entwickelt. Die Rahmenbedingungen von WH werden in bundesweiter Betrachtung des Systems Waldwirtschaft-Mensch analysiert: bzgl. Bilanzierung von Verwendungszahlen, Entsorgung und Kosten, Kundenpräferenzen, öffentliche & forstbetrieblich-interne Kommunikationskonzepte, Recht, forstlicher Förderpraxis und Beschaffungswesen. Die Integration von forstlichen Stakeholdern sichert einen erfolgreichen Innovationsprozess und ermöglicht Umsatz und Beschäftigung.Dr. Michael Schweizer
Tel.: +49 7062 97684-251
michael.schweizer@tecnaro.de
TECNARO Gesellschaft zur industriellen Anwendung nachwachsender Rohstoffe mbH
Bustadt 40
74360 Ilsfeld

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28.02.2023
2219NR432Verbundvorhaben: Entwicklung innovativer Wuchshüllen aus Nachwachsenden Rohstoffen und Konzepte zur Vermeidung von Plastikakkumulation im Wald; Teilvorhaben 5: Bewertung des Abbauverhaltens von Wuchshüllen auf Basis nachwachsender Rohstoffe - Akronym: TheForestCleanupPlastikprodukte stehen als in der Umwelt meist persistente Partikel in öffentlicher Kritik. Wuchshüllen und Wuchsgitter (Abk. WH, meist aus PE, PP, HDPE, PVC) spielen dabei mit Neuausbringung im zweistelligen Millionenbereich in der Waldbewirtschaftung in Deutschland eine sehr bedeutsame Rolle, sowie durch ein Vielfaches an nicht wieder eingesammelten WH. Dabei lassen die Verwendung seltener Baumarten im Klimawandel, der Waldumbau in stabile Mischbestände und die kostengünstige Wiederbewaldung nach klimabedingten Sturmereignissen, stark steigende Einsatzzahlen erwarten. Das Vorhaben zielt daher auf den strategischen Auf- und Rückbau von WH: Im strategischen Aufbau werden innovative WH entwickelt mit den Eigenschaften: (1) hergestellt aus nachwachsenden (Holz-)Rohstoffen (Substitution), (2) unter Labor- und Waldbedingungen zertifiziert und vollständig biologisch abbaubar, (3) mindestens funktionsgleich zu bisherigen WH und (4) in der Ökobilanz besser. Basierend auf Vorstudien von Werkstoffproben, werden in einer Produktchallenge Compounds für Unternehmen zur Extrusion und Konfektionierung von Prototypen zur Verfügung gestellt. Versuchsanordnungen im Labor und Wald an ausgewählten Orten Deutschlands, Erfahrungen aus Aufbau, Monitoring, statistischer und ökobilanzieller Analyse, fließen in das Reengineering zur Optimierung von Werkstoffen und Prototypen ein bis zu einem Produkt unmittelbar vor Serienreife. Im strategischen Rückbau werden technische und sozio-ökonomische Konzepte zum Umgang mit nicht entfernten Plastik-WH entwickelt. Die Rahmenbedingungen von WH werden in bundesweiter Betrachtung des Systems Waldwirtschaft-Mensch analysiert: bzgl. Bilanzierung von Verwendungszahlen, Entsorgung und Kosten, Kundenpräferenzen, öffentliche & forstbetrieblich-interne Kommunikationskonzepte, Recht, forstlicher Förderpraxis und Beschaffungswesen. Die Integration von forstlichen Stakeholdern sichert einen erfolgreichen Innovationsprozess und ermöglicht Umsatz und Beschäftigung. Mihaela Szegedi
Tel.: +49 7143 271-425
m.szegedi@hohenstein.de
Hohenstein Institut für Textilinnovation gGmbH
Schlosssteige 1
74357 Bönnigheim

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28.02.2023
2219NR442Verbundvorhaben: Entwicklung innovativer Wuchshüllen aus Nachwachsenden Rohstoffen und Konzepte zur Vermeidung von Plastikakkumulation im Wald; Teilvorhaben 3: Entwicklung papierbasierter Werkstoffe für Wuchshüllen aus Vulkanfiber - Akronym: TheForestCleanupPlastikprodukte stehen als in der Umwelt meist persistente Partikel in öffentlicher Kritik. Wuchshüllen und Wuchsgitter (Abk. WH, meist aus PE, PP, HDPE, PVC) spielen dabei mit Neuausbringung im zweistelligen Millionenbereich in der Waldbewirtschaftung in Deutschland eine sehr bedeutsame Rolle, sowie durch ein Vielfaches an nicht wieder eingesammelten WH. Dabei lassen die Verwendung seltener Baumarten im Klimawandel, der Waldumbau in stabile Mischbestände und die kostengünstige Wiederbewaldung nach klimabedingten Sturmereignissen, stark steigende Einsatzzahlen erwarten. Das Vorhaben zielt daher auf den strategischen Auf- und Rückbau von WH: Im strategischen Aufbau werden innovative WH entwickelt mit den Eigenschaften: (1) hergestellt aus nachwachsenden (Holz-)Rohstoffen (Substitution), (2) unter Labor- und Waldbedingungen zertifiziert und vollständig biologisch abbaubar, (3) mindestens funktionsgleich zu bisherigen WH und (4) in der Ökobilanz besser. Basierend auf Vorstudien von Werkstoffproben, werden in einer Produktchallenge Compounds für Unternehmen zur Extrusion und Konfektionierung von Prototypen zu Verfügung gestellt. Versuchsanordnungen im Labor und Wald an ausgewählten Orten Deutschlands, Erfahrungen aus Aufbau, Monitoring, statistischer und ökobilanzieller Analyse, fließen in das Reengineering zur Optimierung von Werkstoffen und Prototypen ein bis zu einem Produkt unmittelbar vor Serienreife. Im strategischen Rückbau werden technische und sozio-ökonomische Konzepte entwickelt, zum Umgang mit nicht entfernten Plastik-WH. Die Rahmenbedingungen von WH werden in bundesweiter Betrachtung des Systems Waldwirtschaft-Mensch analysiert: bzgl. Bilanzierung von Verwendungszahlen, Entsorgung und Kosten, Kundenpräferenzen, öffentliche & forstbetrieblich-interne Kommunikationskonzepte, Recht, forstlicher Förderpraxis und Beschaffungswesen. Die Integration von forstlichen Stakeholdern sichert einen erfolgreichen Innovationsprozess und ermöglicht Umsatz und Beschäftigung.M. Eng. Robert Wachter
Tel.: +49 8372 910-328
rwachter@felix-schoeller.com
Felix Schoeller Holding GmbH & Co. KG
Burg Gretesch
49086 Osnabrück

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2023-04-30

30.04.2023
2219NR448Verbundvorhaben: PLA-Schalen mit verbesserten Barriereeigenschaften für den Einsatz in MAP-Verpackungskonzepten für sensible Lebensmittel; Teilvorhaben 2: Nachhaltigere Verpackungskonzepte - Akronym: PLA4MAPIm Projekt "PLA4MAP" wird ein biobasiertes und recyclinggerechtes Verpackungskonzept für sensible Lebensmittel, wie Wurst, Käse, vorgebackene Brotprodukte und Kuchen erarbeitet. Die Verpackung besteht aus einer tiefgezogenen Polymilchsäure(PLA)-Verbund-Schale und einer PLA-Siegelfolie, die für den Einsatz als Schutzgasatmosphäre-Verpackung (MAP) entsprechende Barrierewerte hinsichtlich Sauerstoff und Wasserdampf aufweisen müssen. PLA ist ein gut verfügbares Biopolymer und vielversprechend für die Etablierung einer PLA-Kreislaufwirtschaft. Die hohe Durchlässigkeit der PLA-Schale gegenüber Wasserdampf ist nachteilig und soll durch quervernetzende Elektronenstrahlbehandlung (eBeam) sowie durch Beschichtungen mit unpolaren Materialien, wie Wachse und pflanzliche Öle, reduziert werden. Diese werden so in ihrer Formulierung und ihrem chemischen Aufbau verbessert, dass eine Bearbeitung auf kommerziellen Anlagen ermöglicht wird und ausreichende mechanische Widerstandsfähigkeit gegeben ist. Für sauerstoffempfindliche Lebensmittel wird eine bio-basierte Proteinschicht als recyclingfähige Sauerstoffbarriere integriert. Die Deckelfolie besteht ebenfalls aus PLA und wird mit geringen Mengen einer transparenten anorganischen Sperrschicht ausgestattet, welche nicht im Recyclingprozess stört. Anschließend wird mit einer weiteren PLA-Folie kaschiert. Abpackversuche werden mit ausgewählten Füllgütern durchgeführt und die Prozessparameter des Wärmekontaktsiegelns bestimmt. Die neue Verpackung wird auf ihre Recyclingfähigkeit geprüft. Neben einem mechanischen wird zusätzlich ein lösemittelbasiertes Recycling durchgeführt, das Rezyklat lebensmittelrechtlich bewertet und mögliche Folgeanwendungen untersucht. Für die Förderung der Marktdurchdringung werden die Projektergebnisse in einem öffentlich zugänglichen Anwenderhandbuch publiziert.Dr. Markus Schmid
Tel.: +49 7571 732-8402
schmid@hs-albsig.de
Hochschule Albstadt-Sigmaringen
Anton-Guenther-Str. 51
72488 Sigmaringen

2020-08-01

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31.01.2024
2219NR456Verbundvorhaben: Technologieentwicklung für Biobasierte Pouch-Verpackungen; Teilvorhaben 3: Modifizierung und Charakterisierung der Kunststoffcompounds, recycling-gerechtes Design - Akronym: TechBIOPouVZiel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung von Pouch-Verpackungen, vom Werkstoff bis zur Verpackungsmaschine, aus biobasierten Kunststoffen, einer ebenbürtigen Verarbeitbarkeit und die Betrachtung einer geeigneten werkstofflichen Recyclingstrategie für geschlossene Werk-/Wertstoffkreisläufe im Hinblick auf die Erfüllung der EU-Vorgaben. In diesem Projekt arbeiten die Partner Profol GmbH (Gewinner des "Deutschen Verpackungspreises 2018"), SN Maschinenbau GmbH und das Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik der TU Clausthal (PuK) zusammen. Um das Projekt zu einem erfolgreichen Abschluss zu führen, planen die Projektpartner die nachfolgenden Forschungs- und Entwicklungsinhalte, wobei eine enge Zusammenarbeit der Partner besonders an den Schnittstellen unabdingbar ist. Die Lebensmittelproduzenten wirken als assoziierte Partner an dem Projekt insofern mit, dass sie den Projektpartnern die Anforderungen an die Pouches für die verschiedenen Inhalte nennen und projektbegleitend die Entwicklungen unterstützen und im Hinblick auf Handhabbarkeit und optischer Aufmachung beraten und bewerten.Prof. Dr.-Ing. Gerhard Ziegmann
Tel.: +49 5323 72-2090
ziegmann@puk.tu-clausthal.de
Technische Universität Clausthal - Fakultät für Natur- und Materialwissenschaften - Clausthaler Zentrum für Materialtechnik
Leibnizstr. 9
38678 Clausthal-Zellerfeld

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2219NR462Verbundvorhaben: Technologieentwicklung für Biobasierte Pouch-Verpackungen; Teilvorhaben 2: Entwicklung eines biobasierten Folienproduktes zur Weiterverarbeitung in Beutelverpackungsmaschinen - Akronym: TechBIOPouVZiel dieses Forschungsprojektes die Entwicklung von Pouch-Verpackungen aus biobasierten Kunststoffen einer ebenbürtigen Verarbeitbarkeit und der Betrachtung einer geeigneten werkstofflichen Recyclingstrategie für geschlossene Werk-/Wertstoffkreisläufe auch im Hinblick auf die Erfüllung der EU-Vorgaben. In diesem Projekt arbeiten die Partner Profol GmbH (Gewinner des "Deutschen Verpackungspreises 2018"), SN Maschinenbau GmbH und das Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik der TU Clausthal (PuK) zusammen. Um das Projekt zu einem erfolgreichen Abschluss zu führen, planen die Projektpartner die nachfolgenden Forschungs- und Entwicklungsinhalte, wobei eine enge Zusammenarbeit der Partner besonders an den Schnittstellen unabdingbar ist. Die Lebensmittelproduzenten wirken an dem Projekt insofern mit, dass sie den Projektpartnern die Anforderungen an die Pouches für die verschiedenen Inhalte nennen und projektbegleitend die Entwicklungen unterstützen und im Hinblick auf Handhabbarkeit und optischer Aufmachung beraten und bewerten. Sandro Weyer
Tel.: +49 (0) 8055-181-273
sweyer@profol.de
Profol GmbH
Profolstr. 1-10
83128 Halfing

2021-05-01

01.05.2021

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30.04.2024
2220HV017AVerbundvorhaben: Biomimetische Plasmapolymere zur Funktionalisierung von Papier (BioPlas4Paper); Teilvorhaben 1: Papiertechnologie - Akronym: BioPlas4PaperDurch Ausstattung von Papieren mit hydrophoben und antimikrobiellen Eigenschaften wird angestrebt, die Beständigkeit dieses Werkstoffes zu steigern und damit für neuartige Anwendungsgebiete nutzbar zu machen. Im Kontrast zu aktuell eingesetzten Veredlungsstrategien soll das Verfahren der Plasmapolymerisation genutzt werden, um natürliche niedermolekulare Verbindungen (biogene Präkursoren) auf Papieroberflächen abzuscheiden. Nur durch die Polymerisation während der Beschichtung wird es möglich unlösliche Polymere konturgetreu und in Reinform auf komplexe Oberflächen zu applizieren und damit evolutionär bewährte, botanische Beschichtungsmaterialien nachzuahmen. Durch die variable Einspeisung von monomeren Vorstufen in das Trägergas des Plasmabeschichtungssystems wird es möglich die gesamte zugängliche Oberfläche des Papiergefüges(auch inline) mit funktionalen Polymeren zu beschichten. Durch spezifische Elektrodenanordnungen lassen sich direkt im Behandlungsbereich stabile und reproduzierbare Entladungsbedingungen realisieren, die gerade bei beschichtenden PECVD-Prozessen (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) eine wichtige Voraussetzung sind. Als vorteilhaft kann bei diesem Ansatz die materialsparende Applikation, der Verzicht auf Lösungsmittel, das Einsparen von Trocknungsenergie und das Potential zur Präparation auch komplexer Gradienten- oder Multischichtsysteme erwähnt werden. In Abhängigkeit des Plasmaquellenkonzeptes und der Beschichtungsparameter sowie der eingesetzten Präkursor-Verbindungen, lassen sich die Beschichtungen optimieren. Pflanzliche Inhaltstoffe stellen eine ausgesprochen vielfältige und bisher ungenutzte Quelle biogener Präkursor-Moleküle für Plasmabeschichtungen dar. Durch Nachweis materieller und ökologischer Vorteilhaftigkeit leistet das Forschungsvorhaben einen wesentlichen Beitrag um Bioraffineriekonzepte um weitere Nutzungsoptionen zu ergänzen und Einkommensalternativen für Erzeuger und Verarbeiter von Lignocellulosen zu schaffen.Dr. Andreas Geißler
Tel.: +49 6151 16-23727
geissler@cellulose.tu-darmstadt.de
Technische Universität Darmstadt - Fachbereich Chemie - Ernst-Berl-Institut für Technische und Makromolekulare Chemie
Alarich-Weiss-Str. 8
64287 Darmstadt

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2220HV017BVerbundvorhaben: Biomimetische Plasmapolymere zur Funktionalisierung von Papier (BioPlas4Paper); Teilvorhaben 2: Prozessentwicklung und -optimierung - Akronym: BioPlas4PaperDurch Ausstattung von Papieren mit hydrophoben und antimikrobiellen Eigenschaften wird angestrebt, die Beständigkeit dieses Werkstoffes zu steigern und damit für neuartige Anwendungsgebiete nutzbar zu machen. Im Kontrast zu aktuell eingesetzten Veredlungsstrategien soll das Verfahren der Plasmapolymerisation genutzt werden, um natürliche niedermolekulare Verbindungen (biogene Präkursoren) auf Papieroberflächen abzuscheiden. Nur durch die Polymerisation während der Beschichtung wird es möglich unlösliche Polymere konturgetreu und in Reinform auf komplexe Oberflächen zu applizieren und damit evolutionär bewährte, botanische Beschichtungsmaterialien nachzuahmen. Durch die variable Einspeisung von monomeren Vorstufen in das Trägergas des Plasmabeschichtungssystems wird es möglich die gesamte zugängliche Oberfläche des Papiergefüges (auch inline) mit funktionalen Polymeren zu beschichten. Durch spezifische Elektrodenanordnungen lassen sich direkt im Behandlungsbereich stabile und reproduzierbare Entladungsbedingungen realisieren, die gerade bei beschichtenden PECVD-Prozessen (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) eine wichtige Voraussetzung sind. Als vorteilhaft kann bei diesem Ansatz die materialsparende Applikation, der Verzicht auf Lösungsmittel, das Einsparen von Trocknungsenergie und das Potential zur Präparation auch komplexer Gradienten- oder Multischichtsysteme erwähnt werden. In Abhängigkeit des Plasmaquellenkonzeptes und der Beschichtungsparameter sowie der eingesetzten Präkursor-Verbindungen, lassen sich die Beschichtungen optimieren. Pflanzliche Inhaltstoffe stellen eine ausgesprochen vielfältige und bisher ungenutzte Quelle biogener Präkursor-Moleküle für Plasmabeschichtungen dar. Durch Nachweis materieller und ökologischer Vorteilhaftigkeit leistet das Forschungsvorhaben einen wesentlichen Beitrag um Bioraffineriekonzepte um weitere Nutzungsoptionen zu ergänzen und Einkommensalternativen für Erzeuger und Verarbeiter von Lignocellulosen zu schaffen.Dr. rer. nat. Kristina Lachmann
Tel.: +49 049 531 2155-683
kristina.lachmann@ist.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik (IST)
Von-Ossietzky-Str. 100
37085 Göttingen

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2220HV017CVerbundvorhaben: Biomimetische Plasmapolymere zur Funktionalisierung von Papier (BioPlas4Paper); Teilvorhaben 3: Biogene Präkursoren - Akronym: BioPlas4PaperDurch Ausstattung von Papieren mit hydrophoben und antimikrobiellen Eigenschaften wird angestrebt, die Beständigkeit dieses Werkstoffes zu steigern und damit für neuartige Anwendungsgebiete nutzbar zu machen. Im Kontrast zu aktuell eingesetzten Veredlungsstrategien soll das Verfahren der Plasmapolymerisation genutzt werden, um natürliche niedermolekulare Verbindungen (biogene Präkursoren) auf Papieroberflächen abzuscheiden. Nur durch die Polymerisation während der Beschichtung wird es möglich unlösliche Polymere konturgetreu und in Reinform auf komplexe Oberflächen zu applizieren und damit evolutionär bewährte, botanische Beschichtungsmaterialien nachzuahmen. Durch die variable Einspeisung von monomeren Vorstufen in das Trägergas des Plasmabeschichtungssystems wird es möglich die gesamte zugängliche Oberfläche des Papiergefüges (auch inline) mit funktionalen Polymeren zu beschichten. Durch spezifische Elektrodenanordnungen lassen sich direkt im Behandlungsbereich stabile und reproduzierbare Entladungsbedingungen realisieren, die gerade bei beschichtenden PECVD-Prozessen (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) eine wichtige Voraussetzung sind. Als vorteilhaft kann bei diesem Ansatz die materialsparende Applikation, der Verzicht auf Lösungsmittel, das Einsparen von Trocknungsenergie und das Potential zur Präparation auch komplexer Gradienten- oder Multischichtsysteme erwähnt werden. In Abhängigkeit des Plasmaquellenkonzeptes und der Beschichtungsparameter sowie der eingesetzten Präkursor- Verbindungen, lassen sich die Beschichtungen optimieren. Pflanzliche Inhaltstoffe stellen eine ausgesprochen vielfältige und bisher ungenutzte Quelle biogener Präkursor-Moleküle für Plasmabeschichtungen dar. Durch Nachweis materieller und ökologischer Vorteilhaftigkeit leistet das Forschungsvorhaben einen wesentlichen Beitrag um Bioraffineriekonzepte um weitere Nutzungsoptionen zu ergänzen und Einkommensalternativen für Erzeuger und Verarbeiter von Lignocellulosen zu schaffen.Dr. Jörn Appelt
Tel.: +49 40 822459-127
joern.appelt@thuenen.de
Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei - Institut für Holzforschung
Leuschnerstr. 91 c
21031 Hamburg

2020-06-01

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28.02.2022
2220HV022AVerbundvorhaben: Holz-Kunststoff-Hybrid-Gewebe/Gelege - Grundlagenuntersuchung zur Entwicklung eines innovativen Holz-Kunststoff-Hybrid-Gewebes/Geleges für den Ersatz von Stahlbewehrungen im Bau (Machbarkeitsstudie); Teilvorhaben 1: Herstellung der Fasern - Akronym: HKH-TextilGesamtziel der Machbarkeitsstudie war die Grundlagenforschung zum Einsatz von Holzmehl und Holzfasern zur Verstärkung von Kunststoffen zur Erzeugung von Holz-Kunststoffgeweben/-gelegen für den Ersatz von Stahlbewehrungen in Beton. Hauptziel war die prozesstechnische Machbarkeit der Filament- und Gewebe-/Gelegeherstellung zu eruieren und zu beweisen. Weiterhin bestand die große Herausforderung aus den Compounds Filamente mit hohen Festigkeiten und einer guten Anbindung zwischen Beton und Filament zu erzeugen. Das Teilvorhaben "Herstellung der Fasern" beschäftigte sich dabei mit der Herstellung von holzfaserverstärkten Filamenten für eine spätere Weiterverarbeitung zu Holz-Kunststoff-Hybrid-Geweben und -Gelegen für die Bewehrung von Beton. Im Fokus des Teilvorhabens lag dabei das Eincompoundieren von Holzpartikeln in verschiedene Kunststoffmatrizes und der Nachweis einer Verstreckbarkeit der hergestellten Compounds. Dafür wurden drei Holzpartikel unterschiedlicher Größe in drei unterschiedliche Polymere mit verschiedenen Füllgraden eingearbeitet. Anschließend wurden aus den Compounds durch einen Verstreckungsprozess Filamente hergestellt, die mechanischen Eigenschaften der Filamente durch Faserzugversuche ermittelt und mit denen von Stahlfasern verglichen. Wurden ausreichende Werte erreicht, erfolgte im zweiten Teilvorhaben die Herstellung eines Gelege- oder Gewebe-Musters als alternatives Bewehrungsmaterial für Beton.Es konnte im Rahmen der Machbarkeitsstudie ein breites Grundlagenwissen für den Einsatz von Holzpartikeln zur Verstärkung von Kunststoffen für die Herstellung von Holz-Kunststoffgeweben/-gelegen geschaffen werden. Es wurden Compounds aus drei Polymeren und drei Holzpartikeln mit verschiedenen Füllgraden hergestellt und anschließend erfolgreich verstreckt. Die Materialmischungen erreichten im verstreckten Zustand gute mechanische Eigenschaften. Höhere Füllgrade hatten ebenso, wie größere Füllstoffe aber eine Verringerung der Zugfestigkeit zur Folge. Versuche mit Haftvermittlern für eine verbesserte Anbindung der Holzpartikel innerhalb des Polymermatrix führten zu keiner Steigerung der Filamentmechanik. In Versuchen zur Anbindungsfestigkeit zwischen Filament und Beton zeigte sich, dass größere Füllstoffe eine deutliche Haftungsverbesserung zwischen Filament und zementärer Matrix erwirken können. Dem entsprechend muss bei der Materialentwicklung ein Kompromiss zwischen der Mechanik des Filaments und seines Anbindungsverhaltens an Beton berücksichtigt werden. Erste Vorversuche zu mittels Coextrusion hergestellten Filamenten zeigen eine Möglichkeit diesen Wiederspruch zu umgehen. Hierbei wird das Filament aus zwei Sichten aufgebaut, wodurch der Kern hohe Festigkeiten erreichen kann, während hohe Füllgrade in der Außenschicht die Anbindung erhöhen.Prof. Dr.-Ing. Nicole Strübbe
Tel.: +49 8031 805-2630
nicole.struebbe@fh-rosenheim.de
Technische Hochschule Rosenheim - Forschung und Entwicklung
Hochschulstr. 1
83024 Rosenheim

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28.02.2022
2220HV022BVerbundvorhaben: Holz-Kunststoff-Hybrid-Gewebe/Gelege - Grundlagenuntersuchung zur Entwicklung eines innovativen Holz-Kunststoff-Hybrid-Gewebes/Geleges für den Ersatz von Stahlbewehrungen im Bau (Machbarkeitsstudie); Teilvorhaben 2: Herstellung und Prüfung der textilen Flächengebilde - Akronym: HKH-TextilGesamtziel der Machbarkeitsstudie war die Grundlagenforschung zum Einsatz von Holzmehl und Holzfasern zur Verstärkung von Kunststoffen zur Erzeugung von Holz-Kunststoffgeweben/-gelegen für den Ersatz von Stahlbewehrungen in Beton. Hauptziel war die prozesstechnische Machbarkeit der Filament- und Gewebe-/Gelegeherstellung zu eruieren und zu beweisen. Weiterhin bestand die große Herausforderung aus den Compounds Filamente mit hohen Festigkeiten und einer guten Anbindung zwischen Beton und Filament zu erzeugen. Das Teilvorhaben "Herstellung und Prüfung der textilen Flächengebilde" beschäftigte sich mit der Herstellung von Garnen aus den im Teilvorhaben 1 extrudierten Filamenten zur Weiterverarbeitung zu textilen Flächengebilden in Form von Gelegen und Geweben. Dafür wurden zwei und drei Filamente auf einer Laborzwirnmaschine zu Garnen verzwirnt. Nach dem Erreichen einer genügenden Garnqualität für die verschiedenen Filamente wurden die Garne zu 1:1-Leinwandgeweben verwoben und zu Gelegen verfestigt. Die Fixierung der Kreuzungspunkte erfolgte durch Ultraschallverschweißen des polymeren Matrixmaterials. Es wurde angestrebt, eine Gittergröße von möglichst 1 x 1 cm erzielen. Die mechanischen Eigenschaften von Garnen, Geweben und Gelegen wurden gemessen.Es konnte im Rahmen der Machbarkeitsstudie gezeigt werden, dass die Herstellung von Garnen aus holzfaserverstärkten Filamenten mit zwei und drei Filamenten möglich ist. Dabei wurde festgestellt, dass das Verzwirnen zu einer Abnahme der Zugfestigkeit führt. Für das Folgeprojekt wurde deshalb u.a. geplant, Filamente mit dem dreifachen Querschnitt herzustellen, so dass der Prozessschritt des Verzwirnens entfallen kann. Sowohl die Gelege- als auch die Gewebeherstellung war erfolgreich. Es war allerdings bei der Gewebeherstellung nicht möglich, Gewebe mit genügend großen Gitterbereichen zu weben, ohne dass die Schussfäden entlang der Kettfäden verschieblich wurden. Die Gelege zeigten bei Zugversuchen vorzeitiges Versagen im Bereich der Verschweißungen. Auch hier sollte der Einsatz von dickeren Filamenten zu einer Verbesserung führen, weil die prozentuale Tiefenwirkung der Schweißzone kleiner ist.Prof. Dr.-Ing.Prof. Jens Schuster
Tel.: +49 631 3724-7049
jens.schuster@hs-kl.de
Hochschule Kaiserslautern - Campus Pirmasens - FB Angewandte Logistik- und Polymerwissenschaften - Institut für Kunststofftechnik Westpfalz (
Carl-Schurz-Str. 10-16
66953 Pirmasens

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2220HV024XNachwuchsgruppe: Holzbasierte Hochleistungsmaterialien für den 3D-Druck und die thermoplastische Fertigung (HolzMat3D) - Akronym: HolzMat3DDie 3D-Fertigung (3D-Druck und Spritzguss) ermöglicht die präzise Herstellung individuell angepasster Produkte und bietet ein großes Zukunftspotential. Zur Herstellung dieser Produkte werden gegenwärtig zumeist nicht biologisch abbaubare Kunststoffe aus Erdöl verwendet. Diese Kunststoffe tragen allerdings maßgeblich zur langanhaltenden Verschmutzung unserer Umwelt bei. Daher ist es notwendig, geeignete Materialien auf Grundlage nachwachsender Rohstoffe zu entwickeln. Die Integration von Holzcellulose (Cellulosefasern, CF und Cellulose-Nanofibrillen, CNF) in die 3D-Fertigung ist ein vielversprechender Ansatz um neuartige Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen herzustellen. Ein Ansatz des Projekts ist der Gel-3D-Druck. Hierfür werden anorganische Nanopartikel an ihrer Oberfläche modifiziert und durch eine Polymerisationsreaktion mit mehreren CNF verbunden. Durch diese Quervernetzung zwischen den einzelnen CNF wird ein starkes und widerstandsfähiges Netzwerk gebildet, das mittels Gel-3D-Druck verarbeitet werden kann. Ein weiterer Ansatz ist die Herstellung von Bionanokompositen aus CF oder CNF und einer Kunststoffmatrix. Diese biologisch basierten Komposite werden auf der einen Seite ein niedriges Gewicht aufweisen, auf der anderen Seite jedoch herausragende mechanischen Eigenschaften besitzen. Um das Haftungsvermögen zwischen CF bzw. CNF und einer Kunststoffmatrix zu gewährleisten muss jedoch die hohe Hydrophilie von Cellulose überwunden werden. Ziel des Forschungsprojektes ist demnach die Entwicklung einer universellen Grundsubstanz aus CF bzw. CNF, deren Oberfläche durch eine kontrollierte radikalische Polymerisation chemisch modifiziert wird um eine Kompatibilität zu verschiedenen Kunststoffmatrices zu bieten. Diese Hybridmaterialien werden anschließend compoundiert und durch SLS-, bzw. FDM-3D-Druck und Spritzguss konsolidiert.Dr. Julien Navarro
Tel.: +49 40 73962-612
julien.navarro@uni-hamburg.de
Universität Hamburg - Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften - Fachbereich Biologie - Institut für Holzwissenschaften - Holzphysik
Leuschnerstr. 91 c
21031 Hamburg

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28.02.2023
2220HV037AVerbundvorhaben: Filmbildner aus den biobasierten Rohstoffen Lignin und Cellulose zur Herstellung von mikroplastikfreien Kosmetikprodukten (FibioKos); Teilvorhaben 1: Anwendungsuntersuchungen - Akronym: FibioKosZiel: In der Kosmetik werden Polymerdispersionen für die Verbesserung von Haltbarkeiten der Kosmetikprodukte auf der Haut eingesetzt. Diese Polymerdispersionen bestehen überwiegend aus Polystyrolacrylat-Copolymeren, Acrylatcopolymeren oder Polyurethanen, die filmbildende Eigenschaften aufweisen, nicht wasserlöslich sind und somit beispielsweise für die Erhöhung der Wasserfestigkeit von Make-up Produkten notwendig sind. Bislang gibt es auf dem Kosmetikmarkt keine auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Filmbildner, deren Effizienz und Variabilität mit denen der genannten Polymerdispersionen vergleichbar sind. Des Weiteren sind die Polymerdispersionen schwer biologisch abbaubar, gelten als sehr lange persistent und können als Mikroplastik in die Umwelt gelangen. Deshalb tragen Kosmetikprodukte mit Polymerdispersionen derzeit zur weltweiten Problematik durch die Mikroplastikemissionen bei. Ziel dieses Vorhabens ist es, neuartige, auf nachwachsenden Rohstoffen basierende, filmformende Polymerdispersionen zu entwickeln.Dr. Henrik Petersen
Tel.: +49 911 567-2220
henrik.petersen@schwancosmetics.com
Schwan Cosmetics International GmbH
Schwanweg 1
90562 Heroldsberg

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28.02.2023
2220HV037BVerbundvorhaben: Filmbildner aus den biobasierten Rohstoffen Lignin und Cellulose zur Herstellung von mikroplastikfreien Kosmetikprodukten (FibioKos); Teilvorhaben 2: Cellulose-basierte Filmbildner - Akronym: FibioKosIn der Kosmetik werden Polymerdispersionen für die Verbesserung von Haltbarkeiten der Kosmetikprodukte auf der Haut eingesetzt. Diese Polymerdispersionen bestehen überwiegend aus Polystyrolacrylat-Copolymeren, Acrylatcopolymeren oder Polyurethanen, die filmbildende Eigenschaften aufweisen, nicht wasserlöslich sind und somit beispielsweise für die Erhöhung der Wasserfestigkeit von Make-up Produkten notwendig sind. Bislang gibt es auf dem Kosmetikmarkt keine auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Filmbildner, deren Effizienz und Variabilität mit denen der genannten Polymerdispersionen vergleichbar sind. Des Weiteren sind die Polymerdispersionen schwer biologisch abbaubar, gelten als sehr lange persistent und können als Mikroplastik in die Umwelt gelangen. Deshalb tragen Kosmetikprodukte mit Polymerdispersionen derzeit zur weltweiten Problematik durch die Mikroplastikemissionen bei. Ziel dieses Vorhabens ist es, neuartige, auf nachwachsenden Rohstoffen basierende, filmformende Polymerdispersionen zu entwickeln. Sascha Mertens
Tel.: +49 40 7333-2681
smertens@worlee.de
Worlée-Chemie GmbH - Werk Lauenburg
Worléestr. 1
21481 Lauenburg

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28.02.2023
2220HV037CVerbundvorhaben: Filmbildner aus den biobasierten Rohstoffen Lignin und Cellulose zur Herstellung von mikroplastikfreien Kosmetikprodukten (FibioKos); Teilvorhaben 3: Lignin-basierte Filmbildner - Akronym: FibioKosn der Kosmetik werden Polymerdispersionen für die Verbesserung von Haltbarkeiten der Kosmetikprodukte auf der Haut eingesetzt. Diese Polymerdispersionen bestehen überwiegend aus Polystyrolacrylat-Copolymeren, Acrylatcopolymeren oder Polyurethanen, die filmbildende Eigenschaften aufweisen, nicht wasserlöslich sind und somit beispielsweise für die Erhöhung der Wasserfestigkeit von Make-up Produkten notwendig sind. Bislang gibt es auf dem Kosmetikmarkt keine auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Filmbildner, deren Effizienz und Variabilität mit denen der genannten Polymerdispersionen vergleichbar sind. Des Weiteren sind die Polymerdispersionen schwer biologisch abbaubar, gelten als sehr lange persistent und können als Mikroplastik in die Umwelt gelangen. Deshalb tragen Kosmetikprodukte mit Polymerdispersionen derzeit zur weltweiten Problematik durch die Mikroplastikemissionen bei. Ziel dieses Vorhabens ist es, neuartige, auf nachwachsenden Rohstoffen basierende, filmformende Polymerdispersionen zu entwickeln.Dr. Stefan Friebel
Tel.: +49 531 2155-329
stefan.friebel@wki.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Holzforschung - Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI)
Bienroder Weg 54 E
38108 Braunschweig

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2220HV054AVerbundvorhaben: Beschichtungssysteme auf Basis funktionalisierter Polysaccharide (BefuPo); Teilvorhaben 2: Formulierung und Beschichtung - Akronym: BefuPoZiel dieses Projektvorhabens ist die Entwicklung von biobasierten Beschichtungssystemen auf Basis modifizierter Polysaccharide (Cellulose, Stärke, Hemicellulosen) für Holz und Holzwerkstoffe zur Verwendung im Innenbereich. Diese Beschichtungssysteme sollen wasserbasiert und nach Applikation auf das Substrat emissionsfrei sein. Der Forschungsansatz des Vorhabens beruht auf einer gezielten Oxidation der Polysaccharid-Bausteine (Anhydro-Zucker), wodurch Dialdehyd-Polysaccharide erzeugt werden. Diese wasserlöslichen Polymere haben einen geringeren Polymerisationsgrad und damit eine geringere Viskosität in wässriger Lösung als die ursprünglichen Polysaccharide. Durch die Einführung unpolarer aliphatischer Gruppen wird die Hydrophobizität erhöht und Eigenschaften gezielt eingestellt, so dass die modifizierten Dialdehyd-Polysaccharide als Filmbildner in Beschichtungssystemen eingesetzt werden können. Entsprechende Beschichtungssysteme werden dann formuliert und auf Holzoberflächen appliziert, um die Eignung der Dialdehyd-Polysaccharide als Filmbildner sowohl anhand der Eigenschaften der Formulierung als auch der beschichteten Oberfläche zu bewerten. Ein weiteres Teilziel des Projektes ist die Entwicklung von Flammschutzmitteln durch Phosphorylierung von Polysacchariden. Diese können nicht-oxidiert oder als Dialdehyd-Polymere eingesetzt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die polaren (hydrophilen) phosphorylierten Polysaccharide mit den hydrophoben alkylierten Dialdehyd-Polysacchariden kompatibel sind, so dass sie gemeinsam in einer wässrigen Dispersion formuliert werden können.Prof. Dr. Carsten Mai
Tel.: +49 551 39-19807
cmai@gwdg.de
Georg-August-Universität Göttingen - Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie - Burckhardt-Institut - Holzbiologie und Holzprodukte
Büsgenweg 4
37077 Göttingen

2021-09-01

01.09.2021

2024-08-31

31.08.2024
2220HV054BVerbundvorhaben: Beschichtungssysteme auf Basis funktionalisierter Polysaccharide (BefuPo); Teilvorhaben 1: Synthese und Modifizierung des Filmbildners - Akronym: BefuPoZiel dieses Projektvorhabens ist die Entwicklung von biobasierten Beschichtungssystemen auf Basis modifizierter Polysaccharide (Cellulose, Stärke, Hemicellulosen) für Holz und Holzwerkstoffe zur Verwendung im Innenbereich. Diese Beschichtungssysteme sollen wasserbasiert und nach Applikation auf das Substrat emissionsfrei sein. Der Forschungsansatz des Vorhabens beruht auf einer gezielten Oxidation der Polysaccharid-Bausteine (Anhydro-Zucker), wodurch Dialdehyd-Polysaccharide erzeugt werden. Diese wasserlöslichen Polymere haben einen geringeren Polymerisationsgrad und damit eine geringere Viskosität in wässriger Lösung als die ursprünglichen Polysaccharide. Durch die Einführung unpolarer aliphatischer Gruppen wird die Hydrophobizität erhöht und Eigenschaften gezielt eingestellt, so dass die modifizierten Dialdehyd-Polysaccharide als Filmbildner in Beschichtungssystemen eingesetzt werden können. Entsprechende Beschichtungssysteme werden dann formuliert und auf Holzoberflächen appliziert, um die Eignung der Dialdehyd-Polysaccharide als Filmbildner sowohl anhand der Eigenschaften der Formulierung als auch der beschichteten Oberfläche zu bewerten. Ein weiteres Teilziel des Projektes ist die Entwicklung von Flammschutzmitteln durch Phosphorylierung von Polysacchariden. Diese können nicht-oxidiert oder als Dialdehyd-Polymere eingesetzt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die polaren (hydrophilen) phosphorylierten Polysaccharide mit den hydrophoben alkylierten Dialdehyd-Polysacchariden kompatibel sind, so dass sie gemeinsam in einer wässrigen Dispersion formuliert werden können.Junior-Prof. Dr. Kai Zhang
Tel.: +49 551 394505
kai.zhang@uni-goettingen.de
Georg-August-Universität Göttingen - Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie - Burckhardt-Institut - Holztechnologie und Holzwerkstoffe
Büsgenweg 4
37077 Göttingen

2021-03-01

01.03.2021

2022-08-31

31.08.2022
2220HV055XCellulosebasierte Produkte für Farben und Lacke als Rheologieadditive und funktionale organische Füllstoffe (Lack-Verbesserer) - Akronym: Lack-VerbessererBiobasierte Produkte auf Basis von Cellulose sollen als funktionelle Additive für Farben und Lacke entwickelt werden und damit nicht-biologische Produkte ersetzen. Spezielle Celluloseprodukte, sog. Cellulosegele, werden zur Verwendung als Verdicker (Rheologieadditive) für Lacke entwickelt. Hier ersetzen sie synthetische Stoffe. Gleichzeitig soll das Trocknungsverhalten verbessert und der Filmriss verringert werden. Ein weiteres Entwicklungsziel ist der Einsatz von ultrafeiner Cellulose als Ersatz anorganischer Füllstoffe (Kieselsäure, Kreide, TiO2) in Farben und Lacken zur Verbesserung der Nassabriebbeständigkeit bzw. Kratzfestigkeit, Mattierung und der Verarbeitbarkeit von Farb- und Lacksystemen. Es wird auch hier angestrebt, nicht nur die bisher eingesetzten Füllstoffe zu ersetzen, sondern gleichzeitig die Eigenschaften der Farben und Lacke weiter zu verbessern. Die Vermarktung soll weltweit über das Vertriebsnetz der JRS erfolgen.Dr. Hans-Georg Brendle
Tel.: +49 7967 152-125
dr.brendle@jrs.de
J. Rettenmaier & Söhne GmbH + Co KG
Holzmühle 1
73494 Rosenberg

2021-07-01

01.07.2021

2023-12-31

31.12.2023
2220HV087AVerbundvorhaben: Lignin-Hydrogele für die Sorption von Metallionen und Seltenen Erden (Lignohydro-4-Metals); Teilvorhaben 1: Herstellung und Optimierung der Hydrogele - Akronym: Lignohydro-4-MetalsDie Zielstellung des vorliegenden Projektes liegt in der Entwicklung von neuartigen Adsorptionsmitteln, die es erlauben sollen, Metalle und Selten Erden unter Nutzung nachwachsender Rohstoffe aus niedrig belasteten bergbaubeeinflussten Grund- und Oberflächenwässern sowie Prozesswässern abzutrennen. Dabei ist das Vorhaben auf eine nachhaltige Ressourcen- und Wassernutzung ausgerichtet. Aus technischen Ligninen (Kraft-, Sodalignin und Lignosulfonat) sollen Lignin-Hydrogele als Adsorptionsmittel für Metalle und Selten Erden hergestellt werden. Lignine fallen als zweithäufigstes Biopolymer bei der Zellstoffherstellung und Bioraffinerie als Reststoffe an. Da dieses natürliche Polymer eine komplexe und inhomogene Struktur aufweist, welche in ihrer konkreten Zusammensetzung von verschiedenen Faktoren wie Pflanzenart, Alter oder Pflanzenteil abhängt, ist die direkte stoffliche Nutzung dieser technischen Lignine derzeit eingeschränkt. Durch einen relativ hohen Anteil an sauerstofffunktionellen Gruppen und aromatischen Ringen eignet es sich prinzipiell zur Adsorption von Metallionen via Komplexbildung. Durch physikalische und chemische Modifizierung, wie die Einstellung von Molmassen, das Einbringen funktioneller Gruppen oder Vernetzung, können Lignin-Hydrogele mit definierten Strukturen und spezifischen Sorptionseigenschaften hergestellt werden. Damit können maßgeschneiderte Adsorbentien für verschiedene Aufgaben zur Verfügung gestellt werden. Die Verwendung von Hydrogelen zeigt zudem sowohl Vorteile bei der Adsorptionskinetik als auch bei der Adsorption von Schadmetallen aus verdünnten Lösungen. Innerhalb des Projektes sollen Lignin-Hydrogele entwickelt und optimiert werden, mit denen eine Adsorption von Metallionen (Schwermetalle und Selten Erden) aus niedrig belasteten bergbaubeeinflussten Wässern, Abwässern der Rohstoffgewinnung und –verarbeitung und Prozesswässern möglich ist.Prof. Steffen Fischer
Tel.: +49 351 46331240
sfischer@forst.tu-dresden.de
Technische Universität Dresden - Fakultät Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften - Fachrichtung Forstwissenschaften - Institut für Pflanzen- und Holzchemie
Pienner Str. 8
01737 Tharandt

2021-07-01

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31.12.2023
2220HV087BVerbundvorhaben: Lignin-Hydrogele für die Sorption von Metallionen und Seltenen Erden (Lignohydro-4-Metals); Teilvorhaben 2: Adsorptionstechnologie - Akronym: Lignohydro-4-MetalsDie Zielstellung des vorliegenden Projektes liegt in der Entwicklung von neuartigen Adsorptionsmitteln, die es erlauben sollen, Metalle und Selten Erden unter Nutzung nachwachsender Rohstoffe aus niedrig belasteten bergbaubeeinflussten Grund- und Oberflächenwässern sowie Prozesswässern abzutrennen. Dabei ist das Vorhaben auf eine nachhaltige Ressourcen- und Wassernutzung ausgerichtet. Aus technischen Ligninen (Kraft-, Sodalignin und Lignosulfonat) sollen Lignin-Hydrogele als Adsorptionsmittel für Metalle und Selten Erden hergestellt werden. Lignine fallen als zweithäufigstes Biopolymer bei der Zellstoffherstellung und Bioraffinerie als Reststoffe an. Da dieses natürliche Polymer eine komplexe und inhomogene Struktur aufweist, welche in ihrer konkreten Zusammensetzung von verschiedenen Faktoren wie Pflanzenart, Alter oder Pflanzenteil abhängt, ist die direkte stoffliche Nutzung dieser technischen Lignine derzeit eingeschränkt. Durch einen relativ hohen Anteil an sauerstofffunktionellen Gruppen und aromatischen Ringen eignet es sich prinzipiell zur Adsorption von Metallionen via Komplexbildung. Durch physikalische und chemische Modifizierung, wie die Einstellung von Molmassen, das Einbringen funktioneller Gruppen oder Vernetzung, können Lignin-Hydrogele mit definierten Strukturen und spezifischen Sorptionseigenschaften hergestellt werden. Damit können maßgeschneiderte Adsorbentien für verschiedene Aufgaben zur Verfügung gestellt werden. Die Verwendung von Hydrogelen zeigt zudem sowohl Vorteile bei der Adsorptionskinetik als auch bei der Adsorption von Schadmetallen aus verdünnten Lösungen. Innerhalb des Projektes sollen Lignin-Hydrogele entwickelt und optimiert werden, mit denen eine Adsorption von Metallionen (Schwermetalle und Selten Erden) aus niedrig belasteten bergbaubeeinflussten Wässern, Abwässern der Rohstoffgewinnung und –verarbeitung und Prozesswässern möglich ist. Heike Fischer
Tel.: +49 3731 369-310
h.fischer@geosfreiberg.de
G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH
Schwarze Kiefern 2
09633 Halsbrücke

2021-12-01

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31.05.2024
2220HV093AVerbundvorhaben: Entwicklung von biobasierten recycelbaren Schichtverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 1: Entwicklung von biobasierten (PLA) Sperrholz und Bewertung der biologischen Haltbarkeit und Witterungsbeständigkeit dieses Verbundes - Akronym: BioRePlyIm Forschungsvorhaben BioRePly sollen biobasierte recycelbare Schichtverbundwerkstoffe (Sperrhölzer) aus Furnier und Polylactid entwickelt werden. Dieses biobasierte Sperrholz wird hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften untersucht. Anschließend ist die Beständigkeit gegen Außenbedingungen wie Witterungseinflüsse, holzzerstörende Pilze und Regen zu untersuchen. Im Rahmen einer Recherche und Machbarkeitsuntersuchung sollen verschiedene Sammelstrategien zur Erfassung des Materials an dessen Lebensende (End-of-Life) entworfen werden. Diese sollen verhindern, dass das Material in der thermischen Verwertung endet und somit dem Stoffkreislauf entzogen wird. Zusätzlich werden Versuche zur biologischen Abbaubarkeit der Schichtverbunde durchgeführt. Diese finden in aeroben und anaeroben Milieu statt und werden sowohl im Labormaßstab, als auch im industriellen Maßstab durchgeführt. Eine vergleichende Ökobilanz wird die Umweltauswirkungen der innovativen kompostierbaren Verbundwerkstoffe nachweisen.Prof. Dr.-Ing. André Wagenführ
Tel.: +49 351 463-38100
andre.wagenfuehr@tu-dresden.de
Technische Universität Dresden - Bereich Ingenieurwissenschaften - Fakultät Maschinenwesen - Institut für Naturstofftechnik - Professur für Holztechnik und Faserwerkstofftechnik
Marschnerstr. 39
01307 Dresden

2021-12-01

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31.05.2024
2220HV093BVerbundvorhaben: Entwicklung von biobasierten recycelbaren Schichtverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 2: Evaluation möglicher End-of-Life-Szenarien und ökobilanzielle Bewertung des Lebenszyklus von biobasiertem Sperrholz - Akronym: BioRePlyIm Forschungsvorhaben BioRePly sollen biobasierte recycelbare Schichtverbundwerkstoffe (Sperrhölzer) aus Furnier und Polylactid entwickelt werden. Dieses biobasierte Sperrholz wird hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften untersucht. Anschließend ist die Beständigkeit gegen Außenbedingungen wie Witterungseinflüsse, holzzerstörende Pilze und Regen zu untersuchen. Im Rahmen einer Recherche und Machbarkeitsuntersuchung sollen verschiedene Sammelstrategien zur Erfassung des Materials an dessen Lebensende (End-of-Life) entworfen werden. Diese sollen verhindern, dass das Material in der thermischen Verwertung endet und somit dem Stoffkreislauf entzogen wird. Zusätzlich werden Versuche zur biologischen Abbaubarkeit der Schichtverbunde durchgeführt. Diese finden in aeroben und anaeroben Milieu statt und werden sowohl im Labormaßstab, als auch im industriellen Maßstab durchgeführt. Eine vergleichende Ökobilanz wird die Umweltauswirkungen der innovativen kompostierbaren Verbundwerkstoffe nachweisen.Prof. Christina Dornack
Tel.: +49 351 463441-21
christina.dornack@tu-dresden.de
Technische Universität Dresden - Fakultät Umweltwissenschaften - Fachrichtung Hydrowissenschaften - Institut für Abfall- und Kreislaufwirtschaft
Pratzschwitzer Str. 15
01796 Pirna

2020-11-15

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2220NR012AVerbundvorhaben: Sequentiell biologisch abbaubare Geotextilien für technisch-biologische Uferbefestigungen an Binnenwasserstraßen; Teilvorhaben 1: Bioshoreline – Weiterführung der Lanzeituntersuchung - Akronym: Bioshoreline_IIGesamtziel ist die Entwicklung eines biologisch abbaubaren Geotextilfilters aus nachwachsenden Rohstoffen, der das Anwachsen der Pflanzen in technisch-biologischen Ufersicherungen ermöglicht und sich letztendlich vollständig biologisch abbaut. Geotextilfilter werden in diesen Ufersicherungen eingebaut, um zu verhindern, dass Boden durch schiffsinduzierte Belastungen aus der Böschung ausgetragen wird, bis die Pflanzenwurzeln selbst diese Aufgabe übernehmen können.Dipl.-Wirt.-Ing. Pia Borelbach
Tel.: +49 208 8598-1265
pia.borelbach@umsicht.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT)
Osterfelder Str. 3
46047 Oberhausen

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15.11.2023
2220NR012BVerbundvorhaben: Sequentiell biologisch abbaubare Geotextilien für technisch-biologische Uferbefestigungen an Binnenwasserstraßen; Teilvorhaben 2: Entwicklung und Produktion von biologisch abbaubaren Werkstoffen für extrudierte Bodennägel - Akronym: Bioshoreline_IIGesamtziel ist die Entwicklung eines biologisch abbaubaren Geotextilfilters aus nachwachsenden Rohstoffen, der das Anwachsen der Pflanzen in technisch-biologischen Ufersicherungen ermöglicht und sich letztendlich vollständig biologisch abbaut. Geotextilfilter werden in diesen Ufersicherungen eingebaut, um zu verhindern, dass Boden durch schiffsinduzierte Belastungen aus der Böschung ausgetragen wird, bis die Pflanzenwurzeln selbst diese Aufgabe übernehmen könnenDipl.-Ing. Birgit von Hansen
Tel.: +49 2154 925-128
birgit.vonhansen@fkur.com
FKuR Kunststoff GmbH
Siemensring 79
47877 Willich

2021-03-01

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2024-02-29

29.02.2024
2220NR025AVerbundvorhaben: Biobasierte Schrumpffolien für Gefrieranwendungen im Lebensmittelbereich; Teilvorhaben 1: Entwicklung von Biokunststofffilmen - Akronym: BioPrimaDas gegenständliche Vorhaben umfasst die Entwicklung einer neuartigen, nachhaltigen Alternative zu Polyethylen-Schrumpffolien, welche im Lebensmittelbereich (z.B. als Primärverpackung für Tiefkühlkost) zum Einsatz kommen sollen. Ziel ist es dabei eine Verpackung mit einem erneuerbaren Rohstoffursprung (biobasierter Anteil) von mindestens 50 Masseprozent zu entwickeln, wobei der nachhaltige Anteil durch den Zusatz thermoplastischer Stärke (TPS) in Kombination mit Biopolymeren (z.B. Polymilchsäure, Polybutylensuccinat) im Compound möglichst auf 100 Prozent gesteigert werden soll. Die mechanische Stabilität des Compounds im Zuge der Lagerung unter Gefrierbedingungen, sowie die Migrationsstabilität in Kontakt mit Lebensmitteln (im speziellen Tiefkühlpizza) sind für die Applikation entscheidend und gilt es somit im Zuge der Entwicklung sicherzustellen. Für den Einsatz als Stretch-Folie ist es desweitern notwendig, eine möglichst hohe Verstreckbarkeit zu erzielen, um das Schrumpfverhalten an die Anforderungen in großtechnischer Produktion anzupassen. Ziel ist es, durch die Entwicklung und den Einsatz funktionalisierter TPS bzw. durch Entwicklung von Compoundformulierungen auf TPS-Basis, die Verstreckbarkeit von Folienwerkstoffen soweit zu adaptieren, dass die Verarbeitung im Schrumpffolienverfahren möglich wird. Die Optimierung der mechanischen Werkstoffeigenschaften (Dehnung, Zugfestigkeit und Elastizitätsmodul), sowie der Barrierewirkung (Migration, Wasserdampf- und Sauerstoffdurchlässigkeit) sind dabei essenzieller Bestandteil des Vorhabens. Im Zuge eines neuartigen Optimierungskonzeptes erfolgt die Untersuchung der Applizierbarkeit von Mehrschichtsystemen, sowie von Beschichtungen. Zusätzlich behandelt das geplante Vorhaben die grundsätzliche Rezyklierbarkeit stärkebasierter Kunststoffe und adressiert somit die Möglichkeit einer Ressourceneffizienzsteigerung durch Schließung des Verpackungskreislaufes.Dr. Sebastian Kunz
Tel.: +49 6359 803-418
sebastian.kunz@suedzucker.de
Südzucker AG - Zentralabt. Forschung, Entwicklung und Services (ZAFES)
Wormser Str. 11
67283 Obrigheim (Pfalz)

2021-03-01

01.03.2021

2024-02-29

29.02.2024
2220NR025BVerbundvorhaben: Biobasierte Schrumpffolien für Gefrieranwendungen im Lebensmittelbereich; Teilvorhaben 2: Entwicklung und Produktion von Biokunststofffolien - Akronym: BioPrimaKunststofffolien aus Polyethylen kommen bei Tiefkühlprodukten der Firma Freiberger in drei Verpackungsstufen zum Einsatz: - als 12-15 µm LDPE-Schrumpffolie im direkten Produktkontakt (Primärverpackung) - als 20 µm LDPE-Schrumpffolie in Form einer Gebindefolie (Sekundärverpackung) - als LLDPE-Stretchfolie in Form einer Palettenwickelfolie (Tertiärverpackung) Fokus der vorliegenden Projektidee ist die Substitution der direkt mit der Pizza in Kontakt stehenden Primärverpackung mittels einer nachhaltigen Alternative auf Stärkebasis. Schwerpunkt liegt auf dem Einsatz eines möglichst hohen Anteils an nachwachsenden Rohstoffen (biobasierter Anteil). Durch den Einsatz thermoplastischer Stärke soll die Abbaubarkeit betreffender Verpackung erhöht werden, wobei außerdem die Betrachtung der Recyclingfähigkeit als Entsorgungsszenario erfolgt. Ziel ist die Entwicklung aus dem Teilvorhaben 1 betreffend deren groß-industrieller Anwendbarkeit zu prüfen. Zum Einsatz kommen dabei kommerziell verwendete Folienanlagen sowie Verpackungsmaschinen, welche bei Freiberger bzw. bei Folienproduzenten zur Verfügung stehen. Das Vorhaben umfasst sowohl die anwendungstechnischen Tests als auch die Bewertung der erzielbaren Folieneigenschaften in punkto Verstreckbarkeit, Werkstoffeigenschaften, Schweißbarkeit, Schrumpfverhalten, Barriere und Migrationsstabilität (in Kontakt mit Tiefkühlpizza). Eine Lagerung bis idealerweise -20°C muss gewährleistet sein, ohne dass das Material spröde oder brüchig wird. Des Weiteren gilt es im Zuge des UpScalings das Prozessfenster für Stärke-basierte Materialien zur Herstellung qualitativ hochwertiger Folien und Schrumpfverpackungen neu zu definieren. Die Bewertung des Einsatzes von Rezyklat im großtechnischen Prozess ist essenzieller Bestandteil des Vorhabens und soll von Grund auf evaluiert werden. Als alternative Entsorgungsvariante mit praktischem Zusatznutzen wird die Abbaubarkeit des hergestellten Folienmaterials unter Heimkompostbedingungen untersuchen.Dr. Heidi Pichorner
Tel.: +43 5262 69-110
heidi.pichorner@primas.co.at
Freiberger Lebensmittel GmbH
Zerpenschleuser Ring 1
13439 Berlin

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01.10.2020

2022-09-30

30.09.2022
2220NR038AVerbundvorhaben: Hocheffiziente, modulare Multicopter auf Basis nachwachsender Rohstoffe; Teilvorhaben 1: Entwicklung des Multicoptergesamtsystems - Akronym: HerMes-LWRMulticopter sind unbemannte Flugsysteme ("Drohnen") mit mehreren Antriebseinheiten, die sich ähnlich zu Hubschraubern fortbewegen. Der zivile Multicopter-Markt wächst seit einigen Jahren in beispielloser Geschwindigkeit. Die meisten Flugsysteme weisen recht einfache, halbzeuggetriebene Konfigurationen aus herkömmlichen oder faserverstärkten Kunststoffen auf, die sowohl Defizite in der Struktureffizienz besitzen als auch die mit Kunststoffen verbundenen großen ökologischen Probleme mit sich bringen. Weiterhin sind die meisten Fluggeräte in der Breite ihrer Anwendbarkeit limitiert (beförderbare Nutzlasten, Flugdauer,…), sodass Kunden häufig für die optimale Durchführung verschiedener Einsatzzwecke mehrere, untereinander inkompatible Systeme benötigen, was weitere Nachhaltigkeitsdefizite nach sich zieht. Die Leichtwerk Research GmbH hat ein hochinnovatives Konzept für nachhaltige, effiziente und flexibel einsetzbare Multicopter erstellt. Diese zeichnen sich auf der einen Seite durch intelligente und ultraleichte Strukturdesigns auf Basis nachwachsender Rohstoffe (z.¿B. Holz, naturfaserverstärkte Biokunststoffe) aus und auf der anderen Seite durch modulare (d.¿h. anpassbare) Systemkonfigurationen, die sowohl starke wirtschaftliche als auch Nachhaltigkeitsmehrwerte bieten. Dadurch ergeben sich ein verbesserter Kundennutzen sowie hervorragende wirtschaftliche und wissenschaftliche Verwertungschancen. Das Projekt HerMes soll die technische Machbarkeit dieses Nachhaltigkeits- und Effizienzansatz für Multicopter demonstrieren sowie eine Verwertungsgrundlage für konkurrenzfähige und vertriebsfähige Produkte schaffen. Hierfür wird im Teilvorhaben 1 ein stark multidisziplinäres Entwicklungsprogramm auf Basis von Luftfahrzeugvorentwurfsverfahren durchgeführt, welches im Ergebnis zu Demonstratoren führt, die in einer ausführlichen Testphase erprobt werden.Dipl.-Ing. Thomas Krüger
Tel.: +49 531 213 602-12
t.krueger@leichtwerk-research.de
Leichtwerk AG
Hermann-Blenk-Str. 38
38108 Braunschweig

2020-10-01

01.10.2020

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30.09.2022
2220NR038BVerbundvorhaben: Hocheffiziente, modulare Multicopter auf Basis nachwachsender Rohstoffe; Teilvorhaben 2: Untersuchung geeigneter Materialien und Fertigungsverfahren - Akronym: HerMesIm Teilvorhaben 2 werden geeignete Materialien für die Konstruktion der Multicopterstruktur entwickelt und hergestellt. Dabei stehen die drei Werkstoffklassen holzfurnierbasierte Lagenwerkstoffe, Naturfaser-Verbundkunststoffe und naturfaserverstärkte, thermoplastisch verarbeitbare Biokunststoffe im Fokus.Dr. Arne Schirp
Tel.: +49 531 2155-336
arne.schirp@wki.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Holzforschung - Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI)
Heisterbergallee 10 a
30453 Hannover

2020-10-01

01.10.2020

2022-09-30

30.09.2022
2220NR038CVerbundvorhaben: Hocheffiziente, modulare Multicopter auf Basis nachwachsender Rohstoffe; Teilvorhaben 3: Entwicklung geeigneter Klebstoffsysteme - Akronym: HerMesMulticopter sind unbemannte Flugsysteme ("Drohnen") mit mehreren Antriebseinheiten, die sich ähnlich zu Hubschraubern fortbewegen. Die meisten Flugsysteme weisen recht einfache, halbzeuggetriebene Konfigurationen aus herkömmlichen oder faserverstärkten Kunststoffen auf, die sowohl Defizite in der Struktureffizienz besitzen als auch die mit Kunststoffen verbundenen großen ökologischen Probleme mit sich bringen. Weiterhin sind die meisten Fluggeräte in der Breite ihrer Anwendbarkeit limitiert (z.B. beförderbare Nutzlasten, Flugdauer), sodass Kunden häufig für die optimale Durchführung verschiedener Einsatzzwecke mehrere, untereinander inkompatible Systeme benötigen, was weitere Nachhaltigkeitsdefizite nach sich zieht. In diesem Projekt sollen neuartige Multicopter entwickelt werden, die zum einen durch intelligente und ultraleichte Strukturdesigns auf Basis nachwachsender Rohstoffe (z. B. Holz, naturfaserverstärkte Biokunststoffe) realisiert werden sollen. Zum anderen werden durch eine modulare, d.h. anpassbare Systemkonfigurationen starke wirtschaftliche sowie Nachhaltigkeitsmehrwerte erzeugt. In Bezug auf den Leichtbau ist die Klebetechnik eine der rationellsten Fügetechniken. Für das Verbinden der ausgewählten Materialien werden zunächst die geeigneten Klebstofftypen unter Nutzung kommerziell erhältlicher, nicht zwingend biobasierter Systeme identifiziert. Da auch bei den Klebstoffen das Konzept der Nachhaltigkeit verfolgt wird, erfolgt unter Beibehaltung der notwendigen Eigenschaften der Klebstoffe die Erhöhung des Anteils nachwachsender Rohstoffe in den Formulierungen.Dr. Daniela Klein
Tel.: +49 5231 749-5318
daniela.klein@jowat.de
Jowat SE
Ernst-Hilker-Str. 10-14
32758 Detmold

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30.04.2024
2220NR040AVerbundvorhaben: Wasserdampfbarrieren auf Basis von Kolophoniumharzen, Fettsäureestern und ungesättigten vegetabilen Ölen für biobasierte Kunststoffe (Barriere); Teilvorhaben:1: Filmbildungs- und Trocknungsverhalten, Materialuntersuchung - Akronym: BarriereZiel des Projekts ist die Entwicklung von Wasserdampfbarrieren aus nachwachsenden Rohstoffen für biobasierte Kunststoffe. Dazu werden nachwachsende Rohstoffe eingesetzt, die bereits bei Beschichtungen verwendet werden. Für die Herstellung von Wasserdampfbarrieren müssen diese biobasierten Rohstoffe speziell ausgelegt und weiterentwickelt sowie untereinander formuliert werden. Die Herausforderungen sind dabei außer die Wasserdampfbarriereeigenschaften zu erzielen, dass die Lacke mit hohen Auftragsgewichten fehlerfrei und schnell verarbeitet werden können.Prof. Dr. Dirk Burth
Tel.: +49 89 1265-1558
dirk.burth@hm.edu
Hochschule für angewandte Wissenschaften München - Fakultät 05 Versorgungs- und Gebäudetechnik, Verfahrenstechnik Papier und Verpackung, Druck- und Medientechnik
Lothstr. 34
80335 München

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2220NR040BVerbundvorhaben: Wasserdampfbarrieren auf Basis von Kolophoniumharzen, Fettsäureestern und ungesättigten vegetabilen Ölen für biobasierte Kunststoff; Teilvorhaben 2: Rohstoffe und Formulierung der Beschichtungsmaterialen - Akronym: BarriereZiel des Projekts ist die Entwicklung von Wasserdampfbarrieren aus nachwachsenden Rohstoffen für biobasierte Kunststoffe. Dazu werden nachwachsende Rohstoffe eingesetzt, die bereits bei Beschichtungen verwendet werden. Für die Herstellung von Wasserdampfbarrieren müssen diese biobasierten Rohstoffe speziell ausgelegt und weiterentwickelt sowie untereinander formuliert werden. Die Herausforderungen sind dabei außer die Wasserdampfbarriereeigenschaften zu erzielen, dass die Lacke mit hohen Auftragsgewichten fehlerfrei und schnell verarbeitet werden können.Dr. Ulrike Will
Tel.: +49 89 9003-475
ulrike.will@hubergroup.com
hubergroup Deutschland GmbH
Sonnenallee 1
85551 Kirchheim b. München

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2220NR040CVerbundvorhaben: Wasserdampfbarrieren auf Basis von Kolophoniumharzen, Fettsäureestern und ungesättigten vegetabilen Ölen für biobasierte Kunststoff; Teilvorhaben 3: Beschichtungstechnik und Anlagendesign - Akronym: BarriereZiel des Projekts ist die Entwicklung von Wasserdampfbarrieren aus nachwachsenden Rohstoffen für biobasierte Kunststoffe. Dazu werden nachwachsende Rohstoffe eingesetzt, die bereits bei Beschichtungen verwendet werden. Für die Herstellung von Wasserdampfbarrieren müssen diese biobasierten Rohstoffe speziell ausgelegt und weiterentwickelt sowie untereinander formuliert werden. Die Herausforderungen sind dabei außer die Wasserdampfbarriereeigenschaften zu erzielen, dass die Lacke mit hohen Auftragsgewichten fehlerfrei und schnell verarbeitet werden können. Florian Lemm
Tel.: +49 40 85393-656
florian.lemm@kroenert.de
KROENERT GmbH & Co KG
Schützenstr. 105
22761 Hamburg

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2220NR041AVerbundvorhaben: Charakterisierung der Diffusionseigenschaften biobasierter Kunststoffe für Verpackungen; Teilvorhaben 1: Diffusionseigenschaften / Koordination - Akronym: DiBioKAus Kunststoffen wie Verpackung die in Kontakt mit Lebensmitteln (Lbm) stehen, können Stoffe wie Additive in die sie umgebenden Medien übergehen. Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt des Stoffübergangs ist dessen Diffusion im Kunststoff. Die europäische Gesetzgebung verlangt die Überprüfung der Einhaltung der Vorschriften für Stoffübergänge von Additiven aus Kunststoffen, die mit Lbm in Berührung stehen. Hierfür gibt es Migrationstests. Abseits der gesetzlichen Vorgaben für Lbm-Verpackungen sind diese Stoffeigenschaften u.a. auch für Umverpackungen von Interesse. Im Rahmen des Projekts "Evaluation of Migration Models in Support of Directive 90/128/EEC" wurde ein Diffusionsmodell entwickelt. Dieses Modell unterliegt jedoch Einschränkungen um damit Stoffkonstanten für weiterer Polymere vorherzusagen (Mercea und Piringer, 2008) und die Konformitätsbewertung mittels ¿diffusion modelling¿ basiert auf Strukturgleichheit und stößt für nicht strukturgleiche Polymere an seine Grenzen. "DiBioK" setzt hier an und adressiert die Schaffung eines Instrumentes zur Charakterisierung der Diffusionsei-genschaften biobasierter Kunststoffe.Dr. Katharina Richter
Tel.: +49 421 2246-643
katharina.richter@ifam.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM)
Wiener Str. 12
28359 Bremen

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31.08.2023
2220NR041BVerbundvorhaben: Charakterisierung der Diffusionseigenschaften biobasierter Kunststoffe für Verpackungen; Teilvorhaben 2:Probedesign - Akronym: DiBioKAus Kunststoffen wie Verpackung die in Kontakt mit Lebensmitteln stehen, können Stoffe wie Additive in die sie umgebenden Medien übergehen. Dabei sinkt deren Konzentration im Kunststoff und reichert sich in deren Umgebung wie in diesem Beispiel in Lebensmitteln an. Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt des Stoffübergangs ist dessen Diffusion im Kunststoff. Die europäische Gesetzgebung verlangt die Überprüfung der Einhaltung der Vorschriften für Stoffübergänge von Additiven aus Kunststoffen, die mit Lebensmitteln in Berührung stehen. Hierfür gibt es Migrationstests. Die Migration von Stoffen aus Kunst-stoffen erfolgt aufgrund vorhersehbarer physikalischer Prozesse. Abseits der gesetzlichen Vorgaben für Lebensmittelverpackungen sind diese Stoffeigenschaften u.a. auch für Umverpackungen von Interesse. Neben experimentellen Methoden zur Abschätzung des Stoffübergangs sind auch theoretische Methoden zulässig, um allgemein anerkannte Diffusionsmodelle als Konformitäts- und Qualitätssicherungsinstrument zu ermöglichen. Im Rahmen des Projekts "Evaluation of Migration Models in Support of Directive 90/128/EEC" wurde ein solches Diffusionsmodell entwickelt. Diese Modelle unterliegen jedoch Einschränkungen um damit Stoffkonstanten für weiterer Polymere vorherzusagen (Mercea und Piringer, 2008) und die Konformitätsbewertung mittels "diffusion modelling" basiert auf Strukturgleichheit und stößt für nicht strukturgleiche Polymere an seine Grenzen. "DiBioK" setzt hier an und adressiert die Schaffung eines Instrumentes zur Charakterisierung der Diffusionseigenschaften biobasierter Kunststoffe. Es werden Stoffkonstanten und Aktivierungsenergien für Biopolymere bestimmt. Mit Hilfe der gewonnenen Daten wird das Vorhersagemodel der EC-Richtlinie zur Abschätzung von Diffusionskoeffizienten evaluiert, um den Anwendungsbereich auch für nicht strukturgleiche Polymere zu erweitern. Ein solches Vorhersagemodel könnte den Aufwand innerhalb von Konformitätsbewertungen drastisch reduzieren.Dr. Michael Schweizer
Tel.: +49 7062 97687-251
michael.schweizer@tecnaro.de
TECNARO Gesellschaft zur industriellen Anwendung nachwachsender Rohstoffe mbH
Bustadt 40
74360 Ilsfeld

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2220NR042AVerbundvorhaben: Entwicklung eines modularen Biofassadensystems mit einer integrierten Wärmedämmung aus nachwachsenden Rohstoffen; Teilvorhaben 1: Herstellungstechnologie, Materialentwicklung und -prüfung - Akronym: BioModulDas im Verbundvorhaben gestellte Gesamtziel ist Entwicklung eines modularen Biofassadensystems mit einer integrierten Wärmedämmung aus nachwachsenden Rohstoffen.Dr.-Ing. Sandra Gelbrich
Tel.: +49 371 531-32192
sandra.gelbrich@mb.tu-chemnitz.de
Technische Universität Chemnitz - Fakultät für Maschinenbau - Institut für Allgemeinen Maschinenbau und Kunststofftechnik - Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung
Reichenhainer Str. 31/33
09126 Chemnitz

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2220NR042BVerbundvorhaben: Entwicklung eines modularen Biofassadensystems mit einer integrierten Wärmedämmung aus nachwachsenden Rohstoffen; Teilvorhaben 2: Konstruktion und Anfertigung - Akronym: BioModulDas im Verbundvorhaben gestellte Gesamtziel ist die Entwicklung eines modularen Biofassadensystems mit einer integrierten Wärmedämmung aus nachwachsenden Rohstoffen.Dipl.-Ing. Hans Ulrich Richter
Tel.: +49 371 27184-21
richter@richter-hess.de
richter & heß VERPACKUNGS-SERVICE GmbH
Werner-Seelenbinder-Str. 9
09120 Chemnitz

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2220NR042CVerbundvorhaben: Entwicklung eines modularen Biofassadensystems mit einer integrierten Wärmedämmung aus nachwachsenden Rohstoffen; Teilvorhaben 3: Entwurf, Fertigung und Montage - Akronym: BioModulDas im Verbundvorhaben gestellte Gesamtziel ist Entwicklung eines modularen Biofassadensystems mit einer integrierten Wärmedämmung aus nachwachsenden Rohstoffen. Franziska Pfalz
Tel.: +49 371 84276-0
info@fiber-tech.de
FIBER - TECH Construction GmbH
Tuchschererstr. 10
09116 Chemnitz

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2220NR043AVerbundvorhaben: Neuartige biologisch abbaubare Flaschen aus Biokunststoffen mit hohem biobasierten Anteil und hoher Barriere (Bio2Bottle); Teilvorhaben 1: Polymersynthese und Werkstoffentwicklung im Labormaßstab - Akronym: Bio2BottleZiel des Verbundvorhabens »Bio2Bottle« ist die Entwicklung eines biobasierten, rezyklierbaren Werkstoffes zur Herstellung von Flaschen. Hierbei wird während des Projektes die Wertschöpfungskette von der Additivsynthese über die Materialentwicklung bis hin zur Herstellung von Kunststoffflaschen abgedeckt. Die Flaschen werden in Endanwendungen für ein innovatives Fensterreinigungsmittel und Flüssigprodukte für den biologischen Landbau, beispielweise pflanzenwachstumsfördernde Bodenhilfsstoffe, getestet. Insbesondere wird die Rezyklierfähigkeit der Flaschen über verschiedene Verfahren experimentell untersucht und bewertet.Dr. rer. nat. Inna Bretz
Tel.: +49 208 8598-1313
inna.bretz@umsicht.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT)
Osterfelder Str. 3
46047 Oberhausen

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2220NR043BVerbundvorhaben: Neuartige biologisch abbaubare Flaschen aus Biokunststoffen mit hohem biobasierten Anteil und hoher Barriere (Bio2Bottle); Teilvorhaben 2: Synthese von Blendkomponenten, Modifikation, Optimierungen - Akronym: Bio2BottleZiel des Verbundvorhabens »Bio2Bottle« ist die Entwicklung eines biobasierten, rezyklierbaren Werkstoffes zur Herstellung von Flaschen. Hierbei wird während des Projektes die Wertschöpfungskette von der Additivsynthese über die Materialentwicklung bis hin zur Herstellung von Kunststoffflaschen abgedeckt. Die Flaschen werden in Endanwendungen für ein innovatives Fensterreinigungsmittel und Flüssigprodukte für den biologischen Landbau, beispielweise pflanzenwachstumsfördernde Bodenhilfsstoffe, getestet. Insbesondere wird die Rezyklierfähigkeit der Flaschen über verschiedene Verfahren experimentell untersucht und bewertet.Dr. Hasso v. Zychlinski
Tel.: +49 8823-1351
hasso@unavera.de
UNAVERA ChemLab GmbH
Am Ländbach 20
82481 Mittenwald

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2220NR043CVerbundvorhaben: Neuartige biologisch abbaubare Flaschen aus Biokunststoffen mit hohem biobasierten Anteil und hoher Barriere (Bio2Bottle); Teilvorhaben 3: cleaneroo Anwendungstests - Akronym: Bio2BottleZiel des Verbundvorhabens »Bio2Bottle« ist die Entwicklung eines biobasierten, rezyklierbaren Werkstoffes zur Herstellung von Flaschen. Hierbei wird während des Projektes die Wertschöpfungskette von der Additivsynthese über die Materialentwicklung bis hin zur Herstellung von Kunststoffflaschen abgedeckt. Die Flaschen werden in Endanwendungen für ein innovatives Fensterreinigungsmittel und Flüssigprodukte für den biologischen Landbau, beispielweise pflanzenwachstumsfördernde Bodenhilfsstoffe, getestet. Insbesondere wird die Rezyklierfähigkeit der Flaschen über verschiedene Verfahren experimentell untersucht und bewertet. Philipp von der Heide
Tel.: +49 163 8009866
vonderheide@cleaneroo.de
cleaneroo GmbH
Adam-Opel-Str. 12
28237 Bremen

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2220NR043DVerbundvorhaben: Neuartige biologisch abbaubare Flaschen aus Biokunststoffen mit hohem biobasierten Anteil und hoher Barriere (Bio2Bottle); Teilvorhaben 4: Komponentenauswahl, Kunststoffblendherstellung, Rezyklierbarkeitsprüfung, Nachweis biologischer Abbaubarkeit - Akronym: Bio2BottleZiel des Verbundvorhabens »Bio2Bottle« ist die Entwicklung eines biobasierten, rezyklierbaren Werkstoffes zur Herstellung von Flaschen. Hierbei wird während des Projektes die Wertschöpfungskette von der Additivsynthese über die Materialentwicklung bis hin zur Herstellung von Kunststoffflaschen abgedeckt. Die Flaschen werden in Endanwendungen für ein innovatives Fensterreinigungsmittel und Flüssigprodukte für den biologischen Landbau, beispielweise pflanzenwachstumsfördernde Bodenhilfsstoffe, getestet. Insbesondere wird die Rezyklierfähigkeit der Flaschen über verschiedene Verfahren experimentell untersucht und bewertet.Dr. Frank Martin Neumann
Tel.: +49 2154 9251-0
frank-martin.neumann@fkur.com
FKuR Kunststoff GmbH
Siemensring 79
47877 Willich

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2220NR070AVerbundvorhaben: Neue Beschichtungen aus nachwachsenden Rohstoffen - Itakonsäurebasierte Polymere mit selbstheilenden und schaltbaren Eigenschaften (IPHeilung); Teilvorhaben 1: Synthese - Akronym: IPHeilungDas Vorhaben "Neue Beschichtungen aus nachwachsenden Rohstoffen: Itakon-säurebasierte Polymere mit selbstheilenden und schaltbaren Eigenschaften" (IPHeilung) hat zum Ziel, neue selbstheilende Beschichtungen zu erforschen, welche unter Nutzung von biobasierten Monomeren (d.h. Itakonsäure und deren Ester) hergestellt werden können. Damit können die Itakonsäure und deren Ester als Alternativen für erdöl-basierte Systeme (z.B. Styrol-Acrylat-Copolymere, Acrylat-Harze) angesehen werden. In diesem Zusammenhang sollen verschiedene Copolymere hergestellt und deren Struktur-Eigenschaftsbeziehungen sollen aufgeklärt werden. Auf diese Weise können Materialien für den Einsatz in verschiedenen Anwendungsszenarien evaluiert werden. Zu diesen zählt die Anwendung der neuen Materialien als Beschichtungssysteme für Blisterlacke.Dr. Martin Hager
Tel.: +49 3641 948227
martin.hager@uni-jena.de
Friedrich-Schiller-Universität Jena - Chemisch-Geowissenschaftliche Fakultät - Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie (IOMC)
Humboldtstr. 10
07743 Jena

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2220NR070BVerbundvorhaben: Neue Beschichtungen aus nachwachsenden Rohstoffen - Itakonsäurebasierte Polymere mit selbstheilenden und schaltbaren Eigenschaften (IPHeilung); Teilvorhaben 2: Anwendungsuntersuchungen - Akronym: IPHeilungDas Vorhaben "Neue Beschichtungen aus nachwachsenden Rohstoffen: Itakon-säurebasierte Polymere mit selbstheilenden und schaltbaren Eigenschaften" (IPHeilung) hat zum Ziel, neue selbstheilende Beschichtungen zu erforschen, welche unter Nutzung von biobasierten Monomeren (d.h. Itakonsäure und deren Ester) hergestellt werden können. Damit können die Itakonsäure und deren Ester als Alternativen für erdöl-basierte Systeme (z.B. Styrol-Acrylat-Copolymere, Acrylat-Harze) angesehen werden. In diesem Zusammenhang sollen verschiedene Copolymere hergestellt und deren Struktur-Eigenschaftsbeziehungen sollen aufgeklärt werden. Auf diese Weise können Materialien für den Einsatz in verschiedenen Anwendungsszenarien evaluiert werden. Zu diesen zählt die Anwendung der neuen Materialien als Beschichtungssysteme für Blisterlacke. Frank Kamphuis
Tel.: +49 5132 5009-141
frank.kamphuis@altana.com
ACTEGA Terra GmbH
Industriestr. 12
31275 Lehrte

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2220NR089AVerbundvorhaben: Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 01: Koordination - Akronym: VerbundkoordinationInnerhalb der Studie "(Langzeit-)Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen (Bio-Resist)" konnte festgestellt werden, dass der Bedarf an Informationen zu Beständigkeiten von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen bei den befragten Unternehmen sehr hoch ist. Aus zahlreichen Gesprächen konnte allerdings abgeleitet werden, dass insbesondere die schlechte Datenlage und der schwierige Zugang zu Informationen den vermehrten Einsatz biogener Materialien verhindern. In vielen Branchen können konventionelle Werkstoffe nur substituiert werden, wenn Informationen zu den neuen Werkstoffen insbesondere hinsichtlich der Langzeitbeständigkeit vorliegen. Diese Untersuchungen sind allerdings aufwendig und müssen über mehrere Jahre kontinuierlich durchgeführt werden. Aufbauend auf der Studie soll hier der Forschungsverbund "BeBio2" anknüpfen. Innerhalb des Verbundes sollen die Langzeitbeständigkeiten bedeutender Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe untersucht und für den jeweiligen Einsatzzweck optimiert werden. Die in Kooperation mit den Industriepartnern generierten Informationen sollen in eine Datenbank einfließen, um sie allen interessierten Unternehmen leicht zugänglich zu machen. Die Größe des Forschungsverbundes macht eine zentrale Koordination des Vorhabens durch ein eigenes Teilprojekt erforderlich. Innerhalb dieses Teilprojektes sollen die zusammenfassende Berichterstattung gegenüber dem Projektträger sowie die Außendarstellung des Forschungsverbundes koordiniert werden. Des Weiteren sollen übergeordnete Arbeiten innerhalb des Verbundes bearbeitet werden. Hierzu gehören die Koordinierung der Vereinheitlichung von Untersuchungsmethoden und den daraus resultierenden Kennwerten und die Förderung des fachlichen Austauschs innerhalb und außerhalb des Forschungsverbundes. Ein weiteres wichtiges Ziel ist die Sicherstellung der Vernetzung aller Teilprojekte durch gemeinsame Workshops und einen kontinuierlichen Austausch der neu gewonnenen Erkenntnisse.Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim
Tel.: +49 561 804-3670
heim@uni-kassel.de
Universität Kassel - Fachbereich 15 Maschinenbau - Institut für Werkstofftechnik - Fachgebiet Kunststofftechnik
Mönchebergstr. 3
34125 Kassel

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2220NR089BVerbundvorhaben: Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 02: Datenbank - Akronym: BeBIO2Das Projekt soll innerhalb bestehender Datenbanken eine Plattform für die Bereitstellung von Informationen zur Beständigkeit von BK und BVW schaffen. In Verbindung mit anderen Materialeigenschaftsdaten, z.B. zu mechanischen, physikalischen oder auch elektrischen Eigenschaften, sowie mit Verarbeitungsparametern dient diese als Basis für eine nachhaltige Produktion von Industrie- und Konsumgütern aus BK und BVWErgebnisse werden in vorhandenen marktzugänglichen Datenbanken kostenlos veröffentlicht. Maßnahmen zur Motivation von Materialanbietern, die Datenbank mit selbst ermittelten Daten aufzufüllen werden konzipiert und initiiert, um langfristig ein selbst- tragendes Informationssystem zu etablieren.Dr.-Ing. Laura Thurn
Tel.: 015115905757
lthurn@altair.com
Altair Engineering GmbH
Calwer Str. 7
71034 Böblingen

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31.12.2024
2220NR089CVerbundvorhaben: Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 03: Erhöhung der Hydrolysebeständigkeit von PLA - Akronym: HydroPLAIn diesem Vorhaben soll der Fokus auf der Hydrolysebeständigkeit von PLA liegen, da diese nicht nur im Endprodukt, sondern schon während der Verarbeitung auftreten und sich negativ auf die Eigenschaften auswirken kann. Ziel des hier vorgestellten Vorhabens ist es, durch grundlegende Arbeiten ein hydrolysebeständigeres PLA zu entwickeln und somit das Anwendungsspektrum von PLA zu erweitern. Dabei soll PLA modifiziert und durch geeignete Methoden die Hydrolysebeständigkeit untersucht werden. Ziel ist es nicht nur, die Hydrolysebeständigkeit von PLA zu verstehen und die Parameter und Bedingungen herauszuarbeiten, unter denen es zur Hydrolyse kommt, sondern auch, diese zu erhöhen. Ebenso eine wichtige Rolle spielen die Modifikatoren. Diese müssen gezielt ausgewählt und ihre Funktionsweise verstanden werden, um ein bestmögliches Ergebnis zu erzielen. Am Ende des Vorhabens soll ein Eigenschaftsprofil eines hydrolysebeständigen PLA vorliegen, das eine Verwendung in neuen Anwendungsbereichen (technische und langlebige Produkte) für PLA ermöglicht.Prof. Dr.-Ing. Christian Bonten
Tel.: +49 711 685-62811
christian.bonten@ikt.uni-stuttgart.de
Universität Stuttgart - Fakultät 4 Energie-, Verfahrens- und Biotechnik - Institut für Kunststofftechnik (IKT)
Pfaffenwaldring 32
70569 Stuttgart

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2220NR089DVerbundvorhaben: Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 04.1: Datengeschützte Modellierung der Alterung - Machine Learning - Akronym: BeBIO2Ziel des Teilprojektes vom Verbundvorhaben "Beständigkeit von Biokunststoffen (BK) und Bioverbundwerkstoffen (BVK)" ist die Implementierung diverser Modelle zur Lebensdauervorhersage von BK und BVK. Dabei sollen die klassischen Methoden der Modellierung sowie die Methoden des Machine Learnings verwendet werden, um eine Vorhersage über die Lebensdauer und zusätzlich der Medienbeständigkeit von ausgewählten BK und BVK zu treffen. Hierzu sollen die Auswirkungen der Temperatur als dominierender Alterungseinfluss in Kombination mit den anwendungsbezogenen Alterungseinflüssen auf die Lebensdauer untersucht werden. Die klassischen Modelle zur Lebensdauervorhersage verschiedener Werkstoffe sollen das Verständnis über die Abläufe während der Alterung und deren Wechselwirkungen von BK und BVK erweitern. Die von den anderen Teilprojekten generierten Datensätze über das Alterungsverhalten sowie die Medienbeständigkeit sollen mithilfe der Methoden des Machine Learnings verwendet werden, um Modelle zu trainieren, welche das Alterungsverhalten und die Medienbeständigkeit vorhersagen können. Zusätzlich sollen die Modelle in der Lage sein, Ähnlichkeiten zwischen sich ähnlich verhaltenden Werkstoffen herstellen und damit die Beständigkeit zuverlässiger vorhersagen. Des Weiteren sollen die im Laufe des Teilprojektes entwickelten Modelle für die einzelnen BK und BVK im Rahmen des Verbundprojektes durch die Ergebnisse aus laufenden Alterungsversuchen validiert bzw. verbessert werden. Durch die gewonnenen Erkenntnisse und Kennwerten aus den Modellen können die Langzeitbeständigkeiten der verschiedenen BK und BVK zuverlässiger vorhergesagt werden.Dr.-Ing. Laura Thurn
Tel.: 015115905757
lthurn@altair.com
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2220NR089EVerbundvorhaben: Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 04.2: Datengeschützte Modellierung der Alterung - Klassische Modelle - Akronym: ModellierungZiel des Teilprojektes vom Verbundvorhaben "Beständigkeit von Biokunststoffen (BK) und Bioverbundwerkstoffen (BVK)" ist die Implementierung diverser Modelle zur Lebensdauervorhersage von BK und BVK. Dabei sollen die klassischen Methoden der Modellierung sowie die Methoden des Machine Learnings verwendet werden, um eine Vorhersage über die Lebensdauer und zusätzlich der Medienbeständigkeit von ausgewählten BK und BVK zu treffen. Hierzu sollen die Auswirkungen der Temperatur als dominierender Alterungseinfluss in Kombination mit den anwendungsbezogenen Alterungseinflüssen auf die Lebensdauer untersucht werden. Die klassischen Modelle zur Lebensdauervorhersage verschiedener Werkstoffe sollen das Verständnis über die Abläufe während der Alterung und deren Wechselwirkungen von BK und BVK erweitern. Die von den anderen Teilprojekten generierten Datensätze über das Alterungsverhalten sowie die Medienbeständigkeit sollen mithilfe der Methoden des Machine Learnings verwendet werden, um Modelle zu trainieren, welche das Alterungsverhalten und die Medienbeständigkeit vorhersagen können. Zusätzlich sollen die Modelle in der Lage sein, Ähnlichkeiten zwischen sich ähnlich verhaltenden Werkstoffen herstellen und damit die Beständigkeit zuverlässiger vorhersagen. Des Weiteren sollen die im Laufe des Teilprojektes entwickelten Modelle für die einzelnen BK und BVK im Rahmen des Verbundprojektes durch die Ergebnisse aus laufenden Alterungsversuchen validiert bzw. verbessert werden. Durch die gewonnenen Erkenntnisse und Kennwerten aus den Modellen können die Langzeitbeständigkeiten der verschiedenen BK und BVK zuverlässiger vorhergesagt werden.Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim
Tel.: +49 561 804-3670
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2220NR089FVerbundvorhaben: Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 05: Biokunststoffe für medizinische Anwendungen - Akronym: AlterungDurch Umwelt- und Ressourceneinsparungen gewinnen Biokunststoffe immer mehr an Bedeutung, da durch die Verwendung dieser Materialien im Vergleich zu konventionellen Kunststoffen Kohlendioxidemissionen reduziert werden können. So steigt auch im Bereich der Medizintechnik das Interesse, erdöleinsparende Produkte aus erneuerbaren Ressourcen einzusetzen. Insbesondere notwendige Informationen zur Langzeitbeständigkeit (z.B. Medien- und Temperaturbeständigkeit, Strahlungsbeständigkeit) sind in der Literatur kaum vorhanden. Eine Substitution bestehender Werkstoffe kann nur mit einer ausreichenden Datenlage bzgl. der Langzeitinformationen der einzusetzenden Materialien erfolgen. Daher ist das Ziel des Projekts die Überprüfung und Entwicklung von Untersuchungsmethoden zur Bestimmung des Shelf-Life von Materialien und Produkten, bestehend aus technischen Biokunststoffen für medizintechnische Anwendungen. In erster Linie soll es sich in diesem Vorhaben um langlebige Produkte handeln, die eine Mindesthaltbarkeit von 5 Jahren besitzen, ohne dass ihre Eigenschaften durch Alterungsprozesse negativ beeinflusst werden. Um eine Langzeitbeständigkeit von Materialien und Produkten darzustellen oder auch frühzeitig eine Zulassung für Medizinprodukte zu erlangen, werden künstliche Alterungsversuche vorgenommen, die eine Echtzeit-Alterung über die Haltbarkeitsdauer der Produkte simulieren sollen. Daher sollen in diesem Vorhaben eine Auswahl geeigneter technischer Biokunststoffe untersucht werden. Hierzu werden die hergestellten Materialien sterilisiert und anschließend verschiedenen Alterungszyklen und einer Echtzeitlagerung unterzogen. Daraufhin erfolgen mechanische, thermische und optische Untersuchungen für eine Vergleichbarkeit zwischen der künstlichen- und Echtzeitlagerung. Es sollen außerdem Aussagen über die maximale Lagerdauer ohne Veränderungen über die Material- und Produkteigenschaften getroffen werden können.Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim
Tel.: +49 561 804-3670
heim@uni-kassel.de
Universität Kassel - Fachbereich 15 Maschinenbau - Institut für Werkstofftechnik - Fachgebiet Kunststofftechnik
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2220NR089GVerbundvorhaben: Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 06.1: PLA-Stärke-Blends für technische Büroausstattungen und Spielzeug - Versuchsstand für künstliche Alterung - Akronym: PLA-Staerke-BlendsPolylactid (PLA) gilt bei Anwendern als einer der wirtschaftlich bedeutendsten Biokunststoffe mit hohem Wachstumspotential. Allerdings verhindert der im Vergleich zu Polyolefinen (PE, PP) höhere Preis, sowie der Mangel an verlässlichen Daten zur Beständigkeit, einen deutlich häufigeren Einsatz dieses Werkstoffes. Als Möglichkeiten zur Verringerung des Preises bieten sich die Zugabe von Füllstoffen und eine Verschäumung des Materials an. Stärke als Füllstoff konnte in der Vergangenheit bereits für verschiedene thermoplastische Kunststoffe eingesetzt werden. Die Verarbeitung von Stärke in PLA-Blends verbessert dabei zusätzlich deren Carbon Footprint, da die Gewinnung der Stärke im Vergleich zur PLA-Synthese deutlich weniger CO2 verursacht. PLA-Stärkeblends sind demnach -verglichen mit ungefülltem PLA- kostengünstiger und weisen darüber hinaus eine bessere Ökobilanz auf. Bisher ist allerdings nicht bekannt, welche Beständigkeiten die Blends gegenüber Umwelt- und Medieneinflüssen in verschiedenen Einsatzumgebungen aufweisen. Durch diese fehlenden Informationen nehmen bislang noch viele potenzielle Anwender Abstand vom Einsatz dieses biobasierten Materials. Um die Skepsis gegenüber dem Material und vorhandene Unzulänglichkeiten zu beseitigen, soll die Additivierung von PLA-Stärkeblends zur Verbesserung der Beständigkeit innerhalb dieses Vorhabens fokussiert werden und damit deren Einsatzfähigkeit in verschiedenen Alltags- und Gebrauchsgegenständen vorangetrieben werden. Der Nachweis der Beständigkeit gegen Umwelt- und Medieneinflüsse der Blend-Rezepturen würde das Interesse der verarbeitenden Firmen signifikant erhöhen. Da bei der Additivierung und Modifizierung auf den Einsatz von möglichst biobasierten Varianten geachtet werden soll, wäre erstmals eine kostengünstige Herstellung von im Idealfall vollständig biobasierten Bauteilen aus PLA-Stärkeblends möglich. Zusätzlich wären die je nach Anwendung geforderten Eigenschaften der Bauteile über die Lebensdauer garantiert.Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim
Tel.: +49 561 804-3670
heim@uni-kassel.de
Universität Kassel - Fachbereich 15 Maschinenbau - Institut für Werkstofftechnik - Fachgebiet Kunststofftechnik
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30.09.2024
2220NR089HVerbundvorhaben: Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 06.2: PLA-Stärke-Blends für technische Büroausstattungen und Spielzeug - Struktur-Eigenschaftsbeziehungen und Modifizierungen - Akronym: BeBIO2Polylactid (PLA) gilt bei Anwendern als einer der wirtschaftlich bedeutendsten Biokunststoffe mit hohem Wachstumspotential. Allerdings verhindert der im Vergleich zu Polyolefinen (PE, PP) höhere Preis sowie der Mangel an verlässlichen Daten zur Beständigkeit, einen deutlich häufigeren Einsatz dieses Werkstoffes. Als Möglichkeiten zur Verringerung des Preises bieten sich die Zugabe von Füllstoffen und eine Verschäumung des Materials an. Stärke als Füllstoff konnte in der Vergangenheit bereits für verschiedene thermoplastische Kunststoffe eingesetzt werden. Die Verarbeitung von Stärke in PLA-Blends verbessert dabei zusätzlich deren Carbon Footprint, da die Gewinnung der Stärke im Vergleich zur PLA-Synthese deutlich weniger CO2 verursacht. PLA-Stärkeblends sind demnach - verglichen mit ungefülltem PLA - kostengünstiger und weisen darüber hinaus eine bessere Ökobilanz auf. Bisher ist allerdings nicht bekannt, welche Beständigkeiten die Blends gegenüber Umwelt- und Medieneinflüssen in verschiedenen Einsatzumgebungen aufweisen. Durch diese fehlenden Informationen nehmen bislang noch viele potenzielle Anwender Abstand vom Einsatz dieses biobasierten Materials. Um die Skepsis gegenüber dem Material und vorhandene Unzulänglichkeiten zu beseitigen, soll die Additivierung von PLA-Stärkeblends zur Verbesserung der Beständigkeit innerhalb dieses Vorhabens fokussiert werden und damit deren Einsatzfähigkeit in verschiedenen Alltags- und Gebrauchsgegenständen vorangetrieben werden. Der Nachweis der Beständigkeit gegen Umwelt- und Medieneinflüsse der Blend-Rezepturen würde das Interesse der verarbeitenden Firmen signifikant erhöhen. Da bei der Additivierung und Modifizierung auf den Einsatz von möglichst biobasierten Varianten geachtet werden soll, wäre erstmals eine kostengünstige Herstellung von im Idealfall vollständig biobasierten Bauteilen aus PLA-Stärkeblends möglich. Zusätzlich wären die je nach Anwendung geforderten Eigenschaften der Bauteile über die Lebensdauer garantiert.Dr. rer. nat. Jens Buller
Tel.: +49 331 568-1478
jens.buller@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam

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2220NR089IVerbundvorhaben: Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 07.1: Cellulosefaserverstärkte Biokunststoffe im Consumerprodukte-Bereich - Bioverbundwerkstoffe - Akronym: BeBIO2Das Vorhaben setzt dort an, wo der bisherige Kenntnisstand zu Bioverbundwerkstoffen überproportional stark abfällt – beim Werkstoffverhalten in Abhängigkeit von potentiell eigenschaftsverändernden bzw. ungünstigen Umgebungsbedingungen und deren Einwirkzeitraum. Konkret werden systematische Untersuchungen zur Beständigkeit durchgeführt, wobei u.a. technisch und marktwirtschaftlich relevante Bioverbundwerkstoffe (Biokunststoff + biogene Verstärkungsfaser) in definierter Weise UV-Strahlung, Feuchtigkeit, Temperatur sowie Mikroorganismen ausgesetzt werden, wie sie qualitativ durchaus in der Praxis auftreten können. Es werden die zeitlichen Veränderungen, insbesondere der mechanischen Eigenschaften und der physikalischen Struktur, der Bioverbundwerkstoffe sowie der zugehörigen Referenzmaterialien verfolgt. Im Fokus stehen drei unterschiedliche biogene Verstärkungsfasertypen (Celluloseregenerat-, Zellstoff- und Naturfasern), die sich in gewissen Abstufungen hinsichtlich der chemischen Reinheit, des Celluloseanteils, der physikalischen Struktur sowie des Verstärkungspotential voneinander unterscheiden. Es ist zu erwarten, dass die drei Fasertypen unterschiedliche Beständigkeiten gegenüber den angewendeten Alterungsszenarien zeigen. Durch den Vergleich von definiert gealterten zu ungealterten Materialien können Aussagen zur Beständigkeit der untersuchten Bioverbundwerkstoffe getroffen werden. Darüber hinaus werden Erkenntnisse generiert, ob und in welchem Maße die eingesetzten Verstärkungsfasern den alterungsbedingten Eigenschaftsverlust der Biokunststoffe kompensieren oder beschleunigen. Jens Erdmann
Tel.: +49 331 568-1252
jens.erdmann@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam

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2220NR089JVerbundvorhaben: Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 07.2: Cellulosefaserverstärkte Biokunststoffe im Consumerprodukte-Bereich - Alterungsversuche - Akronym: AlterungDas Vorhaben setzt dort an, wo der bisherige Kenntnisstand zu Bioverbundwerkstoffen überproportional stark abfällt – beim Werkstoffverhalten in Abhängigkeit von potentiell eigenschaftsverändernden bzw. ungünstigen Umgebungsbedingungen und deren Einwirkzeitraum. Konkret werden systematische Untersuchungen zur Beständigkeit durchgeführt, wobei u.a. technisch und marktwirtschaftlich relevante Bioverbundwerkstoffe (Biokunststoff + biogene Verstärkungsfaser) in definierter Weise UV-Strahlung, Feuchtigkeit, Temperatur sowie Mikroorganismen ausgesetzt werden, wie sie qualitativ durchaus in der Praxis auftreten können. Es werden die zeitlichen Veränderungen, insbesondere der mechanischen Eigenschaften und der physikalischen Struktur, der Bioverbundwerkstoffe sowie der zugehörigen Referenzmaterialien verfolgt. Im Fokus stehen drei unterschiedliche biogene Verstärkungsfasertypen (Celluloseregenerat-, Zellstoff- und Naturfasern), die sich in gewissen Abstufungen hinsichtlich der chemischen Reinheit, des Celluloseanteils, der physikalischen Struktur sowie des Verstärkungspotential voneinander unterscheiden. Es ist zu erwarten, dass die drei Fasertypen unterschiedliche Beständigkeiten gegenüber den angewendeten Alterungsszenarien zeigen. Durch den Vergleich von definiert gealterten zu ungealterten Materialien können Aussagen zur Beständigkeit der untersuchten Bioverbundwerkstoffe getroffen werden. Darüber hinaus werden Erkenntnisse generiert, ob und in welchem Maße die eingesetzten Verstärkungsfasern den alterungsbedingten Eigenschaftsverlust der Biokunststoffe kompensieren oder beschleunigen.Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim
Tel.: +49 561 804-3670
heim@uni-kassel.de
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2220NR089KVerbundvorhaben: Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 08.1: Naturfaserverstärkte Bio-PA Composite für Elektronik und Automotive - Charakterisierung der Compounds - Akronym: CellEuAIn diesem Teilprojekt soll die Beständigkeit von naturfaserverstärkten technischen Biokunststoffen (Bio-PA, Bio-PBT, Bio-PTT) insbesondere für die Bereiche Elektronik und Automobil untersucht werden. Hierfür sollen zunächst Composite aus Biopolyamiden und Naturfasern hergestellt werden. Zur Verbesserung der Haltbarkeit und der Verarbeitungseigenschaften sollen geeignete Additive eingesetzt werden. Darüber hinaus ist geplant, in enger Zusammenarbeit mit den Projektpartnern aus den Bereichen Elektronik, Automotive, Rohstoffherstellung und Compoundierung relevante Beständigkeits- und Prozesseinflüsse zu identifizieren. In Abstimmung mit den Projektpartnern sollen geeignete Alterungszyklen entwickelt und implementiert werden. Die gealterten Composites sollen hinsichtlich ihrer Eigenschaften wie Geruch, Mechanik oder Ermüdung charakterisiert werden. Außerdem soll untersucht werden, wie sich der Fasergehalt auf das Alterungsverhalten der Composites und der von den Projektpartnern daraus hergestellten Musterbauteile auswirkt. Darüber hinaus soll die mechanische Langzeitbeständigkeit (Ermüdung) der Verbundwerkstoffe untersucht und optimiert werden.Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim
Tel.: +49 561 804-3670
heim@uni-kassel.de
Universität Kassel - Fachbereich 15 Maschinenbau - Institut für Werkstofftechnik - Fachgebiet Kunststofftechnik
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34125 Kassel

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31.12.2024
2220NR089LVerbundvorhaben: Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 08.2: Naturfaserverstärkte Bio-PA Composite - Akronym: CellEuAIn diesem Teilprojekt soll die Beständigkeit von naturfaserverstärkten technischen Biokunststoffen (Bio-PA, Bio-PBT, Bio-PTT) insbesondere für die Bereiche Elektronik und Automobil untersucht werden. Hierfür sollen zunächst Composite aus Biopolyamiden und Naturfasern hergestellt werden. Zur Verbesserung der Haltbarkeit und der Verarbeitungseigenschaften sollen geeignete Additive eingesetzt werden. Darüber hinaus ist geplant, in enger Zusammenarbeit mit den Projektpartnern aus den Bereichen Elektronik, Automotive, Rohstoffherstellung und Compoundierung relevante Beständigkeits- und Prozesseinflüsse zu identifizieren. In Abstimmung mit den Projektpartnern sollen geeignete Alterungszyklen entwickelt und implementiert werden. Die gealterten Composites sollen hinsichtlich ihrer Eigenschaften wie Geruch, Mechanik oder Ermüdung charakterisiert werden. Außerdem soll untersucht werden, wie sich der Fasergehalt auf das Alterungsverhalten der Composites und der von den Projektpartnern daraus hergestellten Musterbauteile auswirkt. Darüber hinaus soll die mechanische Langzeitbeständigkeit (Ermüdung) der Verbundwerkstoffe untersucht und optimiert werden.Prof. Dr.-Ing. Christian Bonten
Tel.: +49 711 685-62811
christian.bonten@ikt.uni-stuttgart.de
Universität Stuttgart - Fakultät 4 Energie-, Verfahrens- und Biotechnik - Institut für Kunststofftechnik (IKT)
Pfaffenwaldring 32
70569 Stuttgart

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30.09.2024
2220NR089MVerbundvorhaben: Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 09.1: Naturfaserverstärkte PHBV-Compounds für Elektrowerkzeuggehäuse - Prüfmethodik, Werkstoffweiterentwicklung - Akronym: PowerPHBVAngesichts des großen Potentials von PHBV, stellt sich die Frage, wie dieses für reale Anwendungen genutzt werden kann. Um diese Frage zu beantworten, soll im Rahmen dieses Teilprojekts PHBV und cellulosefaserverstärktes PHBV speziell als Werkstoff für Elektrowerkzeuggehäuse untersucht werden. Zukünftig sollen sich so konventionelle Thermoplaste wie ABS oder PA6 erfolgreich durch biobasierte Kunststoffe subsituieren lassen. Elektrowerkzeuggehäuse unterliegen während ihrer Nutzung vielfältigen Belastungen. Dazu gehören Beanspruchungen durch chemische, thermische, mechanische und elektrische Faktoren. Um diesen anspruchsvollen Anwendungsbereich für PHBV zu erschließen, sollen im Rahmen dieses Vorhabens Modifikationen vorgenommen werden. Dabei kann es sich um chemische Modifikationen, um die gezielte Zugabe von Verstärkungsstoffen (speziell cellulose-Regeneratfasern) oder um das Herstellen von Blends handeln. Eine enge Kooperation mit Herstellern von Elektrowerkzeugen stellt dabei sicher, dass industrierelevante Anforderungen berücksichtigt werden und mögliche Modifikationen in der Praxis umsetzbar sind. Eine weitere Herausforderung bei der Substitution von konventionellen Thermoplasten durch Biopolymere liegt in der schlechten Datenlage hinsichtlich konstruktionsrelevanter Kennwerte. Um dieser Problematik zu begegnen, fließen alle im Laufe des Vorhabens ermittelten Kennwerte in eine Datenbank. Diese soll nach Projektende Unternehmen zur Verfügung gestellt werden, um ihnen den Umstieg auf biobasierte Kunststoffe zu erleichtern.Prof. Dr.-Ing. Christian Bonten
Tel.: +49 711 685-62811
christian.bonten@ikt.uni-stuttgart.de
Universität Stuttgart - Fakultät 4 Energie-, Verfahrens- und Biotechnik - Institut für Kunststofftechnik (IKT)
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2220NR089NVerbundvorhaben: Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 09.2: Naturfaserverstärkte PHBV-Compounds für Elektrowerkzeuggehäuse - Compoundierung - Akronym: BeBIO2Angesichts des großen Potentials von PHBV, stellt sich die Frage, wie dieses für reale Anwendungen genutzt werden kann. Um diese Frage zu beantworten, soll im Rahmen dieses Teilprojekts PHBV und cellulosefaserverstärktes PHBV speziell als Werkstoff für Elektrowerkzeuggehäuse untersucht werden. Zukünftig sollen sich so konventionelle Thermoplaste wie ABS oder PA6 erfolgreich durch biobasierte Kunststoffe subsituieren lassen. Elektrowerkzeuggehäuse unterliegen während ihrer Nutzung vielfältigen Belastungen. Dazu gehören Beanspruchungen durch chemische, thermische, mechanische und elektrische Faktoren. Um diesen anspruchsvollen Anwendungsbereich für PHBV zu erschließen, sollen im Rahmen dieses Vorhabens Modifikationen vorgenommen werden. Dabei kann es sich um chemische Modifikationen, um die gezielte Zugabe von Verstärkungsstoffen (speziell cellulose-Regeneratfasern) oder um das Herstellen von Blends handeln. Eine enge Kooperation mit Herstellern von Elektrowerkzeugen stellt dabei sicher, dass industrierelevante Anforderungen berücksichtigt werden und mögliche Modifikationen in der Praxis umsetzbar sind. Eine weitere Herausforderung bei der Substitution von konventionellen Thermoplasten durch Biopolymere liegt in der schlechten Datenlage hinsichtlich konstruktionsrelevanter Kennwerte. Um dieser Problematik zu begegnen, fließen alle im Laufe des Vorhabens ermittelten Kennwerte in eine Datenbank. Diese soll nach Projektende Unternehmen zur Verfügung gestellt werden, um ihnen den Umstieg auf biobasierte Kunststoffe zu erleichtern. Tobias Hückstaedt
Tel.: +49 331 568-1440
tobias.hueckstaedt@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam

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31.12.2024
2220NR089OVerbundvorhaben: Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 10.1: Innenraumbauteile aus Bio-PA für die Automobilindustrie - Werkstoffoptimierung - Akronym: BestIBioPABiobasierte Kunststoffe werden bislang kaum in langlebigen Produkten bzw. technischen Be-reichen wie dem Automobil- oder Transportsektor eingesetzt. Ein Kunststoff, welcher in voll-ständig biobasierten Varianten erhältlich ist und dem ein großes Potenzial als Hochleistungs-kunststoff attestiert wird, ist Bio-Polyamid (Bio-PA). Die Forschung zu den Synthesemöglich-keiten ist hier bereits weit fortgeschritten und das gute Eigenschaftsprofil im Vergleich zu an-deren biobasierten Polymeren lässt daher einen variablen Einsatz vor allem auch im Automo-tive-Bereich erwarten. Der Forschungsfokus von Bio-PA lag bislang auf der Werkstoffentwick-lung und weniger auf der Untersuchung von Alterungseigenschaften. Informationen zu Lang-zeitbeständigkeiten von Bio-PA bei bestimmten Umgebungseinflüssen, die im Automobilbe-reich allgemein und speziell im Interieur gefordert werden, sind kaum bekannt. Daraus resul-tiert bislang eine gewisse Skepsis bei Automobilherstellern, Bio-PA im Interieur einzusetzen. Das Ziel dieses Vorhabens ist daher die Untersuchung der Langezeitbeständigkeit von Bio-PA in Bezug auf eine Anwendung im Automobilinnenraumbereich. Der Schwerpunkt liegt auf ty-pisch auftretenden Umgebungseinflüssen im Interieurbereich wie Temperaturschwankungen oder UV-Strahlung durch Sonneneinstrahlung. Anschließend soll die Veränderung derjenigen Werkstoffeigenschaften betrachtet werden, welche im Innenraum besonders hohen Anforde-rungen unterliegen wie z. B. mechanische Eigenschaften, Optik und Haptik oder evtl. auftre-tende Geruchsemissionen. Basierend auf den Ergebnissen, sollen Ansätze zur Optimierung der Alterungseigenschaften über eine Modifizierung von Bio-PA erarbeitet und getestet wer-den. Das im Vorhaben erarbeitete Wissen soll abschließend über verschiedene Kommunikati-onswege und Datenbanken in Forschung und Industrie übertragen werden. Insgesamt soll so die Skepsis von Automobilherstellern gegenüber der Verwendung von biobasierten Kunststoffen reduziert werden.Prof. Dr.-Ing. Christian Bonten
Tel.: +49 711 685-62811
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2220NR089PVerbundvorhaben: Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 10.2: Innenraumbauteile aus Bio-PA für die Automobilindustrie - Beständigkeit - Akronym: BestIBioPABiobasierte Kunststoffe werden bislang kaum in langlebigen Produkten bzw. technischen Bereichen wie dem Automobil- oder Transportsektor eingesetzt. Ein Kunststoff, welcher in vollständig biobasierten Varianten erhältlich ist und dem ein großes Potenzial als Hochleistungskunststoff attestiert wird, ist Bio-Polyamid (Bio-PA). Die Forschung zu den Synthesemöglichkeiten ist hier bereits weit fortgeschritten und das gute Eigenschaftsprofil im Vergleich zu anderen biobasierten Polymeren lässt daher einen variablen Einsatz vor allem auch im Automotive-Bereich erwarten. Der Forschungsfokus von Bio-PA lag bislang auf der Werkstoffentwicklung und weniger auf der Untersuchung von Alterungseigenschaften. Informationen zu Langzeitbeständigkeiten von Bio-PA bei bestimmten Umgebungseinflüssen, die im Automobilbereich allgemein und speziell im Interieur gefordert werden, sind kaum bekannt. Daraus resultiert bislang eine gewisse Skepsis bei Automobilherstellern, Bio-PA im Interieur einzusetzen. Das Ziel dieses Vorhabens ist daher die Untersuchung der Langezeitbeständigkeit von Bio-PA in Bezug auf eine Anwendung im Automobilinnenraumbereich. Der Schwerpunkt liegt auf typisch auftretenden Umgebungseinflüssen im Interieurbereich eines Automobils wie Temperaturschwankungen oder UV-Strahlung durch Sonneneinstrahlung. Anschließend soll die Veränderung derjenigen Werkstoffeigenschaften betrachtet werden, welche im Innenraum besonders hohen Anforderungen unterliegen wie z. B. mechanische Eigenschaften, Optik und Haptik oder evtl. auftretende Geruchsemissionen. Basierend auf den Ergebnissen, sollen Ansätze zur Optimierung der Alterungseigenschaften über eine Modifizierung von Bio-PA erarbeitet und getestet werden. Das im Vorhaben erarbeitete Wissen soll abschließend über verschiedene Kommunikationswege und Datenbanken in Forschung und Industrie übertragen werden. Insgesamt soll so die Skepsis von Automobilherstellern gegenüber der Verwendung von biobasierten Kunststoffen reduziert werden.Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim
Tel.: +49 561 804-3670
heim@uni-kassel.de
Universität Kassel - Fachbereich 15 Maschinenbau - Institut für Werkstofftechnik - Fachgebiet Kunststofftechnik
Mönchebergstr. 3
34125 Kassel

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2220NR089QVerbundvorhaben: Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 11: Naturfaserverstärkte Lignin-basierte Epoxidharze - Akronym: BeBIO2Ziel des Teilvorhabens M ist es, ligninbasierte Epoxidharze sowohl für kalthärtende als auch warmhärtende Anwendungen zu entwickeln und zu Duromeren bzw. Kompositen zu verarbeiten. Die so gewonnenen Materialien sind entsprechend ihrer Beständigkeit gegenüber verschiedenen Belastungen zu testen. Dabei spielen einerseits Witterungseinflüsse wie UV-Strahlung, Temperatur und Feuchtigkeit eine besondere Rolle. Außerdem gilt es, Belastungen im Erdreich durch Feuchtigkeit, pH-Wert und Mikroorganismen zu erfassen.Dr. rer. nat. Gunnar Engelmann
Tel.: +49 331 568-1210
gunnar.engelmann@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam

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2220NR089RVerbundvorhaben: Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 12.1: Hochgefüllte PE-Ligninblends für den Bau-/Außenbereich - Beständigkeit - Akronym: BeBIO2Die Substitution erdölbasierter Kunststoffe durch Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe wird oft durch einen Mangel an Informationen zu den einzelnen Materialsystemen eingeschränkt (FNR-Studie FKZ22001017) Dem soll durch die Generierung einer Datenbank und der Entwicklung geeigneter biogener Materialsysteme innerhalb des Gesamtvorhabens "Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen" entgegengewirkt werden. Das vorliegende Teilvorhaben beinhaltet die Witterungs- und Chemikalienbeständigkeit von vollständig biobasierten und hochgefüllten Bio-PE-Ligninblends in Bezug auf Außenanwendungen. Es werden Bio-PE-Ligninblends mit erhöhter Witterungsbeständigkeit entwickelt, welche langlebige Applikationen im Baubereich forcieren. Hierzu wird der Einfluss des Lignintyps und –anteils in kompatibilisiertem Bio-HDPE auf die Witterungs- und Chemikalienbeständigkeit untersucht. Neben der Analyse separierter Umwelteinflüsse wie der Temperatur, der UV-Strahlung und der Wasseraufnahme wird deren Kombination mittels Klimakammer untersucht. Zur Integrierung und Erhöhung der Verwendung von ligninbasierten Materialien für Außenanwendungen, wird ein Bio-PE-Lignin-Stabilisator-Blendsystem entwickelt. Neben dem Einsatz eines Stabilisators werden die Bio-PE-Ligninblends in einem anschließenden Prozessschritt elektronenstrahlbehandelt, um Vernetzungsreaktionen zu initiieren, welche ebenfalls zur Erhöhung der Beständigkeit dienen.Dr. Melanie Bartel
Tel.: +49 331 568-1434
melanie.bartel@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam

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2220NR089SVerbundvorhaben: Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen; Teilvorhaben 12.2: Hochgefüllte PE-Ligninblends für den Bau-/Außenbereich - Charakterisierung - Akronym: LPEResistDie Substitution erdölbasierter Kunststoffe durch Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe wird oft durch einen Mangel an Informationen zu den einzelnen Materialsystemen eingeschränkt (FNR-Studie FKZ22001017) Dem soll durch die Generierung einer Datenbank und der Entwicklung geeigneter biogener Materialsysteme innerhalb des Gesamtvorhabens "Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen" entgegengewirkt werden. Das vorliegende Teilvorhaben beinhaltet die Witterungs- und Chemikalienbeständigkeit von vollständig biobasierten und hochgefüllten Bio-PE-Ligninblends in Bezug auf Außenanwendungen. Es werden Bio-PE-Ligninblends mit erhöhter Witterungsbeständigkeit entwickelt, welche langlebige Applikationen im Baubereich forcieren. Hierzu wird der Einfluss des Lignintyps und –anteils in kompatibilisiertem Bio-HDPE auf die Witterungs- und Chemikalienbeständigkeit untersucht. Neben der Analyse separierter Umwelteinflüsse wie der Temperatur, der UV-Strahlung und der Wasseraufnahme wird deren Kombination mittels Klimakammer untersucht. Zur Integrierung und Erhöhung der Verwendung von ligninbasierten Materialien für Außenanwendungen, wird ein Bio-PE-Lignin-Stabilisator-Blendsystem entwickelt. Neben dem Einsatz eines Stabilisators werden die Bio-PE-Ligninblends in einem anschließenden Prozessschritt elektronenstrahlbehandelt, um Vernetzungsreaktionen zu initiieren, welche ebenfalls zur Erhöhung der Beständigkeit dienen.Prof. Dr.-Ing. Christian Bonten
Tel.: +49 711 685-62811
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Universität Stuttgart - Fakultät 4 Energie-, Verfahrens- und Biotechnik - Institut für Kunststofftechnik (IKT)
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70569 Stuttgart

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2220NR090AVerbundvorhaben: Dauerhafte und ressourcenschonende Composit-Strukturbauteile auf Basis neuartig vorbehandelter und verarbeiteter Bastfasern; Teilvorhaben 1: Auswahl, Konditionierung und Vorbehandlung von Naturfasern - Akronym: DuroBastIm Verbundvorhaben "DuroBast" werden innovative, biobasierte Materialien entwickelt, die als Werkstoff zur Herstellung von Strukturbauteilen für verschiedene Anwendungen im Großserienmaßstab dienen. Das Ziel ist die Herstellung thermoplastisch umformbarer naturfaserverstärkter Kunststoffe (NFK) mit geringer Feuchteaufnahme und verbesserten mechanischen Eigenschaften. Sie sollen dafür geeignet sein, in Bereichen eingesetzt werden zu können, die bislang auf Grund unzureichender Festigkeiten und hohem Feuchteaufnahmevermögen für Naturfasern nicht zugänglich waren. Als Polymermatrix werden biobasierte Kunststoffe dienen, um zu 100% biobasierten Materialien zu gelangen. Entlang der Wertschöpfungskette von der Faser bis zur Anwendung erarbeiten die Projektpartner gemeinsam Lösungswege zur Zielerreichung und übertragen die Projektergebnisse auf die konkreten Anwendungsfelder Automobilinterieur, Sportgeräte und den öffentlichen Transport. Angepasste Charakterisierungsmethoden ermöglichen fundierte Aussagen über das Eigenschaftsprofil der Werkstoffe sowie realistische Lebensdauervorhersagen unter verschiedenen Einsatzbedingungen. Eine parallel durchgeführte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung gewährleistet, dass frühzeitig nur aus ökonomischer Sicht umsetzbare Lösungswege weiterverfolgt werden. In diesem Teilvorhaben liegt der Schwerpunkt auf der Auswahl Konditionierung und Vorbehandlung der Naturfasern, mit dem Ziel die Fasern auf geeignete Weise hydrophob auszurüsten, um die Wasseraufnahmefähigkeit der Verbundwerkstoffe herabzusetzen. Zur Zielerreichung werden einerseits innovative Faserkonditionierungen zum Einsatz kommen, andererseits werden die Faserkavitäten und –zwischenräume mit einem Polymer gefüllt, so dass auch an beschädigten Stellen und Schnittkanten die Wasseraufnahme verhindert wird. Ein weiter Schwerpunkt dieses Teilvorhabens ist die Evaluation, an welcher Stelle der Prozesskette die Faservorbehandlung am wirtschaftlichsten und effektivsten durchzuführen ist.Dr.-Ing. Roland Klein
Tel.: +49 6151 705-8611
roland.klein@lbf.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF-K)
Schloßgartenstr. 6
64289 Darmstadt

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2220NR090BVerbundvorhaben: Dauerhafte und ressourcenschonende Composit-Strukturbauteile auf Basis neuartig vorbehandelter und verarbeiteter Bastfasern; Teilvorhaben 2: Prozessentwicklung zur Herstellung von Garnen und textilen Flächen - Akronym: DuroBastIm Verbundvorhaben "DuroBast" werden innovative, biobasierte Materialien entwickelt, die als Werkstoff zur Herstellung von Strukturbauteilen für verschiedene Anwendungen im Großserienmaßstab dienen. Das Ziel ist die Herstellung thermoplastisch umformbarer naturfaserverstärkter Kunststoffe (NFK) mit geringer Feuchteaufnahme und verbesserten mechanischen Eigenschaften. Sie sollen dafür geeignet sein, in Bereichen eingesetzt werden zu können, die bislang auf Grund unzureichender Festigkeiten und hohem Feuchteaufnahmevermögen für Naturfasern nicht zugänglich waren. Als Polymermatrix werden biobasierte Kunststoffe dienen, um zu 100% biobasierten Materialien zu gelangen. Entlang der Wertschöpfungskette von der Faser bis zur Anwendung erarbeiten die Projektpartner gemeinsam Lösungswege zur Zielerreichung und übertragen die Projektergebnisse auf die konkreten Anwendungsfelder Automobilinterieur, Sportgeräte und den öffentlichen Transport. Angepasste Charakterisierungsmethoden ermöglichen fundierte Aussagen über das Eigenschaftsprofil der Werkstoffe sowie realistische Lebensdauervorhersagen unter verschiedenen Einsatzbedingungen. Eine parallel durchgeführte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung gewährleistet, dass frühzeitig nur aus ökonomischer Sicht umsetzbare Lösungswege weiterverfolgt werden. Das Teilvorhaben 2 besteht aus zwei Aufgaben. Die erste Aufgabe umfasst die Prozessentwicklung zur Herstellung der innovativen drehungsarmen Garne. Diese Garne werden am ITA in enger entwickelt. Das Potential der Garne wird an vereinfachten Faserverbundproben getestet. Das Ergebnis sind die Parameter zur Herstellung der Garne, die das Hochskalieren beim Projektpartner WS ermöglichen. Die zweite Aufgabe des Teilvorhabens ist die Entwicklung der textilen Flächen. Basierend auf den am ITA im Labormaßstab gewonnenen Erkenntnissen wird die Firma Gustav Gerster GmbH & Co. KG im Unterauftrag das Hochskalieren übernehmen. Das ITA unterstützt durch die Charakterisierung der entwickelten Textilen. Seyit Halaç
Tel.: +49 241 80 22088
seyit.halac@ita.rwth-aachen.de
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen - Fakultät 4 - Maschinenwesen - Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University und Lehrstuhl für Textilmaschinenbau (ITA)
Otto-Blumenthal-Str. 1
52074 Aachen

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2220NR090CVerbundvorhaben: Dauerhafte und ressourcenschonende Composit-Strukturbauteile auf Basis neuartig vorbehandelter und verarbeiteter Bastfasern; Teilvorhaben 3: Prozessentwicklung und Simulation zur Herstellung und Umformung der Halbzeuge - Akronym: DuroBastIn dem hier vorgeschlagenen Projekt "DuroBast" sollen innovative, biobasierte Materialien entwickelt werden, die als Werkstoff zur Herstellung von Strukturbauteilen für verschiedene Anwendungen im Großserienmaßstab dienen. Das Ziel ist die Herstellung thermoplastisch umformbarer naturfaserverstärkter Kunststoffe (NFK) mit geringer Feuchteaufnahme und verbesserten mechanischen Eigenschaften, wie erhöhter Steifigkeit oder Zugfestigkeit. Sie sollen dafür geeignet sein, in Bereichen eingesetzt werden zu können, die bislang auf Grund unzureichender Festigkeiten und hohem Feuchteaufnahmevermögen für Naturfasern nicht zugänglich waren. Als Polymermatrix werden biobasierte Kunststoffe dienen, um zu 100% biobasierten Materialien zu gelangen. Vorgesehen ist hierfür bevorzugt die Polymilchsäure (PLA), da diese in ausreichenden Mengen verfügbar ist und bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen verarbeitet werden kann. Flankierend und alternativ hierzu können weitere Polyester aus der Gruppe der Polyhydroxyalkanoate sowie verschiedene Polyamide betrachtet werden. Als Verstärkungsfasern sind solche vorgesehen, die in Deutschland kultiviert werden und nachhaltig verfügbar sind. Insbesondere handelt es sich dabei um die Bastfasern Hanf und Flachs, wobei der Schwerpunkt in DuroBast auf die Hanffasern gelegt wird, die hauptsächlich in Deutschland angebaut werden. Das Ziel ist dabei, die Verwendung der heimischen Fasern durch Modifizierung zu verbessern und neue Einsatzbereiche zu erschließen. Es wird ein besonderes Augenmerk darauf gelegt, dass zu einem möglichst frühen Zeitpunkt des Projektverlaufs ein geeigneter Fasertyp festgelegt wird, mit dem alle Projektpartner arbeiten, um die Ergebnisse untereinander vergleichbar zu machen. Zusätzlich werden weitere Fasertypen im kleinen Maßstab in die Untersuchungen mit einbezogen und untereinander verglichen, so dass final für die Demonstratoranwendungen der jeweils am besten geeignete Fasertyp zum Einsatz kommt.Prof. Dr.-Ing. Peter Mitschang
Tel.: +49 631 2017-102
peter.mitschang@ivw.uni-kl.de
Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH
Erwin-Schrödinger-Str. 58
67663 Kaiserslautern

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2220NR090EVerbundvorhaben: Dauerhafte und ressourcenschonende Composit-Strukturbauteile auf Basis neuartig vorbehandelter und verarbeiteter Bastfasern; Teilvorhaben 5: Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Herstellprozesses - Akronym: DuroBastDie nova-Institut GmbH ist Antragsteller des Teilvorhaben 6 "Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Herstellprozesses neuartiger naturfaserverstärkter, feuchtebeständiger Composit-Strukturbauteile". Sie nimmt damit eine zentrale Position im Gesamtvorhaben ein, indem sie in Teilaufgabe 9 entlang der Wertschöpfungskette sowohl die verwendeten Rohstoffe als auch die zum Einsatz kommenden Verfahren hinsichtlich Preis, Verfügbarkeit und Übertragbarkeit auf großtechnische Prozesse evaluiert. Hierzu ist sie in ständigem Kontakt mit allen Projektpartnern, um die erforderlichen Daten auszutauschen. Als Basis für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung wird ein Arbeitsdokument erstellt, in dem die Systemgrenzen und Rahmenbedingungen definiert werden. Dieses Dokument wird kontinuierlich während des Projektverlaufs an die jeweils aktuelle Ergebnislage angepasst. Das Ziel dieses Teilvorhabens ist schließlich die Erstellung eines Szenarios, das neben der Umsetzbarkeit insbesondere auch die Marktgängigkeit der Materialien und Produkte berücksichtigt. Dieses Teilvorhaben ist insofern ein essenzieller Bestsandteil des Gesamtvorhabens, da auf Basis der Ergebnisse hieraus frühzeitig unrentable Lösungswege ausgeschlossen werden können und somit sich die Forschungsarbeiten auf marktfähige Produkte konzentrieren können. Darüber hinaus wird dieses Teilvorhaben einen wesentlichen Beitrag zum Ergebnistransfer in Teilaufgabe 1 (AP 1.3) leisten. In Zusammenarbeit mit dem Projektkoordinator wird hierzu die Öffentlichkeitsarbeit aller Projektpartner koordiniert. Darüber hinaus werden Publikationen, die das Gesamtvorhaben betreffen, gemeinsam mit dem Fraunhofer LBF erstellt. Auf Grund des umfangreichen Netzwerkes an Interessenten für Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen wird die nova-Institut GmbH als Multiplikator für die Verbreitung der Ergebnisse dienen.Dr. rer. nat. Asta Partanen
Tel.: +49 2233 4814-59
asta.partanen@nova-institut.de
nova-Institut für politische und ökologische Innovation GmbH
Industriestr. 300, Chemiepark Knapsack
50354 Hürth

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2220NR090FVerbundvorhaben: Dauerhafte und ressourcenschonende Composit-Strukturbauteile auf Basis neuartig vorbehandelter und verarbeiteter Bastfasern; Teilvorhaben 6: Herstellung eines Demonstrators für Übergangssysteme im öffentlichen Nah- und Fernverkehr (Naturfaserverstärkte Elastomere) - Akronym: DuroBastAls Ziel des Projektes DuroBast sollen innovative, biobasierte und thermoplastisch umformbare Materialien entwickelt werden, die als Werkstoff zur Herstellung von Strukturbauteilen für verschiedene Anwendungen im Großserienmaßstab dienen. Die Produkte sollen dabei eine geringere Feuchteaufnahme und verbesserte mechanische Eigenschaften aufweisen. Sie sollen dafür geeignet sein, in Bereichen eingesetzt werden zu können, die bislang auf Grund unzureichender Festigkeiten und hohem Feuchteaufnahmevermögen für Naturfasern nicht zugänglich waren. Als Polymermatrix werden biobasierte Kunststoffe dienen, um zu 100% biobasierten Materialien zu gelangen. Es wird entlang der kompletten Wertschöpfungskette von der Faser bis zur Anwendung gemeinsam an Lösungswegen zur Zielerreichung gearbeitet und die Projektergebnisse auf die konkreten Anwendungsfelder wie den öffentlichen Transport übertragen, anhand derer die Vorteile der Neuentwicklung herausgearbeitet werden. Angepasste Charakterisierungsmethoden ermöglichen Aussagen über das Eigenschaftsprofil der Werkstoffe sowie realistische Lebensdauervorhersagen unter verschiedenen Einsatzbedingungen. Eine parallel durchgeführte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung gewährleistet, dass frühzeitig nur aus ökonomischer Sicht umsetzbare Lösungswege weiterverfolgt werden. Das Teilprojekt fokussiert sich auf die Herstellung von Faltenbälgen für Übergangssysteme im öffentlichen Nah- und Fernverkehr. Hierzu werden im Labor- und Pilotmaßstab die Herstellung von naturfaserverstärkten Elastomeren aus textilen Flächen untersucht. Dabei werden die zuvor unbehandelten Naturfaser-Halbzeuge mit verschiedenen Substraten getränkt um eine ausreichende Imprägnierung zu erreichen. Das Ziel ist dabei eine für den Beschichtungsprozess geeignete textile Fläche zu erhalten. Im nächsten Schritt werden die so erhaltenen, getränkten, textilen Flächen dem Beschichtungsprozess zugeführt, auf die technische Einsatzfähigkeit geprüft und zu Demonstratoren aufgebaut.Dr. rer. nat. Alexander Ungefug
Tel.: +49 561 998-1825
alexander.ungefug@hubner-germany.com
Hübner GmbH & Co. KG
Heinrich-Hertz-Str. 2
34123 Kassel

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2220NR094AVerbundvorhaben: Biobasierte Harze für die serielle Verarbeitung faserverstärkter Bauteile; Teilvorhaben 1: Materialentwicklung und Prozessanpassung - Akronym: BioResinProcessDas Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines nachhaltigen Exterieurbauteil im Automobil. Neben einen Bioanteil von mindestens 85 %, das schießt die Naturfaser (NF)-verstärkung, das Harz und die Lackierung ein, soll auch das Herstellungsverfahren ökobilanziert werden. Die Kooperationspartner Fraunhofer WKI, HOBUM Oleochemicals GmbH, Porsche AG und Four Motors GmbH werden das werkstoffliche Potenzial von biobasierten Faserverbundwerkstoffen anhand des technischen Lastenheftes zur Produktion von Straßenfahrzeugen abgeleiten und insbesondere in dem Bereich Oberflächenqualität und duktilem Versagensverhalten umfassende Entwicklungsarbeit leisten, um die biogenen Werkstoffe auf das technische Niveau der etablierten Systeme zu heben. Es stünden nach Projektabschluss die notwendigen Erkenntnisse für einen erfolgreichen Transfer auf eine industrielle Serienproduktion zur Verfügung. Damit folgt dieses Vorhaben dem Ziel der Europäischen Union eine CO2 neutrale Automobilproduktion bis 2050 zu erreichen. Ole Hansen
Tel.: +49 511 9296-2822
ole.hansen@wki.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Holzforschung - Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI)
Heisterbergallee 10 a
30453 Hannover

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2220NR094BVerbundvorhaben: Biobasierte Harze für die serielle Verarbeitung faserverstärkter Bauteile; Teilvorhaben 2: Entwicklung biobasierter Härter für Epoxidharze auf Basis von pflanzlichen Ölen - Akronym: BioResinProcessTV2Vorhabenbeschreibung kurz Das Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines nachhaltigen Exterieurbauteil im Automobil. Neben einen Bioanteil von mindestens 85 %, das schießt die Naturfaser (NF)-verstärkung, das Harz und die Lackierung ein, soll auch das Herstellungsverfahren ökobilanziert werden. Die Kooperationspartner Fraunhofer WKI, HOBUM Oleochemicals GmbH, Porsche AG und Four Motors GmbH werden das werkstoffliche Potenzial von biobasierten Faserverbundwerkstoffen anhand des technischen Lastenheftes zur Produktion von Straßenfahrzeugen abgeleiten und insbesondere in dem Bereich Oberflächenqualität und duktilem Versagensverhalten umfassende Entwicklungsarbeit leisten, um die biogenen Werkstoffe auf das technische Niveau der etablierten Systeme zu heben. Es stünden nach Projektabschluss die notwendigen Erkenntnisse für einen erfolgreichen Transfer auf eine industrielle Serienproduktion zur Verfügung. Damit folgt dieses Vorhaben dem Ziel der Europäischen Union eine CO2 neutrale Automobilproduktion bis 2050 zu erreichen. Im vorliegenden Teilvorhaben 2 werden die geeigneten Härter auf Basis nachwachsender Rohstoffe entwickelt und zu Systemen Harz / Härter kombiniert, wobei mit Bezug auf die Vorgaben des Resin Transfer Moulding (RTM) der nachwachsende Anteil maximiert wird.Dr. Jens Lüttke
Tel.: +49 40 76625567
jluettke@hobum.de
HOBUM Oleochemicals GmbH
Konsul-Ritter-Str. 10
21079 Hamburg

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2220NR126AVerbundvorhaben: Polylactid als nachhaltiges optisches Material; Teilvorhaben 1: Materialentwicklung und Bewertung der biologischen Abbaubarkeit - Akronym: PLANOMDie Schwerpunkte des AMIBM e.V. liegen in der Herstellung von Polymerblends und Fasern bzw. Mikrogranulaten und der Bewertung der biologischen Abbaubarkeit. Für die Herstellung von Blends wird PLA durch geeignete Anpassung von Taktizität (intramolekulares D/L-Verhältnis) und Enantiomerenverhältnis (intermolekulares D/L-Verhältnis) so optimiert, dass Polymere erhalten werden, die für optische Anwendungen und die Verarbeitung geeignet sind. Zudem werden selbstverstärkte optische Verbundwerkstoffe realisiert, die sich aus zwei verschiedenen PLA-Typen zusammensetzen. Einem PLA-Typ mit niedriger Schmelztemperatur zur Bildung der Matrix und einem PLA-Typ mit ultrahoher Steifigkeit und hoher Schmelztemperatur zur Bildung der Verstärkungskomponente. Die leicht recycelbaren und industriell biologisch abbaubaren Verbundwerkstoffe sind für eine hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit sowie für eine hohe Temperatur- und Hydrolysestabilität ausgelegt, wodurch PLA zu einem Material aufgewertet wird, das sich für technisch anspruchsvollere und anspruchsvollere Endanwendungen in der Optik eignet. Die Herstellung eines biobasierten, bioabbaubaren Polymerblends für optische Anwendungen soll realisiert werden, indem die Nachkristallisation und damit milchige Eintrübung vermieden wird. Der Lösungsansatz besteht im Blenden von PLA mit neuartigen amorphen Biopolymeren. Eine ähnliche Lösung wurde schon mit PLLA und PMMA erfolgreich umgesetzt, diese Blends sind jedoch wegen des PMMA nicht komplett biologisch abbaubar. Der letzte Schwerpunkt der Aktivitäten des AMIBM e.V. besteht in der Bestimmung der biologischen Abbaubarkeit der im Projekt entwickelten optischen Kunststoffe.Prof. Dr.-Ing. Gunnar Seide
Tel.: +31 640 703346
gunnar.seide@amibm.de
Aachen Maastricht Institute for Biobased Materials e.V.
Lutherweg 2
52074 Aachen

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30.09.2024
2220NR126BVerbundvorhaben: Polylactid als nachhaltiges optisches Material; Teilvorhaben 2: Additivierung und Analyse optischer Eigenschaften - Akronym: PLANOMDas Teilvorhaben an der Hochschule Hamm-Lippstadt hat zwei Ziele und Aufgabenbereiche, diese sind: 1. Additivierung Das Kristallisationsverhalten von PLA soll durch Additivierung mit kristalliner Nanocellulose (CNC) in geeigneter Weise eingestellt werden. Nanocellulose wird in die PLA-Kunststoffformulierung eingebracht, um das Kristallisationsverhalten in geeigneter Weise zu beeinflussen. Ideal wäre die vollständige Kristallisation des PLA unter ausschließlicher Bildung nanoskaliger Kristallite. Die Compounds sollen vollständig aus biologisch abbaubaren Komponenten bestehen. Je nach Erfolg dieser Strategie, sollen bei Bedarf andere biobasierte Additive eingesetzt werden. Dies können z.B. Oligolactide oder das Stearamid (EBS) und seine Derivate (EBHS) sein. 2. Analyse optischer Eigenschaften, Alterung Materialien aus den eigenen Arbeitspaketen und denen des Partners AMIBM werden hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften und der prognostizierten Lebensdauer bewertet. Dezidierte Apparaturen werden zur Untersuchung der Lebensdauer der Materialien eingesetzt, insbesondere die (auch simultane) Belastung durch erhöhte Temperaturen und intensive kurzwellige optische Strahlung (vor allem blaues Licht) werden untersucht. Die Untersuchungen geben Aufschluss über die Einsatzbarkeit der Materialien im realen Anwendungsfall und mögliche Anwendungsbereiche. Die Materialien werden vor, während und nach den Alterungsversuchen mit Hilfe spektroskopischer und kalorimetrischer Methoden, Größenausschlusschromatographie (GPC), Mikroskopie sowie mechanischer Tests charakterisiert. Die Untersuchungen ermöglichen so Materialoptimierungen und ggf. gezielte Anpassung der Zusammensetzung.Prof. Dr. Jörg Meyer
Tel.: +49 2381 8789-811
joerg.meyer@hshl.de
Hochschule Hamm-Lippstadt
Marker Allee 76-78
59063 Hamm

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2220NR126CVerbundvorhaben: Polylactid als nachhaltiges optisches Material; Teilvorhaben 3: Analyse des Schmelz- und Kristallisationsverhaltens sowie der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen - Akronym: PLANOMDas vorliegende Teilvorhaben befasst sich mit zwei Arbeitsschwerpunkten. Es werden die Polymeren, in erster Linie Polylactide sowie die einzusetzenden Zuschlagsstoffe sofern sie polymeren oder kolloidalen Charakter haben, mittels Vielwinkellichtstreuung und Fraunhoferbeugung analysiert. Die Analytik mittels statischer und dynamischer Lichtstreuung und Fraunhoferbeugung ergibt die molare Masse sowie die Größe der polymeren und kolloidalen Teilchen und erlaubt somit Aussagen über Struktur-Eigenschaftbeziehungen im Zusammenhang mit dem späteren Materialeinsatz zu treffen. Der zweite und auch umfangreichere Arbeitsschwerpunkt umfasst die Untersuchung des Schmelz- und Kristallisationsverhaltens der von den Kooperationspartnern entwickelten, polylactidbasierten Materialien. Im Fokus steht dabei die Fragestellung, inwiefern zugesetzte Additive oder eine Bestrahlung der Proben das Kristallisationsverhalten hinsichtlich der angestrebten optischen Eigenschaften des Materials verbessern. Die Arbeiten werden vor allem mit einer eigens für den Zweck gebauten und im Verlauf der Arbeiten noch weiter zu optimierenden Kleinwinkellichtstreuanlage durchgeführt und erlauben eine Untersuchung des Kristallwachstums bzw. des Aufschmelzvorgangs von Kristallen, also genau der Vorgänge die die optischen Eigenschaften ganz wesentlich mitbestimmen. Flankierende Röntgenstreuung soll gegebenenfalls die kristalline Phase der Materialien identifizieren.Professor Dr. Klaus Huber
Tel.: +49 5251 60-2125
klaus.huber@upb.de
Universität Paderborn - Fakultät für Naturwissenschaften - Department Chemie
Warburger Str. 100
33098 Paderborn

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30.06.2024
2220NR252XHerstellung funktionaler Polysaccharidgele unter Anwendung selektiver Synthesemethoden (FunPolyGel) - Akronym: FunPolyGelDas Projekt befasst sich mit der Entwicklung von innovativen Hydro- und Aerogelen auf der Basis von Polysacchariden, die im deutschen Agrar-, Forst-, und Lebensmittelbereich von großer Bedeutung sind (Stärke, Cellulose, Hemicellulosen). Damit soll ein nachhaltiger Beitrag zur gesteigerter Wertschöpfung dieser nachwachsenden Rohstoffe geleistet werden. Das Projekt hat es sich zum Ziel gesetzt, neuartige modulare Methoden zur Herstellung von Polysaccharidhydrogelen und -aerogelen zu entwickeln, die eine gezielte Steuerung des Eigenschafts- und Anwendungsspektrums ermöglichen. Unter Nutzung modularer Konzepte werden neuartige Polysaccharidderivate mit "komplementären" reaktiven Gruppen synthetisiert. Diese reagieren mit hoher Effizienz, unter milden Reaktionsbedingungen (z.B. in Wasser) und hochgradig chemoselektiv (ausschließlich mit dem entsprechenden "komplementären Gegenpart"). Dieses Prinzip wird genutzt, um die Polysaccharide zu definierten 3D-Netzwerken (Gele) zu verknüpfen und gleichzeitig um weitere Funktionalitäten einzuführen, die für die späteren Anwendungen erforderlich sind. Durch selektive Quervernetzung reaktiver Polysaccharidderivate in Wasser sollen Hydrogele hergestellt werden. Diese werden entweder direkt für bestimmte Anwendung genutzt oder durch geeignete Trocknungsmethoden in Aerogele überführt. Das modulare Synthesekonzept bietet viele Möglichkeiten, die Materialeigenschaften gezielt zu variieren. Es werden umfassende Struktur-Eigenschafts-Beziehungen erarbeitet, die die Grundlage für ein rationales Materialdesign bilden. Es werden maßgeschneiderte Hydrogel- und Aerogelmaterialien für spezifische Anwendungen z.B. in den Bereichen Biomedizin, Umwelt- und Agrartechnik entwickelt. Hierzu werden grundlegende Aspekte wie die Wirkstoffbeladung /-freisetzung, selektive Schadstoffaufnahme, Wasser- / Nährstoffspeicherung und grundlegende biologische Eigenschaften (Biokompatibilität, Bioabbaubarkeit) untersucht.Prof. Dr. Thomas Heinze
Tel.: +49 3641 948270
thomas.heinze@uni-jena.de
Friedrich-Schiller-Universität Jena - Chemisch-Geowissenschaftliche Fakultät - Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie (IOMC)
Humboldtstr. 10
07743 Jena

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2220NR256AVerbundvorhaben: Entwicklung von Naturfaserverstärkten Kunststoffen aus Bastfasern und Polylactid mit verbesserter Schalldämpfung durch Baumwolle; Teilvorhaben 1: Materialentwicklung - Akronym: MatCOmpDas angestrebte Forschungsvorhaben zielt auf die Entwicklung von Naturfaserverstärkten Kunststoffen (NFK) mit erhöhter Schalldämpfung für Anwendung z. B. im Automobilbereich oder der Architektur. Die Verbunde sollen aus der Bindefaser Polylactid (PLA) und Bastfasern mithilfe eines Thermoforming-Prozesses hergestellt werden. Der Biokunststoff PLA wird aus natürlichen Rohstoffen hergestellt und ist industriell kompostierbar. Somit kann das im Projekt entwickelte Produkt ohne vorherige Trennung kompostiert werden. Durch die Zugabe von Baumwolle soll die akustische Wirkung (Dämpfung) verbessert werden, indem die Lufteinschlüsse (Poren) durch die Feinheit der Baumwolle in der Anzahl erhöht und in der Form verkleinert werden. Dieses Wirkprinzip wird durch eine erhöhte Feinheit der Fasern verstärkt, wodurch der Einsatz von Baumwolle aufgrund ihrer Eigenschaften zu Verbesserungen führt: Baumwolle ist im Gegensatz zu anderen Naturfasern feiner, wodurch sich auch das Gesamtgewicht verringert. Gleichzeitig sollen die mechanischen Eigenschaften wie die Festigkeit und Biegesteifigkeit dadurch nicht reduziert werden. Während des Projektes werden ebenfalls die akustischen Kennwerte auf Basis von Porenanalysen, Luftdurchlässigkeits- und Impedanzmessungen geprüft und bewertet. Durch die numerische Beschreibung und Validierung mithilfe von Simulationen soll ein digitaler Zwilling erstellt werden, dessen Ergebnisse zur Entwicklung eines Demonstratorbauteils dienen. Franziska Stehle
Tel.: +49 421 218-59653
stehle@faserinstitut.de
FASERINSTITUT BREMEN e.V.
Am Biologischen Garten 2
28359 Bremen

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30.09.2023
2220NR256BVerbundvorhaben: Entwicklung von Naturfaserverstärkten Kunststoffen aus Bastfasern und Polylactid mit verbesserter Schalldämpfung durch Baumwolle; Teilvorhaben 2: Messtechnische und numerische Charakterisierung - Akronym: AcouCOmpNaturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK), aus einer Verstärkungsfaser (Naturfasern) und Matrixfaser (thermoplastische Fasern) werden aus Vliesstoffen durch einen Thermoformingprozess hergestellt, indem die Matrixfaser aufgeschmolzen und das Material versteift wird. Das angestrebte Forschungsvorhaben zielt auf die Entwicklung von Naturfaserverstärkten Kunststoffen, im folgenden auch Composites genannt, mit erhöhter Schalldämpfung für Anwendungen z. B. im Automobilbereich als Türinnenraumverkleidung oder der Architektur für Trennwände. Die Verbunde sollen aus der Bindefaser Polylactid (PLA) und Bastfasern (Flachs, Hanf) sowie Baumwolle (CO) hergestellt werden. Der Biokunststoff PLA wird aus natürlichen Rohstoffen hergestellt und ist industriell kompostierbar. Somit kann das im Projekt entwickelte Produkt aus den Naturfasern und Polylactid ohne vorherige Trennung kompostiert werden. Durch die Zugabe von Baumwolle (u.a. Kurzfasern oder Linters) soll die akustische Wirkung (Dämpfung) verbessert werden, indem die Lufteinschlüsse (Poren) durch die Feinheit der Baumwolle in der Anzahl vergrößert und im Volumen verringert werden. Gleichzeitig sollen die mechanischen Eigenschaften wie die Festigkeit und Biegesteifigkeit erhalten bleiben. Die morphologischen Eigenschaften der Baumwolle führen zu einem verbesserten akustischen Verhalten im Vergleich zu anderen Naturfasern. In dem Vorhaben sollen Composites aus Bastfasern und Baumwolle mit der Bindefaser Polylactid hergestellt und auf ihre mechanischen und physikalischen Eigenschaften (Zugverhalten, Brennverhalten etc.) untersucht werden. Diese Kennwerte sollen durch die Zugabe von Baumwolle nicht reduziert werden. Durch die numerische Beschreibung und Validierung mithilfe von Simulationen soll ein digitaler Zwilling erstellt werden, dessen Ergebnisse zur Entwicklung eine Demonstratorbauteils dienen. Der digitale Zwilling ist die Grundlage des Simulationsvorgehens.Dr.-Ing. Sören Keuchel
Tel.: +49 40 30087045
keuchel@novicos.de
Novicos GmbH
Veritaskai 8
21079 Hamburg

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2220NR285XVorprojekt - Engineering von neu-designten Performance-Polymeren auf Basis von R,S-Polyhydroxybuttersäure (PHB) aus nachwachsenden Rohstoffen - Akronym: VorEndPPDas Vorhaben zielt auf eine biotechnologische Synthese von PHB gemischter Taktizitäten ((R,S)-PHB), die bislang fermentativ nicht erreichbar sind. Neuartige Varianten mit verbesserten Materialeigenschaften sollen so verfügbar werden und das Nutzungspotenzial von Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen erweitern. Trotz vieler günstiger Eigenschaften mit Blick auf Nachhaltigkeit und Umweltaspekte ist die Marktdurchdringung von PHB noch gering. Natürliches, fermentativ hergestelltes PHB ist ein vollständig isotaktisches Polymer aus (R)-3-Hydroxybuttersäuremonomeren. Seine gegenüber Polypropylen schlechteren thermoplastischen Eigenschaften, die u.a. die Verarbeitung zu flexiblen, dünnen Schichten erschweren, limitieren maßgeblich seine Anwendung. Additive zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit erhöhen zumeist die Kosten und/oder verursachen toxische Abbauprodukte, verschlechtern die Bioabbaubarkeit und bergen die Gefahr von Gesundheitsrisiken. In Vorarbeiten konnte der Projektpartner TUM-BGP durch chemische Synthese von PHB mit (R)- und (S)-Monomeren zeigen, dass sich mit den Taktizitäten auch wesentliche physikalische Parameter der Polymere ändern, wodurch ein Tayloring der Eigenschaften möglich wird. Bei TUM-CBR wurden bereits erste PHB-Synthasen entwickelt, die die Option bieten, (S)-3-Hydroxybuttersäure in das Polymer einzubauen. In einem geplanten Vorhaben soll ein weiterführendes Engineering und ein Transfer von effizienten (R,S)-PHB-Synthasen in Fermentationsstämme erfolgen, um maßgeschneiderte PHB-Varianten zu erhalten und damit neue biobasierte Materialien zu entwickeln. Im hier beantragten Vorprojekt dazu sollen PHBs mit gemischten Taktizitäten ((R,S)-PHB) auf ihre Polymer- und Werkstoffeigenschaften und die Variationsbreite der enzymatischen Synthese gemischttaktischer PHBs näher untersucht werden, um daraus eine verbesserte Abschätzung der Erfolgsaussichten des Technologiekonzeptes und des weiteren F&E-Bedarfs zu liefern.Prof. Volker Sieber
Tel.: +49 9421 187-300
sieber@tum.de
Technische Universität München - Campus Straubing für Biotechnologie und Nachhaltigkeit - Lehrstuhl für Chemie Biogener Rohstoffe
Schulgasse 16
94315 Straubing

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2220NR297XSelbstverstärkendes Einkomponenten-Verbundmaterial auf Basis von Polymilchsäure - Akronym: AllPLACoZiel des Projektes liegt in der Entwicklung eines auf Polymilchsäure (PLA) basierenden selbstverstärkenden Einkomponenten-Verbundmaterials, dessen Eigenverstärkung über Fasern gewährleistet wird, die aus PLA-Stereokomplexen (scPLA) bestehen und einen um ca. 50 K höheren Schmelzpunkt im Vergleich zur PLA-Matrix aufweisen. Die generierten Ergebnisse sollen hierbei die Herstellung von quasi-isotropen, faserverstärkten Einkompomponenten-Verbundmaterialien durch das Doppel-Pultrusionsverfahren mit nachfolgender Spritzgusstechnologie ermöglichen. Weiterhin soll eine Prozessentwicklung zur Herstellung von Stereokomplex-PLA Folien durchgeführt werden.Dr. rer. nat. André Lehmann
Tel.: +49 331 568-1510
andre.lehmann@iap.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)
Geiselbergstr. 69
14476 Potsdam

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31.12.2024
2221HV093XMultifunktionelle, biobasierte Klebstoffe und Reaktionsdübelmassen auf Basis von Celluloseacrylat/-methacrylat (Cellulose-Acrylate) - Akronym: Cellulose-AcrylateDas Ziel des Vorhabens ist die Bereitstellung neuartiger, biobasierter und multifunktioneller, radikalisch härtender Harzsysteme für Hightech-Anwendungen in der Industrie und im Bausektor. Die Harzsysteme sollen für LED-lichthärtende Hochleistungs-Industrieklebstoffe verwendet werden, die sich für anspruchsvolle Klebeaufgaben eignen, z.B. in der Elektronik, und im Bausektor in chemischen Dübeln (Injektionsdübelmassen) eingesetzt werden können. Hierfür müssen sie die für Außenanwendungen und den Einsatz auf der Baustelle nötigen Verarbeitungseigenschaften aufweisen und nach dem Härtungsprozess hohe Tragfähigkeit gewährleisten. In beiden Anwendungsgebieten werden sie ein besonders schnelles, dauerhaftes und belastbares Verbinden ermöglichen und dabei, neben dem Umstand, dass sie größtenteils biobasiert sein werden, kostengünstig, toxikologisch unbedenklich sowie sehr emissionsarm sein und zusätzliche Funktionalitäten wie flammwidrige Eigenschaften aufweisen. Dies soll erreicht werden, indem erstmalig Acryl- bzw. Methacrylsäureester der Cellulose als reaktive Komponenten in Harzsystemen eingesetzt werden. Auf Grund der besonderen Struktur der Reaktivkomponenten werden beim Härtungsprozess Quervernetzungen zwischen den biobasierten Makromonomeren untereinander und weiteren Rezepturbestandteilen geknüpft. Dies führt zu einer hohen Netzwerkdichte und damit zu außerordentlich guten mechanischen Eigenschaften mit einer sehr hohen Funktionalität. Zusätzlich lassen sich über die funktionellen Gruppen weitere Eigenschaften direkt ins Netzwerk einzubringen. Um die o.g. Anforderungen zu erreichen, werden in diesem Vorhaben die Struktureigenschaften der Celluloseacrylate & –methacrylate für den Einsatz in Reaktionsdübelmassen und Hochleistungs-Industrieklebstoffen angepasst und optimiert. Das finale Ziel besteht in optimierten Rezepturen auf Basis der neuen Harzkomponenten, die beste Voraussetzungen für eine Weiterentwicklung zu kommerziell erfolgreichen Produkten bieten.Dr. rer. nat. Michael Ciesielski
Tel.: +49 6151 705-8619
michael.ciesielski@lbf.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF-K)
Schloßgartenstr. 6
64289 Darmstadt

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2221NR012AVerbundvorhaben: Vorprojekt zur Entwicklung einer biobasierten Beschichtung zur Textilveredlung auf Basis von Polyhydroxyalkanoaten (BiPoTEX); Teilvorhaben 1: Erprobung und Anpassung von PHA-Varianten zur Funktionalisierung textiler Oberflächen - Akronym: BiPoTEXZiel des Vorprojekts ist die Bewertung des technischen Potentials zum erstmaligen Einsatz von Polyhydroxyalkanoat (PHA), einem mikrobiell hergestellten Biopolymer, als Beschichtungsmittel in der Textilindustrie. Im Vorprojekt soll untersucht werden, ob insbesondere die bisher in der Textilveredlung eingesetzten Beschichtungssysteme auf Basis erdölbasierter Polyacrylate (PAC) und Polyurethane (PUR) prinzipiell durch PHAs mittlerer Kettenlänge (mcl-PHAs) oder durch PHA-Copolymere kürzerer Kettenlänge (scl-PHA) ersetzt werden können. Die Wirtschaftlichkeit des mikrobiellen PHA-Herstellungsprozesses aus nachwachsenden Rohstoffen und der Einsatz des PHAs in Textilprozessen wird anhand vorab definierter Kennwerte bewertet und das Optimierungspotential evaluiert. Als Ziel der Entwicklung soll das mikrobiell hergestellte Biopolymer PHA erstmals als textiles Veredlungsprodukt eingesetzt und dessen Eignung sowie Potential zur Herstellung von Technischen Textilien (z. B. für die Bereiche Berufsbekleidung, Heimtextilien, Outdoor und Automotive) evaluiert werden. Dadurch soll der Einsatz der erdölbasierten PACs und PURs, verringert bzw. im bestmöglichen Fall komplett ersetzt werden. Diese stellen zurzeit den Stand der Technik dar. Zusätzlich werden durch das Vorprojekt die Chancen und Rahmenbedingungen für die Produktion und Nutzung von PHAs im Allgemeinen verbessert, die Produktentwicklung als auch der Transfer in die wirtschaftliche Nutzung vorbereitet. Mit diesen Entwicklungen wird die Wettbewerbsfähigkeit durch die Nutzung biologischer Ressourcen in Deutschland gesichert und gestärkt.Dr. Thomas Stegmaier
Tel.: +49 711 9340-219
thomas.stegmaier@itv-denkendorf.de
Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF)
Körschtalstr. 26
73770 Denkendorf

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2221NR012BVerbundvorhaben: Vorprojekt zur Entwicklung einer biobasierten Beschichtung zur Textilveredlung auf Basis von Polyhydroxyalkanoaten (BiPoTEX); Teilvorhaben 2: Herstellung und Bewertung unterschiedlicher PHA-Varianten - Akronym: BiPoTEXZiel des Vorprojekts ist die Bewertung des technischen Potentials zum erstmaligen Einsatz von Polyhydroxyalkanoat (PHA), einem mikrobiell hergestellten Biopolymer, als Beschichtungsmittel in der Textilindustrie. Im Vorprojekt soll untersucht werden, ob insbesondere die bisher in der Textilveredlung eingesetzten Beschichtungssysteme auf Basis erdölbasierter Polyacrylate (PAC) und Polyurethane (PUR) prinzipiell durch PHAs mittlerer Kettenlänge (mcl-PHAs) oder durch PHA-Copolymere kürzerer Kettenlänge (scl-PHA) ersetzt werden können. Die Wirtschaftlichkeit des mikrobiellen PHA-Herstellungsprozesses aus nachwachsenden Rohstoffen und der Einsatz des PHAs in Textilprozessen wird anhand vorab definierter Kennwerte bewertet und das Optimierungspotential evaluiert. Als Ziel der Entwicklung soll das mikrobiell hergestellte Biopolymer PHA erstmals als textiles Veredlungsprodukt eingesetzt und dessen Eignung sowie Potential zur Herstellung von Technischen Textilien (z. B. für die Bereiche Berufsbekleidung, Heimtextilien, Outdoor und Automotive) evaluiert werden. Dadurch soll der Einsatz der erdölbasierten PACs und PURs, verringert bzw. im bestmöglichen Fall komplett ersetzt werden. Diese stellen zurzeit den Stand der Technik dar. Zusätzlich werden durch das Vorprojekt die Chancen und Rahmenbedingungen für die Produktion und Nutzung von PHAs im Allgemeinen verbessert, die Produktentwicklung als auch der Transfer in die wirtschaftliche Nutzung vorbereitet. Mit diesen Entwicklungen wird die Wettbewerbsfähigkeit durch die Nutzung biologischer Ressourcen in Deutschland gesichert und gestärkt.Dr.-Ing. Susanne Zibek
Tel.: +49 711 970-4167
susanne.zibek@igb.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB)
Nobelstr. 12
70569 Stuttgart

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2221NR012CVerbundvorhaben: Vorprojekt zur Entwicklung einer biobasierten Beschichtung zur Textilveredlung auf Basis von Polyhydroxyalkanoaten (BiPoTEX); Teilvorhaben 3: Bewertung und Prüfung von PHA-beschichteten Textilien - Akronym: BiPoTexZiel des Vorprojekts ist die Bewertung des technischen Potentials zum erstmaligen Einsatz von Polyhydroxyalkanoat (PHA), einem mikrobiell hergestellten Biopolymer, als Beschichtungsmittel in der Textilindustrie. Im Vorprojekt soll untersucht werden, ob insbesondere die bisher in der Textilveredlung eingesetzten Beschichtungssysteme auf Basis erdölbasierter Polyacrylate (PAC) und Polyurethane (PUR) prinzipiell durch PHAs mittlerer Kettenlänge (mcl-PHAs) oder durch PHA-Copolymere kürzerer Kettenlänge (scl-PHA) ersetzt werden können. Die Wirtschaftlichkeit des mikrobiellen PHA-Herstellungsprozesses aus nachwachsenden Rohstoffen und der Einsatz des PHAs in Textilprozessen wird anhand vorab definierter Kennwerte bewertet und das Optimierungspotential evaluiert. Als Ziel der Entwicklung soll das mikrobiell hergestellte Biopolymer PHA erstmals als textiles Veredlungsprodukt eingesetzt und dessen Eignung sowie Potential zur Herstellung von Technischen Textilien (z. B. für die Bereiche Berufsbekleidung, Heimtextilien, Outdoor und Automotive) evaluiert werden. Dadurch soll der Einsatz der erdölbasierten PACs und PURs, verringert bzw. im bestmöglichen Fall komplett ersetzt werden. Diese stellen zurzeit den Stand der Technik dar. Zusätzlich werden durch das Vorprojekt die Chancen und Rahmenbedingungen für die Produktion und Nutzung von PHAs im Allgemeinen verbessert, die Produktentwicklung als auch der Transfer in die wirtschaftliche Nutzung vorbereitet. Mit diesen Entwicklungen wird die Wettbewerbsfähigkeit durch die Nutzung biologischer Ressourcen in Deutschland gesichert und gestärkt. Uwe Zuleg
Tel.: +49 9252 707-644
uzuleg@knopfsohn.de
J.G. Knopf´s Sohn GmbH & Co. KG.
August-Wagner-Str. 1
95233 Helmbrechts

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2221NR040AVerbundvorhaben: Recyclingfähige und bioabbaubare Verpackungsmaterialien durch nasschemische Beschichtung von Papier mit Biopolymer-Dispersionen; Teilvorhaben 1: Entwicklung der Biopolymer-Dispersion und einer Einheit zur Aufkonzentrierung der Dispersion - Akronym: BioPackDas Teilvorhaben ist eingebettet in das Verbundvorhaben "BioPack", welches zwei wesentliche Ziele verfolgt, nämlich die Entwicklung von Lacken auf Basis von Biopolymer-Dispersionen und die Etablierung eines nasschemischen Beschichtungsverfahrens, um diese Lacke mit möglichst geringen Auftragsgewichten zur Papierbeschichtung zu verwenden. Die vom Fraunhofer IMM und IVV bearbeiteten Teilvorhaben beschäftigen sich mit der Entwicklung der Biopolymer-basierten Rohdispersion (IMM) und der Entwicklung einer im Hinblick auf den Lack optimierten Schichtarchitektur und einer Applikationstechnik zur nasschemischen Beschichtung und mit der grundlegenden Prüfung der Recyclingfähigkeit des finalen Verpackungsmaterials (IVV). Dispersionen, die für die beschriebene Anwendung als Basis dienen können, stellen hohe Anforderungen an den Herstellungsprozess: Zum einen wird ein hoher Feststoffgehalt benötigt um intakte Filme generieren zu können, zum anderen ist eine ausreichende Lagerstabilität unabdingbar. Der im weiteren Projektverlauf entwickelte Lack wird mittels nasschemischer Beschichtungsverfahren zur Oberflächenfunktionalisierung von bahnförmigen Materialien aus Papier, Pappe und Karton eingesetzt. Im Zusammenspiel mit einer optimierten Auftragungstechnik können deutlich geringere Schichtdicken realisiert werden als mit den momentan verwendeten Extrusionsbeschichtungsverfahren. In Summe können so Beschichtungen mit identischer Funktionalität bei deutlich geringerem Materialeinsatz erhalten werden. Die geringe Schichtdicke garantiert den Erhalt der Kompostierfähigkeit und Rezyklierbarkeit des resultierenden Verbundmaterials. Zudem sind aufgrund der 4-5x höheren Beschichtungsgeschwindigkeiten bei nasschemischer Beschichtung deutlich höhere Durchsätze realisierbar. Christoph Bantz
Tel.: +49 6131 990-245
christoph.bantz@imm.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme (IMM)
Carl-Zeiss-Str. 18-20
55129 Mainz

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2221NR040BVerbundvorhaben: Recyclingfähige und bioabbaubare Verpackungsmaterialien durch nasschemische Beschichtung von Papier mit Biopolymer-Dispersionen; Teilvorhaben 2: Herstellung der Biopolymerdispersion und Testung der Bioabbaubarkeit - Akronym: BioPackFür den PPM sind im Projekt zwei Zielstellungen zu verfolgen: in AP 2 die Charakterisierung und Herstellung der Polymersuspension und in AP 5 die Untersuchungen zum Bioabbau der beschichteten Materialien. Die Auslegung des Maßstabs orientiert sich dabei zunächst an denjenigen Mengen, welche für die Beschichtungsversuche benötigt werden (< 50 l). Dabei spielt das Dispergieren von Polymerpulver mit hoher Scherkraft eine wesentliche Rolle. Wichtige Kenngrößen zur Übertragung vom kleinen in den großen Maßstab stellen die Temperatur, Verweilzeit, eingebrachte Scherkraft dar. Die Suspension soll aufkonzentriert für weitere Untersuchungen durch die Partner zur Verfügung gestellt werden. Im Projekt sollen die Ergebnisse der Entwicklung zur Herstellung einer Dispersionslösung nicht nur eine Maßstabsvergrößerung erfahren sondern für Anwendungstests zur Verfügung gestellt werden. Die Untersuchung der Bioabbaubarkeit des Verbundmaterials als grundlegende Analyse der Recyclingfähigkeit des Verpackungsmaterials ist ein wesentlicher Bestandteil, um im Projekt die Nachhaltigkeit der entwickelten Materialien nachzuweisen. Ziel ist die biologische Abbaubarkeit wissenschaftlich nachvollziehbar im Labor über die Projektdauer darzustellen und die Möglichkeit einer entsprechenden Zertifizierung für den späteren Herstellungsprozess und die Produkte vorzubereiten.Dr. Thomas Piofczyk
Tel.: +49 391 8189-131
piofczyk@ppm-magdeburg.de
Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e.V. (PPM e.V.)
Berliner Chaussee 66
39114 Magdeburg

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2221NR040CVerbundvorhaben: Recyclingfähige und bioabbaubare Verpackungsmaterialien durch nasschemische Beschichtung von Papier mit Biopolymer-Dispersionen; Teilvorhaben 3: Veredlung der Biopolymer-Dispersion zum applizierbaren Lack - Akronym: BioPackDas Teilvorhaben ist eingebettet in das Verbundvorhaben "BioPack", welches zwei wesentliche Ziele verfolgt, nämlich die Entwicklung von Lacken auf Basis von Biopolymer-Dispersionen und die Etablierung eines nasschemischen Beschichtungsverfahrens, um diese Lacke mit möglichst geringen Auftragsgewichten zur Papierbeschichtung zu verwenden. Das Teilvorhaben der Naturhaus Naturfarben GmbH (NH) beschäftigt sich mit der Herstellung und Charakterisierung des Lacks, ausgehend von einer aufkonzentrierten Biopolymer-Rohdispersion. Bei dieser Weiterentwicklung der Rohdispersion zu einem beschichtungsfähigen Auftrag werden drei Hauptziele verfolgt: die Optimierung (1) der Lagerstabilität, (2) des Applikationsverhaltens und der Applikationstechnik, sowie (3) der Eigenschaften der resultierenden Beschichtung. Um diese Ziele zu erreichen, werden Rohdispersion und Lack hinsichtlich eines Satzes von physikalisch-chemischen Parametern analysiert und die Dispersion durch die Zugabe von Additiven, Zuschlagsstoffen und Formulierungsagentien und durch einen entsprechenden Formulierungsprozess, z.B. mittels Feinvermahlung, gezielt optimiert.Dr. Andrea Stege
Tel.: +49 8036 300-50
andrea.stege@naturhaus.net
NATURHAUS Naturfarben GmbH
Eichenstr. 8
83083 Riedering

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30.11.2024
2221NR040DVerbundvorhaben: Recyclingfähige und bioabbaubare Verpackungsmaterialien durch nasschemische Beschichtung von Papier mit Biopolymer-Dispersionen; Teilvorhaben 4: Up-Scaling der Auftragstechnik - Akronym: BioPackDas Teilvorhaben ist eingebettet in das Verbundvorhaben "BioPack", welches zwei wesentliche Ziele verfolgt, nämlich die Entwicklung von Lacken auf Basis von Biopolymer-Dispersionen und die Etablierung eines nasschemischen Beschichtungsverfahrens, um diese Lacke mit möglichst geringen Auftragsgewichten zur Papierbeschichtung zu verwenden. Um beim entwickelten Verpackungsmaterial eine optimale Barrierewirkung zu erzielen, ist die beste Form der Beschichtung eine durchgehende, gleichmäßig dicke Schicht, da die Durchlässigkeit für Gase und Wasserdampf schichtdickenabhängig ist. Diese Form der Beschichtung ist aus den Papierstreichverfahren bekannt und wird Konturstrich genannt. Zur Testung und Optimierung der Applikationstechnik werden sowohl im Fraunhofer IVV als auch bei FMP Technology GmbH Pilotversuche zur Papierbeschichtung, sowohl im Labor- als auch im Pilotmaßstab und mit verschiedenen, industriell üblichen Auftragsverfahren durchgeführt. Durch Vergleich der Ergebnisse, die mit den verschiedenen Auftragsaggregaten erzielten werden, wird eine optimale Applikationstechnik identifiziert. Neben der Begleitung dieses Entwicklungsprozesses beschäftigt sich das Teilvorhaben der HPX Polymers GmbH (HPX) im Wesentlichen mit der Hochskalierung dieser Auftragstechnik in den industriellen Maßstab. Offenbaren die Hochskalierungsversuche die Notwendigkeit weiterer Anpassungen am Beschichtungsverfahren, werden diese Erkenntnisse im nächsten Iterationsschritt der Weiterentwicklung der Auftragstechnik berücksichtigt. So führen eventuell notwendige Anpassungen der Auftragstechnik auch zu einer Weiterentwicklung des Auftragsverfahrens und können final auch in der Fertigung einer neuen Applikationseinheit zur nasschemischen Papierbeschichtung münden, immer mit dem Ziel der Optimierung der Gleichmäßigkeit von Filmbildung und Schichtdicke.Dr. Dr. Uwe Bölz
Tel.: +49 8158 907-5400
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HPX Polymers GmbH
Ziegeleistr. 1
82327 Tutzing