Charakterisierung der Holz-Kunststoff-Grenzflächen in biobasierten Verbundwerkstoffen

Hintergrund und Zielsetzung

Holz/Kunststoff-Kompositmaterialien gibt es seit langer Zeit. Praktisch alle gängigen Holzwerkstoffe fallen unter diesen Begriff. Während konventionelle Holzwerkstoffe in aller Regel mit duroplasischen Kunststoffen hergestellt werden, die unter Temperatureinfluss irreversibel aushärten, wird eine neue Generation von Kompositen mit thermoplasischen Kunststoffen hergestellt. Bei diesem Typ (gemeinhin als WPC bezeichnet) wird ein thermoplasischer Kunststoff mit Holzpartikeln innig vermischt. Das Granulat wird dann unter Temperatureinwirkung aufgeschmolzen und unter hohem Druck auf unterschiedliche Weisen formgebend verpresst (Extrusion, Injection moulding, Flachpressen, etc.). Nach der Gebrauchsphase können die thermoplastischen WPC Produkte unter Temperatureinfluss wieder plastifiziert und (zumindest theoretisch) wiederverwertet werden. Sowohl im Hinblick auf die Funktionalität der WPC-Produkte als auch im Hinblick auf die Recyclierbarkeit kommt der Holz-Kunststoff-Grenzschicht (Interface) eine besondere Bedeutung zu.

Vorgehensweise

In beiden Forschungseinrichtungen (Thünen-Institut für Holzforschung und Scion) laufen derzeit Forschungsvorhaben mit unterschiedlichen Holz/Kunststoff-Gemischen für die unterschiedlichsten Anwendungen. Aus diesem Fundus von Materialmixturen, für die die Herstellungsparameter gut dokumentiert sind, werden geeignete Untersuchungsobjekte
rekrutiert, um das Grenzflächenverhalten und die  Grenzflächeneigenschaften in Abhängigkeit von den Produktionsparametern und den Materialzusammensetzungen zu bestimmen. Über einen Zeitraum von zwei Jahren sollen in gemeinsamer Anstrengung grundlegende Untersuchungen
zum Grenzflächenverhalten durchgeführt werden. Hierbei wird nicht nur die direkte Grenzfläche betrachtet sondern auch die Änderung der Materialeigenschaften (von Holz und Kunststoff) mit zunehmendem Abstand von der Grenzfläche. Um die Arbeiten in den beteiligten Institutionen zu initialisieren und zu harmonisieren, sind insgesamt vier  Kurzeitforschungsaufenthalte von Wissenschaftlern vorgesehen. Für die Forschungsaufenthalte werden von beiden
Partnerinstitutionen zu untersuchende Materialien zur  Verfügung gestellt. Die Forschungsaufenthalte selbst dienen der Etablierung von Methoden sowie der gemeinsamen Auswertung und Interpretation von Ergebnissen.