The sectional beam is the essential detail of an overhead conveyor. The construction element is stressed by time-varying mechanical and tribological loads. Here, we discuss the influence of the manufacturing process on the mechanical properties and the serviceability of the extruded profile in a selected application. The development of existing formulas and processing parameters are shown with the objective to expand the material application from WPC-decking to use in mechanical engineering. / Das Tragprofil ist das zentrale Element in einem Hängefördersystem. Das Bauteil wird durch zeitlich veränderliche mechanische und tribologische Lasten beansprucht. Nachfolgend wird der Einfluss des Herstellungsprozesses auf die mechanischen Eigenschaften und die Gebrauchsfähigkeit eines extrudierten Trag- und Gleitprofils aus WPC im gewählten Anwendungsfall vorgestellt. Die notwendige Weiterentwicklung bestehender Rezepturen und Verarbeitungsverfahren wird aufgezeigt, um den Anwendungsbereich des Werkstoffes WPC vom Bereich Terassendielen auf den Maschinenbau zu erweitern.

L’évolution des lois relatives à l’utilisation de produits biocides impose d’étudier des méthodes innovantes de traitement du bois. Dans ce contexte, les travaux de recherche présentés s’intéressent à une nouvelle alternative dite « non-biocide » impliquant la fabrication de composites bois massif / polymères obtenus par imprégnation de monomères et polymérisation in situ provoquée par chauffage. Le méthacrylate de méthyle, quatre acrylates organiques et trois acrylates hydrosolubles, ainsi que l’alcool furfurylique ont été testés. Les composites fabriqués ont été caractérisés : le polymère est bien présent dans le bois et il peut être résistant au lessivage à l’eau. Le bois a été densifié, les composites sont alors moins hydrophiles et plus stables dimensionnellement ; les propriétés mécaniques sont améliorées. Le traitement peut induire une durabilité conférée élevée. Parallèlement, une méthode d’imprégnation innovante a été testée : l’imprégnation axiale. Ce procédé consiste en l’imprégnation basse pression de billons de bois vert par une solution de traitement transitant via les voies naturelles de circulation de la sève. Des billons ont été imprégnés avec une solution de cuivre, dosé ultérieurement afin de s’assurer de la bonne répartition du produit dans le bois ; cela a permis la validation du procédé d’imprégnation axiale pour le hêtre, le charme et le bouleau. Enfin, des composites ont été fabriqués par imprégnation axiale de solutions aqueuses polymérisables à base d’alcool furfurylique ; ils sont résistants à la lixiviation à l’eau et moins hydrophiles que le bois naturel. Leur durabilité face aux champignons lignivores est améliorée, particulièrement dans le cas du traitement le plus concentré / The evolution of laws on the use of biocide products makes it necessary to explore innovative methods of treating wood. In this context, the presented research focuses on a new alternative called a "non-biocide" treatment method involving the manufacture of solid wood-polymer composites obtained by impregnation of monomers and in situ polymerization caused by heating. Methyl methacrylate, four organic acrylates and three water-soluble acrylates, and furfuryl alcohol were tested. Composites manufactured were characterized: the polymer is present in the timber and may be resistant to leaching in water. Wood has been densified, while the composites are less hydrophilic and more dimensionally stable; the mechanical properties are improved. Treatment can induce high durability. Otherwise, an innovative method of impregnation was tested: axial impregnation. This process consists in the low-pressure impregnation of green wood ridges by treatment solution transiting via natural pathways of sap circulation. Ridges were impregnated with a copper solution, later determined to ensure good distribution of the product in the timber; this allowed the validation of the axial impregnation method for beech, hornbeam and birch. Finally, the composites were produced by axial impregnation of polymerizable aqueous solutions based on furfuryl alcohol; they are resistant to water leaching and less hydrophilic than the original wood. Their durability in the presence of wood-destroying fungi is improved, particularly in the case of the more concentrated treatment

Die im Folgenden vorgestellten Arbeiten sollen zur Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten von WPC-Bauteilen beitragen, wobei die Untersuchung möglicher Fügetechnologien und ein praxisnahes Anwendungsbeispiel die Schwerpunkte bilden. Mittels Heizelement- und Vibrationsschweißens ist es gelungen, WPC-Bauteile sowohl mit gleichen Materialien als auch mit dem jeweiligen reinen Matrixmaterialien in Mischbauweisen zu verbinden. Deutlich werden hierbei verfahrensbedingte Einflüsse der Temperaturen bzw. des Energieeintrages, der Krafteinleitung (Fügedruck) sowie rezepturbedingte Einflüsse des Anteiles von Haftvermittlern. Durch entsprechende Verfahrensführung können Festigkeiten der Schweißverbindung im Bereich der WPC-Grundmaterialfestigkeit erreicht werden. Im Praxistest wurde das Dauerlaufverhalten eines Hybridprofils aus Aluminium und WPC in einem Hängefördersystem unter dynamischen Belastungen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die WPC-Bauteile des Hybriden den unterschiedlichen Beanspruchungen und den daraus resultierenden Verformungen nach in Summe 3000 h Testbetrieb, ohne sichtbare Schäden standhielten. Weiterhin waren keine Nachteile bezüglich der Praxistauglichkeit im Vergleich zu dem Standardprofil aus Aluminium feststellbar.

Im Projekt wurden lösbare Verbindungstechniken für hochgefüllte Holz-Polymer-Werkstoffe für das statisch-dynamische Belastungskollektiv des Maschinenbaus erarbeitet. Im Fokus der Untersuchungen standen vorgespannte Schraubverbindungen in den konstruktiven Ausführungen als Durchsteckschraubverbindung und Einschraubverbindungen. Die Direktverschraubung und die Quergewindebolzen-Steckschraubverbindung wurden aus technisch-wirtschaftlicher Sicht für den Werkstoff als Sonderverfahren der Einschraubverbindung favorisiert. Für die benannten Verschraubungsarten wurden Montageempfehlungen, Grenzlastbereiche und Einflussfaktoren der Verbindungen unter Berücksichtigung des Werkstoffes erarbeitet. Abschließend wurden die erarbeiteten Kenntnisse zu lösbaren Verbindungstechniken auf einen Demonstrator in der Fördertechnik übertragen. / In the project removable connection methods for high filled wood polymer composites for static and dynamic loads were worked out. The focuses of studies were pre-stressed screw connections in a constructive style as push-through screw connection and screw in connection. On the basis of the material and the technical-economic reasons the 'direct-screw-connection' and 'cross-threaded bolt plug-in screw connection' were favored as a special method of the screw-in connection. Installation recommendations, limit load ranges and influencing factors of the connections based on the material were compiled for the named types of bolting. Finally the compiled knowledges of the removable connections were transferred into demonstrator for conveying systems.

Wood-polymer composite is a relatively new type of material that combines shattered wood mass and a thermoplastic polymer. This material is utilized especially as an alternative to hard wood in the area of non-bearing exterior elements, as it reaches better properties in terms of the basic durability and low maintenance. Raw material composition and processing of the composite enable to provide a significant modification with further matters leading to an improvement of the end-product properties. Research and development in this field focuses predominantly on the utilization of such modifying additives that either enhance the resistance to weathering or are of the recycled nature, as a significant part of the raw material mixture comprises the constituent obtained from non-renewable resources. The aim of the thesis is the evaluation of the influence of the wood-polymer composite modification separately at two levels. First of them is the modification to matrix by using a recycled polymer, the second one comprises the modification of the wood flour with a secondary spherical filler. Both types of modified composites have been assessed in terms pf the prime characteristics and the resistance to adverse ambient.

The project aims to develop a methodology to study the variation in properties of wood polymer composites (WPC’s) with/without surface treatment at different humidity conditions. The project aims to investigate the behavior of biocomposites at 50%, 80%and 100% relative humidity (RH). Also to clarify if the hydrophilization effect helps to preserve the structural integrity of the materials for longer periods at these conditions. The comparison between biocomposites comprising polypropylene (PP) with both untreated wood fibers (WF) or FibraQ (hydrophobic surface-treated wood fibers from Biofiber Tech) was made. The focus was on the mechanical properties, water absorption, macro- and microstructures. The results show that PP comprising FibraQ exhibits lower moisture uptake than the PP comprising untreated WF at high relative humidity conditions. The mechanical properties did not seem significantly affected by the surface treatment at high relative humidity conditions. It is also concluded that since the study only ran for four weeks, there was not enough time to fully understand the influence of moisture uptake over the materials’ properties.

Im Projekt wurde das Ermüdungsverhalten eines hochgefüllten, extrudierten Holz- Polymer- Werkstoffes (Wood Polymer-Composite, kurz: WPC) und dessen technisches Halbzeug (WPC-Systemprofil) im Anwendungsfeld der Fördertechnik erforscht. Kernsegment im Projekt ist das hochgefüllte WPC-Extrusionsprofil als Trag- und Gleitelement im Hängefördersystem (HFS). Im ersten Schritt wurde das Kriechverhalten (langzeitstatisch) und Ermüdungsverhalten unter dynamisch-schwingender Belastung (langzeitdynamisch) am produktspezifischen WPC-Material und am WPC-Systembauteil untersucht. Das Prüfregime bezieht sich dabei auf das reale Belastungskollektiv in der Anwendung des Hängefördersystems, welches vorrangig einer Dreipunktbiegebelastung im WPC-Systemprofil und einer Zugbelastung in der Verbindungsstelle entspricht. Aufbauend auf die Material- und Bauteiluntersuchung wurde der Dauerlauftest am Funktionsprototyp (Hängefördersystem) durchgeführt. Dabei wurden die Kriechneigung des WPC-Systemprofils und der Vorspannkraftverlust in der Verbindungsstelle im praxisrelevanten Fall überwacht. / In the research project the fatigue behavior of a high filled extruded Wood Polymer Composite (WPC) and its technical product were investigated in the application of material handling technology. The main focus of the project is the high filled WPC extrusion profile, which is applied as a sliding rail for the use in an overhead material handling system. In the first step the creep behavior (long-term static load) and fatigue behavior under dynamic-oscillating loads were studied on the product-specific WPC material and on the WPC component. The testing procedure refers to the real stress collection in the application of the overhead material handling system, which corresponds to a three-point bending load in the profile and a tensile load in the connection point. Furthermore, an endurance test was carried out under practical conditions on the overhead matrial handling system to oversee the long-term mechanical properties of the WPC sliding rail and the loss of the preloaded force in the connection point.