Holz-Kunststoff-Komposit

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1 Wood-Polymer- (oder Plastic-) Composits (WPC) Materialgruppen: Holz > Holzwerkstoffe > Holz-Verbundwerkstoffe Materialbeschrieb Wood-Polymer- (oder Plastic-) Composites sind thermoplastisch verarbeitbare Verbundwerkstoffe, die aus unterschiedlichen Anteilen von Holz, Kunststoffen und Additiven bestehen. Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe sind seit Anfang der 1990er-Jahre bekannt. In den letzten Jahren erlebt der WPC-Markt starken Zuwachs. Im deutschsprachigen Raum hat sich bislang kein allgemein gebräuchlicher Ausdruck und keine Norm für Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe gebildet. Allerdings wird der Begriff Flüssigholz gelegentlich auch für WPCs verwendet. Flüssigholz wird jedoch - ohne, dass es ein geschützter Begriff wäre - für ligningebundene Faserwerkstoffe genutzt, d.h. für 100% biobasierte Materialien. WPCs bestehen hingegen ca. zu 50% aus erdölbasierten Kunststoffen. Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe sind pflegeleicht, wetterbeständig, wasserresistent, unverrottbar, riss- und splitterfrei sowie resistent gegen Pilze und Insekten. Sie weisen eine hohe Biegefestigkeit auf. WPC sind recyclingfähig. Sie weisen ein deutlich geringeres Kriechverhalten gegenüber Thermoplasten auf und sind in heissem Zustand fliessfähig. Da WPC halogen-, chlor- und formaldehydfrei sind, können sie als physiologisch unbedenklich eingestuft werden. Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe sind bearbeitbar wie Massivholz oder andere Holzwerkstoffe. Bei Erwärmung sind sie durch thermoplastische Formgebungsverfahren wie Extrusion, Spritzguss oder Presstechniken formbar. Die Oberfläche kann lackiert, lasiert oder gebürstet werden und Prägungen sind möglich. Die Anwendungsgebiete von Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffen sind vielfältig: Sockelleisten, Tür- und Fensterrahmen, Pfosten, Zäune und Automobilzubehör. Auch im Aussenbereich wird WPC verwendet, z. B. für Bodenprofile, Bootsstege, Terrassen, Schwimmbadumrandungen oder Gartenzubehörprodukte wie Blumentöpfe und Bänke. Abkürzung: WPC MATERIAL ARCHIV / 5

2 Andere Bezeichnungen/Synonyme: Handelsnamen: Englische Bezeichnung: Allwetterholz, Formholz Werzalit Werkstoff S2 Wood-Polymer-Composites, Wood-Plastic-Composites Hintergrund Ökonomie: Die WPC-Produktion sucht in erster Linie neue Anwendungsfelder und ersetzt nicht die herkömmlichen Produktionsarten und Produkte der Holzwerkstoffindustrie. Gegenüber herkömmlichen Kunststoffen haben WPC aufgrund des hohen Holzanteils deutliche Preisvorteile. Ökologie: Nach Möglichkeit sind Produkte aus nachhaltiger Waldwirtschaft zu berücksichtigen. Recycling: Die Recycelbarkeit wird als ein entscheidendes Argument für den Einsatz von WPC angeführt. Dazu ist die Identifizierung der spezifischen Materialzusammensetzung zu gewährleisten. Grundsätzlich können thermoplastische WPC nach ihrer Nutzung wieder eingeschmolzen, zu Granulat verarbeitet und erneut extrudiert bzw. spritzgegossen werden. Inwiefern darunter die Qualität leidet bzw. frischer Holzrohstoff hinzugefügt werden muss, um den mechanischen Anforderungen zu genügen, ist noch nicht ausreichend untersucht worden. Grundsätzlich müssen jedoch beim Recycling bestimmte Standards eingehalten werden, um eine ökologisch und technisch optimale Lösung zu finden. Oft sind verschiedene Kunststoffe vermischt, was eine Wiederaufbereitung erschwert. Nach Möglichkeit sollten deshalb nur sortenreine Kunststoffe eingesetzt werden. Herstellung Entstehung: WPC sind eine neuere Werkstoffgruppe, die in den USA und Japan bereits seit Anfang der 1990er-Jahre bekannt sind. Weltweit erfährt der WPC-Markt einen grossen Zuwachs, in den letzten Jahren insbesondere auch in Europa. Fertigung: Hauptbestandteil von WPC ist Holz. Je nach Produkt beträgt der Anteil 50 80%. Bei der Herstellung werden Sägereinebenprodukte wie Holzhackschnitzel, Holzspäne, Holzmehl sowie Holzfasern verarbeitet. Als Kunststoffbestandteile werden synthetische und Biopolymere mit einer Verarbeitungstemperatur unter 200 C verwendet. Höhere Schmelztemperaturen würden zu Schädigung der Holzbestandteile führen. Häufig wird Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Polyvinylchlorid (PVC) verwendet. Um die Holzteile mit ihren wasseraufnehmenden und die Kunststoffbestandteile mit ihren wasserabstossenden Oberflächen zu verbinden, werden Additive, sogenannte Haftvermittler, beigegeben. Neben Maleinsäureanhydrid kommen je MATERIAL ARCHIV / 5

3 nach Eigenschaften des Werkstoffes Pigmente, Lichtstabilisatoren, Gleitmittel, Fungizide oder feuerhemmende Zusatzstoffe dazu. Die Herstellung von WPC-Produkten umfasst zwei Stufen. Stufe 1 wird als Compoundierung bezeichnet. Dabei wird das Ausgangsmaterial aus Holz, Kunststoffgranulat und Additiven hergestellt. In einer 2. Stufe, der eigentlichen Produktion, wird das granulatförmige Ausgangsmaterial zu WPC-Teilen verarbeitet. Spritzgiessen und Extrusion sind die häufigsten Verfahren. Bei der "Inline-Extrusion" auch "Direkt-Extrusion" werden die Holzfasern, Kunststoffe und Additive in einem durchgängigen Prozess compoundiert und direkt extrudiert. Eigenschaften Besonderheiten: Die WPC-Produkteigenschaften hängen von der Verbundstruktur sowie von der Qualität des Rohmaterials und des Verarbeitungsprozesses ab. Erscheinung Aussehen: Der Holzgehalt hat einen entscheidenden Einfluss auf das Erscheinungsbild von WPC, das von holzartig oder holzähnlich bis kunststoffähnlich bezeichnet werden kann. Das Aussehen lässt sich auch durch Beimischung von Pigmenten beeinflussen. Geruch: neutral Beständigkeit Biologische Schadensfaktoren: resistent gegen Pilze und Insekten Witterungsbeständigkeit: beständig WPC mit einem hohen Holzanteil von 70 90% sollte nicht direkt bewittert werden. Unter 70% Holzgehalt ist der Werkstoff wasserbeständig. Mechanische Eigenschaften Dimensionsstabilität: gut Bearbeitung Fügen und Verbinden: Oberflächenbearbeitung: Oberflächenbehandlung: Trennen und Subtrahieren: schrauben bürsten, prägen, schleifen bemalen, lackieren, lasieren, ölen bohren, fräsen, sägen Arbeitsschutz: MATERIAL ARCHIV / 5

4 WPC sind halogen-, chlor- und formaldehydfrei und können daher als physiologisch unbedenklich eingestuft werden. Anwendung Anwendungsgebiete: Innenausbau Automobilbranche Aussenbereich Gartenzubehör Anwendungsbeispiele: Sockelleisten, Tür- und Fensterrahmen Pfosten, Zäune Armaturen Bodenprofile für Bootsstege, Terrassen, Schwimmbadumrandungen Blumentöpfe, Bänke Sammlungen Muster in folgenden Sammlungen: ETH Zürich Baubibliothek, Gewerbemuseum Winterthur Standort in der Sammlung ETH Zürich Baubibliothek: TH Gewerbemuseum Winterthur: Holzwerkstoffe > Schublade 35 Quellennachweis Verwendete Quellen: Reimer, Jörg (2007). Plattenförmige Holzwerkstoffe. Reinach: Holzwerkstoffe Schweiz Fachverband des Handels. Kalkweit, A, Paul, C, Peters, S, & Wallbaum, R (Eds.) (2006). Handbuch für Technisches Produktedesign. Berlin Heidelberg, Deutschland: Springer. Weitere Quellen: Studie: "Wood-Plastic-Composites (WPC). Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe. Märkte in Nordamerika, Japan und Europa mit Schwerpunkt auf Deutschland" ( ), (Stand ) Wood Plastic Composites, Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie Wien, (Stand ) Forschungsforum, Nachhaltig Wirtschaften, Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie Wien, (Stand ) Holzfragen, (Stand ) Werzalit Werkstoff S2, MATERIAL ARCHIV / 5

5 v&ieb= &c3p=102&c3l=ch (Stand ) Expertin / Experte: Serge Lunin Material-Archiv-Signatur: HOL_WER_VER_4 Stand: (Online-Schaltung: ) Permalink: materialarchiv.ch/detail/493 MATERIAL ARCHIV / 5