VerbundProjekt »Bio-Sandwich« Hendrik Roch (Fraunhofer UMSICHT) Dr. Jan Lüdtke (Thünen-Institut für Holzforschung) Waldklimafonds-Tage | 20.10.2015 | Bad Godesberg

Agenda »Werkstoff- und Verfahrensentwicklung zur Herstellung einer Holz-Biokunststoff-Sandwichplatte auf Basis nachwachsender Rohstoffe« Motivation Herstellungsprozess Sandwichplatte Zwischenergebnisse Polymerentwicklung Zwischenergebnisse Sandwichplattenherstellung Aussicht

Motivation Konventionelle Spanplatte ca. 680 kg/m³ Spanplatte mit geschäumten Kern ca. 500 kg/m³ Evolution Spanplatte Bio-Sandwichplatte < 300 kg/m³  Verringerung der Dichte um ca. 50 %

Herstellungsprozess Hybrid-Sandwichplatte Mattenstreuung Streuung ähnlich einem konventionellen Span-plattenprozess Holzpartikel in Außenlagen, expandierfähiges Granulat als Mittellage Hochdruckphase Hoher Druck und Temperatur erzeugen kompakte, hochdichte Außenlagen Plastifizierung des Granulats in der Mittelschicht Expansionsphase Erhöhte Temperatur aktiviert Treibmittel Schaumbildung und Expansion auf vor-definierte Höhe Produktdesign Anpassung durch Materialauswahl und Energieeintrag Hochfester Multilayer mit verdichteten Außenlagen und leichtem Kern Streuen einzelner Lagen Belastung durch Heizpresse Presse öffnet Expansion der Mittellage Anpassung Sandwich-platte

Zwischenergebnisse Polymerentwicklung Formteile aus Partikelschaum EPS Konventionelle Spanplatte Matrix vornehmlich aus Cellulosederivat Mikrogranulat-Partikel als Ausgangsbasis, beladen mit physikalischem Treibmittel Homogener Schaum in Sandwichplatte Biokunststoff

Zwischenergebnisse Polymerentwicklung Verarbeitung Verarbeitungsparameter ähnlich EPS Kurze Temperaturbelastung bei max. 120 °C Schaumherstellung Schaumbildung bereits ab 100 °C Partikel-Aufschäumverhältnis >3 Schaum teilweise offenzellig Blasen > 500 µm, heterogen verteilt Eigenschaften Sehr hohe Schlagfestigkeit und Dehnung Keine Langzeitspeicherung des Treibmittels EPS 500 µm Biokunststoff 500 µm

Zwischenergebnisse Sandwichplattenherstellung Schäumdruckentwicklung Soll: 19mm Ist: 13mm Ohne Nukleierungsmittel Soll: 19mm Ist: 18mm Mit Nukleierungsmittel

Zusammenfassung Innovativer Werkstoff aus Holz und Cellulose-basiertem Biokunststoff mit flexibler Auswahl an Deckmaterialien (Fasern, Partikel, Späne) Variation der Dicke von verdichteter Decklagen und geschäumter Mittellage  Dichteanpassung je nach Anwendungsfall Vorteile der Sandwichplatte: Nutzung holzbasierter Rohstoffe im Bau-, Möbel- oder Transportsektor Stabiles Material mit leichtem Kern  Reduzierter Material- und Energieeinsatz Herstellung der Sandwichplatten auf konventionellen Anlagen als kontinuierlicher Prozess in einem Verarbeitungsschritt Erschließung neuer Märkte abseits konventioneller Spanplatten und hohe Wertsteigerung durch Variationsvielfalt

…weitere Informationen auf unserem Poster. Aussicht Verfahrenstechnische Anpassung entsprechend der Eigenschaften des Partikelschaums und etablierter industrieller Prozesse Schneller Produktionsprozess mit hohem Output Eine Produktionslinie mit Variationsmöglichkeiten für unterschiedliche Einsatzgebiete Untersuchung und Anpassung der Materialeigenschaften als Bauplatte hinsichtlich Schallisolierung, Brandschutz, Dauerbeständigkeit, etc. Anschlussprojekt mit Projektpartnern für industrielle Anwendungen (z.B. Möbelbau, Zwischenwände, Transportcontainer, Isolierungen) …weitere Informationen auf unserem Poster.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Ende Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Hendrik Roch Projektleitung: Dr. Jan Lüdtke Fraunhofer UMSICHT Thünen-Institut für Holzforschung Tel: +49 (0) 208 / 8598-1501 Tel: +49 (0) 40 / 73962-602 hendrik.roch@umsicht.fraunhofer.de jan.luedtke@ti.bund.de

Streuen einzelner Lagen Belastung durch Heizpresse Presse öffnet first few meters: high- pressure section expansion and cooling unit: no high pressures occur, can be split from the first section and designed in a much less massive mode of construction Streuen einzelner Lagen Belastung durch Heizpresse Presse öffnet Expansion der Mittellage Anpassung Sandwich-platte

Formteil aus Biokunststoff (li) vs. EPS (re)

Zwischenergebnisse Polymerentwicklung EPS Biokunststoff + Verarbeitungsparameter ähnlich EPS + Kurze Temperaturbelastung & Schaumbildung bereits ab 100 °C -/+ Schaum teilweise offenzellig + Partikel-Aufschäumverhältnis >3 - Blasen > 500 µm, heterogen verteilt 500 µm + Sehr hohe Schlagfestigkeit und Dehnung - Keine Langzeitspeicherung des Treibmittels