Entwicklung geschäumter Produkte auf Proteinbasis

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines neuen Schaumproduktes aus proteinreichen Neben- und Abfallprodukten, die eine Dichte < 1,0 g/cm³ aufweisen und damit den Dichten der meisten Holzarten sehr nahe kommen.

Das vorliegende Projekt stellt ein Verfahren zur Herstellung von geschäumten Formkörpern mittels Extrusion aus biogenen Rohstoffen dar. Als solche Formkörper seien beispielhaft Schaumplatten erwähnt.

Dabei sind die verschiedensten Anwendungen denkbar, z. B. Einbauteile zur Wärmedämmung im Baustoffbereich, Möbelteile, Automobilteile, Füllkörper im Baustoffbereich, Bleistiftholzersatz etc.

Zur Vorauswahl von geeigneten Rohstoffen, Additiven und Verarbeitungsbedingungen wurden an einem Laborextruder Rezepturen entwickelt und verschäumt und je nach Qualität der erhaltenen Schaumprodukte wurden Testläufe im halbtechnischen Maßstab durchgeführt. Als proteinreicher Rohstoff wurden chromfreie Lederabfälle aus Gerbereien eingesetzt.

Ausgehend von Versuchen aus der Vergangenheit wurde eine Auswahl von Rezepturen getroffen, die bezüglich Schaumentwicklung vielversprechend schienen. Wichtige Kriterien waren geringe Rohstoffkosten, geringe Dichten, feine Poren und hohe Expansion.

Da die Maschineneinstellungen großen Einfluss auf das Endprodukt haben, wurden auch diese im Verlauf der Versuchsreihen optimiert. So konnten die Menge der Dosierung, die Drehzahl und die damit verbundene Verweilzeit, die Massetemperatur, (abhängig von den Schmelzpunkten der Mischungskomponenten), der Wassergehalt, der Einfluss unterschiedlicher Schneckenkonfigurationen, sowie die Düsen mit unterschiedlichen Austrittsflächen getestet und festgelegt werden.

Anhand der Ergebnisse aus den Versuchsreihen konnten grundsätzliche Parameter, die zur Schaumbildung notwendig sind, ermittelt werden. So konnte der optimale Wassergehalt und das Verhältnis zwischen fließfähigen Materialien und Füllstoffen, sowie strukturgebenden Komponenten gefunden werden. Generell ist zu sagen, dass es möglich ist die Schaumeigenschaften von elastisch bis spröd einzustellen, aber bei Rezepturen ohne faserigen Anteil fehlt die strukturgebende Komponente, was zu verminderter Steifigkeit führt. Ein Gesamtanteil von 30% fließfähigen Komponenten ist nötig um eine gute Verarbeitbarkeit am Extruder und eine ausreichende Wasserbeständigkeit des Endproduktes zu garantieren. Als Hydrophobierungsmittel fungieren hauptsächlich Naturharze und thermoplastische Polymere, die in Punkto Polarität kompatibel zu den verwendeten Naturstoffen sind.

Zur Untersuchung der Schaumbildung bzw. Schaumstruktur wurden ein Auflichtmikroskop und eine Universalprüfmaschine herangezogen.

Im Zuge dieses Projektes konzentrierten wir uns auf die Entwicklung von Rezepturen für Schüttkörper, die anschließend zwischen Platten verpresst wurden (Sandwichaufbau) und zweitens wurden mittels Direktextrusion leichte Profile hergestellt.

Zur Produktion von geschäumten Schüttkörpern wurden proteinhaltige Reststoffe herangezogen. Schüttkörper verschiedener Korngrößen wurden unter Bindemittelzusatz als Dämmschicht zwischen festigkeitsgebenden Deckplatten verpresst. Das Ergebnis ist ein Einbauteil in Sandwichbauweise aus vorwiegend nachwachsenden Rohstoffen und Reststoffen.

Projektleiter

Dipl.-Ing. Dr. Norbert Mundigler
Interuniversitäres Forschungsinstitut für Agrarbiotechnologie (IFA-Tulln)
Abteilung Naturstofftechnik, Konrad Lorenz Straße 20, 3430 Tulln

Projekt- und Kooperationspartner

• IFA-Tulln, Abteilung Naturstofftechnik:
  Dipl.-Ing. Dr. Karin Pirker, Dipl.-Ing. (FH) Rainer Bittermann, Ing. Josef Hintenberger, Mag. Alois Maticic, Dr. Bogdan Grzeskowiak, Wolfgang Schlager
• Fasalex GmbH:
  Ing. Christoph Rögner (Geschäftsführer), Hartl (Produktionsleiter), Zodl (Verfahrenstechniker), Schmidseder (Produktmanager), Störinger, Auer (Hilfskräfte)

Dipl.-Ing. Dr. Norbert Mundigler
IFA-Tulln
Abteilung Naturstofftechnik
Konrad Lorenz-Straße 20, A-3430 Tulln
Tel.: +43 (2272) 66280-301
E-Mail: mund@ifa-tulln.ac.at

Fasalex GmbH:
Rasdorf 26, A-4794 Kopfing
Tel.: +43 (7763) 2241-810
Fax: +43 (7763) 2810-810
E-Mail: office@fasalex.com