HOLZ-POLYMER-VERBUNDWERKSTOFFE: PORTFOLIO MIT VOLLKOMMEN NEUEM EIGENSCHAFTSPROFIL
IN KOOPERATION MIT DER BOREALIS POLYOLEFINE GMBH WURDE EIN PORTFOLIO AN MATERIALFORMULIERUNGEN FÜR DIE KUNSTSTOFFVERARBEITUNG ENTWICKELT, WELCHE NACHWACHSENDE ROHSTOFFE WIE HOLZPARTIKEL ALS FÜLLSTOFF ENTHALTEN UND DIE HOHEN ANFORDERUNGEN EINER HERAUSRAGENDEN KERBSCHLAGZÄHIGKEIT, NIEDRIGE MATERIALDICHTE, GUTE VERARBEITBARKEIT UND HOHE MATERIALSTEIFIGKEIT ERFÜLLEN.
Wood K plus entwickelte gemeinsam mit der Borealis Polyolefine GmbH im Rahmen des COMET Programms Materialformulierungen mit Holzpartikelanteilen, die sich aufgrund ihres Designs, ihres Gehalts an nachwachsenden Rohstoffen und insbesondere durch ihr herausragendes mechanisches Eigenschaftsprofil auszeichnen und vom bisherigen Stand der Technik abgrenzen. Ermöglicht wird dies durch die Kombination von speziellen und geeigneten Polypropylenen, einer Elastomerkomponente und der Auswahl von geeigneten Holzpartikeln in einer per Versuchsplanung (Design of Experiment, DoE) optimierten Zusammensetzung. Dadurch wurde eine enorm verbesserte Kerbschlagzähigkeit erreicht (um 60% erhöht), ohne die Biegesteifigkeit signifikant zu reduzieren. Verwendet wurden im Projekt sowohl Nadelholz- als auch Laubholzpartikel, Cellulosefaserpulver und Partikel aus Pflanzenfasern (Hanf, Flachs, Bambus). Die Anwendung der nachwachsenden Rohstoffe ersetzt Füllstoffe wie Talkum oder Glasfasern und sorgt zudem für Designeffekte. Zusätzlich wird durch Verwendung dieser Füllstoffe der Primärenergienedarf bei der Herstellung solcher Materialien reduziert.
Die Polypropylenekomponenten können auch durch Post-Consumer-Rezyklat PP ersetzt werden, wodurch der Primärenergiebedarf bei der Herstellung der Compoundkomponenten weiter gesenkt werden kann.
Die entwickelten Materialkomponenten werden kunststofftechnisch über Compounding per Doppelschneckenextruder gemischt. Die Herstellung von Prototypen zur Qualitätsbestimmung erfolgte über typische Spritzgussverarbeitung. Diese Prozesschritte wurden im letzten Projektjahr auch im größeren Maßstab erfolgreich direkt bei Borealis Polyolefine durchgeführt (Upscaling).
Wirkungen und Effekte
Durch das verbesserte Eigenschaftsprofil und die niedrige Materialdichte werden Anwendungen der leichten Werkstoffe in den Bereichen Mobilität, Automobilindustrie und Interior adressiert. Der Firmenpartner konnte mithilfe der entwickelten Mustermaterialien potentielle und interessiere Kunden ansprechen. Das gemeinsame Forschungsprojekt wurde mit Ende 2022 erfolgreich abgeschlossen und das Ziel der Verbesserung des mechanischen Eigenschaftsprofils deutlich erreicht. Es sind drei Patentanmeldungen seitens des Projektpartners in Planung. Wood K plus hat mit diesem langjährigen Projekt das Wissen um Optimierung von Material und Verarbeitung im Bereich thermoplastischer Holz-Verbundwerkstoffe etabliert.
