A kölni WPC konferencia tapasztalatai II

M!anyagok alkalmazása

A kölni WPC konferencia tapasztalatai II. Garas Sándor* m!anyagipari szakért" Az ötödik német fa-m!anyag kompozit (WPC) konferenciát (FIFTH GERMAN WPC-CONFERENCE) és a hozzá kapcsolódó kiállítást 2013. december 10–11. között rendezték meg Kölnben. Ez az esemény az egyik legnagyobb a hasonló tematikájú, tartalmú szakmai események között. A konferenciát szervez" team vezet"je Michael Carus, a NOVA-INSTITUT GMBH menedzser igazgatója volt, aki több mint 15#éve dolgozik a bio-bázisú gazdaság területén. A cikksorozat második része gazdag képanyagot mutat és számos ötletet kínál a potenciális hazai gyártók számára. A konferencián workshop keretében a WERZALIT GMBH+CO. KG néhány alkalmazási példát, illetve szerelési megoldást mutatott be [1] (1. ábra). A cég homlokzati elemei S2 jel! kompozit alapúak (2. ábra) [2], szintén ebb"l készülnek a fröccsöntött darabok és a teraszburkolat (3–5. ábra). Az OSKAR LEHMANN GMBH & CO. KG különböz" bútoripari alkatrészeket (pl. kábelvezet") gyárt, az utóbbi években WPC és bio-HDPE anyagokból, mivel elkötelezte magát a környezetbarát anyagok használata terén [3] (6. ábra). Meg kellett tanulniuk a bio-m!anyagokkal való munkát, le kellett küz-

1. ábra. Werzalit szerelési példa

2. ábra. Werzalit homlokzat

3. ábra. Szell!z! egység az autóban [2]

4. ábra. Záródugó papírdudához [2]

5. ábra. Werzalit teraszburkolatok [2] *[email protected]

434

2014. 51. évfolyam 11. szám

6. ábra. Kábelvezet!k a bútoripar részére [3]

deniük az el"ítéleteket, amelyek szerint m!szaki alkatrészek nem valósíthatók meg ezekb"l az anyagokból. Stefan Ofe (INSTITUT FÜR POLYMERTECHNOLOGIEN E. V.) és Hans Korte (INNOVATIONSBERATUNG HOLZ & FASERN) az el"adásukban a fa összetev" anyagainak (kivonatainak) poliolefinekre gyakorolt kölcsönhatásával foglalkozott. Azt vizsgálták, hogy milyen anyagok szabadulnak fel a fából a WPC feldolgozásakor, kölcsönhatásba lépnek-e ezek az anyagok a m!anyag mátrixszal, vannak-e hatásaik a mechanikai tulajdonságokra. Puha- és keményfák kémiai analízisével 150 alkotórészt azonosítottak, amelyek közül a legfontosabbak: abietinsav származékok, terpén/diterpén, gyantasav származé-

kok, hexanal, metil-akrilát, ecetsav származékok, szénhidrátok és lignin bomlástermékei. Ezek közül az ecetsavat (1,7%), a hexanalt (0,2%), az abietinsavat (5,4%) és a sztearinsavat (3%) választották reprezentánsnak, és ezek hatásait vizsgálták. Mátrixanyagként a polipropilént használták, a tölt"anyagot faliszt volt (40/60). Mesterséges öregítés nélküli és az öregített (96 óra, 95°C) keverékek jellemz"it hasonlították össze, a kiválasztott bomlástermékek hatásait mindkét esetben, és bemutatták az egyes variációkban a mechanikai jellemz"k eredményeit [4]. Lars Ziegler (TECNARO GMBH) el"adásában a megújuló forrásokból származó különféle kompaundok széleskör! felhasználási lehet"ségeir"l tartott bemutatót [5]. A TECNARO GMBH a FRAUNHOFER-INTÉZET spin-off vállalkozásaként indult 1998-ban, és azóta nagyot fejl"dött: fejleszt, gyárt és értékesít. Az Abroform® F 100%-ban megújuló forrásokból készül ligninb"l, természetes adalékokból és természetes szálakból (7. ábra). SERGIO ROSSI cip"jének (GUCCI GROUP, Olaszország) a sarka Abroform® F kompozitból, a talpa és a csomagolása Arboblend®-b"l készül (8. ábra). Abroform® F az anyaga a 9. ábrán látható klarinét fúvókának és a 10. ábra extrudált profiljainak. Az Abrofill® polimerek és természetes szálak kompaundja (11. ábra). A 12. ábrán lév" szék, a 13. ábrán az iPone tokok és a 14. ábrán látható irodaszerek is Abrofill®-b"l készültek.

7. ábra. Hangszóróházak [5]

8. ábra. Gucci cip! [5]

9. ábra. Klarinét fúvókák [5]

10. ábra. Extrudált profilok [5]

11. ábra. Gyümölcsöstál [5]

12. ábra. Szék (kókuszdió rost, Kokos) [5]


435

M!anyagok alkalmazása bio-PA, lignin, keményít", természetes gyanták és viaszok, cellulóz vagy természetes szálak (15. ábra). Az Arboblend® termékek – összetev"kt"l függ"en – lehetnek 100%-ban biológiailag lebomlók vagy tartósak. H"formázható lemezek (16. ábra) és fák alá alkalmazható víztartó rendszerek (17. ábra) is készülhetnek ebb"l az anyagból. 13. ábra. iPhone tokok [5], Patchworks Inc. A FRAUNHOFER UMSICHT el"adója bemutatta egy nemzetközi kutatás-fejlesztési konzorcium (német, svéd, finn cégek és intézetek) által a MOULDPULP projekt (18. ábra) keretében kidolgozott fröccsönthet" kompozit fejlesztésének lépéseit, a felmerül" problémákat (pl. a szálak, rostok adagolása, az alacsony teljesítmény, a színezés, a fröccsönthet"ség) [7]. A kiindulási anyag a DuraPulp® volt, amely cellulóz szálak (papírpép) és PLA kompozitja, tehát száz százalékban biobázisú és nagyon jó természetes benyomást, mechanikai tulajdonságokat és életciklus értékeket (LCA) mutatott. Formailag kötegekben (bálákban) és lapokként lehetett el"állítani, szállítani (Söd14. ábra Irodaszerek [5] ra), a termékek préseléssel készültek (19. ábra). Meg kellett oldani az ugyanilyen összetev"j! fröccsönthet" komAz Arboblend® márkanevet visel" biopolimerek több- pozit életképes ipari gyártását (kompaundálását) és bel"le féle összetev"t tartalmazhatnak: PHB, PLA, green PE, termékek fröccsöntését. A fejlesztés során különböz" szálféleségeket, PLA min"ségeket és adalékanyagokat vizsgáltak munkamegosztásban a partnerek. A sikeres mintagyártások után ipari szintre emelték a gyártási eljárásokat a kompaundáló és fröccsönt" berendezések adaptálásával úgy, hogy megtartsák az anyag jellemz"it. A SONAE IINDUSTRIA (Portugália) és a SCION (Új-Zéland) cégek már több éve dolgoznak egy új, innovatív és szabadalmazható farost technológia fejlesztésében. A koncepció szerint, ki kellett dolgozni egy közepes s!r!ség! farost tölt"anyagot, amely „kockázott” formában jelenik meg (chips) (WoodForce®) és alkalmas, mint természetes száler"sítés, az üvegszál helyettesítésére a kompaundokban [9]. Másodlagos piaci célként az ásványi 15. ábra. Különböz! tárolók, tartók [5] tölt"anyagok helyettesítését t!zték ki célul a súlycsökkentés érdekében. A jól ismert MDF ipari gyártási folyamattal tömeggyártható rostterméket állítottak el", ezzel jelent"s er"sít" hatást lehetett elérni. Diszpergáló hatású összetev"vel helyettesítették a h"re keményed" gyantát, a „kockázott” forma pedig lehet"vé tette a gravimetrikus adagolást (20. ábra). Az MDF rostok és a Woodforce® térfogati különbségét jól mutatja a 21. ábra. A Woodforce® kompaundálási próbáit az ICMA olasz cég végezte 17. ábra. Víztartó rendszer fák alá [6] 16. ábra. H!formázható lemezek Bauer Thermoforming [5]

436


(nincs porhatás), az alacsonyabb energiafelhasználási igényt, a kisebb gépkopást stb., szemben az ásványi tölt"anyagokkal. A kompaundálási próbák szempontokat adtak a csigakialakításra (az elemek formái, darabszáma, hosszmenti szakaszolása), a gáztalanításra, a csigasebességekre. Az FKUR KUNSTSTOFF GMBH Bio19. ábra. DuraPulp termék (préselt) 18. ábra. MouldPulp termékek [8] Flex® néven PLA keverékeket gyárt extrudálásra, fröccsöntésre és fóliafúvásra (Bio-Flex® A 4100 CL), a Biograde® cellulóz keverékek fröccsöntésre alkalmasak, a Fibrolon® márkanév fa-m!anyag kompozitokat (WPC) takar fröccsöntésre, a Terralene® pedig green-PE kompaund, amely a 20. ábra. A Woodforce® „chips” vagy „pellet” BRASKEM cég green-PE anyagán alapul (23.–25. ábrák) [10]. Az alap bio-m!anyagokat (PLA, PHS, PBAT, PBS, CA, bio-PE) általában nehéz feldolgozni hagyományos berendezéseken, ezért szükségesek a módosítások kompaundálással. Néhány fröccsöntött és fúvott termék képe a 26.– 31. ábrákon látható. Katharina Plaschkies (INSTITUTE FOR WOOD TECHNOLOGY, IHD, Drezda) a WPC padlózatok algásodásával, 21. ábra. A Woodforce® jól adagolható a kompaundálásnál

el. A gyártási próbák során az adatokat szoftveresen rögzítették, elemezték és szimulálták. Az újrafeldolgozási eredmények azt mutatták, hogy a második extrudálás után a Woodforce® esetén a szakítószilárdság értékek 93%-ban megmaradtak, míg üvegszál esetén csak 75, lenszálnál 81% maradt meg (22. ábra). A gyártási próbák és vizsgálatok igazolták a rostok hatásos eloszlását, a jelent"s és közel homogén er"sít"hatást, a használatra kész állapotot (kétféle nedvességtartalom), az el"nyös egészségügyi és biztonsági profilt

22. ábra. Az újrafeldolgozás hatása a szilárdsági értékekre [9]


23. ábra. A Bio-Flex® és a Biograde® helye a hagyományos m"anyagok körében [10]

24. ábra. A Terralene® helye a hagyományos m"anyagok körében [10]

437

M!anyagok alkalmazása

25. ábra. A Terralene® és a Fibrolon® helye a hagyományos m"anyagok körében [10]

gombásodásával, valamint a csúszási jellemz"kkel kapcsolatos vizsgálataikról számolt be [12]. Szabadtéri állványokra helyeztek ki többféle szín!, felületi csiszolású, illetve csiszolás nélküli, valamint biocid nélküli és biocid tartalmú padlóburkolat mintákat. A gombásodás már hat hónap után beindult a barna, csiszolt felületeken. A fa részecskéken fekete foltosodás volt látható. A bordázatlan felületeken kevésbé volt látható a gomba megtelepedése, mint a bordázottakon. 24 hónap után minden bordázott felület er"sen elszínez"dött. Az algásodási különbség jól látszik a 40 hónapos kitétel után a padlók között (32.–33. ábra). A csúszási ellenállást ingás és rámpás teszttel hasonlították össze, többféle nedvesítési (vizezési) hatás esetén. Általános összegzésként a kapott diagramokból elmondható, hogy alacsony elcsúszási lehet"ség tapasztal-

31. ábra. Alkatrészdoboz (Fibrolon® P 8540) [11]

ható majdnem minden mintánál, kivéve a csiszolatlan termékeket. A bordázott burkolatok csúszósabbak, mint a bordázatlanok. A H. HIENDL GMBH & CO KG német cégnek szerszámgyártási, m!anyag profilextrudálási (21 extrudersor), fröccsöntési (17 fröccsgép) és kompaundálási kapacitása van. A hagyományos m!anyagokon túl a saját po-

32. ábra. Biocid nélküli padló

26. ábra. Körömgondozó készlet (Fibrolon®)

28. ábra. Pohár (Terralene®)

438

33. ábra. Biocid tartalmú padló

27. ábra. Késnyél (Fibrolon®)

29. ábra. Fóliafúvás (Bio-Flex® A 4100 CL) [11]

30. ábra. Pohár (Biograde® C 6509 CL) [11]


34. ábra. Szabadalmaztatott szerel!profilok [13]

36. ábra. Vegyes fröccsöntött alkatrészek [13]

35. ábra. Szerel!profil 45 [13] [5]

[6] [7]

[8] 37. ábra. Záróelem [13]

lipropilén mátrixú, farost és/vagy természetes szál töltés! kompaundjából (Hiendl NFC®) különféle szerel"profilokat gyárt (34.–37. ábrák) [13].

[9] [10]

Források

[1] Golombek, J.: Besonderheiten der verschiedenen Anwendungen von WPC-Produkten, Fifth German WPC-Conference, 10–11. December 2013, Cologne. [2] http://werzalit.com/en/home.html [3] Kalytta, N.: WPC in the furniture industry – injection moulding and processing, A field report, Fifth German WPC-Conference, 10–11. December 2013, Cologne. [4] Ofe, S.; Korte, H.: Wood extractives and their interaction with polyolefins, Fifth German WPC-Conference, 10–11. December 2013, Cologne.


[11] [12]

[13]

Ziegler, L.; Nägele, H.; Pfitzer, J.: Arbofirm®, Arbofill® and Arboblend® – Applications and processing of biocomposites, Fifth German WPC-Conference, 10–11. December 2013, Cologne. http://www.bauer-thermoforming.de/anwendungen/alternative-loesungen/?L=1 Wodke, Th.: MouldPulp: an injection mouldable composite material made from pulp fibres and PLA, Fraunhofer Institute for Environmental, Safety, and Energy Technology UMSICHT, Fifth German WPC-Conference, 10–11. December 2013, Cologne. Wodke, Th.: MouldPulp development of durable, fully bio-based thermoplastic composites from bioplastics and pulp fibres for injection moulding applications, WoodWisdom-Net Seminar – Stockholm 9–10. April 2014. Loch, R.: Woodforce: engineered wood fiber dice for a new generation of bio-composites, Fifth German WPCConference, 10–11. December 2013, Cologne. Lohr, Ch.: Terralene® WF a 100% biobased WPC solution – application and opportunities for bio-composites, Fifth German WPC-Conference, 10-11. December 2013, Cologne. http://www.fkur.com/produkte/fibrolon.html Plaschkies, K.; Emmler, R.; Pautzsch, P.: Research on fungal and algal attack and slip resistance of WPC decking (Institute for Wood Technology (IHD) Dresden, Germany), Fifth German WPC-Conference, 10–11. December 2013, Cologne. Kizak, U.: Montageprofilsystem aus dem Biowerkstoff Hiendl NFC® (H. Hiendl GmbH & Co KG), Fifth German WPC-Conference, 10–11. December 2013, Cologne.

439

A kölni WPC konferencia tapasztalatai II

Recommend Documents