Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung von Leichtbau-Halbzeugen aus physikalisch geschäumten Wood Plastic Composites (WPC) auf Basis von Bio-Polyethylen (Bio-PE) und Polylactid (PLA) zum Einsatz im Möbelbau und Bausektor - Naturfaserverstärkte, bio-basierte Polymerschäume

Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung von geschäumten WPC-Platten mit 30 bis 60 Gew.-% Holzanteil auf Basis von Bio-PE und PLA. Die Dichte der WPC-Schaum-Profile soll hierdurch auf das Niveau von Span- bzw. Faserplatten (500 - 800 kg/m³) reduziert werden. Die Herstellung erfolgt durch physikalisches Schäumen in einem kontinuierlichen Extrusionsprozess mit definiert kalibrierten Profiloberflächen. Das beantragte Projekt wird die industrielle Herstellung von geschäumten WPC-Platten auf Basis von Bio-PE und PLA ermöglichen, die aufgrund ihrer natürlichen Optik und Haptik sowie ihrer isolierenden Eigenschaften im Möbelbau und als Leichtbau-Halbzeug im Bausektor eingesetzt werden können und zudem sowohl ressourcenschonend als auch umweltfreundlich sind.

Für das beantragte Projekt ergeben sich drei Schwerpunkte: Entwicklung nahezu 100% biobasierter WPC Rezepturen, Prozessentwicklung zur Herstellung von geschäumten WPC-Platten mit Up-Scale zum industriellen Maßstab und Aufstellen von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen der geschäumten WPC-Platten zur Evaluierung der Praxistauglichkeit.

Die erlangten Erkenntnisse können von KMU, insbesondere von Profilherstellern sowie Maschinen- und Werkzeugbauern, direkt genutzt werden, indem bestehende Extrusionsanlagen gezielt auf die neue Verfahrenstechnik optimiert und neue daraufhin ausgelegt werden. Ebenso wird aus der Projektdokumentation ersichtlich, welche zusätzlichen Anlagenkomponenten für die Erweiterung der Extrusionslinie notwendig sind und welche Anforderungen an die Werkzeugtechnik gestellt werden. KMU, die derzeit bereits WPC-Profile herstellen, können somit mittelfristig geschäumte WPC-Platten aus nahezu 100 % Biomaterialien herstellen. Weiterhin ziehen auch Compoundeure und Rohstoffhersteller Nutzen aus den Ergebnissen, da es interessierten Unternehmen hierdurch ermöglicht wird, petrolbasiertes Matrixmaterial mit geringem Aufwand durch biobasierten Kunststoff zu ersetzen.

Ergebniszusammenfassung:

Die im Rahmen dieses Projektes erlangten Erkenntnisse können von KMU, insbesondere von Profilherstellern sowie Maschinen- und Werkzeugbauern, direkt genutzt werden, indem bestehende und neue Extrusionsanlagen gezielt auf das neue WPC-Material ausgelegt und optimiert werden. KMU, die bereits WPC-Profile herstellen, können somit kurz- und mittelfristig kompakte WPC-Profile aus nahezu 100 % Biomaterialien herstellen. Mit Durchführung des Projekts wurden zudem Grundlagen im Bereich der Entwicklung biobasierter WPC-Rezepturen generiert. Entsprechende Handlungsempfehlungen zum Umgang und zur Verarbeitung geben den WPC-verarbeitenden Unternehmen hilfreiche Hinweise, um die petrochemische durch eine biobasierte Matrix zu ersetzen. Neben Profilherstellern ziehen somit auch Compoundeure und Rohstoffhersteller Nutzen aus den Ergebnissen. Der Transfer der erzielten Ergebnisse in die Wirtschaft erfolgt während und intensiv nach Abschluss des Projekts. Somit wird es interessierten Unternehmen direkt möglich sein, petrolbasierten mit geringem Aufwand durch bio-basierten Kunststoff zu ersetzen.

Die generierten Ergebnisse zu den Struktur-Eigenschaftsbeziehungen erleichtern den KMU die Entscheidung bzgl. einer Investition in entsprechende Anlagentechnik. Dass sich derartige Investitionen lohnen, zeigt der Erfolg z. B. der prinzipiellen WPC-Verarbeitung, der auch auf ausführlichen Forschungsarbeiten basiert. Es konnte gezeigt werden, dass die Vorgaben des Gütesiegels der Qualitätsgemeinschaft Holzwerkstoffe e.V. problemlos erreicht werden. Im Vergleich zu einer kommerziellen WPC-Rezeptur wurden sogar bessere mechanische Eigenschaften ermittelt. Zudem profitieren Extruder- sowie Peripheriehersteller und Werkzeugbauer mit einer Investition der KMU in die Technik zur Herstellung von WPC-Produkten. Die abschließende Wirtschaftlichkeits- und Nachhaltigkeitsbetrachtung zur Herstellung der biobasierten WPC-Profile hilft den Profilherstellern zudem bei der Markteinführung der neuen Produkte.