PflanzenFachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte - Details

Back-to-Nature: Umweltentlastung durch nachhaltigen Werkstoffersatz für synthetische Polymere (BtN) - Akronym: BtN

Anschrift
Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften - Hochschule Braunschweig/Wolfenbüttel - Institut für Konstruktion und angewandten Maschinenbau
Salzdahlumer Str. 46/48
38302 Wolfenbüttel
Projektleitung
Prof. Dr. Syed Imad-Uddin Ahmed
Tel: +49 5331 93944630
E-Mail schreiben
FKZ
2220HV062X
Anfang
01.03.2021
Ende
31.05.2023
Ergebnisverwendung
Die erfolgreiche Durchführung der vakuumtechnischen Imprägnierung mit günstigeren Wachsen bei bereits komprimierten und thermisch modifizierten Vollhölzern, ist ein wichtiger Grundstein für eine zeit- und kostensparende Methode zur Herstellung von skalierbaren modifizierten Holzbauteilen. Durch den Einsatz von Vakuumtechnik konnte die Imprägnierungsdauer gegenüber der Tauchbadmethode von 24 Stunden auf eine Minute reduziert werden, wobei der Befüllungsgrad eine deutliche Zunahme verzeichnete. Der große Vorteil die Bauteile nach erfolgter Modifizierung zu imprägnieren liegt darin gegeben, dass die Bauteile zuvor stoffschlüssig verbunden werden können, was nach einer Wachsimprägnierung nicht mehr möglich ist. Mittels der vorgestellten Variante MC10T120b ist eine Minimierung des Springback Effektes umgesetzt worden mit welcher die Proben nicht in der Presse zur thermischen Modifikation verweilen müssen, wodurch die "Pressenzeit" deutlich reduziert werden kann, da die Proben einen nachgeschalteten Prozessschritt zugeführt werden können. Mittels einer Komprimierung um ca. 40 %, einer thermischen Modifikation bei 200 °C für maximal 3 Stunden und einer anschließenden Imprägnierung mit Wachsen konnte ein nachhaltiger Holzwerkstoff aus Vollhölzern gewonnen werden, der gegenüber polierten Indentern bessere Reib- und Verschleißeigenschaften aufweist als das sich im Testfeld befindliche ultrahochmolekulargewichtige Polyethylen (UHMWPE). Diese Modifikationsvariante zeigte bei der Konditionierung darrtrockener und verpresster Holzbuchsen in einer Klimakammer bei relativer Luftfeuchte von RH = 65 % nach 60 Tagen eine umlaufende Quellung von 0,05 mm im Innendurchmesser (Ø 24 mm) der Buchse. 2D-gesperrte Holzquader dieser Variante zeigten gegenüber komprimierter und nicht thermisch behandelter Proben, bei Lagerung im Wasserbad, eine Abnahme des Quelldrucks von ca. 40 % in den ersten 24 Stunden.
Aufgabenbeschreibung
In diesem Vorhaben wurden verschiedene Holzarten mittels diverser Modifikationen und nachhaltiger Additive in einen höherwertigen Zustand überführt. So erhielt der natürliche Werkstoff ähnlich gute oder bessere Materialattribute als synthetische Polymere. Diese optimierten Eigenschaften wurden wissenschaftlich untersucht, um die damit verbundenen Phänomene genausten verstehen zu können. Im Speziellen wurden abrasive Verschleißtests und tribologische Untersuchungen mit polierten Indentern in den drei Hauptausrichtungen von unterschiedlich konditionierten oder modifizierten Hölzern durchgeführt, um so Aussagen über Reibung und Verschleiß in Abhängigkeit von Komprimierung, Imprägnierung mit unterschiedlichen Additiven und thermischer Behandlungen treffen zu können. Parallel hierzu wurden Holzquader dieser Modifikationsvarianten hinsichtlich Springback-Effekt und Quellverhalten untersucht. 2D-gesperrte Holzquader (komprimiert oder komprimiert und thermisch modifiziert) wurden in ein Wasserbad getaucht, um so die auftretenden Quelldrücke erfassen zu können. Abschließend fanden Untersuchungen zur Dimensionsstabilität von verpressten Holzbuchsen statt. Diese lagen in nativer und modifizierter Form vor.

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