Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Verbesserung des Füllverhaltens von naturfasergefüllten Schmelzen durch Beigabe von Schaumbildern im Spritzgießprozess

Entwicklungs- und Forschungsarbeiten zeigen, dass das Potenzial von Wood Polymer Composites (WPC) längst nicht ausgeschöpft ist. In der Zukunft wird WPC immer mehr für anspruchsvolle technische Bauteile verwendet.

In dem Vorläuferprojekt (IGF-Vorhaben 17605 N) wurde WPC bereits erfolgreich als Kernmaterial für das Sandwichspritzgießen eingesetzt. Des Weiteren wurden die Möglichkeiten und Grenzen dieser Material/Verfahrens-Kombination aufgezeigt. Dabei wurden sowohl die Einsatzmöglichkeiten des WPCs als Kernmaterial sowie des Sandwichverbunds analysiert und verfahrenstechnische Handhabungsregeln für KMU abgeleitet.

Obwohl die Technologie zur Herstellung und Verarbeitung von WPC nicht neu ist, wurden im Bereich des Schäumens von WPC bisher nur wenige Untersuchungen durchgeführt. Die bisher im Labormaßstab durchgeführten Arbeiten zeigen lediglich, dass das Schäumen von WPC prinzipiell möglich ist. Die produktbezogenen Entwicklungen haben nur eine spezielle Anwendung im Blick und bieten somit Lösungen nur für diesen einen spezifischen Fall. Eine umfangreiche Untersuchung zum Schäumen von WPC im Spritzgießprozess fehlt damit gänzlich.

Das angestrebte Vorhaben zielt darauf ab, durch Nutzung der erarbeiteten Erkenntnisse die hohen Materialkosten zu senken sowie eine innovative Lösung für den Einsatz von Naturfasern im Spritzguss zu ermöglichen. Die Verwendung von neuen und vor allem nachhaltigen Materialien bedeutet heutzutage einen Technologievorsprung und sichert somit die Arbeitsplätze in kleinen und mittleren Spritzgießbetrieben.

Die Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens sollen darüber hinaus den KMU eine fundierte Entscheidungshilfe für notwendige Neuinvestitionen in Maschinen-, Geräte- und Werkzeugauslegung bieten, die auf der Basis verlässlicher Grundsatzuntersuchungen gründet. Dies alles trägt allgemein zu einer Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit der KMU, der WPC-Industrie in Deutschland und zur Sicherung heimischer Arbeitsplätze bei.

Ergebniszusammenfassung:

Dieses Forschungsvorhaben beschäftigte sich mit der Untersuchung verschiedener Treibmittel und deren Einfluss

auf das Formfüllverhalten von WPC im Spritzgießprozess.

Für die Untersuchungen wurden verschiedene WPC-Rezepturen auf Polypropylenbasis hergestellt. Dabei

variierten die Partikelgröße und Massenanteile an Holzfüllstoff, sowie die Fließeigenschaften der unterschiedlichen

Kunststoffmatrices. Zur Verbesserung des Fließverhaltens beim Spritzgießen wurden chemische und

physikalische Schaumbildner zugesetzt. Bei der Verarbeitung wurden Prozessparameter wie beispielsweise

Werkzeugtemperatur, Einspritzgeschwindigkeit und Werkzeuginnendruck hinsichtlich ihres Einflusses auf die sich

bildende Schaumstruktur untersucht. Charakterisiert wurden die geschäumten Bauteile mittels

Computertomographie, mechanischer und thermischer Analysen. Weiterhin wurde das WPC-Material für

Sandwichspritzgießversuche verwendet, um die Vorteile eines geschäumten WPCs mit einer kompakten

Polymerhaut zu vereinen.

Obwohl das Hauptziel des Forschungsvorhabens, welches eine Verbesserung des Formfüllverhalten durch

Einsatz von Treibmittel im Spritzgießprozess vorsieht, nicht erreicht werden konnte, wurde durch das

Sandwichspritzgießen mit unterschiedlichen Hautmaterialien ein Ansatz zur Vermeidung von Fließanomalien

vorgestellt. Neben generellen Vorteilen von Sandwichstrukturen, können so Bindenähte im Bauteil minimiert

werden, was zu qualitativ hochwertigeren Bauteilen aus WPC führt.

Die Erkenntnisse aus diesem Vorhaben tragen allgemein zu einer Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit von kmU

bei.