FNR: Orientierungshilfe für Hersteller von Wood-Plastic-Composites - Forscher untersuchten dreizehn Compoundiermethoden

WPC-Produktgruppe - (Bild: FNR/W. Stelter).

Das Institut für Polymertechnologien (IPT) und das Thünen Institut für Holzforschung (TI) haben die wesentlichen im Markt verfügbaren Anlagenkonzepte zur Herstellung von Wood-Plastic-Composite(WPC)-Granulaten getestet. Die ermittelten Daten sollen Anlagenherstellern Anhaltspunkte zur Optimierung ihrer Technik liefern, den Anwendern sollen sie bei der Auswahl der richtigen Compoundiermethode helfen.

Die Untersuchung wurde vom Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) gefördert.

Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe (engl. Wood Plastic Composite, WPC) verzeichnen in Deutschland und Europa jährlich zweistellige Wachstumsraten. Der Markt bietet bei der Compoundherstellung eine Vielzahl an möglichen Verfahren, die sich in Preis und Leistung deutlich unterscheiden. Um hier einen besseren Überblick zu schaffen und neuen Akteuren den Markteintritt zu erleichtern, haben das IPT und das TI insgesamt dreizehn Compoundierverfahren zur Herstellung von je vier WPC-Rezepturen (mit Holzgehalten von 70, 60, 50 und 40%) vergleichend getestet. Die erzeugten Compounds wurden am IPT mit Extrusions- und Spritzgießverfahren zu WPC verarbeitet und unter mechanischen und rheologischen Aspekten untersucht. Am TI fand eine mikroskopische und spektroskopische Charakterisierung der Materialproben statt.

Vergleich der Biegefestigkeiten von vier WPC-Rezepturen mit elf verschiedenen Compoundierverfahren - (Grafik: IPT).

Im Ergebnis bestätigte sich den Angaben zufolge, dass die technischen Eigenschaften der hergestellten WPC je nach Rezeptur und Verarbeitungsverfahren sehr stark variieren. Mit zwei der 13 Verfahren war die Compoundierung kalt vorgemischter Rezepturen gar nicht und mit vier Anlagen bei Rezepturen mit hohem Holzanteil nicht möglich. Im hochpreisigen Anlagensegment ließen sich hingegen alle Compounds durchweg mit guten Ergebnissen herstellen. Doch auch einige preiswerte Anlagen erzielten bei einigen Rezepturen gute Eigenschaften. Die mikroskopischen Analysen zeigten, dass fast alle Präparate kleine Hohlräume durch Gasblasen enthielten. Vier Compoundiermethoden fielen durch eine besonders hohe Zahl dieser Hohlräume auf. Die spektroskopische Analyse schließlich legt nahe, dass durch den Vermischungsprozess das Lignin im Holz und damit der Füllstoff, mit unbekannten Folgen für das Gesamtcompound, verändert wird.

Der durchgeführte Vergleich stellt eine Momentaufnahme der aktuellen Compoundiertechnik dar. Für den potenziellen Nutzer wird deutlich, dass die Auswahl einer Anlage sehr stark von der Rezeptur und dem angestrebten Preis-Leistungsverhältnis abhängt. Je genauer ein Kunde weiß, welche WPC-Eigenschaften er benötigt, desto leichter fällt die Anlagenauswahl.

Die detaillierten Untersuchungsergebnisse sind im Abschlussbericht nachzulesen, der auf www.fnr.de im Menü Projekte & Förderung unter dem Förderkennzeichen 22041811 zur Verfügung steht. Außerdem werden die Projektergebnisse auf dem 5. Deutschen Wood-Plastic-Composites-Kongress, veranstaltet vom nova-Institut am 10. und 11. Dezember in Köln, und beim Seminar „Herstellung und Charakterisierung von WPC“ des IPT am 30. und 31. Januar 2014 in Wismar (ipt-wismar.de/WPC-Seminar/) präsentiert.

Schließlich nutzt auch das Biopolymernetzwerk der FNR die Projektergebnisse und stellt sie der interessierten Fachöffentlichkeit zur Verfügung.

Weitere Informationen: www.fnr.de, www.biopolymernetzwerk.fnr.de

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Gülzow-Prüzen

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