Institutsbericht 2008-2009 - Institut für Siedlungswasserbau ...

Entwicklung einer Technologie zur Oberflächen-
funktionalisierung von Tiefziehteilen aus nach-
wachsenden Rohstoffen mit kurzer und mittle-
rer Lebensdauer
Biokunststoffe gestatten die Nutzung nachwachsender,
regenerativer Rohstoffe. Diese werden gegenwärtig
vorwiegend im Bereich Verpackungstechnik und
für den Spritzgussprozess eingesetzt. Zur Herstellung
einer Vielzahl von technischen Bauteilen (Gehäuse,
Transportbehälter, Fahrerkabinen, Innenausstattung
von Wohnmobilen, Schiffen usw.) werden vor allem
thermoplastische Kunststoffe verwendet. Der im Projekt
hauptsächlich untersuchte neuartige Werkstoff ist
ebenfalls thermoplastisch und wird ausschließlich aus
nachwachsenden Rohstoffen hergestellt. Basis ist das
Naturpolymer Lignin, welches zu etwa 30 % in jedem
Baum und jeder verholzenden Pflanze durch die Photosynthese
gebildet wird. Lignin ist nach der Cellulose das
am häufigsten vorkommende Naturpolymer und bildet
z. B. im Baumstamm eine dreidimensional vernetzte
Gerüststruktur um die Cellulosefasern. Durch Lignin
erhält das natürlich gewachsene Holz seine benötigte
Druckfestigkeit, da diese von der Cellulosefaser nicht
aufgenommen werden kann. Die Cellulosefaser kann
nur Zugfestigkeiten erbringen, so dass ein Verbund
aus Naturfasern (Cellulose) und Lignin einen Werkstoff
ergibt, der analog einem natürlich gewachsenen Holz,
kombiniert Zug- und Druckbelastungen entgegenwirken
kann. Lignin ist ein Beiprodukt der papierproduzierenden
Industrie und fällt weltweit jährlich zu etwa
50 Mio. Tonnen aus verschiedenen Kochprozessen an.
Die bisherige Verwendung von Lignin beschränkt sich
zu etwa 95 % auf dessen thermische Verwertung in
Verbrennungsanlagen zur Energiegewinnung. Nur ein
kleiner Teil des Lignins findet eine stoffliche Verwendung
wie z. B. in der Lebensmittelindustrie.
Mischt man spezielle Arten von Lignin mit Naturfasern
aus Holz, Flachs, Hanf, Sisal oder anderen Faserpflanzen,
so erhält man eine unter Temperaturerhöhung
verarbeitungsfähige Mischung. Diese kann auf herkömmlichen
Kunststoffverarbeitungsmaschinen wie
ein auf petrochemischem Weg hergestellter Thermoplast
zu Formteilen, Profilen oder Platten verarbeitet
werden.
Die im Teilprojekt am Institut für Siedlungswasserbau,
Wassergüte- und Abfallwirtschaft untersuchten
Schwerpunkte waren das biologische und chemischphysikalische
Verhalten des neuartigen Werkstoffs.
Hierzu wurden zahlreiche Abbauversuche ( Respirometertests)
im aeroben Milieu durchgeführt. Daneben
wurden, in Zusammenarbeit mit der Materialprüfanstalt,
Bewitterungsversuche, UV-Beständigkeitstests
sowie weitere stoffspezifische Tests durchgeführt.
Siedlungsabfall SIA
Weitere Untersuchungen beschäftigten sich mit dem
Emissionsverhalten des Werkstoffs bei erhöhten Temperaturen,
wie sie z.B. im Fahrzeuginnenraum auftreten
können.
Respirometertest zur Bestimmung der aeroben-
biologischen Abbaubarkeit
Biologisch abbaubare Kunststoffe im Respirometer-
test
Gefördert von:
AIF
Projektpartner:
• Fa. Tecnaro GmbH
• Fa. Bauer Kunststofftechnik
• Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüteund
Abfallwirtschaft; Lehrstuhl für Abfallwirtschaft
und Abluft (ISWA, AFW)
Projektlaufzeit:
April 2008 - März 2010
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Klaus Fischer
Dipl.-Ing. Jingjing Huang
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