Simultane Umformung und Formfixierung von dünnen Holzschichten durch gezielte Werkstoffveränderung, Folgeantrag: Mechanismen des Aushärt- und Umformungsvorgangs

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Alexander Pfriem
• Fachliche Zuordnung: Polymere und biogene Werkstoffe und darauf basierende Verbundwerkstoffe ; Biomaterialien
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 166393996

• Erstellungsjahr: 2014

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Hochwertige Furniere werden insbesondere in der Yacht- und Autoindustrie und im Möbelbau für dekorative Sichtflächen verwendet. Mit den Entwicklungen der letzten Jahrzehnte wurden Werkstoffe und Techniken entwickelt, die eine relativ freie Oberflächengestaltung möglich machen. Jedoch ist der Einsatz von Holzfurnieren als dekorative Schicht auf unebenen Flächen aufgrund ihrer geringen Verformbarkeit und dem damit verbundenen raschen Versagen eingeschränkt. Aus diesem Grund wurden bereits verschiedenste Ansätze für eine verbesserte Umformung verfolgt. So wurden Hölzer beispielsweise mit Ammoniak plastifiziert, mit Enzymen bearbeitet oder mechanisch verändert, aber es konnte sich kein Verfahren durchsetzen. Daher nutzen auch heute noch viele Hersteller, die geformte Holzteile produzieren, Wasser oder Wasserdampf, um die Furniere zu plastifizieren und die Umformung zu verbessern. Diese Art, Furniere zu plastifizieren, bringt einerseits den Nachteil mit sich, dass die Furniere durch die Rücktrocknung wieder schwinden und dadurch Spannungen entstehen, die zu Rissen führen. Das Kaschieren kleiner Risse ist dabei üblich aber auch zeitaufwändig und kostenintensiv. Außerdem verfügen Proben, die mit Wasser plastifiziert wurden, über ein sogenanntes Rückerinnerungsvermögen, d.h. dass sie bei erhöhter Luftfeuchte dazu tendieren, in ihre ursprüngliche Form zurückzufedern. Der in diesem Projekt betrachtete Ansatz fokussiert auf eine chemische Behandlung von Furnieren mit Furfurylalkohol. Furfurylalkohol wird dabei aus landwirtschaftlichen Reststoffen gewonnen und ist bereits in der Holzmodifikation bekannt. Bisherige Anwendungen betrachten jedoch vordringlich den Aspekt der verbesserten Formstabilität und Dauerhaftigkeit, während in diesem Projekt vorrangig die plastifizierende Eigenschaft des Furfurylalkohols genutzt werden soll in Kombination mit der Fähigkeit, unter bestimmten Voraussetzungen zu polymerisieren. Das Ziel ist es, einen mit Wasser vergleichbaren, Grad der Plastifizierung und Umformung der Furniere zu erreichen. Gleichzeitig soll aber das Entstehen von trocknungsbedingten Rissen durch Schwinden der Holzzellen durch eine (Teil-) Polymerisation des Furfurylalkohols in den Zellwänden vermindert werden. Außerdem soll die Ausbildung des Polymers das Rückerinnerungsvermögen reduzieren und zu einer erhöhten Formstabilität führen. Die durchgeführten wissenschaftlichen Untersuchungen haben aus verschiedenen Gesichtspunkten die Zusammenhänge zwischen Imprägnierung der Furniere und ihren veränderten physikalischen und mechanischen Eigenschaften betrachtet, Veränderungen quantifiziert und Erklärungsmöglichkeiten gesucht.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Effects of Maleic Anhydride on the Curing of Furfuryl Alcohol in Wood Veneer Studied by Differential Scanning Calorimetry. Workshop COST FP0802 “Micro Characterisation of Wood Material & Properties”, Edinburgh, Großbritannien, 24.-26. Oktober 2012
  Herold, N.; Dietrich, T.; Grigsby, W.; Franich, R.; Winkler, A.; Buchelt, B.; Pfriem, A.
  
• Impregnation of Veneer with Furfuryl Alcohol for an Improved Plasticization and Moulding. 6th European Conference on Wood Modification, Ljubljana, Slowenien, 16.-18. September 2012
  Herold, N.; Pfriem, A.
  
• (2013). Impregnation of veneer with furfuryl alcohol for an improved plasticization and moulding. European Journal of Wood and Wood Products, 71(2), 281-282
  Herold, N., Pfriem, A.
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s00107-013-0677-4)
• (2013): Effect of maleic anhydride content and ethanol dilution on the polymerization of furfuryl alcohol in wood veneer studied by differential scanning calorimetry. BioResources 8(1), 1064-1075
  Herold, N., Dietrich, T., Grigsby, W. J., Franich, R. A., Winkler, A., Buchelt, B., and Pfriem, A.
  
• Shape Retention of Furfurylated and Moulded Wood Veneer. 9th Meeting of the Northern European Network for Wood Science and Engineering – WSE, Hannover, 11.-12. September 2013
  Herold, N., Pfriem, A.
  
• (2014). Shape retention of furfurylated and moulded wood veneer. BioResources 9(1), 545-553
  Herold, N., Pfriem, A.
  (Siehe online unter https://doi.org/10.15376/biores.9.1.545-553)