Ursprünglich hauptsächlich auf die Extrusion ausgerichtet, 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, suchte nach einem Biokompositmaterial für seine Spielzeuglastwagen und -züge.Die Firma wollte etwas mit einer natürlichen Holzoptik und Haptik, das auch spritzgegossen werden könnte, um die Teile des Fahrzeugs herzustellen.Sie brauchten ein Material, das gefärbt werden konnte, um das Problem des Abblätterns von Farbe zu vermeiden.Sie wollten auch ein Material, das auch im Freien haltbar ist.All diese Anforderungen erfüllt das Terratek WC von Green Dot.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 Brettern für Terrassendielen und Zäune extrudiert wurden, hat die Optimierung dieser Materialien für den Spritzguss ihre potenziellen Anwendungen als langlebige und nachhaltige Materialien seitdem stark diversifiziert.Umweltfreundlichkeit ist ein attraktives Merkmal von WPCs.Sie haben einen deutlich geringeren CO2-Fußabdruck als rein erdölbasierte Materialien und können ausschließlich mit wiedergewonnenen 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 eine zunehmende Anzahl ästhetischer Optionen, die manipuliert werden können, indem man die Holzart und die Holzpartikelgröße im Verbundwerkstoff variiert.Kurz gesagt, die Optimierung für den Spritzguss und die wachsende Liste der Optionen, die den Compoundeuren zur Verfügung stehen, machen WPC zu einem viel vielseitigeren Material, als man früher dachte.
WAS FORMER VON LIEFERANTEN ERWARTEN SOLLTEN Eine wachsende Zahl von Compoundeuren bietet jetzt WPCs in Pelletform an.Spritzgießer sollten anspruchsvoll sein, wenn es um Erwartungen an Compoundierer geht, insbesondere in zwei Bereichen: Pelletgröße und Feuchtigkeitsgehalt.
Anders als beim Extrudieren von WPC für Terrassendielen und Zäune ist beim Formen eine einheitliche 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 zu überprüfen, ob ein Compounder die Bedürfnisse von Spritzgießern im Auge hat und sich nicht zu sehr auf die frühesten und anfangs am weitesten verbreiteten Anwendungen für WPCs konzentriert.
Wenn Pellets zu groß sind, neigen sie 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 tragen zu einem reibungslosen Ablauf des gesamten Produktionsprozesses bei.Spritzgießer, die mit WPCs arbeiten, sollten die gleiche Form und Einheitlichkeit erwarten, die sie mit herkömmlichen Kunststoffpellets verbinden.
Trockenheit ist auch eine wichtige Eigenschaft, die man von den WPC-Pellets eines Compoundeurs erwarten kann.Der Feuchtigkeitsgehalt in WPCs steigt zusammen mit der Menge an Holzfüllstoff im Verbundwerkstoff.Während sowohl beim Extrudieren als auch beim Spritzgießen für beste Ergebnisse ein niedriger Feuchtigkeitsgehalt erforderlich ist, sind die empfohlenen Feuchtigkeitsgehalte beim Spritzgießen etwas niedriger als beim Extrudieren.Auch hier ist es also wichtig zu überprüfen, ob ein Compoundeur bei der Herstellung an Spritzgießer gedacht hat.Beim Spritzgießen sollte der Feuchtigkeitsgehalt für optimale Ergebnisse unter 1 % liegen.
Wenn Lieferanten es auf sich nehmen, 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 erwägen, nach WPC-Pellets zu suchen, die vom Hersteller mit einem Feuchtigkeitsgehalt von bereits unter 1 % geliefert werden.
ÜBERLEGUNGEN ZU FORMEL UND WERKZEUGEN Das Verhältnis von Holz zu Kunststoff in der Rezeptur eines WPC hat einen gewissen Einfluss auf sein Verhalten, während es den Produktionsprozess durchläuft.Der im Verbundstoff vorhandene Holzanteil wirkt sich beispielsweise auf den Schmelzflussindex (MFI) aus.In der Regel gilt: Je mehr Holz dem Komposit zugesetzt wird, desto geringer ist der MFI.
Der Holzanteil wirkt sich auch auf die Festigkeit und Steifigkeit des Produkts aus.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 resultierende Steifheit geht zu Lasten der Duktilität des Endprodukts, bis zu dem Punkt, an dem es sogar Gefahr läuft, spröde zu werden.
Höhere Holzkonzentrationen verkürzen auch die Maschinenzykluszeiten, indem sie dem Holz-Kunststoff-Verbundstoff beim Abkühlen in der Form ein Element der Dimensionsstabilität hinzufügen.Diese strukturelle Verstärkung ermöglicht es, den Kunststoff bei einer höheren Temperatur zu entfernen, wo herkömmliche Kunststoffe noch zu weich sind, um aus ihren Formen entfernt zu werden.
Wenn das Produkt mit vorhandenen Werkzeugen hergestellt wird, sollten die Angussgröße und die allgemeine Form der Form in die Diskussion über die optimale Holzpartikelgröße einfließen.Ein kleineres Partikel eignet sich wahrscheinlich besser für Werkzeuge mit kleinen Anschnitten und schmalen Verlängerungen.Wenn andere Faktoren bereits dazu geführt haben, dass sich Designer für eine größere Holzpartikelgröße entschieden haben, kann es vorteilhaft sein, die vorhandenen Werkzeuge entsprechend umzugestalten.Angesichts der vorhandenen Optionen für unterschiedliche Partikelgrößen sollte dieses Ergebnis jedoch vollständig vermeidbar sein.
WPC-VERARBEITUNG Auch die Verarbeitungsspezifikationen neigen dazu, erheblich zu schwanken, basierend auf der endgültigen Formulierung der WPC-Pellets.Während ein Großteil der Verarbeitung ähnlich wie bei herkömmlichen Kunststoffen bleibt, 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 Treibmitteln verträglich.Die Zugabe dieser Treibmittel kann ein balsaähnliches Material erzeugen.Dies ist eine nützliche Eigenschaft, wenn das fertige Produkt besonders leicht oder schwimmfähig sein soll.Für den Spritzgießer ist dies jedoch ein weiteres Beispiel dafür, wie die diversifizierte Zusammensetzung von Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffen dazu führen kann, dass mehr zu berücksichtigen ist als bei der Markteinführung dieser Materialien.
Ein Bereich, in dem sich WPC deutlich von herkömmlichen Kunststoffen unterscheidet, sind die Verarbeitungstemperaturen.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.
Scheren ist eines der häufigsten Probleme bei der Verarbeitung von WPCs.Wenn ein zu heißes Material durch einen zu kleinen Anschnitt geschoben wird, neigt die erhöhte Reibung dazu, das Holz zu verbrennen, führt zu verräterischen Streifenbildung und kann letztendlich den Kunststoff zersetzen.Dieses Problem kann vermieden werden, indem WPCs bei einer niedrigeren Temperatur betrieben werden, sichergestellt wird, dass die Anschnittgröße angemessen ist, und unnötige Biegungen oder rechte 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 zu entfernen.Es sind keine zusätzlichen mechanischen Kühlgeräte, speziell zur Wärmereduzierung ausgelegte Formen oder andere außergewöhnliche Maßnahmen erforderlich.Dies bedeutet für die Hersteller weiter reduzierte Zykluszeiten, zusätzlich zu den bereits schnelleren Zykluszeiten aufgrund des Vorhandenseins organischer Füllstoffe.
NICHT NUR FÜR TERRASSEN WPCs sind nicht mehr nur für Terrassendielen geeignet.Sie werden für den Spritzguss optimiert, was ihnen eine Vielzahl neuer Produktanwendungen eröffnet, von Gartenmöbeln bis hin zu Spielzeug für Haustiere.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 verbessern.Die Nachfrage nach diesen Materialien wird nur steigen, wenn diese Vorteile bekannter werden.
Für Spritzgießer bedeutet dies, dass eine Reihe von rezepturspezifischen Variablen berücksichtigt werden müssen.Aber es bedeutet auch, dass Former ein Produkt erwarten sollten, das besser für den Spritzguss geeignet ist als Ausgangsmaterial, das hauptsächlich für die Extrusion zu Platten bestimmt war.Da sich diese Materialien weiterentwickeln, sollten Spritzgießer ihre Standards für die Eigenschaften erhöhen, die sie in den von ihren Lieferanten gelieferten Verbundmaterialien erwarten.
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Postzeit: 07.09.2019