Rohstoffformel für SPC-Bodenbeläge: PVC, CaCO3, Stabilisatoren und Zusatzstoffe

Eine SPC-Rohstoffformel für Bodenbeläge kombiniert PVC-Harz, Kalziumkarbonat, Wärmestabilisatoren, Schmiermittel, Verarbeitungshilfsmittel und bei Bedarf Schlagzähmodifikatoren. Jeder Inhaltsstoff beeinflusst die Verarbeitung der Verbindung und die Leistung des fertigen Kerns.

Für Hersteller besteht die Herausforderung darin, die Materialkosten mit zuverlässiger Extrusion, Dimensionsstabilität und starken Click-Lock-Kanten in Einklang zu bringen.

Eine Formel, die ein glattes Blech erzeugt, kann nach dem Profilieren oder der Hitzeeinwirkung immer noch eine schlechte Leistung erbringen. Für eine erfolgreiche Rezeptur ist es daher erforderlich, den fertigen Bodenbelag zu testen und nicht nur zu prüfen, ob das Material den Extruder passiert.

In diesem Leitfaden werden die wichtigsten SPC-Kernzutaten erläutert, wie man Rezepturverhältnisse liest und wie man ein Rezept vor der kommerziellen Produktion bewertet.

Welche Materialien werden für SPC-Bodenbeläge verwendet?

SPC steht für Stone Plastic Composite, auch Stone Polymer Composite genannt. Sein starrer Kern besteht hauptsächlich aus mineralischem Füllstoff, der in einer PVC-Matrix enthalten ist.

Die Kernformel beschreibt nicht die gesamte fertige Diele. Dekorfolie, Nutzschicht, Oberflächenbeschichtung und angebrachter Träger sind separate Materialien mit eigenen Spezifikationen.

SPC-Formelverhältnisse verstehen: PHR vs. Gewichtsprozent

Bevor Sie Rezepte vergleichen, legen Sie die Berechnungsgrundlage fest.

PVC-Formulierungen verwenden häufig phr , was Gewichtsteile pro hundert Teile Harz bedeutet.

Wenn PVC mit 100 phr und Calciumcarbonat mit 300 phr angegeben ist, enthält die Rezeptur drei Gewichtsteile Calciumcarbonat pro Gewichtsteil PVC.

Dies bedeutet nicht, dass die fertige Mischung 300 % Calciumcarbonat enthält.

So konvertieren Sie PHR in Gewichtsprozent

Verwenden Sie diese Berechnung:

Gewichtsprozentsatz des Inhaltsstoffs = pH-Wert des Inhaltsstoffs ÷ Gesamt-phr der Formulierung × 100

Für eine vereinfachte Mischung, die nur 100 Teile PVC und 300 Teile Calciumcarbonat enthält:

• PVC macht 25 % der Mischung aus.

• Calciumcarbonat macht 75 % aus.

Durch die Zugabe von Stabilisatoren und anderen Zutaten verändern sich beide Prozentsätze.

Fragen Sie beim Vergleich von Lieferantenrezepten, ob sich die Zahlen auf harzbasierte PHR, den Gesamtgewichtsprozentsatz der Mischung oder auf Kilogramm pro Charge beziehen.

Eine anschauliche SPC-Rohstoffformel für Bodenbeläge

Die veröffentlichten SPC-Rezepte variieren. Repolyfine bietet beispielsweise eine Referenzformulierung mit einem PVC-zu-Calciumcarbonat-Massenverhältnis von 1:3 sowie Stabilisatoren und Verarbeitungsadditiven. Hierbei handelt es sich um einen Formulierungsansatz, nicht um eine universelle Spezifikation.

Das folgende Beispiel demonstriert die Rezepturabrechnung und Chargenkonvertierung.

Es handelt sich um eine illustrative Berechnung, nicht um ein validiertes Produktionsrezept oder eine Dosierungsempfehlung für Zusatzstoffe. Tatsächliche Mengen müssen mit den Materiallieferanten erarbeitet und an der vorgesehenen Produktionslinie überprüft werden.

In diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass die bereits vom Stabilisatorpaket bereitgestellte Schmierung berücksichtigt wurde, bevor die separat hinzugefügte Schmierstoffmenge festgelegt wurde.

Handelsübliche Additivpakete unterscheiden sich in der Zusammensetzung. Der Austausch eines Produkts durch ein anderes mit demselben Gewicht kann das Verarbeitungsverhalten erheblich verändern.

Warum eine Formeltabelle nur der Ausgangspunkt ist

Eine verwendbare Produktionsspezifikation identifiziert außerdem:

• Der genaue Lieferant und die Qualität jeder Zutat.

• Zulässige Rohstoffvariation.

• Wiegetoleranzen und Mischreihenfolge.

• Extrusions- und Weiterverarbeitungsbedingungen.

• Akzeptanzkriterien für das fertige Produkt.

Ohne diese Angaben können zwei Fabriken die gleichen Nennverhältnisse verwenden und unterschiedliche Ergebnisse erzielen.

PVC-Harz: Auswahl der Polymermatrix

PVC stellt die Matrix dar, die den mineralreichen Kern zusammenhält.

Für den Kauf reicht eine Harzbezeichnung allein nicht aus. Fordern Sie das technische Datenblatt an und vereinbaren Sie die Eigenschaften, die zwischen den Lieferungen gleich bleiben müssen.

Was sollten Käufer prüfen?

Eine Harzbewertung sollte den K-Wert oder die Viskositätsspezifikation, die Schüttdichte, die Partikeleigenschaften, den Gehalt an flüchtigen Bestandteilen und die Kontaminationskontrolle umfassen.

Die praktische Frage ist, ob die ausgewählte Sorte eine wiederholbare Fusion und eine akzeptable mechanische Leistung bei der beabsichtigten Leistung liefert.

Vergleichen Sie mögliche Harze unter kontrollierten Bedingungen. Der gleichzeitige Austausch von Harz, Füllstoff und Schmiermittel macht es schwierig zu erkennen, welche Änderung eine Verbesserung oder einen Defekt verursacht hat.

Calciumcarbonat: Mehr als ein kostengünstiger Füllstoff

Calciumcarbonat ist ein Hauptbestandteil des SPC-Kerns, daher verdient die Konsistenz des Füllstoffs besondere Aufmerksamkeit.

Mineralstofflieferanten unterscheiden zwischen Qualitäten für verschiedene Vinylbodensysteme. Omya identifiziert beispielsweise feine und behandelte Calciumcarbonatqualitäten für starre LVT-Anwendungen mit hohem Füllstoffanteil. 

Partikelgröße und Oberflächenbehandlung

Kaufen Sie Kalziumkarbonat nicht allein aufgrund der Maschenbeschreibung.

Fragen Sie Lieferanten nach:

• Mittlere Partikelgröße, z. B. D50.

• Informationen zu groben Partikeln, z. B. D97.

• Feuchtigkeitsspezifikation und Testmethode.

• Informationen zu Reinheit und Verunreinigung.

• Art und Konsistenz der Oberflächenbehandlung.

• Chargenspezifische Analysezertifikate.

Diese Angaben stellen eine sinnvollere Einkaufsspezifikation dar als „feines Kalziumpulver“.

Ist ein höherer Calciumcarbonat-Anteil besser?

Eine höhere Mineralstoffbeladung kann die Verbundkosten pro Kilogramm senken, aber das ist nur ein Teil der Entscheidung.

Bewerten Sie die vorgeschlagene Änderung anhand der Klickfestigkeit, der Schlagleistung, der erreichbaren Leistung, des Ausschusses und der Dichte des fertigen Kerns. Lehnen Sie eine Kostensenkung ab, die verhindert, dass das Produkt seine beabsichtigte Spezifikation erfüllt.

Das beste Verhältnis ist dasjenige, das den erforderlichen Bodenbelag konsistent und zu akzeptablen Kosten liefert.

Hitzestabilisatoren: Schutz von PVC während der Verarbeitung

PVC erfordert während der Verarbeitung eine Hitzestabilisierung. Die Auswahl des Stabilisators hängt von der Verarbeitungsmethode und den Anforderungen an das Endprodukt ab.

Baerlocher erklärt außerdem, dass Stabilisator-One-Packs Stabilisierungs-, Schmier- und andere Additivfunktionen vereinen können. Folglich spiegelt das Gewicht einer kommerziellen Verpackung nicht allein den Gehalt an aktiven Stabilisatoren wider.

Calcium-Zink-Stabilisatorpakete

Bitten Sie den Lieferanten bei der Bewertung einer Kalzium-Zink-Verpackung um eine Bestätigung:

• Seine beabsichtigte Anwendung und empfohlene Dosierungsgrundlage.

• Ob Gleitmittel oder andere funktionelle Inhaltsstoffe.

• Seine Kompatibilität mit dem ausgewählten Harz und Füllstoff.

• Die Beweise, die seine Verarbeitungsleistung belegen.

Testen Sie das Paket während eines kontinuierlichen Produktionslaufs. Das anfängliche Erscheinungsbild des Blattes allein gibt keinen Aufschluss darüber, ob das System im Laufe der Zeit stabil bleibt.

Vermeiden Sie doppelt gezählte Zusatzstoffe

Wenn eine Einzelpackung bereits Gleitmittel enthält, kann die Zugabe der gesamten Gleitmittelmenge aus einem nicht verwandten Rezept das Gleichgewicht stören.

Bauen Sie die vollständige Formulierung rund um das ausgewählte Paket auf.

Schmierstoffe: Ausgleich von Schmelzfluss und Metallfreisetzung

Interne Gleitmittel reduzieren vor allem die Reibung innerhalb der PVC-Schmelze. Äußere Gleitmittel verringern vor allem die Haftung zwischen PVC und Metalloberflächen. Einige Produkte bieten beide Wirkungen, daher ist die Unterscheidung nicht absolut.

Interne Schmierung

Die interne Schmierung hilft dabei, die Viskosität und das Fließverhalten der Schmelze anzupassen.

Bewerten Sie es zusammen mit der Auswahl der Verarbeitungshilfsmittel und den Extrusionsbedingungen. Eine geringere Motorlast allein bedeutet noch nicht, dass die Platine ausreichende Eigenschaften entwickelt hat.

Externe Schmierung

Eine externe Schmierung unterstützt das Lösen von Bearbeitungsflächen. Beispiele hierfür sind Paraffin- und Polyethylenwachse.

Bei zu hoher Dosierung kann es zu Oberflächenproblemen kommen. Führen Sie Aufzeichnungen über alle Schmiermittelbeiträge, einschließlich derjenigen aus dem Stabilisatorpaket, anstatt nur separat hinzugefügtes Wachs zu überwachen.

Verarbeitungshilfsmittel und Schlagzähmodifikatoren

Verarbeitungshilfsmittel und Schlagzähmodifikatoren erfüllen unterschiedliche Funktionen, auch wenn ein bestimmtes Produkt mehr als eine Eigenschaft beeinflusst.

Hilfsmittel zur Verarbeitung von Acryl

Acrylverarbeitungshilfsmittel können die Schmelz- und Schmelzfestigkeit in gefüllten PVC-Systemen unterstützen.

Schlagmodifikatoren

Schlagzähmodifikatoren tragen zur Verbesserung der Zähigkeit bei. Bei Bodenbelägen sollte die Bewertung die maschinell bearbeitete Nut-Feder-Verbindung umfassen, bei der dünne Abschnitte der Handhabung und Installation standhalten müssen.

Ein Verarbeitungshilfsmittel und ein Schlagzähmodifikator sollten nicht als austauschbar angesehen werden.

Benötigt SPC-Bodenbelag Weichmacher oder Schaummittel?

Herkömmliche feste SPC-Kerne werden im Allgemeinen als starre, ungeschäumte PVC-Mineral-Verbundstoffe formuliert. Sie nutzen nicht die erhebliche Menge an Weichmachern, die bei flexiblen Vinylböden üblich sind.

Das Wort „Plastifizierung“ kann sich in einer Extrusionsdiskussion auf die PVC-Schmelzung unter Hitze und Scherung beziehen. Dies bedeutet nicht unbedingt, dass ein Weichmacher zugesetzt wird.

Ebenso sollte eine Rezeptur für einen geschäumten PVC- oder WPC-Bodenbelagkern nicht direkt in die herkömmliche Massiv-SPC-Produktion übernommen werden. Bestätigen Sie die beabsichtigte Kernstruktur, bevor Sie Formulierungen vergleichen.

Kann recyceltes Material in einer SPC-Formel verwendet werden?

Für recycelte Inhalte sind eigene Materialspezifikationen und ein eigenes Testprogramm erforderlich.

Sauberer, rückverfolgbarer Produktionsabfall bietet ein anderes Maß an Kontrolle als gemischtes Material mit unbekannter Zusammensetzung.

Berücksichtigen Sie, was das Mahlgut bereits enthält

SPC-Mahlgut enthält bereits Harz, mineralische Füllstoffe und Zusatzstoffe. Es muss daher in die Massenbilanz der Rezeptur einbezogen werden.

Betrachten Sie beispielsweise 50 kg Mahlgut, das bekanntermaßen Folgendes enthält:

Es handelt sich hierbei um illustrative Werte. Die tatsächliche Mahlgutzusammensetzung muss ermittelt werden.

Das Hinzufügen von Mahlgut zu einer unveränderten Rezeptur verändert die wirksame Zusammensetzung. Es stellt auch Material mit einer früheren Verarbeitungsgeschichte vor.

Passen Sie die Formel an die Produktionslinie an

Auf der Ausrüstung, mit der das Produkt hergestellt wird, sollte ein Rezept qualifiziert sein.

Notieren Sie während der Versuche die Schneckengeschwindigkeit, die Motorlast, den Schmelzedruck, die gemessene Schmelzetemperatur, sofern verfügbar, den Ausstoß und die Folienqualität. Notieren Sie auch die nachgelagerten Einstellungen, da sich Kalandrierung und Kühlung auf die endgültige Platte auswirken.

Mischen und Füttern

Erstellen Sie ein schriftliches Mischverfahren mit kontrollierter Zutatenreihenfolge, Chargengröße, Mischbedingungen und Austragskriterien.

Überprüfen Sie die Genauigkeit der Waage, insbesondere bei niedrig dosierten Zusatzstoffen. Ein Wiegefehler bei einer kleinen Zutat kann erheblich sein, selbst wenn das Gesamtgewicht der Charge korrekt erscheint.

Extruderauswahl

Geben Sie beim Gerätekauf im Rahmen der Leistungsbesprechung das vorgesehene Materialsystem an.

Fordern Sie den Nachweis von Leistung und Qualität anhand einer repräsentativen Formel und Produktdicke an.

Weitere Informationen zur Geräteauswahl finden Sie in unserem SPC-Bodenextruder-Anleitung: Parallele Doppelschnecke vs. konische Doppelschnecke.

Fehlerbehebung bei der SPC-Kernqualität

Verwenden Sie die folgende Tabelle, um eine Untersuchung zu organisieren. Hierbei handelt es sich um durchzuführende Kontrollen, nicht um Einzelursachendiagnosen.

Ändern Sie nach Möglichkeit jeweils eine Regelvariable. Bewahren Sie Proben auf und protokollieren Sie das Ergebnis anhand einer Basislinie.

So berechnen Sie die SPC-Rohstoffkosten

Beginnen Sie mit den Gesamtkosten:

Verbundkosten pro kg = Summe des Gewichtsanteils jeder Zutat × deren Lieferpreis pro kg

Dann in die Einheit umrechnen, die zum Verkauf von Bodenbelägen verwendet wird.

Berechnen Sie das Kerngewicht pro Quadratmeter

Für einen festen Kern:

Kerngewicht, kg/m² = Kerndichte, kg/m³ × Kerndicke, m

Für einen beispielhaften 4-mm-Kern mit einer gemessenen Dichte von 2.000 kg/m³:

2.000 × 0,004 = 8 kg/m²

Wenn die hypothetischen Verbundkosten 0,40 $/kg betragen:

8 × 0,40 $ = 3,20 $/m²

Hierbei handelt es sich lediglich um die theoretischen Kernmaterialkosten. Es schließt andere Schichten, Konvertierungskosten und Verluste aus. Bei den Zahlen handelt es sich um Berechnungsannahmen, nicht um aktuelle Marktnotierungen.

Vergleichen Sie die Kosten pro verkaufsfähigem Quadratmeter

Eine Formel mit niedrigeren Kosten pro Kilogramm kann dennoch teurer sein, wenn sie das Kerngewicht, den Ausschuss oder die Ausfallzeiten erhöht.

Für Produktionsvergleiche verwenden Sie:

Nettokernmaterialkosten pro verkaufsfähigem m² = Während des Zeitraums verbrauchte Nettokernmaterialkosten ÷ Akzeptierte produzierte Bodenbelagsfläche

Buchen Sie den zurückgewonnenen Schrott konsequent, damit dieser nicht doppelt berechnet wird.

So validieren Sie eine neue SPC-Bodenbelagsformel

Vereinbaren Sie Akzeptanzkriterien, bevor Sie mit den Versuchen beginnen.

Schritt 1: Definieren Sie das fertige Produkt

Geben Sie Kerndicke, Dielenabmessungen, Klickprofil, Schichtaufbau und beabsichtigte Marktanforderungen an.

Schritt 2: Legen Sie eine Basislinie fest

Verwenden Sie rückverfolgbare Rohstoffe und eine dokumentierte Formel. Notieren Sie sowohl die Einstellungen als auch die gemessene Leistung.

Schritt 3: Führen Sie kontrollierte Vergleiche durch

Bewerten Sie eine begrenzte Anzahl von Änderungen mit klaren Zielen, z. B. die Reduzierung von Kantenabsplitterungen oder die Verbesserung der Ausgabekonsistenz.

Schritt 4: Testen Sie die fertigen Dielen

Berücksichtigen Sie ggf. Abmessungen, thermisches Dimensionsverhalten, Schlagfestigkeit, Klickverbindungsleistung und Schichthaftung.

Die Kernformulierung allein bestimmt nicht die Leistung des fertigen Bodensystems.

Schritt 5: Bestätigen Sie die Wiederholbarkeit

Wiederholen Sie die erfolgreiche Formulierung über weitere Chargen und einen Dauerlauf, bevor Sie sie für die Routineproduktion freigeben.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Hauptrohstoff für SPC-Bodenbeläge?

Der Kern enthält hauptsächlich Calciumcarbonat und PVC-Harz, unterstützt durch Stabilisatoren und Verarbeitungsadditive. Calciumcarbonat ist oft der gewichtsmäßig größte Inhaltsstoff.

Was ist das richtige Verhältnis von PVC zu Calciumcarbonat?

Es gibt kein universelles Verhältnis. In veröffentlichten Referenzrezepten erscheint ein Massenverhältnis von 1:3, das richtige Verhältnis hängt jedoch von den Materialien, der Ausrüstung und den Anforderungen an das Endprodukt ab.

Bedeuten 300 PHR Calciumcarbonat 75 % der Verbindung?

Nur in einer vereinfachten Mischung mit 100 Teilen PVC und 300 Teilen Calciumcarbonat ohne weitere Zutaten. Sobald Zusatzstoffe enthalten sind, ist der Calciumcarbonat-Anteil geringer.

Können zwei Calcium-Zink-Stabilisatoren in derselben Dosierung verwendet werden?

Nicht automatisch. Ihre aktive Zusammensetzung und das enthaltene Gleitmittel können unterschiedlich sein. Befolgen Sie die klassenspezifischen Anweisungen und validieren Sie den Ersatz.

Kann mehr Füllstoff die Produktionskosten für SPC-Bodenbeläge senken?

Dadurch können die Verbundkosten pro Kilogramm gesenkt werden. Bestätigen Sie die Auswirkung auf die Dichte, die verkaufsfähige Produktion und die Produktqualität, bevor Sie zu dem Schluss kommen, dass dadurch die Kosten pro Quadratmeter gesenkt werden.

Kann eine Formel auf jedem SPC-Extruder funktionieren?

Eine Formulierung erfordert eine Qualifizierung in der vorgesehenen Richtung. Die Gerätekonfiguration und die Betriebsbedingungen beeinflussen das Verarbeitungsverhalten.

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• Zielbodenabmessungen und Kerndicke.

• Erforderliche Leistung in kg/h oder m²/Tag.

• Verfügbare PVC- und Calciumcarbonat-Qualitäten.

• Geplanter Einsatz von Recyclingmaterial.

• Zielqualitätsanforderungen.

• Ggf. bestehende Formulierungs- oder Produktionsprobleme.