Forschungsbericht. Entwicklung einer innovativen, praxistauglichen Verfahrensvariante. Direktextrusionsverfahrens. Das Kunststoff-Zentrum

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1 Das Kunststoff-Zentrum SB. WMM3MBBSE Forschungsbericht Entwicklung einer innovativen, praxistauglichen Verfahrensvariante zur Herstellung von WPC-Profilen im Direktextrusionsverfahrens

2 Inhalt 1 Einleitung / Zielsetzung Markt und Anwendung Rohstoffe Holz Kunststoffmatrix Additive Einführung in die WPC-Profilextrusion Maschinen- und Verfahrenstechnik Extrusionswerkzeuge für WPC Statisches Mischen Bestimmung der Dispergiergüte Problemstellung Zielsetzung 16 2 Experimenteller Teil Eingesetzte Maschinentechnik Dosiersystem Gegenläufiger Doppelschneckenextruder Extrusionswerkzeug Einschneckenextruder zur Schmelzebeschickung Statische Mischerelemente Herstellung von Vormischungen und Vortrocknung von Holzfasern Maschineneinstellungen Eingesetzte Werkstoffe Kunststoffe Holzfasern Additive Eingesetzte Untersuchungsmethoden Bestimmung der Holzfeuchte Ermittlung der Schlageigenschaften Ermittlung der Biegeeigenschaften Ermittlung der Wasseraufnahme Mikroskopie Oxidations-Induktionszeit OIT 28 1

3 2.4 Probekörpervorbereitung zy Proben für mechanische Eigenschaften und Wasseraufnahme Präpäration von Mikroskopieproben Dispergiergütebestimmung mit Fibreshape Probenahme am Extruder Verdünnung der Proben Herstellung von Prüffolien Auswertung mit Fibreshape Versuchsprogramm zur Direktextrusion von WPC 34 3 Darstellung der Ergebnisse und Interpretation Ergebnisse der Versuchsreihen V1 bis V Einfluss des Schneckendesigns auf die Dispergiergüte WPC-Schneckendesign (WPCJ) Mechanische Eigenschaften Wasseraufnahme Optische Untersuchungen PVC-Schneckendesign Wasseraufnahme Optische Untersuchung Einfluss des Holzanteils auf die Dispergiergüte Optische Untersuchung Einfluss der Dosierform von Polypropylen auf die Dispergiergüte Polypropylen in Pulverform Mechanische Eigenschaften Wasseraufnahme Optische Untersuchung Polypropylen in Schmelzeform Mechanische Eigenschaften Wasseraufnahme Optische Auswertung Zusammenfassung der Ergebnisse Mikroskopische Untersuchungen Mechanische Eigenschaften Wasseraufnahme

4 Optische Untersuchung Aufschmelzverhalten und thermische Stabilität Ergebnisse der Versuchsreihen V 6 bis V Einfluss der Viskosität des Polymers auf die Dispergiergüte Hochviskoses PP-Granulat (MFR = 2,0 g/10min) Mechanische Eigenschaften Wasseraufnahme Niederviskoses PP-Granulat (MFR = 18 g/10min) Mechanische Eigenschaften Wasseraufnahme Vergleich der Polymere Wasseraufnahme Einfluss der Dosierform des Polypropylens auf die Dispergiergüte PP in Pulverform Mechanische Eigenschaften Wasseraufnahme PP-Schmelzebeschickung Hochviskoses PP-Granulat (MFR = 2,0 g/10min) Mechanische Eigenschaften Wasseraufnahme Niederviskoses PP-Granulat (MFR = 18 g/10min) Mechanische Eigenschaften Wasseraufnahme Vergleich der PP Dosierformen Mechanische Eigenschaften Wasseraufnahme Mikroskopie Weitergehende Beurteilung der Schmelzebeschickung Mechanische Eigenschaften Wasseraufnahme Einfluss der statischen Mischerelemente auf die Dispergiergüte Vorversuche zur Ermittlung des Druckverbrauchs Einsatz von zwei Mischerelementen ohne Werkzeug Einsatz von vier Mischerelementen ohne Werkzeug 86 3

5 Einsatz von vier Mischerelementen mit Werkzeug Mechanische Eigenschaften Wasseraufnahme Vergleich mit Standardversuch Mechanische Eigenschaften Wasseraufnahme Mikroskopie Einfluss der WPC-Rezeptur auf die Dispergiergüte Variierung des Holztyps Mechanische Eigenschaften Wasseraufnahme Vergleich der Holzwerkstofftypen Mechanische Eigenschaften Wasseraufnahme Mikroskopie Variierung der Holzfeuchte Vergleich der mechanischen Eigenschaften Vergleich der Wasseraufnahme Vergleich der WPC-Schneckensätze Vergleich der mechanische Eigenschaften Vergleich der Wasseraufnahme Zusammenfassung Gegenüberstellung der Ergebnisse mit den Zielsetzungen des Antrags Darstellung des wissenschaftlich-technischen und wirtschaftlichen Nutzens der erzielten Ergebnisse insbesondere für KMU sowie ihres innovativen Beitrags und ihrer industriellen Anwendungsmöglichkeiten Zusammenstellung aller Arbeiten, die im Zusammenhang mit dem Vorhaben in Kürze veröffentlicht werden sollen Einschätzung zur Realisierbarkeit des vorgeschlagenen und aktualisierten Transferkonzepts Literaturverzeichnis 109 4