Ursprünglich hauptsächlich für die Extrusion gedacht, wurden neue Optionen für Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe optimiert, um Türen für Spritzgussanwendungen zu öffnen.
Zum Formen von WPCs sollte das ideale Pellet etwa die Größe eines kleinen BB haben und abgerundet sein, um ein optimales Verhältnis von Oberfläche zu Volumen zu erreichen.
Luke's Toy Factory, Danbury, Connecticut, war auf der Suche nach einem Biokompositmaterial für seine Spielzeuglastwagen und -eisenbahnen.Das Unternehmen wollte etwas mit einer natürlichen Holzoptik und -haptik, das auch im Spritzgussverfahren zur Herstellung der Fahrzeugteile verarbeitet werden konnte.Sie brauchten ein Material, das eingefärbt werden konnte, um das Problem des Abblätterns der Farbe zu vermeiden.Sie wollten außerdem ein Material, das auch dann haltbar ist, wenn es draußen gelassen wird.Das Terratek-WC von Green Dot erfüllt alle diese Anforderungen.Es kombiniert Holz und recycelten Kunststoff in einem kleinen Pellet, das sich gut für den Spritzguss eignet.
Während Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe (WPCs) in den 1990er Jahren als Materialien auf den Markt kamen, die hauptsächlich zu Platten für Terrassendielen und Zäune extrudiert wurden, hat die Optimierung dieser Materialien für das Spritzgießen seitdem ihre potenziellen Anwendungen als langlebige und nachhaltige Materialien erheblich erweitert.Umweltfreundlichkeit ist ein attraktives Merkmal von WPCs.Sie haben einen deutlich geringeren CO2-Fußabdruck als rein erdölbasierte Materialien und können ausschließlich aus recycelten Holzfasern formuliert werden.
Eine breitere Palette an Materialoptionen für WPC-Formulierungen eröffnet Formern neue Möglichkeiten.Recycelte und biologisch abbaubare Kunststoffrohstoffe können die Nachhaltigkeit dieser Materialien weiter verbessern.Es gibt immer mehr ästhetische Möglichkeiten, die durch Variation der Holzart und der Holzpartikelgröße im Verbundwerkstoff manipuliert werden können.Kurz gesagt: Die Optimierung für das Spritzgießen und die wachsende Liste an Optionen, die den Compoundeuren zur Verfügung stehen, bedeuten, dass WPCs ein viel vielseitigeres Material sind, als bisher angenommen wurde.
WAS HERSTELLER VON LIEFERANTEN ERWARTEN SOLLTEN Eine wachsende Zahl von Compoundeuren bietet mittlerweile WPCs in Pelletform an.Spritzgießer sollten insbesondere in zwei Bereichen kritisch sein, wenn es um die Erwartungen an Compoundierer geht: Pelletgröße und Feuchtigkeitsgehalt.
Anders als beim Extrudieren von WPCs für Terrassendielen und Zäune ist beim Formen eine gleichmäßige Pelletgröße für ein gleichmäßiges Schmelzen entscheidend.Da sich Extruder nicht darum kümmern müssen, ihr WPC in eine Form zu füllen, ist die Notwendigkeit einer einheitlichen Pelletgröße nicht so groß.Daher ist es wichtig sicherzustellen, dass ein Compoundeur die Bedürfnisse von Spritzgießern im Auge hat und sich nicht zu sehr auf die frühesten und anfangs am weitesten verbreiteten Verwendungszwecke von WPCs konzentriert.
Zu große Pellets neigen dazu, ungleichmäßig zu schmelzen, zusätzliche Reibung zu erzeugen und zu einem strukturell minderwertigen Endprodukt zu führen.Das ideale Pellet sollte etwa die Größe eines kleinen BB haben und abgerundet sein, um ein ideales Verhältnis von Oberfläche zu Volumen zu erreichen.Diese Abmessungen erleichtern die Trocknung und sorgen für einen reibungslosen Ablauf im gesamten Produktionsprozess.Spritzgießer, die mit WPCs arbeiten, sollten die gleiche Form und Gleichmäßigkeit erwarten, die sie von herkömmlichen Kunststoffpellets kennen.
Trockenheit ist ebenfalls eine wichtige Eigenschaft, die man von den WPC-Pellets eines Compoundeurs erwarten kann.Der Feuchtigkeitsgehalt in WPCs steigt mit der Menge an Holzfüller im Verbundwerkstoff.Während sowohl beim Extrudieren als auch beim Spritzgießen für beste Ergebnisse ein niedriger Feuchtigkeitsgehalt erforderlich ist, sind die empfohlenen Feuchtigkeitswerte beim Spritzgießen etwas niedriger als beim Extrudieren.Auch hier ist es wichtig zu überprüfen, ob ein Compoundeur bei der Herstellung auch Spritzgießer berücksichtigt hat.Für optimale Ergebnisse sollte der Feuchtigkeitsgehalt beim Spritzgießen unter 1 % liegen.
Wenn Lieferanten es sich zur Aufgabe machen, ein Produkt zu liefern, das bereits einen akzeptablen Feuchtigkeitsgehalt aufweist, verbringen Spritzgießer weniger Zeit damit, die Pellets selbst zu trocknen, was zu erheblichen Zeit- und Geldeinsparungen führen kann.Spritzgießer sollten darüber nachdenken, sich nach WPC-Pellets umzusehen, die vom Hersteller geliefert werden und deren Feuchtigkeitsgehalt bereits unter 1 % liegt.
ÜBERLEGUNGEN ZU FORMEL UND WERKZEUGEN Das Verhältnis von Holz zu Kunststoff in der Formel eines WPC hat einen gewissen Einfluss auf sein Verhalten während des Produktionsprozesses.Der Holzanteil im Verbundwerkstoff hat beispielsweise Auswirkungen auf den Schmelzflussindex (MFI).Generell gilt: Je mehr Holz dem Verbund beigemischt wird, desto geringer ist der MFI.
Auch der Holzanteil hat Einfluss auf die Festigkeit und Steifigkeit des Produkts.Generell gilt: Je mehr Holz hinzugefügt wird, desto steifer wird das Produkt.Holz kann bis zu 70 % des gesamten Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffs ausmachen, aber die daraus resultierende Steifigkeit geht zu Lasten der Duktilität des Endprodukts und kann sogar dazu führen, dass es spröde wird.
Höhere Holzkonzentrationen verkürzen auch die Maschinenzykluszeiten, indem sie dem Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff beim Abkühlen in der Form ein Element der Dimensionsstabilität verleihen.Durch diese Strukturverstärkung kann der Kunststoff bei einer höheren Temperatur entfernt werden, während herkömmliche Kunststoffe noch zu weich sind, um aus ihren Formen entfernt zu werden.
Wenn das Produkt mit vorhandenen Werkzeugen hergestellt wird, sollten die Anschnittgröße und die allgemeine Form der Form bei der Diskussion über die optimale Holzpartikelgröße berücksichtigt werden.Ein kleinerer Partikel eignet sich wahrscheinlich besser für Werkzeuge mit kleinen Anschnitten und schmalen Verlängerungen.Wenn andere Faktoren bereits dazu geführt haben, dass sich Konstrukteure für eine größere Holzpartikelgröße entschieden haben, kann es von Vorteil sein, die vorhandenen Werkzeuge entsprechend umzugestalten.Angesichts der bestehenden Optionen für unterschiedliche Partikelgrößen dürfte dieses Ergebnis jedoch völlig vermeidbar sein.
VERARBEITUNG VON WPCs Die Verarbeitungsspezifika können je nach endgültiger Formulierung der WPC-Pellets ebenfalls stark schwanken.Während ein Großteil der Verarbeitung der von herkömmlichen Kunststoffen ähnelt, müssen bei der Verarbeitung möglicherweise bestimmte Holz-zu-Kunststoff-Verhältnisse und andere Zusatzstoffe berücksichtigt werden, die das gewünschte Aussehen, die gewünschte Haptik oder die gewünschten Leistungsmerkmale erzielen sollen.
WPCs sind beispielsweise auch mit Schaummitteln verträglich.Durch die Zugabe dieser Schaummittel kann ein balsaartiges Material entstehen.Dies ist eine nützliche Eigenschaft, wenn das fertige Produkt besonders leicht oder schwimmfähig sein muss.Für den Spritzgießer ist dies jedoch ein weiteres Beispiel dafür, wie die vielfältige Zusammensetzung von Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffen dazu führen kann, dass mehr zu berücksichtigen ist als bei der ersten Markteinführung dieser Materialien.
Die Verarbeitungstemperaturen sind ein Bereich, in dem sich WPC deutlich von herkömmlichen Kunststoffen unterscheidet.WPCs werden im Allgemeinen bei Temperaturen verarbeitet, die etwa 50 °F niedriger sind als das gleiche ungefüllte Material.Die meisten Holzzusätze beginnen bei etwa 400 F zu brennen.
Scherung ist eines der häufigsten Probleme bei der Verarbeitung von WPC.Wenn ein zu heißes Material durch einen zu kleinen Schieber gedrückt wird, kann die erhöhte Reibung dazu führen, dass das Holz verbrennt, was zu verräterischen Streifenbildung führt und letztendlich den Kunststoff zersetzen kann.Dieses Problem kann vermieden werden, indem WPCs bei einer niedrigeren Temperatur betrieben werden, die Anschnittgröße ausreichend ist und alle unnötigen Kurven oder rechten Winkel entlang des Verarbeitungswegs entfernt werden.
Relativ niedrige Verarbeitungstemperaturen bedeuten, dass Hersteller selten höhere Temperaturen als bei herkömmlichem Polypropylen erreichen müssen.Dies minimiert die schwierige Aufgabe, Wärme aus dem Herstellungsprozess abzuführen.Es sind keine zusätzlichen mechanischen Kühlgeräte, speziell zur Hitzereduzierung konzipierte Formen oder andere außergewöhnliche Maßnahmen erforderlich.Dies bedeutet für die Hersteller zusätzlich zu den ohnehin schon kürzeren Zykluszeiten aufgrund des Vorhandenseins organischer Füllstoffe noch kürzere Zykluszeiten.
NICHT NUR FÜR TERRASSENDECKEN WPCs eignen sich nicht mehr nur für Terrassendielen.Sie werden für das Spritzgießen optimiert, was ihnen eine Vielzahl neuer Produktanwendungen eröffnet, von Gartenmöbeln bis hin zu Haustierspielzeug.Die große Auswahl an Formulierungen, die jetzt verfügbar sind, kann die Vorteile dieser Materialien in Bezug auf Nachhaltigkeit, ästhetische Vielfalt und Eigenschaften wie Auftrieb oder Steifigkeit steigern.Die Nachfrage nach diesen Materialien wird nur dann steigen, wenn diese Vorteile bekannter werden.
Für Spritzgießer bedeutet dies, dass eine Reihe rezepturspezifischer Variablen berücksichtigt werden müssen.Aber es bedeutet auch, dass Former ein Produkt erwarten sollten, das besser für den Spritzguss geeignet ist als ein Ausgangsmaterial, das in erster Linie für die Extrusion zu Platten gedacht ist.Da sich diese Materialien weiterentwickeln, sollten Spritzgießer ihre Standards für die Eigenschaften erhöhen, die sie von den von ihren Lieferanten gelieferten Verbundwerkstoffen erwarten.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 07.09.2019