Pilot Projekt Smart Home Smart Furniture Neue Materialien ... · •Dominantes Produkt „Decking“ (Terrassen- und Verandenböden) •Trennwände, Schallschutzelemente, Isolationselemente

Programme co-founded by the European Union

Funds (ERDF and IPA)

FORESDA Forest-based cross-sectoral value chains fostering

innovation and competitiveness in the Danube region

DTP1-383-1.1

Pilot Projekt Smart Home Smart Furniture

“Neue Materialien”

How To WPC

Programme co-funded by the European Union Funds (ERDF and IPA)

How to WPC

-

Wood Plastic Composite

- Eine Übersicht zu

Holzkunststoffverbundwerkstoffen


Inhalt

1. Materialbeschreibung – WPC-Bestandteile

2. Produktherstellung

3. Märkte und Anwendungen

4. Forschung und Entwicklung

5. Literaturempfehlungen


Materialbeschreibung

Wood Plastic / Polymer Composites




• Verbundwerkstoffe / Holzwerkstoffe

• Holz, teilweise auch NF

• Thermoplastische Polymere (PP, PE, PVC)

• Additive

• Herstellung wie gefüllte / verstärkte Kunststoffe




• Verbundwerkstoffe / Holzwerkstoffe

• Holz, teilweise auch NF

• Thermoplastische Polymere (PP, PE, PVC)

• Additive

• Herstellung wie gefüllte / verstärkte Kunststoffe



• Holz :

• 30% bis 90% (>50% nach VHI)

• Mehl, Fasern, Späne

• Meist Nadelholz

• Kunststoff:

• 10% - 70%

• Meist thermoplastisch

• Additive:

• Meist <10%

• Prozesshilfsmittel, Effektstoffe



• Holz :

• Holzspäne

• Holzfasern (TMP)

• Holzarten:

• Nadelholz (Fichte), selten Laubholz

• Holzmehl

• Partikelgröße <100µm

• Geringes L/D-Verhältnis (1-4)

• aus waldfrisches Holz / Sägerestholz

• Extra aufbereitet

• Feuchtigkeit < 6% mc



• Kunststoff:

• 10% - 70%

• Meist Thermoplasten

• Unvernetzte Polymerketten (amorph, teilkristallin)

• Schmelzbar, löslich, quellbar

• Kriechen und plastisches Fließen

• Schweißbar



• Kunststoff: Eignung von Thermoplasten für WPC



• Additive

• Steuerung von Materialparametern (Effektstoffe)

• Haftvermittler

• Weichmacher

• Schlagzähmacher

• UV-Stabilisatoren

• Farbstoff/Pigment

• Füllstoffe

• Flammschutzmittel



• Additive

• Steuerung von Verarbeitungsparametern (Prozesshilfsmittel)

• Gleitmittel

• Thermische Stabilisatoren

• Antioxidantien


Produktherstellung

Produktherstellung: Vom Partikel zum Produkt

• Prozess ist grundsätzlich mehrstufig:

• Rohstoffe herstellen / vorbereiten

• Mischen (im festen Zustand)

• Compoundieren (Mischen im geschmolzenen Zustand)

• Komponenten werden unter Aufschmelzen des Thermoplasten vermischt

• Compound (Pulver, Granulat, Agglomerat)

• Konsolidieren (Formteil herstellen)

• Compound wird aufgeschmolzen und in Form gebracht

• Formteil, Profil etc.

• Nachbearbeiten


Produktherstellung


Produktherstellung

Compoundieren (Mischen im geschmolzenen Zustand)


Produktherstellung

Konsolidieren (Formteil herstellen)

• Extrusion

• Profile

• Endlosstrang

• Hohe Holzanteile

• Spritzgießen

• Komplexe 3D-Strukturen

• Batchprozess

• Geringere Holzanteile

• Pressen und andere Verfahren

• möglich aber bisher unbedeutend


Märkte und

Anwendungen


Märkte und

Anwendungen

Wichtigste Märkte

• Baugewerbe

• Automobilbau

• Möbel

• Konsumgüter


Märkte und

Anwendungen

Wichtigste Märkte

• Baugewerbe

• Dominantes Produkt „Decking“ (Terrassen- und Verandenböden)

• Trennwände, Schallschutzelemente, Isolationselemente und Türen, Garagen und

Vorratshäuser der Holz- und Fertigteilhausbauindustrie

• Bereich nicht tragenden Anwendungen (Fensterprofile, Türen, Decken,

Verkleidungen,Dächer).

• Innenbereich nichttragende Anwendungen jedweder Art (Bodendielen, Leisten,

• Platten, Wand- und Deckenverkleidungen, Leisten usw.)


Märkte und

Anwendungen

Wichtigste Märkte

• Baugewerbe


Märkte und

Anwendungen

Wichtigste Märkte

• Automotive

• Fokus von WPC Anwendungen bei Kraftfahrzeugen auf Innenverkleidungen,

wie etwa Türen und Armaturenbretter, Heckablagen, Verkleidungen im

Gepäckraum, Lautsprecher, Fußbodenleisten, Kabelführungen usw.


Märkte und

Anwendungen

Wichtigste Märkte

• Möbel

• Traditionell WPC-Möbel im Außenbereich in Form von Gartenprodukten jedweder Art

(Bänke, Tischplatten, Stühle etc.).

• Im Wohnbereich beginnt sich WPC erst langsam zu etablieren (Echtholz oder Kunststoff

durch das ästhetische Erscheinungsbild mit starken Vorteil.

• In Rede stehen derzeit insbesondere Anwendungen im Nicht-Sichtbereich (zum Beispiel

für den Unterbau von Polstermöbeln)

• Weiterhin Anwendungsfelder für WPC (mit antibakteriellen Additiven) in Küchen oder

Badezimmern Wirkung (dito Arztpraxen, Kliniken).

• WPC Anwendungen in Badezimmern klassisches Holz hier problematisch ist,

feuchtigkeitsresistente WPC als ein Zukunftsfeld


Märkte und

Anwendungen

Wichtigste Märkte

• Möbel


Märkte und

Anwendungen

Wichtigste Märkte

• Konsumgüter

• Mit steigenden Polymerpreisen WPC-Granulate für das Spritzgießen immer

attraktiver damit zunehmende Verwendung in Geschäftsfeldern, die bislang

allein Produkten aus Vollkunststoff vorbehalten

• Spielwaren

• alle Arten von Behältern (z.B. für Kosmetik, Medikamente etc.), Verpackungen oder

Ummantelungen für Haushaltsgeräte (Bügeleisen, Staubsauger usw.)

• Neuland bildet die Verwendung von WPC bei 3D Druck Verfahren


Märkte und

Anwendungen

Wichtigste Märkte

• Konsumgüter


Forschung und

Entwicklung

Forschungseinrichtungen

• Fraunhofer-Institut für Holzforschung

• SKZ Kunststoff-Zentrum

• Kompetenzzentrum Holz GmbH


Forschung und

Entwicklung

F&E-Themen

• Rezepturen für tragende Strukturen

• Lösemittelfreie Beschichtungen

• Haftfestigkeit

• Schweißen und Kleben

• Flammschutz

• Biologische Alterung

• Feuchteresistenz

• Stoffliches Recycling

• Infrastrukturprodukte

• Spritzguss


Literaturempfehlungen

• Menges, G., „Werkstoffkunde Kunststoffe“, Hanser-Verlag, ISBN: 3-446-21257-4

• Greif, H., „Technologie der Extrusion“, Hanser-Verlag, ISBN: 3-446-22669-9

• Michaeli, W., „Technologie der Kunststoffe“, Hanser-Verlag, ISBN: 978-3-446-41514-0

• Stitz, S., „Spritzgeßtechnik“, Hanser-Verlag, ISBN: 3-446-22921-3

• Ehrenstein, G., „Polymer-Werkstoffe“, Hanser-Verlag, ISBN: 3-446-21161-6

• Michaeli, W., „Einführung in die Kunststoffverarbeitung“, Hanser-Verlag, ISBN: 3-446321261-2

• Vogt, D. et al, „Wood Plastic Composites – Märkte, Anwendungen, Herstellung“, nova-

• Institut, Hürth, download: http://www.nova-institut.de/pdf/06-01_WPC-Studie.pdf



• Mortimer, C., „Chemie“, Thieme-Verlag, ISBN: 978-3-13-484309-5

• Hellerich, W., „Werkstoffführer Kunststoffe“; Hanser-Verlag, ISBN: 3-446-17245-9

• Stoeckhert, „Kunststoff-Lexikon“, Hanser-Verlag, ISBN: 3-446-17969-0

• Kaiser, W., „Kunststoffchemie für Ingenieure“, Hanser-Verlag, ISBN: 978-3-446-41325-2

• Ehrenstein, G., „Faserverbund-Kunststoffe“, Hanser-Verlag, ISBN: 978-3-446-22716-3

• Klyosov, A., „Wood-Plastic Composites“, John Wiley & Sons, ISBN-13: 978-0-470-14891-4,

• Oksman, K., „Wood-polymer Composites“, CRC Press ,ISBN: 1420076116



• BYK Chemie GmbH; Modifikatoren für Wood Plastic Composites o.J

• 3D Druck.com – Magazin für 3D Drucktechnologien: 3druck.com/objects/jelwek-watch-3d-gedruckte-armbanduhr-aus-holz-

1327601/ __18.05.2017

• 3DP NEXUS: 3dpnexus.com/wpc-3d--filament-explained/__18.05.2017

• 3N – Kompetenzzentrum Nachwachsende Rohstoffe Niedersachsen: 3-n.info/themenfelder/stoffliche-

nutzung/naturfaserverbundwerkstoffe.html

• Eder, Aster; Wood-Plastic Composit Markets in Europe. The 4th China International Summit of WPC, Nanging 2010

• Eder, Aster; Haider, Andreas; Marktchancen für Wood Polymer Composites im deutschsprachigen Raum. Holztechnologie, Vol 51.

2011

• Feifel, S.; Stübs, O.; Seibert, K.; Hartl, J.; Comparing wood-polymer composites with solid wood: the case of sustainability of terrace

flooring. European Journal of Wood and Wood Products 73(2015)6, S. 829-836, publ. online, DOI: 10.1007/s00107-015-0953-6

• Future Market Insights; Wood Plastic Composites Market: Global Industry Analysis and Opportunity Assessment 2016-2026:

www.futuremarketinsights.com/reports/wood-plastic-composites-market_18.05.2017



• Fraunhofer-Institut für Holzforschung:

www.wki.fraunhofer.de/de/fachbereiche/vst/profil/forschungsprojekte/limowoodfeuchteresistentes-wpc-

material.html__18.05.2017; www.wki.fraunhofer.de/de/fachbereiche/vst/profil/forschungsprojekte/stoffliches-

wpcrecycling.html__18.05.2017;

www.wki.fraunhofer.de/de/fachbereiche/vst/profil/forschungsprojekte/wpcpolymerblends.html__18.05.2017

• Gandert, Etwina; WPC: Marktchancen und Verarbeitung. Plasteverarbeiter, Vol 7. 2013

• IKEA: www.ikea.com/ms/en_JP/about-the-ikea-group/democratic-design/_18.05.2017

• JELU WERK J.EHLER GmbH: www.jeluplast.com/en/about-us/manufacturing-process-wpc/_18.05.2017;

www.jeluplast.com/biokunststoff-fuer-die-spielzeugbranche/_18.05.2017

• Kompetenzzentrum Holz GmbH: www.wood-kplus.at/de/forschungsbereiche/holz-

polymerverbundwerkstoffe/forschungsinhalte_18.05.2017

http://www.wki.fraunhofer.de/de/fachbereiche/vst/profil/forschungsprojekte/limowoodfeuchteresistentes-wpc-material.html__18.05.2017







http://www.wki.fraunhofer.de/de/fachbereiche/vst/profil/forschungsprojekte/stoffliches-wpcrecycling.html__18.05.2017



http://www.wki.fraunhofer.de/de/fachbereiche/vst/profil/forschungsprojekte/wpcpolymerblends.html__18.05.2017



http://www.jeluplast.com/en/about-us/manufacturing-process-wpc/_18.05.2017









http://www.jeluplast.com/biokunststoff-fuer-die-spielzeugbranche/_18.05.2017









http://www.wood-kplus.at/de/forschungsbereiche/holz-polymerverbundwerkstoffe/forschungsinhalte_18.05.2017







• Markets & Markets; Wood Plastic Composite Market by Type (Polyethylene, Polyvinylchloride, Polypropylene, Others), Application

(Building & Construction Products, Automotive Compo21nents, Industrial & Consumer Goods, Others), Region (North America,

Europe, Asia-Pacific, RoW) - Global Trends & Forecast to 2021: www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/wood-plastic-

composite-market-170450806.html?gclid=CKufjOr3vNMCFcIp0wodZK8Cjg_18.05.2017

• Nachwachsende Rohstoffe e.V.; Marktanalyse II 2007

• Nova-Institut GmbH; Studie Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe usw. Hürth 2006 Nova-Institut GmbH; Pressemitteilung, 2015-12-

17: news.bio-based.eu/sieger-des-wood-and-natural-fibre-composite-award-2015-gewahlt/_18.05.2017

• Qingdao Rhine Wpc Technology Co.,Ltd.: wpcmaterials.company.frbiz.com/c1233261-wpc-house_18.05.2017:

wpcmaterials.company.frbiz.com/i100297239-wood-plastic-composite-material-cedar-for-wpchouse-construction.html_18.05.2017

• SKZ Kunststoff-Zentrum: www.skz.de/de/forschung/geschaeftsfelder/wpc/index.html_18.05.2017

• Stoff, Jann; Textile Biocomposites im Automobilleichtbau, Hamburg 2016

• Stübs, O.; Feifel, S.; Krause; Weiterentwicklung einer Methode zum Lebenszyklusmanagement. Nachhaltigkeits-Benchmarking von

WPC. Würzburg: SKZ - Das Süddeutsche Kunststoff-Zentrum e.V. 2012

http://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/wood-plastic-composite-market-170450806.html?gclid=CKufjOr3vNMCFcIp0wodZK8Cjg_18.05.2017













• TECNARO GmbH: tecnaro.de/anwendungen/schreibwaren-und-bueroartikel.html_18.05.2017

• TRANSPARENCY Market Research; Wood-Plastic Composites Market (Polyethylene, Polypropylene, Polyvinyl Chloride and Others)

for Building & Construction, Automotive, Electrical and Other Applications - Global Industry Analysis, Size, Share, Growth, Trends

and Forecast, 2013 – 2019: www.transparencymarketresearch.com/wood-plastic-composites-market.html_18.05.2017

• Umweltbundesamt; Biologisch abbaubare Kunststoffe 2009:

www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/3834.pdf_18.05.2017

• Zhejiang Huaxiajie Macromolecule Building Material Co., Ltd.: www.huaxiajie.com

• Zion Market Research; Wood Plastic Composites Market (Polyethylene, Polypropylene, Polyvinyl Chloride and Others) for Building &

Construction, Automotive, Electrical and Other Applications: Global Market Perspective, Comprehensive Analysis, and Forecast,

2016 – 2022.: www.zionmarketresearch.com/news/wood-plastic-composites-market__18.05.2017

http://www.zionmarketresearch.com/news/wood-plastic-composites-market__18.05.2017










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