Prozessentwicklung zur Herstellung von Wood-Plastic Composites mittels Einschneckenextrusion

Für die Herstellung von Wood-Plastic-Composite (WPC)- Profilen werden zurzeit fast ausschließlich Doppelschneckenextruder verwendet. Die Gründe für den derzeit weit verbreiteten Einsatz der, im Vergleich zu Einschneckenextrudern, wesentlich teureren Doppelschneckenextruder für die WPC- Produktion liegen sowohl in der aktiven Zwangsförderung, die hohe Durchsätze ermöglicht, als auch in der besseren Misch- und Homogenisierungsleistung. Bei Einschneckenextrudern erfolgt der Massetransport in erster Linie durch Schleppförderung. Einschneckenextruder sind nicht standardmäßig mit Entgasungen ausgestattet, wodurch die Einschnecken- Extrusion von WPC aufgrund der Hygroskopizität nachwachsender Rohstoffe zusätzlich erschwert wird. Ziel des vorliegenden Projektes ist es die für die WPC- Einschneckenextrusion relevanten Prozessgrößen zu identifizieren und dadurch die Optimierung dieses Verfahrens hinsichtlich Produktqualität, Produktivität und Ressourceneinsatz zu ermöglichen. Das gesetzte Projektziel wird dreistufig umgesetzt: (1) Analyse des realen WPC Herstellungsprozesses mittels Einschneckenextruder nach Anlagenkonfiguration und Eigenschaftsprofil, (2) Ermittlung der kritischen Prozessvariable und (3) Etablierung und Anwendung multivariater Prozessanalyse bzw. Prozessmodellierung für die effiziente Erzielung definierter Eigenschaftsprofile. Die durchzuführenden Projektarbeiten umfassen Bereitstellung definierter Rohstoffe sowie Umgang mit möglichen Störgrößen, Einbindung einer kontinuierlichen Trocknung, Prozessdatenermittlung- und Datenmanagement, Einsatz der faktoriellen Versuchsplanung zur Detektion multivariater Zusammenhänge, multivariate Modellierung des gesamten Herstellungsprozesses (Prozess- und Produkt-Design) und Validierung der erarbeiteten Modelle. Die Extrusionsversuche werden mit dem Einschneckenextruder ECE42 (extrunet) durchgeführt. Da im geplanten Vorhaben keine Materialanpassung an den Einschneckenextruder sondern die Identifizierung signifikanter Einflussgrößen für Prozessoptimierungen in der Einschnecken- WPC-Extrusion erfolgen soll, werden für die Prozessanalytik verschiedene Standardrezepturen auf Basis von Polypropylen (PP), Polymilchsäure (PLA) und Polyvinylchlorid (PVC) verwendet. Für die Implementierung und Anpassung einer kontinuierlichen Trocknung wird der Trockenlufttrockner Type Wittmann Drymax D60 verwendet.