A kölni WPC konferencia tapasztalatai II.

Átírás

1 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 december 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-INSTI- TUT 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!anya gokkal 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] * sandplast48@gmail.com évfolyam 11. szám

2 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 & FA- SERN) 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 származékok, 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. áb - ra). 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] évfolyam 11. szám 435

3 M!anyagok alkalmazása 13. ábra. iphone tokok [5], Patchworks Inc. 14. ábra Irodaszerek [5] Az Arboblend márkanevet visel" biopolimerek többféle összetev"t tartalmazhatnak: PHB, PLA, green PE, 15. ábra. Különböz! tárolók, tartók [5] 16. ábra. H!formázható lemezek Bauer Thermoforming [5] 17. ábra. Víztartó rendszer fák alá [6] 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. 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 (Södra), a termékek préseléssel készültek (19. ábra). Meg kellett oldani az ugyanilyen összetev"j! fröccsönthet" kompozit életképes ipari gyártását (kompaundálását) és bel"le 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 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 évfolyam 11. szám

4 18. ábra. MouldPulp termékek [8] 19. ábra. DuraPulp termék (préselt) (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 Bio- 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 ( 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 ábrákon látható. Katharina Plaschkies (INSTITUTE FOR WOOD TECHNO- LOGY, 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 23. ábra. A Bio-Flex és a Biograde helye a hagyományos m"anyagok körében [10] 22. ábra. Az újrafeldolgozás hatása a szilárdsági értékekre [9] 24. ábra. A Terralene helye a hagyományos m"anyagok körében [10] évfolyam 11. szám 437

5 M!anyagok alkalmazása 25. ábra. A Terralene és a Fibrolon helye a hagyományos m"anyagok körében [10] 31. ábra. Alkatrészdoboz (Fibrolon P 8540) [11] 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 ( 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 tapasztalható 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 33. ábra. Biocid tartalmú padló 26. ábra. Körömgondozó készlet (Fibrolon ) 27. ábra. Késnyél (Fibrolon ) 28. ábra. Pohár (Terralene ) 29. ábra. Fóliafúvás (Bio-Flex A 4100 CL) [11] 30. ábra. Pohár (Biograde C 6509 CL) [11] évfolyam 11. szám

6 34. ábra. Szabadalmaztatott szerel!profilok [13] 35. ábra. Szerel!profil 45 [13] 36. ábra. Vegyes fröccsöntött alkatrészek [13] 37. ábra. Záróelem [13] lipropilén mátrixú, farost és/vagy természetes szál töltés! kompaundjából (Hiendl NFC ) különféle szerel"profilokat gyárt ( ábrák) [13]. Források [1] Golombek, J.: Besonderheiten der verschiedenen Anwendungen von WPC-Produkten, Fifth German WPC-Conference, December 2013, Cologne. [2] [3] Kalytta, N.: WPC in the furniture industry injection moulding and processing, A field report, Fifth German WPC-Conference, December 2013, Cologne. [4] Ofe, S.; Korte, H.: Wood extractives and their interaction with polyolefins, Fifth German WPC-Conference, December 2013, Cologne. [5] Ziegler, L.; Nägele, H.; Pfitzer, J.: Arbofirm, Arbofill and Arboblend Applications and processing of biocomposites, Fifth German WPC-Conference, December 2013, Cologne. [6] - native-loesungen/?l=1 [7] 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, December 2013, Cologne. [8] Wodke, Th.: MouldPulp development of durable, fully bio-based thermoplastic composites from bioplastics and pulp fibres for injection moulding applications, Wood- Wisdom-Net Seminar Stockholm April [9] Loch, R.: Woodforce: engineered wood fiber dice for a new generation of bio-composites, Fifth German WPC- Conference, December 2013, Cologne. [10] Lohr, Ch.: Terralene WF a 100% biobased WPC solution application and opportunities for bio-composites, Fifth German WPC-Conference, December 2013, Cologne. [11] [12] 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, December 2013, Cologne. [13] Kizak, U.: Montageprofilsystem aus dem Biowerkstoff Hiendl NFC (H. Hiendl GmbH & Co KG), Fifth German WPC-Conference, December 2013, Cologne évfolyam 11. szám 439