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Naturwissenschaften
und Technik

Funktionalisierung von Oberflächen

Funktionialisierung von Oberflächen

Oberflächenmodifizierung von Holz und Holzwerkstoffen mit Atmosphärendruckplasmen

Plasmaanwendungen gehören seit vielen Jahren in einigen Industriezweigen wie der Metall- und Kunststoffindustrie zum Stand der Technik. An der HAWK werden diese Verfahren ständig weiterentwickelt und für zusätzliche Industriezweige erweitert. So wird z.B. die Plasmabehandlung von Holz und Holzwerkstoffen unter Atmosphärendruck bis zur Marktreife entwickelt.


Bei konventionellen Verfahren werden Holz und Holzwerkstoffe vor der Weiterverarbeitung, wie Verkleben, Lackieren etc., häufig einer Vorbehandlung, z. B. Beschichtung mit Haftvermittlern (Primer) oder Schleifen unterzogen, um die Hafteigenschaften ihrer Oberflächen zu verbessern. In der Kunststoff- und Drucktechnik werden solche Probleme schon seit Jahren mit Hilfe der Plasmatechnik gelöst. So werden beispielsweise Kunststofffolien plasmabehandelt, aus denen handelsübliche Plastiktüten produziert werden, um das Bedrucken dieser Folien überhaupt erst zu ermöglichen.


Durch die Forschung ist es gelungen, diesen Prozess auf Holz und Holzwerkstoffe zu übertragen. Technische Probleme hierbei stellen die unterschiedlichen dielektrischen Eigen-schaften sowie die wesentlich dickeren Materialstärken dieser Werkstoffe dar.
Im Gegensatz zu den wenige hundert Mikrometern dicken Kunststofffolien müssen hier Materialstärken von bis zu 3-4 cm wirksam unter Atmosphärendruck behandelt werden. Der Ausgangspunkt dafür ist die dielektrisch behinderte Entladung unter Atmosphärendruck. Dazu wird das Werkstück durch eine Plasmazone geführt, die zwischen elektrisch isolierten Hochspannungselektroden bei ca. 30 kV gebildet wird.


Durch diese Plasmabehandlung werden, vergleichbar mit konventionellen Behandlungsmethoden, die Oberflächenenergien von Holz und Holzwerkstoffen wesentlich erhöht. Diese erhöhte Oberflächenenergie führt zu verbesserter Haftung bei Klebe- und Beschichtungsprozessen dieser Oberflächen. Des Weiteren ist es mit diesem Verfahren möglich  die Tränkbarkeit von Holzfurnieren für Imprägnationsmitteln oder anderen Modifikationsreagenzien signifikant zu erhöhen.
Die wichtigsten Forschungsresultate zu diesem Thema wurden in diversen wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlicht (Publikationsliste).
Diese Technologie ist ein wirtschaftliches, umweltfreundliches und leicht in bestehende Produktionsabläufe implementierbares Verfahren, das sowohl für die Groß- als auch Kleinserienfertigung eingesetzt werden kann.

 

Weiterführende Informationen und Links zu Publikationen finden Sie hier.