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StudentInnen forschen an der PTS: Einfluss von Klebstoffen und Metallisierungen auf die Rezyklierbarkeit genauer betrachtet.

Die Studentinnen Vanessa Wortmann und Christiane Böhmer absolvieren ihre Masterarbeiten in der Abteilung Recycling und Digitalisierung der PTS unter der Betreuung von Lydia Tempel, Marie Geißler und Annika Eisenschmidt.

Die Hydrosciences and Engineering Masterstudentin, Vanessa Wortmann, suchte bei der PTS die Möglichkeit, Erfahrung im Labor und Arbeitsalltag zu sammeln und ihre Deutschkenntnisse zu verbessern. Vanessa war in der Prüfung von Alltagsproben nach der Recyclingmethode PTSRH 021:2012 tätig, um bei der Erstellung einer breiten Datenbasis mitzuwirken und erwarb sich durch die Untersuchung verschiedener papier- und kartonbasierter Verpackungen wertvolles Wissen über den Papierrecyclingprozess und dessen Bewertung. Außerdem schrieb sie ihren Praktikumsbericht für die TU Dresden und begann nun auch ihre Masterarbeit unter der Betreuung der PTS.

In Ihrer Masterarbeit befasst sie sich mit dem Einfluss von Prozessparametern auf das Störpotenzial von Klebstoffpartikeln beim Papierrecycling. Durch die Harmonisierung bestehender Recycling Testmethoden innerhalb des europäischen Marktes zur CEPI Methode, müssen nun bestehende Daten überprüft und eine neue Datenbasis geschaffen werden.

In diesem Kontext ist es wichtig zu verstehen, wie Variationen der Zerfaserungs- und Sortierparameter (z. B. Temperatur, Zeit, pH-Wert, Konsistenz und Schlitzgröße) die Fragmentierung der Makrostickies und deren Klebrigkeit beim Papierrecycling beeinflussen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden Proben mit typischen Klebstoffen, die in Verpackungen und Versandkartons verwendet werden (Hotmelts und Dispersionsklebstoffe), mit der CEPI – Methode und verschiedener Variationen dieser getestet. In Abbildung 1 ist das Ergebnis einer solchen Variation der Zerfaserungtemperatur sichtbar: Links dargestellt ist sind die Makrostickies nach Zerfaserung bei 40°C und rechts bei 20°C.

Abb. 1: Unterschied in der Makrostickies Bildanalyse aufgrund der Variation der Zerfaserungstemperatur. Oben: eingefärbte Filter nach Sortierung im Somerville Fraktionator, Schlitzweite 150μm für 10 min, Unten: Bildausgabe des DOMAS-Systems

Um die Ergebnisse zu bewerten, werden hauptsächlich die bildanalytischen Daten aus dem Domas-System, des Blattklebertests sowie die Grob- und Feinrückstände betrachtet. Darüber hinaus ist ebenfalls eine Analyse der Wasserphase geplant, um so den Einfluss von Störstoffen wie Makrostickies auf das Prozesswasser zu bewerten.

Auch Christiane Böhmer beschäftigt sich im Rahmen ihrer Masterarbeit mit störenden Verunreinigungen im Faserstoffrezyklat. Nach über einem Jahr interessanter Tätigkeit an der PTS in den Abteilungen Funktionale Produkte sowie Recycling und Digitalisierung, widmet sich die Studentin der Holztechnologie und Holzwirtschaft dabei nun dem Einfluss von Metallisierungen auf den Recyclingprozess.

Diese Metallisierungen sind in ihrem Aufbau sehr vielfältig und werden häufig als dekorative Beschichtungen oder Barrierebeschichtungen auf faserbasierte Verpackungsmaterialien aufgebracht. Während die glitzernden Metallpartikel im Faserstoff beim Blick auf mikroskopische Aufnahmen (siehe Abb. 2) an einen Sternenhimmel erinnern, verursachen sie im Recyclingprozess einige Schwierigkeiten. Als optisch störende Inhomogenitäten beeinflussen die Partikel die Qualität des aufbereiteten Faserstoffes und damit auch der daraus gefertigten Papierprodukte negativ.

Abb. 2: Links: Metallpartikel im Laborblatt Gesamtstoff (Heißprägung mit Aluminium), Rechts: Laborblatt eingefärbt, Vergrößerung 10x per Digitalmikroskop

Die Abtrennbarkeit dieser Partikel mit der in typischen Altpapieraufbereitungsanlagen der Verpackungspapierherstellung eingesetzten Reinigungsverfahren sowie mittels Laborsortierverfahren wurde bisher kaum wissenschaftlich untersucht. Dies ist auch der Tatsache geschuldet, dass durch das Reflektierverhalten der Metallpartikel bisher keine standardisierte Labormethode zur Quantifizierung der Metallpartikel existiert. Im Zuge der Masterarbeit sollen deshalb die Potenziale einer etablierten PTS Messmethode zur Einschätzung der Belastung des Faserstoffs mit Metallpartikeln abgeschätzt werden.

Hierbei steht, ähnlich wie bei der Masterarbeit von Vanessa, die neue CEPI Methode als Verfahren zur Prüfung der Rezyklierbarkeit im Vordergrund. Um den Einfluss auf die Qualität und Quantität der Metallpartikel in den Laborblättern im Gutstoff zu bestimmen, werden sowohl Prozessparameter wie die Sortierzeit und die Schlitzweiten variiert, als auch unterschiedliche Zerfaserungszeiten untersucht.

Während ihrer Arbeiten werden Vanessa und Christiane von den Mitarbeitern der PTS unterstützt, in deren freundliches Kollegium sie sich schnell integrierten. Nach dem Abschluss ihrer Masterarbeiten im August möchten die beiden noch mehr zur Forschung im Papierrecycling beitragen und ihr bereits erlangtes Wissen im Berufsleben weiter ausbauen.

 

Abb. 3: Vanessa Wortmann (links) und Christiane Böhmer (rechts) am Somerville Fraktionator

Marie Geißler,

marie.geissler@ptspaper.de

Vanessa Wortmann,

vanessa.wortmann@ptspaper.de

Christiane Böhmer,

christiane.boehmer@ptspaper.de

Dr. Annika Eisenschmidt,

annika.eisenschmidt@ptspaper.de