Tagungsbericht – “7th Global WPC and Natural Fibre

Your conference was excellent and (…) I would like to attend next WPC with more
Japanese colleagues.
Prof. Teruo Kimura
Kyoto Institute of Technology / Japan
I would like to take a chance to thank Kassel University & all the organizing parties
for the high quality level of the event.
Oleg Koriakovtsev
WPC Project / Russland
I had a wonderful time in Kassel both at the WPC Conference and in the city.
Prof. Anil N. Netravali
Cornell University / USA,
Ich möchte mich herzlich (…) bedanken, an dieser äußerst interessanten Tagung
teilnehmen zu können. Nicht nur die guten und internatonal ausgerichteten Vorträge,
sondern vor allem die Kontakte waren für mich sehr wichtig.
Prof. Christoph Barth
FH Lemgo / Deutschland
Für Ihre hervorragend organisierte Tagung, mit aktuellen und sehr interessanten
Themen, möchte ich mich nochmals herzlich bedanken. Der Umgang mit Ihrem
Team macht einfach große Freude.
Dr.-Ing. Friedhelm Pracht
Pracht Lichttechnik GmbH / Deutschland
Serdecznie (...) dziękujemy za życzliwą pomoc i gratulujemy bardzo sprawnej
organizacji 7. Kongresu w Kassel. Dzięki Pana zaangażowaniu w organizację i
obsługę konferencji i pomoc przy załatwieniu formalności związanych z naszą na niej
obecnością, pobyt w Kassel pozostanie na długo w naszej pamięci.
(Thank you very much for excellent organized conference. Thanks to yours
engagements we will certainly keep in mind the event in Kassel for many years.)
Dr.-Ing. Jolanta Tomaszewska
Dr.-Ing. Stanisław Zajchowski
University of Technology and Life Science / Polen
(…) I would like to congratulate you to the well organised conference. Presentations,
poster session and exhibition gave a good overview about state of the art and future
progress (…)
Jochen Reichhold
Faurecia Innenraum Systeme GmbH / Deutschland
-2-
Tagungsbericht
7th Global WPC and Natural
Fibre Composites
Congress and Exhibition
June 18 – 19, 2008
http://www.wpc-nfk.de
Herausgeber:
Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. Andrzej K. Bledzki
Dr. rer. nat. Volker E. Sperber
Universität Kassel
Institut für Werkstofftechnik
Kunststoff- und Recyclingtechnik
Mönchebergstr. 3
34109 Kassel/Germany
Phone: (+49) 561 804 3691
Fax: (+49) 561 804 3692
e-mail: [email protected]
http://www.kutech-kassel.de
-3-
Vorwort
7th Global WPC and Natural Fibre Congress and Exhibition
am 18.-19. Juni 2008 in Kassel
Die seit zehn Jahren erfolgreiche Tagungsreihe des Instituts für Werkstofftechnik der
Universität Kassel hat sich zum größten globalen Fachkongress in Europa entwickelt.
Aus einem Symposium für Holz- und Naturfasergefüllte Kunststoff-Composite hat
sich innerhalb der letzten 10 Jahre ein weltweit beachteter Kongress entwickelt. Der
Veranstaltungsrahmen innerhalb der Universität wurde gesprengt, die Veranstaltung
erhielt in der Kasseler Kongresshalle ein neues Domizil und damit einen noch
weltläufigeren Charakter. Das Symposium entwickelte sich zum „Global WPC and
Natural Fibre Composites Congress“ und steigerte seine Attraktivität kontinuierlich.
Neben der erfreulichen Entwicklung der Teilnehmerzahl ist besonders die ständig
gewachsene Internationalität zum Markenzeichen des Kongresses geworden.
Teilnehmer
500
400
300
200
100
0
1998
2000
2002
2004
2006
2008
2010
51 Referenten aus 18 Ländern, aus allen fünf Kontinenten und zu gleichen Anteilen
aus Forschung und Industrie, haben in Kassel neueste Entwicklungen vorgetragen.
Bemerkenswert ist eine starke asiatische, besonders japanische, Beteiligung.
Gleichzeitig verzeichnete die Tagungsreihe einen außerordentlichen Zuwachs an
Vertretern osteuropäischer Staaten, besonders aus Polen.
Zeitgemäße Werkstoffkombinationen aus Naturfasern und Kunststoffen haben sich
einen festen Platz in der Automobilindustrie erobert. Kein europäischer
Automobilhersteller verzichtet heute noch auf naturfaserverstärkte Kunststoffe, die zu
Komfort, Sicherheit, CO2- und Benzinersparnis beitragen. Weltweit werden
Kunststoffe mit nachwachsenden Rohstoffen wie Jute, Hanf, Abaca, Curauá, und
anderen Naturfasern modifiziert. WPC’s (Wood Plastic Composites) können aktuell
mit Holzanteilen von ca. 30 bis maximal 85% hergestellt werden.
-4-
Vorwort
Die Automobilgiganten Europas und Japans begegneten sich in Kassel. Mit
zukunftsweisenden Vorträgen von der VW AG und Toyota Autobody wurde ein
interessanter Blick in die Zukunft geworfen. Dies wurde durch einen kanadischen
Vortrag „BioAuto Council“ und den amerikanischen Beitrag „Advanced Green
Composites“ ergänzt.
Inwieweit herkömmliche Kunststoffe als Matrix durch Biopolymere ersetzt werden
können, wurde von der BASF SE im Plenarvortrag „Erneuerbare Ressourcen – Was
bringt die Zukunft?“ beleuchtet. Dieses Thema zog sich wie ein roter Faden durch
das Tagungsprogramm: Polymere auf der Basis nachwachsender Rohstoffe –
Rohstoffe, Prozesse und Produkte.
Werzalit GmbH & Co. KG sowie das japanische Unternehmen WPC Corporation
stellten neuste Anwendungen holzgefüllter Kunststoffe vor und leiteten zu den
Themen Produktion und Processing über, die u.a. durch die Equipmentlieferanten
Reimelt Henschel MischSysteme GmbH, Coperion und Krauss Maffei Technologies
GmbH vertreten wurden.
Weitere Schwerpunkte waren Anwendungen aus Bau- und Möbelindustrie. Dazu
wurden aktuelle Themen, wie Einsatz von Nanomaterialien und Recycling im
Programm berücksichtigt.
Etwa 50 Posterpräsentationen, sowie
ergänzten das Vortragsprogramm.
eine
interessante
Firmen-Ausstellung
Der Kongress erreichte auch im Jahre 2008 sein Ziel, Brücke zwischen Industrie und
wissenschaftlicher Forschung zu sein.
Dafür danken wir allen aktiven Teilnehmern, den Mitgliedern des Scientific
Committees und unseren engagierten Mitarbeitern.
Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. A. K. Bledzki
Dr. V. E. Sperber
-5-
Einleitung
Die vor 10 Jahren vom Institut für Werkstofftechnik der Uni Kassel begonnene
Tagungsreihe über Kunststoff-Verbundwerkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen
hat sich inzwischen zum größten internationalen Fachkongress in Europa entwickelt.
Zum 7. Mal wurden während des Global WPC and Natural Fibre Congress and
Exhibition im Juni 2008 von 51 Referenten aus 18 Ländern die neuesten
Erkenntnisse auf diesem Gebiet vorgetragen. Dazu wurden parallel zu den Vorträgen
viele weitere Themen den Kongressbesuchern mit Poster-Präsentationen vorgestellt
und zwischen den Vorträgen konnte man auf der Ausstellung im Foyer neue
Produkte und
Verfahrenstechniken besichtigen. Nachstehend wird über die
vorgetragenen Forschungsergebnisse und Entwicklungen, vor allem über den sich
abzeichnenden Trend zu biobasierten und bioabbaubaren Werkstoffen berichtet.
Interessenten können den Tagungsband mit allen Vorträgen des Kongresses beim
Veranstalter beziehen, oder Informationen im Internet unter www.wpc-nfk.de abrufen.
Einleitung. Weltweit setzt sich immer deutlicher die Erkenntnis durch, dass
nachwachsende Rohstoffe größte Bedeutung für die Herstellung und Verwendung
von Polymerwerkstoffen haben. Immer mehr Institute und Industrieunternehmen
beschäftigen sich deshalb mit der Forschung und Entwicklung neuer Werkstoffe oder
Verfahrenstechniken auf dieser Basis. Am deutlichsten war dabei die verstärkte
Tendenz zur Verwendung bioabbaubarer Materialien zu erkennen.
Einen Überblick über zukünftige Trends vermittelte D. Scherzer, BASF Ludwigshafen. Nach seiner Ansicht ist es viel sinnvoller, künftig zur Energieerzeugung
die Photovoltaik zu nutzen, während sich erneuerbare Biomasse besser als Basis zur
Herstellung von Produkten für die chemische Industrie eignet. Die Biotechnologie
macht es möglich, aus pflanzlicher Substanz Kunststoffe wie Polymilchsäure (PLA)
oder Poly-hydroxy-butyrat (PHB) herzustellen, die eines Tages in der Lage sein
werden, Polypropylen oder Polyester zu ersetzen. Dieser Trend könnte durch
steigende Ölpreise noch beschleunigt werden. Zur Herstellung von Biopolymeren
eignen sich aber auch Kombinationen von Monomeren aus fossilen
(Hexamethylendiamin) und pflanzlichen Rohstoffen (aus Rizinusöl gewonnene
Sebacinsäure), z. B. Ultramid Balance, einen neuen Polyamidtyp der BASF. Unter
Verwendung von Rizinusöl wurde bei Elstogran Lupranol Balance entwickelt, ein
geschäumtes Polyurethan. Zur Herstellung von Polycarbonat kann die dazu
notwendige Kohlenstoff-Basis wiederum aus der Atmosphäre in Form von CO2
gewonnen und mit Propylenoxid polymerisiert werden.
Nach Ansicht von T. Hirth, Institutsleiter des Fraunhofer IGB, Stuttgart, könnten
erneuerbare Rohstoffe für drei verschiedene Strategien verwendet werden. Zum
einen für modifizierte natürliche Polymere wie Stärke oder Cellulose für die
industrielle Anwendung. Zum anderen für erneuerbare Rohstoffe zur Herstellung von
Synthesegas, dann zu Kohlenhydraten durch Fischer-Tropsch-Synthese und deren
-6-
Einleitung
Umwandlung in Monomere. In einem dritten Weg könnten natürliche Ausgangsstoffe
durch Hydrieren direkt zu Monomeren für die Polymerisation umgesetzt werden.
Zucker, Stärke und Cellulose würden so auf ökologische und ökonomische Weise zu
Polyalkoholen, Hydroxymethylfurfurol oder Furfurol und dann zu Polyurethanen,
Polyestern oder Polyamiden mit gleichen Eigenschaften wie Kunststoffe auf
petrochemischer Basis umgesetzt werden.
Der unaufhörlich wachsende Verbrauch erneuerbarer Materialien für Verbundwerkstoffe führt noch zu einer ganz anderen, aber ebenfalls sehr wichtigen Frage,
wie stark nämlich muss künftig bei der Entwicklung neuer Verbundwerkstoffe und
daraus hergestellter Produkte deren Fähigkeit zur Wiederverwertung beachtet
werden.
Materialentwicklung. Am Institut für Werkstofftechnik der Universität Kassel
beschäftigten sich A. Jaszkiewicz und A. K. Bledzki mit der Herstellung und
Verarbeitung naturfaserverstärkter Biopolymere. Die Experimente wurden mit
Polymilchsäure (PLA) und Poly-(3-hydroxybutyrat-co-3-hydroxyvalerat) (PHBV) und
Abaca, Jute, Flachs und einer Regeneratcellulose im Verhältnis 70/30 durchgeführt.
Vergleichssubstanz war Polypropylen 575P, dem 5% mit Maleinsäureanhydrid
gepfropftes PP als Haftvermittler zugesetzt worden war. Zur Aufbereitung wurden die
Fasern in PHBV mit einem Einschneckenextruder und in PLA mit einem
Doppelschneckenextruder eingearbeitet, granuliert, homogenisiert und anschließend
zu Prüfkörpern im Spritzguss verarbeitet. Die untersuchten Bioverbunde zeigten
deutlich bessere oder zumindest vergleichbare Kennwerte wie das verstärkte PP. Als
optimaler Faserzusatz hat sich Regeneratcellulose wegen ihrer günstigen Geometrie
und ihrer Polarität erwiesen. Im Bild 1 ist die Zugfestigkeit der untersuchten
Materialien dargestellt.
PHBV Composites
12000
PLA Composites
PP Composites
Tensile E-Modulus [MPa]
10000
8000
6000
4000
2000
0
2089 3372 1497
4431 5846 4005
4438 8031 4931
7000 9580 5804
5276 8044 4797
Matrix
Man-made
Cellulose
Abaca
Jute
Flax
Bild 1: Zugsteifigkeiten diverser Biocomposite
-7-
Materialenwicklung
Zur Ermittlung des Verhaltens bei zyklischer Beanspruchung und bei höheren
Temperaturen wurden dynamisch-mechanische Analysen durchgeführt. Die
Faserverstärkung verursacht durch die bessere Übertragung der Spannung und
Beeinträchtigung der Kettenmobilität eine typische Zunahme des Speichermoduls.
Teilkristallines PHBV kann PP-Verbunde in bestimmten Bereichen ersetzen. PLAComposites zeigen viel höhere mechanische Kennwerte als PP, verlieren aber bei
Überschreiten der Glasübergangstemperatur die Fähigkeit Spannungen zu übertragen und können deshalb nur bei Anwendungstemperaturen unter 50°C als
Werkstoff eingesetzt werden.
Ein neues Konzept für einen biobasierten und -abbaubaren eigenverstärkten
Verbundwerkstoff wurde von N. Soykeabkaew, T. Pejis und Mitarbeitern an den
Universitäten von London, Shanghai, Eindhoven und Kobe entwickelt, bei dem
Cellulosefasern mit einer Cellulosematrix kombiniert und ein sog. „all-cellulose“Verbund hergestellt wurde. Dies erreicht man durch konventionelle Imprägnierung
gerichteter Cellulosefasern mit einer Celluloselösung als Matrix, oder durch
teilweises Auflösen der Cellulosefaser-Oberflächen zur Bildung der Matrix, in der die
verbliebenen Faserkerne zur Verstärkung eingebettet werden. In Bild 2 wird das
Prinzip der Eigenverstärkung schematisch dargestellt.
Bild 2: Schematischer Vorgang zur Herstellung des eigenverstärkten CelluloseVerbundes
Je länger der Lösevorgang dauert, umso größer das Verhältnis von Matrix zu Faser,
umso geringer aber auch der Verstärkungseffekt durch die verbliebenen Faseranteile. Generell zeichnen sich diese Werkstoffe aber durch eine sehr feste
Grenzflächenhaftung und sehr gute mechanische Eigenschaften aus.
Um bioabbaubare Verbundwerkstoffe mit hohen Festigkeiten, sog. „advanced green
composites“, aufzubauen, sind drei Voraussetzungen wichtig: Hochfeste bioabbaubare Fasern, eine bioabbaubare Kunststoff-Matrix mit verbesserten
Eigenschaften und gute Grenzflächenhaftung zwischen Faser und Harz. In der Arbeit
von A. N. Netravali, Cornell University, USA, werden die Ergebnisse der Untersuchungen, die unter Verwendung von Soja-Protein und natürlichen Fasern
durchgeführt worden waren, zusammengefasst. Aussichtsreichste Variante für eine
spätere industrielle Nutzung könnte eine Kombination mit 60 % hochfesten CelluloseFasern sein. Für die Verwendung im Freien muss allerdings wie bei Holz noch die
-8-
Materialenwicklung
10-15%ige Wasseraufnahme durch geeignete Schutzmaßnahmen reduziert werden.
Anwendungsmöglichkeiten bestehen bei Sportgeräten, wie z. B. Skateboards, Autooder Elektronikteilen und Gehäusen.
Mit einer rein akademischen Aufgabenstellung befasste sich die Untersuchung von
M. Hassan-Nejad und J. Ganster, Fraunhofer IAP, Potsdam-Golm, die die
mechanischen Eigenschaften von Stärkeestern durch Compoundieren mit
Nanopartikeln aus unmodifizierten Montmorilloniten und Triacetin als Weichmacher
verbessern wollen. Es konnte gezeigt werden, dass dabei aus Stärkeacetat und
Stärkepropionat spritzgießfähige Nano-Verbundwerkstoffe entstehen, deren Festigkeiten und Moduli deutlich verbessert wurden.
Die Herstellung eines Nano-Verbundwerkstoffes mit PA 6 war des Thema von P.
Qua und P. R. Hornsby, Queen`s University Belfast, die thermoplastisches Polyamid
mit Nanofasern aus Flachs, bzw. mikrokristalliner Cellulose, die sie durch
Säurehydrolyse und Ultraschallbehandlung gewannen, verstärkt haben. Für die
Hydrolyse wurde Ameisensäure verwendet, die auch ein gutes Lösemittel für PA 6
ist. Eine merkliche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften konnte bereits
mit einem geringen Anteil von 5% an Nanofasern festgestellt werden, wobei trotzdem
die Transparenz des Verbundes beibehalten wird.
Den Einfluss der Vorbehandlung von Lignocellulosefasern mit Alkali oder Silan und
durch Haftvermittler auf Polymilchsäure auf die mechanischen Eigenschaften und die
Wasseraufnahme der daraus hergestellten vollständig bioabbaubaren KunststoffVerbunde bestimmten A. Viksne et al., Technische Universität Riga. Lignocellulosefasern sind für die Herstellung dieser Materialien besonders interessant, da
sie oft auch aus Abfällen gewonnen werden können und deshalb sehr preisgünstig
zur Verfügung stehen. Es zeigte sich, dass sich durch die richtige Kombination der
Vorbehandlung deutliche Verbesserungen der Festigkeiten und der Wasseraufnahme ergeben.
Gleich zwei ökologische Ziele verfolgten C. G. Sanchez et al., Universität Oviedo,
Spanien, die zwei oft als voluminöse Folienabfälle in Gewächshäusern anfallende
Polyethylentypen mit cellulosischen Abfallfasern aufbereiteten und auf ihre
Eigenschaften untersuchten. Unterschiede zwischen beiden Typen im Elastizitätsmodul und der Festigkeit nach der Compoundierung in einem gleichlaufenden
Doppelschneckenextruder wurden nicht gefunden. Das höhermolekulare PE zeigte
eine bessere Kerbschlagzähigkeit als der niedermolekulare Typ. Die Zunahme des
Modulus mit steigendem Fasergehalt bestätigte die gute Verteilung der Fasern in der
Matrix. Wegen der geringen Verträglichkeit des unpolaren PP mit den polaren Fasern
ist die Haftung zwischen beiden Materialoberflächen jedoch ziemlich gering, ein
Nachteil der aber durch den Preisvorteil des Recyclingmaterials aufgefangen werden
dürfte.
-9-
Materialenwicklung
Izod impact value AK(KJ/m2 )
Das gleiche Ziel verfolgten auch T. Kimura und X. Quan, Kyoto Institut of
Technology, Japan, die bioabbaubare Faserverbundstoffe mit den Abfällen von
Seidengarnen aus Webereien in einer Matrix von emulgierbarer PLA entwickelten.
Die gemessenen Biegefestigkeiten und Biegemoduli der verpressten Verbunde, die
sich mit steigendem Gehalt an Seidenfasern stetig erhöhten, waren wesentlich
besser, als die des reinen Matrixmaterials. Im Besonderen wurden ziemlich hohe
Werte für die Kerbschlagzähigkeit der Verbunde gemessen, wie aus Bild 3 zu
ersehen ist.
120
Type
Type
Type
Type
100
80
A
B
C
D
PLA
60
40
20
0
0
20
40
60
80
Weight fraction of silk fiber Wf(%)
Bild 3: Kerbschlagzähigkeitswerte verpresster Verbundwerkstoffe aus PLA und
Seidenfaserabfall
Auch in Warschau haben sich J. Kijenski et al. mit der Verwendung von Abfällen
aus PE und PE-PP-Agglomeraten zu Verbundwerkstoffen beschäftigt. Zu Beginn des
Projektes untersuchten sie den Einfluss mechanochemischer Behandlung auf
Cellulose und Rapsstroh, um deren Faserstruktur und damit deren Reaktionsfähigkeit und Verträglichkeit mit der Polymermatrix zu erhöhen. Rapsstroh wurde
dabei nur einer Ultraschall- bzw. Mikrowellen-Behandlung unterzogen, während die
Cellulose sowohl unbehandelt, als auch mit Harnstoff, Ammoniumnitrat oder
Schwefelsäure vorbehandelt, der Bestrahlung unterzogen wurde. Im Ergebnis zeigte
sich eine starke Schädigung der Faserstruktur, die mit der Zerkleinerung in einer
Mühle nicht erreicht werden kann, und Anlass zu der Annahme gibt, dass damit die
angestrebte Reaktionsfähigkeit erhalten wird.
Mit einer sehr kostensparenden Möglichkeit zur Verwertung von Jutefasern in
Composites befassten sich L. Onal et al., Universität Kayseri in der Türkei, indem sie
die Möglichkeit untersuchten, Jutefasern aus Teppichabfällen als Verstärkung für
Epoxydharz zu benutzen. Jute wird in großem Maße für die Teppichproduktion in die
Türkei eingeführt, wobei etwa 5-7% davon als Abfälle anfallen. Sie wurden
charakterisiert und zur Verbesserung der Grenzflächenhaftung und Benetzbarkeit mit
Natronlauge vorbehandelt. Anschließend wurden durch Formpressen Versuchs- 10 -
Materialenwicklung
muster hergestellt. Solche Verbundwerkstoffe können dort eingesetzt werden, wo an
die Festigkeiten keine allzu hohen Anforderungen gestellt werden.
In einem ausführlichen Vortrag von S. Hörold und C. Lechner, Clariant Produkte
GmbH Deutschland, wurden verschiedene neue Additive vorgestellt, mit denen die
Eigenschaften von WPC verbessert werden können. Da aus Gründen des
Umweltschutzes halogenhaltige Flammschutzmittel auch in WPC-Fertigprodukten
unerwünscht sind, wurden dafür Exolit AP 760, bzw. Exolit AP 422 entwickelt,
Substanzen auf der Basis von Phosphor und Stickstoff. Wie aus der Tabelle in Bild 4
ersichtlich, ist ab einer Zugabe von etwa 10 % ein deutlicher Effekt bemerkbar.
®
0
5%
10%
15%
UL 94 1,6 mm
n.c.*
n.c.
V-0
V-0
After burning time
>150s
>150s
2s
1s
LOI / % ISO 4589
32
33
39
45
Tensile strength [N/mm²]
49
48
49
47
E Modulus [MPa]
7500
7000
9000
9000
Exolit AP 422
Bild 4: Einfluss von Exolit AP 422 auf ein WPC mit 60% Holz und PP
Spürbare Verbesserungen des Schmelzeverhaltens, der Härte und der Viskosität
können durch Zusätze unter Verwendung metallocen-katalysierter Polyolefine
erreicht werden. In Holz/PVC-Verbunden zeigen sie sehr gute Effekte als äußeres
Gleitmittel und verbessern die Verarbeitbarkeit ganz enorm. Mit Maleinsäureanhydrid
gepfropftes Metallocenwachs ist eine für Polyolefine sehr wirksame Verarbeitungshilfe und verringert die Wasseraufnahme bei gleichzeitig verbesserten mechanischen
Eigenschaften. In Bild 5 wird das metallocen-katalysierte Licocene mit dem ZieglerWachs Licomont verglichen und die Unterschiede deutlich gemacht.
Tensile strength [N/mm²]
Impact strength [kJ/m²]
70
12
60
10
50
8
40
6
30
4
20
2
10
0
Without
compatibilizer
0
0,5 phr 1,5 phr
3 phr
5 phr
Licocene PP MA 7452 TP
0,5 phr 1,5 phr
3 phr
5 phr
Licomont AR 504
Bild 5: Festigkeiten von WPC mit Licocene und Licomont im Vergleich
- 11 -
Materialenwicklung
Bis heute haben thermoplastische WPC-Produkte trotz einiger Nachteile bereits
einen großen Markt für sich erobert. Für Produkte mit höheren Anforderungen an
Festigkeit, Dimensionsstabilität und Kriechwiderstand bei höheren Temperaturen
bleibt er aber verschlossen. Duroplastische Matrices könnten sie aber erfüllen. In der
Holzindustrie werden Duroplaste wegen ihrer guten Oberflächenhärte, Beständigkeit
gegen Wärme und Feuchtigkeit verbunden mit guter Haftung zu Holz schon lange
eingesetzt. Sie sind aber spröde, wenig schlagzäh und kompliziert zu verarbeiten.
Deswegen haben A. Haider et al. vom Kompetenzzentrum Holz und der Agrolinz
Melamine International GmbH, beide in Linz/Österreich, modifizierte Melaminharze
mit thermoplastischem Fließverhalten entwickelt, die Basis für HIPE®WOOD sind,
einem neuen Verbundwerkstoff aus Holzfasern und Melaminharz. Zusammen mit
Verarbeitungshilfen und Gleitmittel wird ein ähnliches Verhalten wie von Holz-PPComposites erreicht. Die Schmelzetemperatur im Extruder darf aber nicht mehr als
130°C betragen und die Vernetzung muss in ein eigens dafür entwickeltes
Kalibrierwerkzeug verlagert werden. Obwohl sich Zugfestigkeit und E-Modul mit
steigender Temperatur verringern, sind die Werte immer noch besser als die von
thermoplastischen Matrices (Bild 6).
45
40
35
[MPa]
30
25
20
15
10
5
0
23°C
80°C
120°C
MR
43,18
31,77
22,56
PP
33,32
18,31
10,08
Bild 6: Zugfestigkeiten
Temperaturen.
verschiedener
WPC-Typen
bei
unterschiedlichen
S. Zakaria et al. Universität Kebangsaan, Malaysia, zeigte, dass sich Rubberwood,
ein Tropenholz mit magnetischen Nanopartikeln imprägnieren lässt und so die
Wasseraufnahme vermindert werden kann.
Materialeigenschaften. Der Anteil natürlicher Fasern als Verstärkungskomponente in Verbundwerkstoffen wird dank ihrer ökologisch und ökonomisch
besseren Eigenschaften gegenüber Glas-, Kohle- und Synthesefasern immer größer.
- 12 -
Materialeigenschaften
Allerdings müssen einige unbestreitbar vorhandene Nachteile durch geeignetes
Compoundieren oder Modifizieren, bzw. auch durch Auffinden neuer Faserarten
überwunden werden. Zur besseren Kenntnis der Naturfasern zur Verwendung in
Verbunden wurden deren Aufbau und Eigenschaften nach dem heutigen
Wissensstand von R. Kozlowski et.al. im Institut für Naturfasern Posen, Polen,
sorgfältig recherchiert und systematisch dargestellt.
An der Yamaguchi Universität in Ube/Japan untersuchten K. Goda et al. die
Verbesserung der Festigkeit und Steifigkeit von bioabbaubaren NaturfaserVerbundwerkstoffen durch rein mechanische Behandlung. Bis zu 20 Mal wurden
unbehandelte, bzw. mercerisierte einzelne Ramiefasern und bis zu 100 Mal
Verbundwerkstoffe aus einer Maisstärke-basierten Matrix mit einer Belastung von
50% oder 70% der ursprünglichen Zugfestigkeit belastet. Sie stieg dadurch bei
unbehandelten Fasern um etwa 50%, bei mercerisierten Fasern nur noch um 20%.
Der Anstieg beim Verbundwerkstoff betrug 10%, dafür waren aber die Werte für den
Elastizitätsmodul um 56% bis 67% höher.
Biege-Kriechmodul [GPa]
Von M. Murr und A. K. Bledzki, Universität Kassel, und T Majewski, Universität
Mexico, wurden die Kennwerte von Holz und PP-Verbunden mit Verstärkungsfasern
aus Holz und Hanf an Hand von Biege-, Kriech-, Charpy- und DMA-Untersuchungen
gegenübergestellt. An einigen Ergebnissen konnte man die Beeinflussung der
Mechanik durch die Verwendung von MAH-PP als Haftvermittler erkennen. Aus Bild
7 wird deutlich, dass die Biege-Kriechmodule der verschiedenen WPC-Chargen nahe
beieinander zwischen den höchsten von Buchenholz und den niedrigsten von PP
liegen.
60 %
100
90
1000g
50 %
40 %
80
70
30 %
60 %
60
50 %
50
40 %
40
30
60 %
2700g
30 %
4400g
50 %
20
40 %
10
30 %
PP
0
1,0
10,0
100,0
Zeit [h]
Bild 7: Biege-Kriechmodule von Buchenholz, PP und WPC-Proben
- 13 -
1000g
Buche ║ 1000g
1000,0
Buche ┴ 1000g
Materialeigenschaften
Weichholz und Hartholz als Verbundwerkstoff zeigen in Bezug auf die Festigkeit
keine signifikanten Unterschiede.
C. Burgstaller und W. Stadlbauer, Transfercenter für Kunststofftechnik Wels,
Österreich, haben in ihrer Arbeit die Anwendbarkeit einiger mikromechanischer
Modelle zur Abschätzung der mechanischen Eigenschaften von WPC überprüft und
die Ergebnisse mit den Resultaten der mechanischen Prüfungen verglichen. Gute
Übereinstimmung zwischen den Werten der Abschätzung und den Materialprüfungen
wurden besonders für Zugfestigkeit und Elastizität gefunden.
WPC- Materialien haben in Japan schon einen sehr großen Anteil bei der Herstellung
von Bauteilen zur Außen- und Innenanwendung. Aus Kosten- und Umweltschutzgründen wird auch der Anteil an Recycling-Materialien daran immer größer.
Umso wichtiger ist es, in allgemein gültigen Normen spezifische Forderungen für die
Qualität und das Verhalten der Produkte festzulegen. Einen Überblick über die
Situation in Japan und Ost-Asien vermittelte T. Kikuchi von der WPC Corporation
Tokyo.
Eine ähnliche Entwicklung fand in Deutschland mit dem Gütesiegel für Deckingprofile
und Fassadenverkleidung aus WPC der Qualitätsgemeinschaft Holzwerkstoffe e.V.
statt, über die P. Sauerwein, Verband der Deutschen Holzindustrie e. V., berichtete.
Darin werden Anforderungen für Biegeeigenschaften, das Verhalten bei Wechselbelastung, der Kochwasser-Lagerung und der Rutschhemmung festgelegt.
In den meisten Fällen wurden bisher zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften
und der Grenzflächenhaftung von Holzmehl-Polypropylen-Verbunden beim Compoundieren Haftvermittler zugesetzt. B. Pukánszky und K. Renner, Universität
Budapest, Ungarn, haben festgestellt, dass Verbesserungen allein durch die richtige
Wahl der Partikelgröße und –form, bzw. der Eigenfestigkeit der Holzsorte erzielt
werden können. In der Untersuchung wurde bewiesen, dass das Ausmaß der
mikromechanischen Deformation sich sowohl durch Verkleinern der Teilchengröße
als auch durch Verändern der Grenzflächenhaftung spürbar verändert.
Zwar ist der Anteil bioabbaubarer Polymere am Gesamtverbrauch von Kunststoffen
immer noch relativ gering, durch das zunehmende Umweltbewusstsein von
Herstellern und Verbrauchern wird aber nach immer mehr Möglichkeiten für ihre
Anwendung gesucht. Erschwert wird dieser Trend aber durch den höheren Preis
dieser Materialien und durch Defizite in den Eigenschaften. Nach den Vorstellungen
von I. Chodak et al., Slowakische Akademie der Wissenschaften Bratislawa und
Universität Quebec, Kanada, können diese Nachteile aber durch Verstärkung mit
bioabbaubaren Füllstoffen weitgehend aufgehoben werden. In Ihrem Beitrag
untersuchten sie die mechanischen und thermischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen aus Polycaprolacton als Matrix und steigenden Anteilen von Switchgrass
(Präriegras) als billigen, organischen Füllstoff und zogen daraus Schlüsse
- 14 -
Materialeigenschaften
hinsichtlich der Struktur des Materials. Um die Haftung von Fasern und Matrix zu
optimieren ist die Verwendung von mit Maleinsäureanhydrid gepfropftem Polycaprolacton als Haftvermittler notwendig, dessen Anteil aber 5% nicht übersteigen
darf, um die Bioabbaubarkeit nicht zu gefährden.
Die Verbesserung der mechanisch-thermischen Eigenschaften und Reduzierung der
Emission flüchtiger organischer Substanzen bioabbaubarer Verbundwerkstoffe
haben B.-H. Lee et al., Universität Seoul, Korea, mit einem Zusatz von 3% eines
porösen anorganischen Füllstoffs erreicht. Als Matrix wurde Polymilchsäure und
Polybutylensuccinat und für die Verstärkung Bambus- und Holzmehl mit einem Anteil
von jeweils 70:30 verwendet. An porösen anorganischen Füllern wurden natürliche
und synthetische Zeolite, Pozzolan in Form von Vulkanasche und Kreide zugesetzt.
Die Zug- und Biegefestigkeiten sowie die übrigen mechanischen Eigenschaften
zeigten kaum Veränderungen. Deutlich verringert wurde aber die Emission flüchtiger
organischer Verbindungen, die durch die thermische Belastung der Komponenten
während des Compoundierens entstehen, sie wurden in den Poren des anorganischen Füllmaterials absorbiert.
Mit einer völlig anderen Problematik beschäftigte sich S. Sadoghi, Technische
Universität Teheran, Iran, die eine numerische Methode zur Bestimmung der
Wärmeleitfähigkeit in Verbundmaterialien ausarbeitete. Für Anwendungen in extrem
heißer Umgebung wurden spezielle keramische Fasern mit ausgezeichneter
Haltbarkeit entwickelt, die hohe Festigkeit und Elastizität mit großer Wärmebeständigkeit verbinden und mit denen z. B. die Technologie der Gasturbinen
revolutioniert werden könnte. Dafür ist aber die genaue Voraussage der Temperaturverteilung bei hohen Temperaturen durch Wärmestrahlung und Wärmeleitung eine
wesentliche Voraussetzung. Vom Autor wird ein direktes numerisches Verfahren
vorgestellt, mit dem die genaue Temperaturverteilung einer opaken Lage
keramischer Fasern berechnet werden kann.
Mit der Herstellung und Modifikation von Jute-Schellack-Composites leistete M. A.
Khan vom Institute of Nuclear Science and Technology, Bangladesh, einen
interessanten Beitrag im Bereich der vollständig bioabbaubaren Polymere.
Materialanwendung. T. Nishimura berichtete über interessante Entwicklungen
neuer Autotypen bei Toyota, besonders Kleinwagen und Einpersonen-Beförderungsmittel, die mit Teilen ausgestattet sind, die unter Verwendung von Kennaffasern als
Verstärkungsmaterial und Lignin als Polymermatrix hergestellt werden. Um die
landwirtschaftlich erzeugten Materialien besser den industriellen Notwendigkeiten
anzupassen, wurden Experimente durchgeführt, Kennaf jeweils um einen Monat
versetzt auszusäen und entsprechen versetzt auch zu ernten. Derzeit wird bei
Toyota schon die 4. Generation von Kennaf-Lignin-Matten eingesetzt, deren Eigen- 15 -
Materialanwendung
schaften durch kontinuierliche Weiterentwicklung der Materialien und Prozesse und
durch Verwendung von Nanofasern laufend verbessert wurden.
M. Sain, University of Toronto, Kanada, stellte Ontario Bioauto Council vor und gab
einen Überblick über deren Technologie und Anwendungen. Im Automobilbereich
werden immer mehr Biocomposite für die Serienproduktion eingesetzt, da man auch
hier den Wert und Nutzen dieser Materialien erkannt hat.
Eine Übersicht über die derzeit kommerziell verfügbaren Materialkonzepte auf Basis
von Holz- und Naturfaser-Verbundwerkstoffen hinsichtlich ihrer Eigenschaften und
Verarbeitungsverfahren stellte J. Reichhold, Faurecia GmbH, Hagenbach/ Deutschland, vor. Er charakterisierte darin die Naturfaserwerkstoffe, beschrieb die
Verarbeitungsprozesse, nannte die Bauteilanforderungen und äußerte sich zu
typischen Anwendungen und Entwicklungstrends.
Wie vielfältig der Einsatz von Naturfasern und Biokunststoffen im Automobilbau sein
kann, demonstrierte J.-W. Becke, Volkswagen AG Deutschland. Diverse NaturfaserBauteile finden heute bereits Anwendung in Serienfahrzeugen, und haben konventionelle Kunststoffe substituiert.
Auch bei den Holz-Kunststoff-Verbunden (WPC) ist die Entwicklung nicht stehen
geblieben. Charakteristik und Eigenschaften der Holzfasern sind einige der vielen
kritischen Faktoren von Bedeutung für das Verhalten von WPC´s. Bei der thermomechanischen Aufbereitung von Holzschnitzeln zu Fasern werden hohe Temperaturen benötigt, um die Fasern abzutrennen. Wie J. E. Winandy et al. am Forest
Products Laboratory in Madison herausfanden, wird für die Aufbereitung deutlich
weniger Energie benötigt, wenn die Schnitzel mit Oxalsäure vorbehandelt werden.
Platten aus diesen Fasern zeigen außerdem eine erheblich verbesserte
Wasserbeständigkeit. Ein zusätzlicher Nutzen entsteht auch noch bei der Vergärung
der entstandenen Rückstände zu Alkohol oder zur Energiegewinnung.
A. Eder stellte das Marktanalyseinstitut Wood K plus, Wien/Österreich vor und zeigte
anschaulich anhand vieler Schaubilder neue Trends für WPC Anwendungen (Bild 8).
Bild 8: Verwendung von WPC weltweit
- 16 -
Materialanwendung
Ebenfalls mit Marktforschung und Preisentwicklungen beschäftigte sich M. Carus
vom Nova Institut in Hürth. Gerade der ständig andauernde Anstieg der Preise für
Verbrauchsgüter macht die Verwendung von Bio-Produkten immer interessanter.
M. Schnarr vom Industrieverband European Bioplastics, Berlin, wies auf das
vorhandene Potential der Biowerkstoffe und deren dynamische Entwicklung hin.
Neben vielen Anwendungsbeispielen erwähnte er auch mögliche Maßnahmen um
Biokunststoffe weiter zu etablieren.
In den letzten Jahren erfuhren WPC-Produkte enorme Steigerungen am Markt, vor
allem im Bau- und Gartenbereich. Technische Anwendungen im Maschinenbau sind
bisher kaum bekannt. In der vorgestellten Arbeit wollen M.Gehde und B.Clauß, TU
Chemnitz, die Vorteile von WPC zur Herstellung kombinierter Trag- und Gleitelemente für Stückgutförderer nutzen, da sich durch den Zusatz von Holzmehl die
Verschleißursachen polymerer Gleitelemente verringern lassen. Der anfängliche
Abrieb der Kunststoffkomponente verringert als Schmiermittel den Verschleiß und die
Reibungszahl der stärker tragenden Holzkomponente und senkt damit auch die
Temperaturentwicklung. An Einflussfaktoren wurden systematisch Füllgrad, Art und
Aufbereitung des Holzes, Zugabe von Haftvermittlern und verschiedene PE- und PPTypen untersucht. In Zusammenarbeit mit einem Kunststoffverarbeiter und einem
Fördertechnikhersteller wird derzeit ein Fördersystem entwickelt, dessen Form in Bild
9 schematisch dargestellt ist.
Bereich für
Verbindungselement
Anbringung Motor
Lasteinleitungspunkte
Bild 9: Schematische Darstellung eines WPC- Trag- und Gleitelements für
Hängefördersysteme
Eine umfangreiche Familie holzmehlgefüllter Kunststofffolien wird von der Renolit
AG. erzeugt und mit unterschiedlichen Verfahren zu vielen verschiedenen Produkten
u. a. für die Automobilindustrie verarbeitet. S. van der Steen informierte in seinem
- 17 -
Materialanwendung
Vortrag über das neue One-Step-Verfahren, bei dem die Folie in einem Schritt bis
zum fertig dekorierten Automobilprodukt umgeformt wird.
Duroplastische Werkstoffe werden nun auch in die Überlegungen zur Verwendung
erneuerbarer Rohstoffe einbezogen, wie O. Türk und M. Neitzert von POLYNT
darlegten. In den letzten Jahren wurden die speziell für Automobilprodukte entwickelten SMC-Formulierungen mit ungesättigten Polyesterharzen deutlich verbessert, wodurch die Emissionen flüchtiger organischer Substanzen auf etwa 200
ppm gesenkt wurden. Um die Forderungen zu erfüllen, für Anwendungen im
Innenbereich die Emissionen noch weiter zu reduzieren, wurden erstmals Harze aus
epoxidiertem Leinsamenöl entwickelt, mit denen der Emissionsgrad auf 20 ppm
gesenkt werden konnte, da bei der Polyaddition mit Polycarbonsäureanhydrid nach
der kompletten Reaktion keine Monomere in der Matrix verbleiben.
Eine interessante industrielle Anwendung bioabbaubarer Polymere stellt die
Verwendung von Folien und Filmen aus Polymilchsäure PLA für das Verpacken von
frischen Nahrungsmitteln dar, mit deren Entwicklung sich C. Vannini et al., Coopbox
Europe s.p.a. und Universität Modena, Italien, beschäftigten. Mit diesem speziellen
Packstoff könnte der Verpackungsabfall aus Kunststoff durch Kompostieren
wesentlich verringert werden, oder die thermische Verwertung ohne große Folgen für
die Umwelt erfolgen. Wegen der Gas- und Wasserdampfdurchlässigkeit verwendet
man dieses Material am besten für die Verpackung frischer Nahrungsmittel mit
begrenzter Lagerfähigkeit unter gekühlten Bedingungen. Die Versuche wurden mit
frischem Fleisch und Käse mit 3-lagigen Verpackungsschalen aus PLA-Folien
durchgeführt. Derzeit ist diese Verpackungsart zwar nur für kleine Marktnischen
interessant, mit einer geeigneten Aufmachung der Verpackung ist aber eine
steigende Verwendung in größeren Märkten denkbar.
A. Teischinger vom Kompetenzzentrum Holz GmbH, Wien, betonte, dass Holz nicht
nur in nahezu unbegrenzten Mengen verfügbar ist, sondern dass es sich dabei um
ein Material handelt, aus dem hochwertige Produkte hergestellt werden können, die
mit anderen Materialien, wie Metallen und Polymeren mitkonkurrieren.
Anwendungsbeispiele für diese sog. „Engineered Wood Products“ (EWP) sind im
Bild 10 dargestellt.
Bild 10: Moderne Leichtbaustrukturen auf Holz-Basis
- 18 -
Verfahrenstechnik
Verfahrenstechnik. Die Dynamik der Preisentwicklung für Rohstoffe und Energie
wird weiterhin steigende Tendenz zeigen. Umso wichtiger ist es, energieintensive
Prozesse durch Prozesskettenverkürzung und Verfahrensintegration zu vermeiden.
Zur Herstellung von Bauteilen aus Naturfaser-Verbundwerkstoffen werden daher die
Direktarbeitsverfahren immer mehr an Bedeutung gewinnen. Dies hat neben der
Energieeffizienz auch noch den Vorteil der Emissionsminderung. Ein wesentlicher
Schritt hierzu war die Kombination von kontinuierlicher Extrusion mit diskontinuierlichem Spritzguss zum Spritzgießcompounder zur Herstellung von
Fertigteilen unter Wegfall der Granulierstufe mit einer Energieeinsparung von etwa
30%, wie E. Bürkle, KrausMaffei München, berichtete.
Die Herstellung von Endlosprofilen wurde dort auf einem speziell konstruierten
gleichlaufenden Zweischneckenextruder nach dem gleichen Prinzip entwickelt und
von L. Darnedde die Verfahrenstechnik und der Energieverbrauch ausführlich dargestellt. In Bild 11 ist schematisch der prinzipielle Ablauf der Naturfaserextrusion zu
sehen.
Polymer
Naturfasern
M
M
Vakuum
Additive
Atm.
Atm.
M
M
ZSFE
Druckaufbau
Entgasung
Entlüftung
Naturfasereinarbeitung
NFeinzug
Entlüftung
Plastifizierun
g
Feststoffeinzug
Bild 11: Prinzipieller Ablauf einer Naturfaserextrusion
Welche Anforderungen ein Extruder zur Verarbeitung von Naturfasern erfüllen muss,
zeigte S. C. Jones von Cincinnati Milacron Europe und stellte neue, speziell auf die
Verarbeitung von Biocompositen abgestimmte, Extrusionslinien vor.
Auch bei Reimelt Henschel in Kassel beschäftigt man sich mit diesen Problemen und
M. Brunkau gab einen interessanten Einblick in die Zusammenhänge von Mischen,
Agglomerieren, Compoundieren und Extrudieren, die ebenfalls zur Entwicklung eines
gleichläufigen Doppelschneckenextruders für die Fertigung von NF-Composites
geführt haben. Dazu wurde das Maschinenkonzept und seine Peripherie vorgestellt
und die Fertigungsparameter bis zur vollautomatischen Compoundieranlage (Bild 12)
übermittelt.
- 19 -
Verfahrenstechnik
Bild 12: Vollautomatische Compoundieranlage von Reimelt Henschel
Im folgenden Vortrag von D. Schwendemann et al., Coperion Werner & Pfleiderer
GmbH Stuttgart-Feuerbach, wird wie bei den Vorgängern ein gleichläufiger
Doppelschneckenextruder für das Compoundieren empfohlen und die Konstruktionsmerkmale und Funktion einer völlig ineinander kämmenden Ausführung
(Bild 13), die Merkmale der verfügbaren Granulieranlagen für das Schneiden und
Kühlen bioabbaubarer Kunststoffe und WPC und die Folgeeinheiten zur Herstellung
von Fertigprodukten besprochen.
Do / Di = Diameter ratio
determines shear, degassing and
powder intake
Md / a 3 = Specific torque
Do
determines power density and filling degree
n = Screw speed
determines shear and mixing
Do = Outer diameter
Di
Di = Inner diameter
a
a = Centerline distance
Final confirmation of the Coperion
Werner & Pfleiderer Patent EP 0 852 533 B2
on 20.1.2004 at the European Patent Office
against 6 competitors!
Da / Di = 1.5 to 1.6
Md / a 3 ≥ 11.0 Nm/cm3
n ≥ 800 rpm
Bild 13: Schema der patentierten Konstruktionsmerkmale einer Doppelschnecke von
Coperion
- 20 -
Verfahrenstechnik
An Hand vieler Zeichnungen werden die verschiedenen Anlagenkombinationen
schematisch dargestellt.
Zur schonenden Aufbereitung von Abfällen langfaserverstärkter Thermoplaste für die
Verwertung im Spritzpressverfahren wurde von P. Naday, Maschinenbau Mühldorf
GmbH, eine neue Technologie ausgearbeitet, welche eine Kürzung der Fasern und
eine hohe mechanische und erhebliche thermische Belastung konventioneller
Granulierung vermeidet. Die dafür entwickelte Anlage (Bild 14) besteht aus
Förderband (1) mit Metalldetektor (2), Einwellenzerkleinerer (3) und kurzem koaxial
angeordneten Plastifizierextruder (4).
Bild 14: Anlage für die Wiederverwertung naturfaserverstärkter Kunststoff-Abfälle
Eine spezielle Verbindungsleitung (5) führt in einen Doppelschneckenextruder mit
Dosier- und Entgasungsöffnungen (6 - 9). Über eine beheizte Schmelzeleitung (10)
gelangt die Masse in einen Einspritzzylinder (11) und wird bei Erreichen der
vorgegebenen Menge mit 250 – 300 bar durch die Einspritzdüse (12) in das
teilgeschlossene Tauchkantenwerkzeug (17) der Presse (13) gespritzt, das zur
Verteilung der Schmelze geschlossen und zum Ausgleich der Schwindung des
Materials bis zum Ende der Kühlzeit unter Druck gehalten wird. Auswerfer stoßen
dann das Produkt aus dem Werkzeug aus. Die in einer Versuchsanlage hergestellten
Versuchsprodukte wurden getestet und die erhaltenen Testergebnisse, die sehr gute
Eigenschaftsprofile zeigten, ausführlich dokumentiert.
Im Vortrag von T. Reußmann und R. Lützkendorf, Textil- und Kunststoffforschung
Rudolstadt, wird schwerpunktmäßig die kontinuierliche Dosierung von Naturfasern
behandelt und Lösungsansätze ausgehend von den Anforderungen der Kunststoffindustrie vorgestellt. Am Beispiel von naturfaserverstärktem PP erfolgt eine
- 21 -
Verfahrenstechnik
Darstellung der erreichbaren Eigenschaften in Abhängigkeit von Dosiertechnik und
gewähltem Verarbeitungsprozess.
Wie von M. Schulte et al. berichtet, wurden zur Herstellung dreidimensionaler
Spritzgussprodukte mit natürlicher Holzoberfläche bei der Werzalit GmbH & Co. KG
Oberstenfeld in Kooperation mit dem Institut für Kunststofftechnik der Universität
Paderborn in einem neuen Verfahren sehr kostengünstig Echtholzfurniere mit WPC
hinterspritzt und simultan dreidimensional verformt (Bild 15).
Bild 15: Versuchsteil eines
Echtholzfurniers
hinterspritzten
und
dreidimensional
verformten
Auf diese wirtschaftliche Weise können viele derzeit noch nötige Prozessschritte
eingespart und eine stärkere Verformung erreicht werden. Im Verlauf des Projekts
wurden Fragen zur Haftfestigkeit der Komponenten, zur Durchschlagfestigkeit des
Furniers, zu möglichst schonendem Hinterspritzen und zum Verzug durch
unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen WPC und Furnier untersucht und ein
erstes Werkzeugkonzept für diese neue Fertigungsweise erprobt. Das Verhalten der
beiden Materialien wurde ausführlich untersucht und die Ergebnisse diskutiert, wobei
es nicht überrascht, dass nach dem Spritzgießen die Schrumpfung und der Verzug
um so niedriger sind, je höher der Holzanteil und je dicker die Wandstärke ist.
- 22 -
Poster
P1
WOOD-STARCH COMPOSITE
– INVESTIGATION ON THE ADHESION BETWEEN STARCH AND WOOD
S. D’Amico*, U. Müller*, E. Berghofer**
* Competence Center for Wood Composites and Wood Chemistry (Wood K plus),
Linz / Austria
** Department of Food Science and Technology, University of Natural Resources
and Applied Life Sciences, Vienna / Austria
P2
A NEW NATURAL ADDITIVE ACCELERATING AGING IN COMPOSITES FILLED
WITH NATURAL FIBERS
M. Kijeńska, E. Kowalska, M. Żubrowska, M. Studziński
Industrial Chemistry Research Institute, Warschau / Poland
P3
DEGRADABILITY OF COMPOSITES FILLED WITH RAPE STRAW
M. Kijeńska*, E. Kowalska*, B. Pałys**
* Industrial Chemistry Research Institute, Warschau / Poland
** Faculty of Chemistry, Warsaw University, Warschau / Poland
P4
THE INFLUENCE OF FIBRE TREATMENT ON INTERFACIAL SHEAR
STRENGTHS FOR SISAL FIBRES IN POLYPROPYLENE
J. Kreindl, C. Burgstaller, W. Stadlbauer
Transfercenter für Kunststofftechnik GmbH, Wels / Austria
P5
INFLUENCE OF WATER UPTAKE ON THE MECHANICAL PROPERTIES
OF WOOD PLASTIC COMPOSITES
A. Prenninger, C. Burgstaller, W. Stadlbauer
Transfercenter für Kunststofftechnik GmbH, Wels / Austria
P6
PROPERTIES OF PLA BIO-COMPOSITES REINFORCED WITH
NATURAL FIBERS
B.-H. Lee, H.-S. Kim, H.-J. Kim
Laboratory of Adhesion & Bio-Composites, Seoul National University, Seoul / Korea
P7
NOVEL BIOFIBRES FROM BIODEGRADABLE POLYMERS AND CELLULOSIC
FIBERS
M. de la Fuente*, A. Briz*, J. Valero**, M. Garrido-Franco*, R. Paul*, L. Bautista*,
J. García-Montaño*, D. Amantia*, L. Aubouy*, M. Delavarga*
* LEITAT Technological Center, Terrassa / Spain
** INASMET, San Sebastian / Spain
- 23 -
Poster
P8
POSSIBILITY OF USING BIOPOLYMERS IN WPC
S. Kuciel, A. Liber-Kneć
Division of Experimental Mechanics and Biomechanics, Krakow University of
Technology, Krakow / Poland
P9
CORRELATIONS BETWEEN FIBRE AND COMPOSITE PROPERTIES IN RAYON
REINFORCED POLYPROPYLENE
J. Ganster*, H.-P. Fink*, K. Uihlein**, B. Zimmerer**
* Fraunhofer-Institute for Applied Polymer Research, Potsdam-Golm / Germany,
** Cordenka GmbH, Obernburg / Germany
P10
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF JUTE REINFORCED SHELLAC
BIOCOMPOSITE: EFFECT OF ADDITIVE
M. A. Khan*, S. Ghoshal**, R. A. Khan*, A. I. Mustafa**
* Radiation and Polymer Chemistry Laboratory, Institute of Nuclear Science and
Technology, Bangladesh Atomic Energy Commission, Dhaka / Bangladesh,
** Department of Applied Chemistry and Chemical Technology, University of Dhaka,
Dhaka / Bangladesh
P11
FABRICATION AND CHARACTERIZATION OF JUTE FIBER REINFORCED
POLY(CAPROLACTONE) BIOCOMPOSITES
M. A. Khan*, R. A. Khan*, T. Islam**, H. U. Zaman***
* Radiation and Polymer Chemistry Laboratory, Institute of Nuclear Science and
Technology, Bangladesh Atomic Energy Commission, Dhaka / Bangladesh.
** Department of Applied Chemistry and Chemical Technology,
University of Dhaka / Bangladesh.
***
Department of Physics, Jahangirnagar University, Savar, Dhaka / Bangladesh
P12
FABRICATION OF SHORT JUTE FIBER REINFORCED POLYPROPYLENE
COMPOSITES: EFFECT OF SILANE COUPLING AGENT
H. U. Zaman*, R. A. Khan**, M. A. Khan**
*
Department of Physics, Jahangirnagar University, Savar, Dhaka / Bangladesh.
**
Polymer Chemistry Laboratory, Institute of Nuclear Science and Technology,
Bangladesh Atomic Energy Commission, Dhaka / Bangladesh.
P13
THERMO-MECHANICAL PROPERTIES OF JUTE/POLYOLEFIN COMPOSITES
FOR INJECTION MOLDING
M. A. Khan*, R. A. Khan*, J. Ganster**, R. Rihm**, H.-P. Fink**
*
Radiation and Polymer Chemistry Lab. Institute of Nuclear Science and
Technology; Bangladesh Atomic Energy Commission, Dhaka / Bangladesh
**
Fraunfofer Institute for Applied Polymer Research, Golm / Germany
- 24 -
Poster
P14
COIR : AN INNATE BIODEGRADABLE FIBRE - PROPERTIES AND
MULTIFARIOUS APPLIANCES
F. Varghese, M Kumara Raja
Coir Board, Govt. of India, Cochin / India
P15
EINSATZ VON NATURFASERVERBUNDWERKSTOFFEN IM BAUWESEN
A. Emami, M. Schlimmer
Institut für Werkstofftechnik, Universität Kassel / Germany
P16
THE EFFECT OF WOOD PARTICLE SIZE ON THE PROPERTIES OF PP/WOOD
COMPOSITE MADE BY INJECTION MOLDING METHOD
A. Wilczynski*, M. Kociszewski*, C. Gozdecki*, S. Zajchowski**
* Institute of Technology, Kazimierz Wielki University in Bydgoszcz, Poland
** Faculty Technology and Chemical Engineering, University of Technology and
Agriculture in Bydgoszcz, Poland
P17
REDUCED TECHNICAL DEVELOPMENT AND MEASUREMENT OF
HYDROLYSIS OF BIODEGRADABLE POLYMER AND BIO-COMPOSITES IN
HIGH HUMIDITY CONDITION
H. –S. Kim, B. -H. Lee, S.-N. Lee, H. –J. Kim†
Laboratory of Adhesion & Bio-Composites, Program in Environmental Materials
Science, Seoul National University, Seoul / S. Korea
P18
BEND IT, SHAPE IT - NEW OPPORTUNITIES IN TIMBER TECHNOLOGIES
L. A. Ginters
Swinburne University of Technology – National Institute of Design,
Prahran / Australia
P19
YOUNG’S MODULUS ESTIMATION OF NATURAL FIBER COMPOSITES WITH
FLUCTUATION IN FIBER ORIENTATION
J. Noda*, B. Ren**, S. Sakamoto**, K. Goda* and J. Ohgi*
* Department of Mechanical Engineering, Yamaguchi University, Ube / Japan
** Graduate School of Science and Engineering, Yamaguchi University, Ube / Japan
P20
COMPOSITES ON THE BASE OF POLYPROPYLENE FILLED BY KENAF FIBER
S. Kuciel*, A. Liber-Kneć*, J. Tomaszewska**, S. Zajchowski*
* Division of Experimental Mechanics and Biomechanics- Krakow University of
Technology, Krakow / Poland
** University of Technology and Life Sciences, Bydgoszcz / Poland
- 25 -
Poster
P21
STUDIES OF PROPERTIES OF WPC BASING ON THE DESIGN
EXPERIMENTS (DOE)
J. Mirowski, S. Zajchowski, J. Tomaszewska
Faculty of Chemical Technology and Engineering, University of Technology and
Life Science (UTP), Bydgoszcz / Poland
OF
P22
THE STUDY OF APPLICABILITY OF THE BRABENDER MIXER FOR THE
EVALUATION OF GELATION OF PVC/WOOD FLOUR COMPOUND
J. Tomaszewska, S. Zajchowski, T. Sterzynski
Faculty of Technology and Chemical Engineering, University of Technology and
Life Science (UTP), Bydgoszcz / Poland
P23
ACOUSTIC EMISSION DURING LOADING-UNLOADING CYCLES OF IMPACTDAMAGED JUTE/GLASS HYBRID LAMINATES
C. Caneva*, I. M. De Rosa*, C. Santulli**, F. Sarasini*, and M. Valente*
*
Dept. of Chemical Engineering, Materials, Environment, Università di Roma,
Roma / Italy
**
Dept. of Electrical EngineeringUniversità di Roma, Roma / Italy
P24
Das Langzeit- Alterungsverhalten von Deckings aus Holz-Polymer-Werkstoffen
Phänomene und Einflussmöglichkeiten
K. Gehrmann
Berater Faser-Polymer-Composites, Leuna / Germany
P25
HYBRID BARRIER COATINGS FOR MINIMIZING MOISTURE SORPTION OF
NATURAL MATERIALS
P. Widsten*, V. S. Gutowski**
* Wood Kplus, Kompetenzzentrum Holz, Wood Carinthian Competence Center
(W3C),Veit an der Glan / Austria
** CSIRO Materials Science & Engineering, Melbourne-Highett / Australia
P26
DEVELOPMENT OF HIGH PERFORMANCE SOUND ABSORPTIVE COMPOSITE
BY USING WOOL/PLA BIO-BASED MATERIAL
N. Kurahashi, T. Kimura
Division of Advanced Fibro Science, Kyoto Institute of Technology, Kyoto / Japan
P27
FOREST RESOURCE SUSTAINABILITY THROUGH BIO-BASED-COMPOSITE
DEVELOPMENT
A. Lazzeri, B. Cioni, L. Marconcini, S. Farsetti
Department of Chemical Engineering, Industrial Chemistry, Materials Science,
University of Pisa, Pisa / Italy
- 26 -
Poster
P28
LABORATORY TEST OF MECHANICAL PROPERTIES
T.Majewski*, A. K. Bledzki**, M. Murr**
* Universidad de las Américas-Puebla, Puebla / México
** Universität Kassel, Institut für Werkstofftechnik, Kassel / Germany
P29
IMPROVED WOOD FIBRE-POLYPROPYLENE COMPOSITES
A. A. Mamun*, M. Murr*, A. K. Bledzki*, K. R. Nederveen**
* Institut für Werkstofftechnik, Kunststoff- und Recyclingtechnik, University of
Kassel, Kassel / Germany
** Chemconserve Development Company BV, The Hague / Netherlands
P30
INVESTIGATION ON THE OPTICAL BEHAVIOUR OF ACETYLATED AND NONACETYLATED HORM BEAM CMP PULP FOLLOWING ACCELERATED
IRRADIATION AGING
R.Vaysi*, S. A. Mirshokraie**
* Wood &Paper Department, Islamic Azad University of Chalous and Nowshar
Branch, Chalous / IRAN
** Payame- Noor University,IRAN
P31
INFLUENCE OF EPOXIDIZED SOYBEAN OIL ON PROCESS OF GELATION AND
MECHANICAL PROPERTIES OF WOOD / PVC COMPOSITE
J. Gajewski*, S. Zajchowski**, J. Tomaszewska**, J. Mirowski**, J. Ryszkowska*
* Faculty of Material Science and Engineering, Warsaw University of Technology,
Warsaw, Poland
** Faculty of Technology and Chemical Engineering, University of Technology and
Life Science (UTP), Bydgoszcz, / Poland
P32
STUDY ON SEAWEED AS NOVEL FILLER IN POLYPROPYLENE COMPOSITE
M. M. Hassan, M. Mueller, J. Grosshauser, M. H. Wagner
Technical University of Berlin, Institute of Material Science and Technology,
Polymertechnik/polymerphysik, Berlin./ Germany
P33
INVESTIGATION ON THE OPTICAL BEHAVIOUR OF ACETYLATED AND NONACETYLATED HORM BEAM CMP PULP FOLLOWING ACCELERATED
IRRADIATION AGING
R.Vaysi*, S.A.Mirshokraie**
* Wood &Paper Department, Islamic Azad University of Chalous and Nowshar
Branch, Chalous / Iran
** Payame-Noor University / Iran
- 27 -
Poster
P34
THERMAL AND HIGH-PRESSURE DEGRADATION OF POLYOLEFINS
IN THE PRESENCE OF METHANOL
I. Baraniec, A. Mianowski
Department of Inorganic Chemistry and Technology, Silesian University of
Technology, Gliwice / Poland
P35
BIOLOGICAL RESISTANCE AND ELECTRICAL PROPERTIES OF FLAX FIBRE POLYPROPYLENE COMPOSITES
A. A. Mamun, *, M. Lucka*, A. K. Bledzki*,J. Michalski**
* Institut für Werkstofftechnik, Kunststoff- und Recyclingtechnik, University of
Kassel, Kassel / Germany
** Department of Electrical Engineering, Technical University of Szczecin, Szczecin /
Poland
P36
EFFECT OF PALM OIL AS LUBRICANT ON EMPTY FRUIT BUNCH (EFB)/LOW
DENSITY POLYETHYLENE (LDPE) BLENDS
IN BLOWN FILM EXTRUSION PROCESS
W. H. W. Hassan*, R. M. Soom* A. A. Aziz*, N. H. Salim*, N. Samsodin**, J. Johari**,
S. N. I. Mad Dali***, W. A. W. Abdul Rahman****, I. A. Ahmad Tajudin****
*
Agro Product Unit, Kajang Selangor / Malaysia
** Petronas Research & Scientific Services Sdn Bhd, Kajang Selangor / Malaysia
*** Polyethylene Malaysia Sdn Bhd, Kerteh Trengganu / Malaysia
**** Department of Polymer Engineering, Universiti Teknologi, Johor / Malaysia
P37
DURABILITY OF WOOD FLOUR-RECYCLED THERMOPLASTICS COMPOSITES
UNDER ACCELERATED ENVIRONMENTAL CONDITIONS
K. B. Adhikary*, S. Pang*, M. P. Staiger**
* Department of Chemical and Processing Engineering,
University of Canterbury / New Zealand
** Department of Mechanical Engineering, University of Canterbury / New Zealand
P38
PHENOLATED OIL PALM EMPTY FRUIT BUNCH FIBRE (PEFB)
S. Zakaria, A. Ahmazadeh
School of Applied Physics, Faculty of Science and Technology
University Kebangsaan, Selangor / Malaysia
- 28 -
Poster
P39
AGROFIBER BASED PARTICLE BOARDS MANUFACTURED FROM THE
TANNINS OF ACACIA NILOTICA AND SOME SYNTHETIC ADHESIVS
Z. Osman*, A. Pizzi**
* National Centre for Research, Institute for Technological Research,
Khartoum / Sudan
** Enstib-Lermab, University of Nancy 1, Epinal / France
P40
FORMULATION DEVELOPMENT FOR IMPROVING THE PROCESSING AND THE
PROPERTIES OF CELLULOSE FIBER COMPOSITES
M.-T. Ton-That*, J. Denault
Industrial Materials Institute, National Research Council Canada, Quebec / Canada
P41
REINFORCEMENT OF WOOD-PLASTIC COMPOSITES USING PINE WOOD AND
HEMP FIBRES FOR ADVANCED TECHNICAL APPLICATIONS
J. Stender, A. Schirp, D. Kruse, V. Thole
Fraunhofer-Institute for Wood Research (Wilhelm-Klauditz-Institute, WKI),
Braunschweig / Germany
P42
NATURAL AND MAN-MADE CELLULOSE FIBRE REINFORCED POLYLACTIC
ACID
B. Bax*, T. Huber*, R. Einsiedel**, J. Müssig*
* Hochschule Bremen - University of Applied Sciences, Biomimetics - Biological
Materials, Bremen / Germany
** Cordenka GmbH, Obernburg / Germany
P43
THE INFLUENCE OF GELATION TEMPERATURE ON THE STRUCTURE OF
PVC / WOOD FLOUR COMPOSITES
S. Zajchowski
Faculty of Technology and Chemical Engineering, University of Technology and
Life Science (UTP), Bydgoszcz / Poland
P44
LAMPENSCHIRM AUS BIRKENHOLZSPÄNEN UND KUNSTSTOFF
A. Esslinger, S. Däschle
D U A Möbel, Kassel / Germany
P45
THE ACOUSTIC PROPERTIES OF LIGNOCELLULOSICS/POLYPROPYLENE
COMPOSITES
E. Markiewicz*, S. Borysiak**, D. Paukszta**
* Institute of Molecular Physics, Polish Academy of Sciences, Poznań / Poland
** Poznan University of Technology, Institute of Technology and Chemical
Engineering, Poznań / Poland
- 29 -
Poster
P46
THE LIGNOCELLULOSIC MATERIALS FIBRES/POLYPROPYLENE
COMPOSITES
J. Garbarczyk, D. Paukszta, S. Borysiak
Poznan University of Technology, Institute of Technology and Chemical Engineering,
Poznań / Poland
P47
MORPHOLOGY OF POLYPROPYLENE-RAPESEED STRAW COMPOSITES
D. Paukszta, S. Borysiak, A. Olejniczak
Poznan University of Technology, Institute of Technology and Chemical Engineering,
Poznań / Poland
P48
THE EFFECT OF ALKALINE TREATMENT ON THE PROPERTIES OF WOVEN
NATURAL FIBERS REINFORCED UNSATURATED POLYESTER COMPOSITES
W.L. Lai*, M. Mariatti**
*
School of Materials & Mineral Resources Engineering, Universiti Sains / Malaysia
** Engineering Campus, Penang / Malaysia
P49
IMPROVEMENT OF PROPERTIES OF SELECTED PLANT FIBRES THROUGH
CHEMICAL MODIFICATION WITH ACETIC ANHYDRIDE
A. Papadopoulos*, S. Karastergiou**, G. Ntalos**
*
Technological Educational Institute of Kavala, Branch of Drama, Department of
Forestry and Management of Natural Environment, Drama / Greece.
**
Technological Educational Institute of Karditsa, Department of Wood and Furniture
Technology-Design, Karditsa / Greece.
- 30 -
Aussteller
American Wood Fibers / USA
Beologic nv / Belgium
Cincinnati Milacron Extrusion Systems / United Kingdom
Coperion Werner & Pfleiderer GmbH & Co. KG / Germany
D U A Möbel / Germany
Die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) / Germany
FNR-Projekt "Nachwachsende Rohstoffe im Wikipedia-Online-Lexikon" /
Germany
Fraunhofer-Institut Angewandte Polymerforschung / Germany
H.Reichhelt GmbH / Germany
Holland Colours Apeldoorn / Holland
Innovationszentrum Kunststoff- und Recyclingtechnik e.V. / Germany
Institut für Werkstofftechnik, Universität Kassel / Germany
Institute of Natural Fibers / Poland
Johnson Controls Interiors GmbH & Co. KG / Germany
Kosche Profilummantelung GmbH / Germany
Maag Pump Systems Textron AG / Switzerland
MBM Maschinenbau Mühldorf GmbH / Germany
New Media Publisher GmbH - Plasticker.de / Germany
Pallmann Maschinenfabrik GmbH & Co. KG / Germany
Polimery / Poland
Polymer Publisher GmbH - Bioplastics Magazine / Germany
ReimeltHenschel MischSysteme GmbH / Germany
SachsenLeinen GmbH / Germany
Scholz Dosiertechnik GmbH / Germany
SIA "Plastic Technologies" / Latvia
Sindifibras / Brazil
Technamation Technical Europe GmbH / Germany
TECNARO GmbH / Germany
UniKasselTransfer - Ost-West-Wissenschaftszentrum / Germany
WPC Corporation / Japan
Yining Plastic Products Company / China
- 31 -