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Projekte zur Umformung und Formfixierung von Furnier





BMBF FHprofUnt Vorhaben Holz UFO





Dieses Vorhaben wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Förderrichtline FHprofUnt gefördert. Förderkennzeichen: 03FH001 PX4

Laufzeit: 01.10.2014 - 30.09.2017

Nutzung von Holzfurnieren zur simultanen Umformung, Formfixierung und Verbundwerkstoffherstellung durch gezielte Imprägnierung und Werkstoffveränderung

Projektleiter und Ansprechpartnerin

Prof. Dr.-Ing. Alexander Pfriem (alexander.pfriem(at)hnee.de)
Dr. rer. silv. Nadine Herold (nadine.herold(at)hnee.de)
B.Sc. Tom Franke (tom.franke@hnee.de)


Promotion von Dr. Nadine Herold

Die Dissertation von Dr. Nadine Herold wurde mit dem jährlichen Thurn-und-Taxis-Förderpreis für Forstwissenschaften ausgezeichnet. Die Preisverleihung erfolgte am 09.12.2015 in Regensburg:

Preisverleihung in Regensburg: v.l.: Prof. Dr. Christoph Lütge (TUM), Forstdirektor Hans-Peter Fritzsche, Prof. Dr. Alexander Pfriem in Vertretung für die Preisträgerin Dr. Nadine Herold (HNEE), Vizepräsidentin Prof. Dr. Hana Milanov (TUM), Studiendekan Prof. Dr. Michael Weber (TUM) (Bildquelle: S.Heine/Zentrum Wald Forst Holz Weihenstephan)

Das Preiskuratorium ehrt Frau Dr. Herold für Ihre hervorragende Doktorarbeit zum Thema “Simultaneous Moulding and Shape Fixation of Wood Veneer by Specific Material Modification”.

Die von Frau Dr. Herold in Kooperation zwischen der Technischen Universität Dresden und der Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde durchgeführte Promotion beschäftigt sich mit holzchemischen und holztechnologischen Fragestellungen bei der Furnierverarbeitung. Mit dem von Frau Herold erforschten Ansatz, können Furniere besser umgeformt werden. Dies erlaubt beispielsweise engere Biegekonturen und geringere Fehlerraten bei furnierten Bauteilen in der Möbel-, Innenausbau- und Fahrzeuginterieurausstattung. Die zur Plastifizierung genutzte Substanz — das aus Natursubstanzen gewonnene Furfurylalkohol — kann nach der Umformung zu einem Polymer ausgehärtet werden, womit die Form dauerhaft fixiert bleibt. Perspektivisch ergeben sich daraus vielfältige Anwendungen im Bereich des Fahrzeug- und Wohninterieurs aber auch im Ingenieurholzbau, wobei gleichzeitig derzeit verwendete Bindemittel auf Basis fossiler Rohstoffe durch natürliche Rohstoffe substituiert werden können.

Die Arbeit leistet einen wichtigen Beitrag für die verbesserte Nutzung von Furnieren, die eine wichtige Wertschöpfung forstlicher Produkte darstellen. Durch die Substitution erdölbasierter Bindemittel und durch die Nutzung nachhaltig erzeugter Rohstoffe kann ein Beitrag für die Dekarbonisierung der Wirtschaft geleistet werden.


DFG Vorhaben zur simultanen Umformung und Formfixierung von dünnen Holzschichten durch gezielte Werkstoffveränderung


UFO

Der nachwachsende Rohstoff Holz weist aufgrund seines chemischen Aufbaus und seiner Strukturanisotropie in den verschiedenen Ebenen (Makro-, Mikro-, Nanoebene) werkstoffspezifische Besonderheiten auf. Materialwissenschaftliche Untersuchungen lignocelluloser Materialien müssen daher im Sinne eines Mehrskalenansatzes in den verschiedenen Ebenen betrieben werden, um umfängliche Erkenntnisse zum Struktur-Eigenschafts-Verhalten zu erhalten.

Ziel dieses Vorhabens ist es, ein vertieftes Verständnis des veränderten Materialverhaltens modifizierter Hölzer zu erlangen und Wirkzusammenhänge zwischen der chemischen Zusammensetzung der modifizierten Holzsubstanz und den mechanischen Eigenschaften aufzuklären. Durch eine gezielte Werkstoffveränderung wird die Umformbarkeit von Furnieren für die Beschichtung von Oberflächen oder für die Erzeugung von Formkörpern verbessert. Hintergrund dieser Modifizierung ist die Imprägnierung von Furnieren mit Furfurylalkohol-Lösungen, die durch temperaturinduzierte säurekatalytische Reaktionen in den Zellwänden Furanpolymere ausbildet. Die Furfurylalkohol-Lösungen enthalten dafür neben Furfurylalkohol mindestens eine weitere Substanz, die — verstärkt durch eine Erhöhung der Temperatur — die Polymerisation initiiert. Die Plastifizierung der Furniere zur Verbesserung der Umformbarkeit und die Formfixierung werden somit mit der gleichen chemischen Substanz realisiert. Die Prozessschritte Umformung, Formfixierung und Aushärtung finden in einem Arbeitsgang statt. Aus chemischen, physikalischen und strukturellen Untersuchungen werden Wirkzusammenhänge abgeleitet und deren Allgemeingültigkeit und Übertragbarkeit auf andere Holzarten abgeschätzt.

Zukünftig führen das Verständnis der Zusammenhänge des Modifikationsprozesses und die Entwicklung eines Verfahrens zur simultanen Umformung und Formfixierung von dünnen Holzschichten zu einer Vergrößerung des Einsatzspektrums von natürlichen und nachhaltig erzeugten Rohstoffen.


Partner des Forschungsprojektes

Technische Universität Dresden
Institut für Holz- und Papiertechnik
Institut für Holz- und Pflanzenchemie

Scion, Rotorua, New Zealand


Förderrahmen


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Dieses Vorhaben wurde als Sachbeihilfe durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Förderkennzeichen: PF 686/4-1

Laufzeit: 01.10.2010 - 30.09.2013

Förderkennzeichen des Folgeprojekts: PF 686/4-2

Laufzeit: 01.10.2013 - 31.12.2013



Ein Forschungsaufenthalt (Short Term Scientific Mission - STSM) am Scion, Rotorua, New Zealand wurde über die COST Action FP0802 Experimental and Computational Micro-Characterisation Techniques in Wood Mechanics gefördert.
COST STSM Reference Number: COST-STSM-FP0802-7691
Laufzeit: 18.06.2011 - 10.08.2011

Download

Poster zum Inhalt des Forschungsvorhabens.




Publikationen

Herold, N.; Grigsby, W.; Franich, R.; Pfriem, A.: Changes in Stiffness of Wood Veneer during Furfuryl Alcohol Modification. European Journal of Wood and Wood Products, 73 (2015) 5, 693-695

Zerbst, D.; Horbelt, N.; Brodhagen, T.; Stegmann, F.; Brösel, L.; Pockrandt, M.; Herold, N.; Pfriem, A.: Influence of Wood Species on the Melting Behaviour of Waxes Investigated by Differential Scanning Calorimetry. 8th European Conference on Wood Modification, Helsinki, Finnland, 26.-27.10.2015

Kampe, A.; Herold, N.; Pfriem, A.: Impact of wood species on furfuryl alcohol modification studied by DSC. 8th European Conference on Wood Modification, Helsinki, Finnland, 26.-27.10.2015

Pfriem, A.; Herold, N.: Simultaneous Moulding and Fixation of Veneer by Furfuryl Alcohol Modification. Thermosets 2015: from Monomers to Components, Berlin; Deutschland, 16.-18.09.2015

Franke, T.; Terziev, N.; Panov, D.: Impact of various formulations of epoxidised linseed oil and methyltrithoxysilane due to weathering performance of Scots Pine, 11th annual meeting of the Nordic Baltic Network in Wood Material Science & Engineering (WSE), Poznan, Poland. 14-15.09.2015

Herold, N.; Lenz, C.; Pfriem, A.:Changes in Cell Wall Dimensions during the Different Stages of Furfuryl Alcohol Modification. BioResources, 9 (2014) 3, S. 4756-4763; Article download (Open Access)

Herold, N.; Lenz, C.; Pfriem, A.: Changes in Cell Wall Dimensions during the Different Stages of Furfuryl Alcohol Modification. 7th European Conference on Wood Modification, Lissabon, Portugal, 10.-12.03.2014

Herold, N.; Pfriem, A.: Simultaneous moulding and fixation of veneer by specific material modification. 7th European Conference on Wood Modification, Lissabon, Portugal, 10.-12.03.2014

Herold, N.; Pfriem, A.: Shape Retention of Furfurylated and Moulded Wood Veneer. BioResources, 9 (2014) 1, S. 545-553; Article download (Open Access)

Herold, N.; Pfriem, A.: Set-recovery of furfurylated and shaped veneer. 9th meeting of the Nordic Baltic Network in Wood Material Science & Engineering (WSE), Hannover, Germany, 11.-12.09.2013

Herold, N., Pfriem, A.: Impregnation of Veneer with Furfuryl Alcohol for an Improved Plasticization and Moulding. European Journal of Wood and Wood Products, 71 (2013) 2, S. 281-282, DOI:10.1007/s00107-013-0677-4

Herold, N.; Dietrich, T.; Grigsby, W. J.; Franich, R. A.; Winkler, A.; Buchelt, B.; Pfriem, A.: Effect of maleic anhydride content and ethanol dilution on the polymerization of furfuryl alcohol in wood veneer studied by differential scanning calorimetry. BioResources. 8 (2013) 1, S. 1064-1075; Article download (Open Access)

Herold, N.; Dietrich, T.; Grigsby, W.; Franich, R.; Winkler, A.; Buchelt, B.; Pfriem, A.: Effects of Maleic Anhydride on the Curing of Furfuryl Alcohol in Wood Veneer Studied by Differential Scanning Calorimetry. Workshop “Micro Characterisation of Wood Material & Properties”, Edinburgh, Scotland, 24.-26. Oktober 2012

Herold, N.; Dietrich, T.; Grigsby, W.; Buchelt, B.; Franich, R.; Pfriem, A.: Effects of Different Process Parameters on the Polymerisation of Furfuryl Alcohol in Wood Studied by DSC. 6th European Conference on Wood Modification, Ljubljana, Slowenien, 16-18.09.2012

Herold, N.; Pfriem, A.: Impregnation of Veneer with Furfuryl Alcohol for an Improved Plasticization and Moulding. 6th European Conference on Wood Modification, Ljubljana, Slowenien, 16-18.09.2012

Dietrich, T.; Pfriem, A.; Buchelt, B.; Wagenführ, A.: Densification of beech wood: Furfuryl alcohol impregnation for improved plasticization, fixation and properties. „Hardwood Science and Technology” The 5th Conference on Hardwood Research and Utilisation in Europe, 10.-11.09.2012, Sopron, Hungary

Buchelt, B.; Pfriem, A.; Wagenführ, A.: Investigations of the compressive behavior of veneer in thickness direction. Drvna industrija — “Wood Industry”, 63 (2012) 1, S. 33-36, DOI:10.5552/drind.2012.1122

Pfriem, A.; Buchelt, B.; Dietrich, T.: Furfuryl alcohol impregnation for improved plasticization and fixation during the densification of wood. COST Action FP0904 Workshop “Current and Future Trends of Thermo-Hydro-Mechanical Modification of Wood Opportunities for new markets? Nancy, France, 26.-28.03.2012, Posterdownload

Pfriem, A., Dietrich, T., Buchelt, B.: Furfuryl alcohol impregnation for improved plasticization and fixation during the densification of wood. Holzforschung, 66 (2012) 2, 215-218, DOI:10.1515/HF.2011.134

Pfriem, A.: Simultaneous shaping and fixation of veneer by specific material modification. COST Early Stage Researchers Forum, Warschau, Polen, 26.09.2011

Herold, N.; Pfriem, A.: Simultaneous shaping and fixation of veneer by specific material modification. COST Action FP0904 Workshop “Thermo-Hydro-Mechanical Wood Behaviour and Processing” Biel, Schweiz, 16.-18.02.2011, S. 153-154

Pfriem, A.; Buchelt, B.; Dietrich, T.; Zauer, M.: Revaluation of European hardwood species by a combined modification, compressing and shaping processes. 5th European Conference on Wood Modification, Riga, Lettland, 20.-21.09.2010