home Holzfragen Link zum Thema Verwertungsmöglichkeiten von Holzspänen und Sägemehl:
Holz, ein Werkstoff mit Besonderheiten
Tabellen holzzerstörender Pilze
Stoffliche Verwertungsmöglichkeiten von Rest- und Altholz, insbesondere von Sägespänen und Sägemehl
Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe
- Wood-Plastic-Composites (WPC)

Wood-Plastic-Composites (WPC) sind thermoplastisch verarbeitbare Verbundwerkstoffe, die aus unterschiedlichen Anteilen von Holz, Kunststoffen und Additiven bestehen, und durch thermoplastische Formgebungsverfahren, wie z.B. Extrusion, Spritzguss oder Presstechniken, verarbeitet werden. (nova-Institut 2005)

Extrudierte Hohlkammerprofile aus Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoff - Wood-Plastic-Composites (WPC) hier als Dielen für den Außenbereich.
Foto: Dr. Kürsten
Es handelt sich um eine neue Werkstoffgruppe, die sich derzeit weltweit mit hohen Zuwachsraten dynamisch entwickelt. WPC sind Verbundwerkstoffe aus dem nachwachsenden Rohstoff Holz, meist synthetischen Kunststoffen und Additiven. Ein typisches WPC-Produkt ist z.B. ein extrudiertes Profil für einen Veranda-Bodenbelag, aus 70% Holzmehl (meist Nadelholz aus Sägewerksabfällen, z.B. Sägemehl), 25% Polyethylen oder Polypropylen und 5% Additiven, wie Haftvermittler, UV-Schutzzusätzen und Farbpigmenten. Ein allgemein akzeptierter deutscher Begriff hat sich bislang nicht etablieren können. Die wörtliche Übersetzung von WPC lautet: Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe.

Weltweit führend bei Produktion und Einsatz von WPC ist Nordamerika, wo im Jahr 2005 ca. 700.000 t am Markt abgesetzt werden. Im deutschsprachigen Raum, der mit Deutschland, Österreich und der Schweiz der größte WPC-Markt in Europa ist, gibt es über 25 WPC-Hersteller mit rasch wachsendem Produktionsvolumen (ca. 20.000 t im Jahr 2006 - Nova-Institut 2007). Argumente für den Einsatz dieser neuen Werkstoffe sind:

  • Holzmehl ist deutlich billiger als die eingesetzten Kunststoffe, sodass diese damit kostensparend "verdünnt" werden können.
  • Dadurch verbessern sich die thermischen Eigenschaften der Kunststoffe.
  • Im Vergleich zu reinem Holz sind WPC´s sicherlich witterungsbeständiger und splitterfrei, beides sehr vorteilhaft beim Einsatz als Terrassendecks usw.. Damit können kesseldruckimprägnierte Nadelhölzer oder aus Raubbau stammende, nicht zertifizierte Tropenhölzer substituiert werden.

Zur Herstellung von WPC eignen sich aufgrund der eingesetzten Holzrohstoffe insbesondere synthetische und Bio-Polymere mit einer Schmelz- bzw. Verarbeitungstemperatur von unter 200°C, da Temperaturen oberhalb von 200°C zu Schädigungen der Bestandteile des Holzes (Lignine, Hemicellulosen) führen können. Zu diesen Polymeren gehören Polyethylen (PE) (in den USA mindesten 70% Marktanteil), Polypropylen (PP) und Polyvinylchloride (PVC) sowie – bislang mit geringer Bedeutung - Stärke- und Lignin-basierte Bio-Kunststoffe. (Fraunhofer WKI 2004)

(Quelle und weitere ausführliche Informationen zum Thema: ( nova-Institut 2005 ) und WRAP (2003): Wood Plastic Composites Study - Technologies and UK Market Opportunities. Download )

Zu Schäden an WPC´s gibt es noch keine endgültige Klarheit. Sicher ist:

  • Die Holzpartikel in den Produkten quellen, da sie zur Verarbeitung sehr trocken (<12%) sein müssen. Diese Quellung erfolgt allerdings recht langsam.
  • Die Wasseraufnahme hängt sehr vom Anteil (und auch von der Art) des Holzes und der Haftung zwischen den Holzteilchen und der Kunststoffummantelung ab.
  • Da unter Umständen Feuchtigkeiten von mehr als 20% über längere Zeit möglich sind, ist auch der Befall durch holzzerstörende Pilze möglich (auch gerade an der Oberfläche), weshalb die Beimischung von Fungiziden empfohlen wird.
  • Auch zur Erhöhung der UV-Beständigkeit und zur Vermeidung von Rissen sind Anstriche oder Beimischungen entsprechender Additive notwendig,
  • Über den Befall von WPC´c durch Insekten ist noch nichts bekannt geworden.

Über einen spektakulären Pilzbefall (unter tropischen Bedingungen) wurde 1998 berichtet: Aus einem WPC (mit 50 % Holzanteil) gebauter Steg in den Everglades (Florida) wuchsen nach nur vier Jahren bereits Fruchtkörper des Braunfäuleerregers Gleophyllum striatum (L.: Fr) Murrill und des Weißfäulepilzes Pycnoporus sanguineus (Swartz: Fr) Murrill. Außerdem wurde Befall durch Bläuepilze beobachtet.( Morris und Cooper (1998): Recycled plastic/wood composite lumber attacked by fungi. Forest Products Journal 48 (1), 86-88)

Auch bei WPC kann es also unter bestimmten Bedingungen zu Befall durch holzzerstörende und holzverfärbende Pilze kommen. Der Befall ist primär bedingt durch den Holzfaseranteil und eine nötige Holzfechte des WPC-Materials von über 20 Masse-% über eine ausreichend lange Zeit. Ein höherer Holzanteil veringert also die Dauerhaftigkeit gegenüber holzzerstörenden Pilzen. WPC-Material mit einen Holzanteil über 60 bis 70% kann im Außenbereich nicht dauerhaft sein.

Nicht dauerhaft, hießt eigentlich nur dem Kreislauf des Lebens unterworfen zu sein. Bekanntlich kann man mit Gift aus diesen Lebenskreislauf ausscheiden. Das gilt auch für WPC. Durch Beimengung von Additiven, wie z.B. Zinkborat*, dessen Auswaschung bis 20 Jahre dauert, können biotische Schäden verlangsamt werden. Verfärbungen durch Pilze und andere Mikroorganismen sowie durch Korrosion wird mit sogenannten Multi-Functional-Additiven begegnet.

Vorsichtshalber wird auch das bereits industriell stark malträtierte Holz noch ein wenig vergiftet. Die Frage bleibt, ob diese "Vergiftung" überhaupt nötig ist, handelt es sich doch um einen zwar nicht dauerhaften aber doch sehr langlebigen Werkstoff, der, draußen im Garten verbaut, vermutlich eher einem neuen Modetrend als den Pilzen zum Opfer fallen wird. Das ausgewaschene Zinkborat im Gartenboden wird aber bleiben.

*Einstufung von Zinkborat: R 50/53: Sehr giftig für Wasserorganismen, kann in Gewässern längerfristig schädliche Wirkungen haben. N: Umweltgefährlich.

Weitere aktuelle Publikationen:

  • Schirp, Anke ; Wolcott, Michael P.: Fungal degradation of wood-plastic composites and evaluation using dynamic mechanical analysis . In: Journal of Applied Polymer Science 99 (2006), Nr. 6, S. 3138-3146. Stichwörter: activation energy; composites; degradation; extrusion; polyethylene (PE)
  • Schirp, Anke ; Wolcott, Michael P.: Influence of fungal decay and moisture absorption on mechanical properties of extruded wood-plastic composites . In: Wood and Fiber Science 37 (2005), Nr. 4, S. 643-652
  • Schirp, Anke: WPC: Ein Substrat für Holz abbauende Pilze? In: Holz-Zentralblatt 131 (2005), Nr. 42, S. 538. Stichwörter: WPC; Wood-Plastic-Composites; Extrusion; holzabbauende Pilze; biologische Dauerhaftigkeit
  • Steckel V., Clemons C.M. u. Thoemen H. 2007:
    Effects of Material Parameters on the Diffusion and Sorption Properties
    of Wood-Flour/Polypropylene Composites. Journal of Applied Polymer
    Science 103 (2), 752-763 ( Abstract ), ( Download )

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