Det här projektet, med akronymen Smart WPC, är ett forsknings-och innovationsprojekt. Syftet är att att utveckla avancerade träplastkompositer (WPC) genom att funktionalisera WPC och skapa hybridmaterialkonstruktioner med högpresterande cellulosafibrer. Projektet är ett samarbete mellan Swerea SICOMP AB i Piteå, Sverige (del av RISE från 1 oktober 2018), LTU i Luleå, Sverige, och Centria i Kokkola, Finland. Utvecklingsarbetet startade i januari 2017 och avslutas december 2019. Målet för projektet är att användningen av WPC ska kunna breddas, till mer avancerade produkter. Ytterligare målsättningar är att projektresultaten ska fylla kunskaps- och teknikluckor inom området och främja utvecklingen av innovativa produkter gjorda av funktionaliserade biobaserade kompositer.
Tre olika polyolefiner, träpulver och kommersiella grafen-masterbatcher blandas i en co-roterande dubbelskruv-extruder i olika blandingsförhållanden. Grafenstruktur är svår att uppnå med denna tillverkningsmetod, men nano-grafitstruktur erhålls. I nuläget har tröskelvärdet för elektrisk ledningsförmåga uppnåtts för 15vikt-% grafen i polypropen (PP)-baserad WPC. Uppmätt ytresistivitet för WPC-material är2.90×106 ohm/sq, vilket ligger inom intervallet för kommersiella konduktiva PP-material. Högdensitetspolyeten (HDPE) är svårast att göra elektriskt ledande av alla polyolefin-kvaliteter. Detta har rapporterats i ett antal forskningsartiklar och även i utvecklingsarbeten hos industry. Resultaten i detta projekt är desamma. HDPE med 15 vikt-% nano-grafit som tillverkats i detta projekt, uppnådde inte heller tröskelvärdet. Däremot ökar både styrka och styvhet med ökande mängd nanografit, upp till den högsta tillsatsen av 15 viktprocent, i de Nanomodifierade HDPE-kompositerna.
Resultat från vår reologistudie visar att tuffare bearbetning och snabbare rotationshastighet under kompounderingen samt tillsats av kompatibiliserare har positiv effekt på bildande av nanografitnätverk. Detta skulle kunna medföra sänkt tröskelvärde för elektrisk ledningsförmåga. Nanografitmodifierad WPC baserad på linjär lågdensitetspolyeten (LLDPE) kommer att tillverkas och utvärderas. Förhoppningen är att tröskelvärdet för elektrisk ledningsförmåga uppnås vid lägre grafen-andel för LLDPE-kompositer. Undersökningen av tröskelvärden för perkolering i olika vanligt förekommande polyolefinbaserade WPC motiveras av det faktum att majoriteten av WPC på marknaden är baserade på återvunna material som innehåller olika polyolefinkvaliteter.
Samtidigt pågår utveckling av elektriskt ledande cellulosafibrer. Regenererad cellulosafiber och naturfibrer beläggs med ledande partiklar, metall och kol. Metoder för detta arbete är under utveckling.
Resultaten har spridits på olika sätt, såsom affischer och muntlig presentation på internationella konferenser och workshops (FPCM 14, ECCM 18, Kokkola Materialvecka 2018, etc.). Projektgruppen planerar att arrangera en workshop, preliminärt planerad att hållas i slutet av mars 2019.
Mer information finns i Swerea SICOMP e-news nr. 52 (Mars 2017) (https://www.swerea.se/publikationer/swerea-sicomp-e-news) och projekthemsidan: www.centria.fi/smartwpc.
Stödmottagare: Sicomp, LTU, Centria,
Projekttid: 2017-2019
Projektbudget: 1 049 500 EUR
Beviljade EU-medel: 682 174 EUR
Beviljade IR-medel: 0 EUR
Offentlig medfin: 367 326 EUR
Privat medfin: 0 EUR
