Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

 

Verbundvorhaben (FSP-Klebstoffe): Holzfurnierprepregs mit anteilig-biobasiertem Bindemittel; Teilvorhaben 2: Entwicklung von Mehrschichtmaterialverbünden

Anschrift
Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde - Fachbereich Holzingenieurwesen - Chemie und Physik des Holzes sowie chemische Verfahrenstechnik
16225 Eberswalde
Alfred-Möller-Str. 1
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Alexander Pfriem
Tel: +49 3334 657-377
E-Mail: alexander.pfriem@hnee.de
FKZ
22005915
Anfang
01.07.2015
Ende
30.09.2017
Aufgabenbeschreibung
Vorhabensziel ist die Entwicklung von kontinuierlich getränkten Holzfurnierprepregs. Die Holzfurnierprepregs sind im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass diese mit einem Reaktivharz getränkt sind, welches mit nachwachsend erhaltenen Modifikatoren versehen ist. Das Reaktivharz wird während des Imprägnierverfahrens in den sogenannten B-Zustand überführt. Der B-Zustand ist dadurch gekennzeichnet, dass die erhaltenen Prepregs lagerstabil sind, obwohl die Harzmatrix (Bindemittel) noch nicht vollständig ausgehärtet ist. Die Prepregs können im anschließenden Verarbeitungsprozess in Grenzen frei verformt werden und unter Druck und Hitze in ihre endgültige Form überführt werden. Hierfür sind die Entwicklung des nativ-modifizierten, formaldehydemissionsarmen Bindemittels und die Entwicklung des Imprägnierverfahrens nötig. • Grundlagenermittlung • Untersuchungen der mechanischen Eigenschaften und zum Einfluss der Holzart auf das Imprägnierverhalten und zur Ausbildung der Holzprepregs insbesondere: Physikalische und chemische Wechselwirkung von Holzfurnier und dem Bindemittel; Analyse von Emissionen; Durchführung von Tests zur Haftung der Bindemittel, Analyse der Oberflächengüte, Ritzfestigkeit und Härte; Mikroskopische Untersuchungen und Analyse von Wechselwirkungen in der Grenzschicht Furnier / Bindemittel, Ermittlung von Endringtiefen in die Holzsubstanz und in die Zellwände; Analysen zur Ausbildung der Polymermatrix in der Holzzellsubstanz beim Aushärten des Bindemittels; Verfolgen der Aushärtung durch DSC und DMTA; Untersuchungen zur Vorbehandlung der Furniere zur Verbesserung der Haftung und Imprägnierung des Bindemittels • Entwicklung und Herstellung von Mehrschichtmaterialverbünden und Analysen zur definierten Herstellung von Anisotropiegraden • Entwicklung eines Hochfrequenz-Umformsystems zur Umformung und Aushärtung der Prepregs • Bauteilprüfung, hier mechanische Gebrauchseigenschaften unter Biege-, sowie bei Schlag- und Stoßbeanspruchung
Ergebnisdarstellung
Im Vorhaben wurde für vollständig zu imprägnierende Furniere ein zweistufiger, diskontinuierlicher Imprägnierprozess entwickelt, der eine tiefe Imprägnierung ermöglicht. Hierzu wurde eine mobile Druckimprägnieranlage im Labormaßstab entwickelt, mit welcher die optimalen Bedingungen für eine Wechseldruck-Imprägnierung ermittelt werden konnten. Für nur oberflächlich zu imprägnierende Furniere konnte das kontinuierliche Tauchimprägnierverfahren dahingehend modifiziert werden, dass für die Verfahrensschritte Trocknung und Vorvernetzung eine kontinuierlich arbeitende Mikrowellenanlage genutzt werden kann. Die für die Trocknung und Vorvernetzung erforderlichen optimalen Parameter (Strahlungsfrequenz, Strahlerabstand, -leistung und Bandgeschwindigkeit) konnten durch Versuchsreihen an der Anlage des IAP-PYCO ermittelt werden. Durch die Entwicklung eines Verfahrens zur Furnier-Einfärbung und die Kombination mit geeigneten mikroskopischen Methoden konnte die Eindringtiefe der Harze nachverfolgt und somit die Wirksamkeit der Imprägnierprozesse nachgewiesen werden. Begleitend durchgeführte Untersuchungen des Formaldehyd-Gehalts trugen wesentlich zur Entwicklung von dem mit bis 20 Ma.-% Pflanzenöl modifizierten Harz bei. Durch Entwicklung einer geeigneten Messmethode konnten Erkenntnisse zu maximal möglichen Biegeradien von imprägnierten Furnieren und Prepregs gewonnen werden. Prepregs können noch bis zu einem minimalen Radius von 15 mm ohne Bruch verformt werden. Als ein weiterer wichtiger Werkstoffparameter konnte durch die Anwendung und den Vergleich von vier Prüfmethoden (DMTA, DSC, FT-MIR, FT-NIR) die Aushärtereaktion verfolgt werden. Prepregs können maximale vier Wochen bei Raumtemperaturlagerung gelagert werden. Durch Versuchsreihen bei den Projektpartnern konnten die Grundlagen für die Fertigung der Demonstratoren geschaffen werden.

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