Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe bieten in Kombination mit TPEs in Mehrkomponentenanwendungen eine bahnbrechende Alternative.
 Das Umspritzen von farbigen WPC-Substraten mit TPE hat sich für Rolco, einen akkreditierten Fertigungspartner des WPC-Lieferanten JER Envirotech, als erfolgreich erwiesen. |
Grün . Das Wort hat dieses Jahr das nationale Bewusstsein im Sturm erobert und die Kunststoffindustrie in ihrem Bestreben, die Nachfrage der Verbraucher nach umweltfreundlichen Produkten zu befriedigen, erheblich beeinflusst. Steigende Erdölpreise und das Bestreben nordamerikanischer Hersteller, die Kosten zu kontrollieren, sind zwei weitere Faktoren für das jüngste Interesse an alternativen Materialien für den Spritzguss.
Stabile und konsistente Recycling-WPCs (Wood-Plastic-Composites) sind besonders beliebt bei fortschrittlichen Spritzgussunternehmen, auch weil sie die günstigen Eigenschaften von Holz und Kunststoff bieten. Darüber hinaus können sie vollständig aus recycelten Materialien und Post-Industrial- oder Post-Consumer-Abfällen hergestellt werden, sind oft kostengünstiger als herkömmliche Kunststoffe und benötigen möglicherweise weniger Energie zum Formen. Auch thermoplastische Bioverbundwerkstoffe, die auch Reis, Flachs, Bambus, Stroh oder andere Fasern auf Zellulosebasis verwenden können, sind mit der Weiterentwicklung der WPC-Technologie Realität geworden.
Kombinieren Sie diese umweltfreundlichen, umweltfreundlichen Materialien mit einer TPE-Umspritzung (thermoplastisches Elastomer), und Sie haben ein Produkt, das sich auch weich anfühlt, festen Griff, Rutschfestigkeit, Stoßdämpfung, Haltbarkeit und Ästhetik bietet. Ein WPC-Spritzgießer hat genau das kürzlich getan, und seine Geschichte liefert eine Blaupause für Multishot-WPC-Anwendungen.
Kompatible Partner
WPCs sind in einer Umgebung mit mehreren Komponenten sehr attraktiv. Sie führen zu schnelleren Füll- und Zykluszeiten und weisen eine geringere Schrumpfung als Polypropylen auf, was zu weniger Graten, weniger Abfall und hochwertigeren Endprodukten führt. Spritzgegossene Typen haben eine wünschenswerte natürliche Maserung und können auch effektiv in praktisch jede Farbe mit einem glatten, gleichmäßigen Finish eingefärbt werden.
 Für die Umstellung von PP auf WPC wurden Kern- und Kavitätsseiten der ursprünglichen Untersetzerform nur geringfügig modifiziert. |
Auch Kosten- und Umweltaspekte sprechen für WPCs. Sie können weniger teuer sein als Polyolefine und sind nicht anfällig für große Preisschwankungen, wie es erstklassige Rohmaterialien auf Erdölbasis sind. Ihr umweltfreundlicher Status verleiht auch einen Wettbewerbsvorteil und trägt dazu bei, die Nachfrage der Verbraucher nach umweltfreundlichen Produkten zu erfüllen.
Zusätzlich zu den umweltfreundlichen und wettbewerbsfähigen Möglichkeiten verringern WPCs das Risiko steigender Erdölpreise, senken die mit der Produktion verbundenen Energiekosten und produzieren ein Endprodukt mit enormer struktureller Steifigkeit, einer ästhetisch ansprechenden Oberfläche und neuen, marktfähigen Leistungsfähigkeiten.
Coaster-Versuch
JER Envirotech (Delta, BC) ist ein kundenspezifischer Formulierer und Hersteller von WPC-Compounds, der patentierte Technologien und proprietäre Produktionsprozesse verwendet, um Abfall- oder Nebenprodukt-Zellulosefasermaterialien wie Holzmehl oder Reishülsen mit primären und/oder recycelten Thermoplasten zu kombinieren.
Sein akkreditierter Fertigungspartner Rolco (Kasota, MN) kombinierte WPC erfolgreich mit einem Standard-TPE, um Getränkeuntersetzer für Werbezwecke mit einem Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren (Zwei-Schuss-Verfahren) herzustellen. Zu den Ergebnissen gehörten eine um 300 % schnellere Füllzeit und eine um mehr als 30 % schnellere Zykluszeit als bei früheren Polyolefin-Versionen.
Rolco befolgte im Untersetzerversuch bestimmte Richtlinien, die für alle Anwendungen empfohlen werden. Erstens sollten WPC-Pellets von höchster Qualität sein, um die richtigen Eigenschaften während des Formprozesses zu gewährleisten:
Trockenheit.Die äußere Feuchtigkeit sollte weniger als 1,5 % betragen, während die innere Pelletfeuchtigkeit weniger als 1 % betragen sollte.
Korrekte Kapselung und Einheitlichkeit.Pellets sollten sauber sein und eine relativ konsistente Größe und Form haben. Es sollte keine Bußgelder (Chads) oder Streamer geben. Außerdem sollten keine pulvrigen Rückstände zurückbleiben, was ein Zeichen für eine unsachgemäße Anlagenkonstruktion oder Wartung seitens des Pelletherstellers ist.
 WPC-Pellets müssen vor dem Formen nicht getrocknet werden, solange sie bei der Lieferung die Mindestanforderungen erfüllen. |
Solange die Pellets bei der Lieferung die oben genannte Trockenheitsbedingung erfüllen, sollte nicht weiter getrocknet werden. Rolco experimentierte mit einer noch stärkeren Trocknung der JER-Pellets und stellte fest, dass diese zusätzliche Trocknung dazu führte, dass Teile und Angusskanäle in der Form stecken blieben.
Darüber hinaus entdeckte Rolco, dass die Auswahl von Materialien, die mit dem Basisharz kompatibel sind, die beste Vorgehensweise ist. Dies liegt daran, dass die Bindungseigenschaften des WPC, wenn es mit dem Elastomer geformt wird, speziell von dem im WPC verwendeten Basisharz und nicht von der Holzkomponente abhängen.
Unterschiedlichste Härtegrade wurden erfolgreich getestet und können je nach Funktion des Teils eingesetzt werden.
Angesichts der kritischen Natur des Werkzeugdesigns für das Mehrkomponenten-Spritzgießen hat Rolco eine Form entwickelt, um die Verbindbarkeit verschiedener Materialien zu testen, bevor sie in der Massenproduktion verwendet werden. Es war eine 1+1-Zweischuss-Drehplatten-Stahlplattenform. Die Form enthielt einen heißen Anguss, damit der Anguss durch eine kleine Öffnung ausgeworfen werden konnte.
Dieses Werkzeug wurde gegenüber seiner ursprünglichen Konstruktion für das Umspritzen von Polypropylen/TPE nicht modifiziert und ohne Zwischenfälle ausgeführt. Wenn es ausschließlich für WPC verwendet wird, könnte das Angusssystem modifiziert werden, um die Kanten abzurunden, wodurch die Fließkanäle größer werden und die Zykluszeit sogar noch weiter verkürzt wird als die bereits signifikante Verbesserung von 30 % gegenüber Polypropylen.
Endprodukt
Untersetzer im Testlauf zeigten konsistente und natürlich wirkende attraktive Farben, wenn PE-Farbkonzentrate hinzugefügt wurden. Insgesamt zeigte WPC eine bewundernswerte Leistung und verband sich sehr gut mit TPE. Die fertigen Produkte sind attraktiv und haben eine wünschenswerte und natürlich aussehende Maserung in den exponierten WPC-Bereichen.
Diese Untersetzerform für Werbezwecke wurde speziell so bearbeitet, dass das fertige Produkt lange freiliegende Kanten hat, wo das härtere Material auf das TPE trifft, eine große Oberfläche, wo sich die Materialien verbinden, und ein Ausschnittmuster, wo die Materialien aufeinander treffen, um eine ebene Oberfläche zu schaffen.
Tests der Verklebung zeigen eine Haftung, die es schwierig machte, die Verklebung selbst mit Werkzeugen zu trennen. In Anbetracht der Art dieser Verbindung ergibt diese Materialkombination ein extrem haltbares Verbraucherprodukt.
Anmerkung des Herausgebers: Der Autor Bill Hunnicutt ist Vice President of Global Sales bei JER Envirotech, Delta, BC, (604) 940-9262. Für weitere Einzelheiten zur Untersetzerherstellung und Werkzeugausstattung laden Sie bitte das JER-Whitepaper „Spritzgießen mit thermoplastischen Bioverbundwerkstoffen“ unter www.jerenvirotech.com/Compounds/WhitePaper/tabid/114/Default.aspx herunter .
| Kontaktinformationen: Rolco Inc. | www.rolcoinc.com |
