Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Vergleich unterschiedlicher Verfahren zur Herstellung von WPC - VuV-WPC

Anschrift
Institut für Polymertechnologien e.V.
23966 Wismar
Alter Holzhafen 19
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Harald Hansmann
Tel: +49 3841 758-2393
E-Mail: h.hansmann@ipt-wismar.de
FKZ
22041811
Anfang
01.07.2012
Ende
30.06.2013
Aufgabenbeschreibung
Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe (engl. WPC) zeigen in Deutschland und Europa ein jährlich zweistelliges Wachstum und sind damit eine der erfolgreichsten Materialgruppen im Bereich der nachwachsenden Rohstoffe. Sie werden jedoch mit sehr unterschiedlichen Anlagenkonfigurationen hergestellt, die es weder dem Fachmann, insbesondere aber dem Einsteiger nicht erlauben, zu entscheiden, welche Anlagenkonzeption für welche Aufgabe die sinnvollste (in Abwägung von Preis, Leistung, Variabilität etc.) ist. Das Projekt soll in enger Kooperation mit Anlagenherstellern die wesentlichen im Markt verfügbaren Anlagenkonzeptionen (Pelletpresse, Palltrusion, Heiz-Kühl-Mischer, gleichlaufender oder gegenläufiger paralleler oder konischer Doppelschneckenextruder, Scherwalzen-, Planetwalzen- und Multirotationsextruder, Innenkneter) auf vergleichender Basis untersuchen. Dazu sollen im Vorfeld mit den Industriepartnern die möglichen Randbedingungen bzgl. Verarbeitbarkeit (Füllstoff- und Polymergehalte und -typen, Feuchtigkeit, Durchsatz etc.) abgeklärt werden und daraus zwei Rezepturen (eine für Extrusion, eine für Spritzguss) entwickelt werden, die auf allen Anlagen verarbeitet werden können. Zwei zusätzliche Rezepturen sollen mehr die Randbereiche, wie z.B. sehr niedriger MFR des Polymers ( < 1) abdecken. Die aus identischen Rezepturen hergestellten Compounds werden unter einheitlichen Bedingungen am IPT in Spritzguss und Extrusion verarbeitet und auf mechanische Festigkeiten, Quellverhalten sowie rheologisch charakterisiert. Am Johann Heinrich von Thünen Institut (vTI), Hamburg, werden die Compounds mikroskopisch, ultramikroskopisch und spektroskopisch untersucht, da davon ausgegangen wird, dass sich die eingebrachte Energie ("Knetleistung") in der morphologischen Struktur des compoundierten Füllstoffs wiederfindet. Die feinstrukturellen Analysen liefern einen wichtigen Beitrag zur Charakterisierung der Materialeigenschaften unterschiedlich hergestellter WPC.
Ergebnisdarstellung
Der Vergleich von 11 Compoundierverfahren zur Herstellung von vier WPC-Rezeptu-ren mit Holzgehalten von 70%, 60%, 50% und 40% zeigt, dass eine hohe Variation der Eigenschaftswerte einer Rezeptur zwischen den unterschiedlichen Verfahren besteht dass eine hohe Variation an Eigenschaften zwischen den Rezepturen besteht dass einzelne WPC-Eigenschaften gleichermasen sowohl von der Rezeptur als auch vom Verarbeitungsverfahren abhangen dass auch mit preiswerten Anlagen, bei geeigneten Rezepturen sehr gute Eigenschaften zu erzielen sind dass mit fast allen teuren Anlagen zuverlassig alle Rezepturen mit guten Eigenschaften verarbeitet werden konnen dass die mikroskopischen Analysen Fragen bzgl. Hohlraumen (Lunkern) in den verarbeiten Proben aufwerfen und dass die spektroskopische Analyse nahelegt, dass durch das Compoundieren das Lignin im Holz und damit der Fullstoff, mit unbekannten Folgen fur das Gesamtcompound, verandert wird. Der durchgefuhrte Vergleich stellt eine Momentaufnahme der aktuellen Compoun-diertechnik dar, auf dessen Basis die eingesetzten Anlagen bezuglich Preis und Leistung miteinander verglichen werden konnen. Der dokumentierte Status quo hilft den Anlagenherstellern sich im Markt zu positionieren und ihre Anlagen weiter zu entwickeln. Fur den Einsteiger wird deutlich, dass die Auswahl einer Anlage sehr stark von der Rezeptur und dem angestrebten Preis-Leistungsverhaltnis abhangt. Je genauer ein potentieller Kunde weis, welche WPC-Eigenschaften er benotigt, desto leichter wird die Anlagenauswahl. WPC-Hersteller und Anlagenbesitzer, die sich mit der WPC-Herstellung beschaftigen wollen, mogen die Vergleiche Anregungen geben, wie und an welcher Stelle sie ihre Anlagen optimieren konnen.

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