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Wascher, Richard; Avramidis, Georg; Viöl, Wolfgang:

Die Modifikation von Holzoberflächen mit Atmosphärendruckplasma – Potential für die Restaurierung?
Modification of Wood Surfaces with „Plasma“

2018

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Die Beschichtung von Holz und Holzwerkstoffen mit Farben und Lacken wird einerseits aus ästhetischen Gründen genutzt, andererseits haben diese Beschichtungen die Aufgabe, das Eindringen von Wasser oder Feuchtigkeit allgemein zu verhindern, um vorzeitigem biologischen oder witterungsbedingtem Abbau des Holzes vorzubeugen. Diese Beschichtungen zeigen oft Mängel in der Adhäsion, deshalb ist eine Vorbehandlung (Schleifen, Auftrag von Primern) der Holz- oder Holzwerkstoffoberflächen notwendig. In der kunststoffverarbeitenden Industrie ist die Anwendung von Gasentladungen (Plasmen) zur Verbesserung der Haft-Eigenschaften von Polymeroberflächen schon seit Jahrzehnten eine gebräuchliche Methode. Neuere Forschungsarbeiten zeigen, dass die Applikation von Plasmen auf Holz- und Holzwerkstoffoberflächen eine innovative Vorbehandlungsmethode zur Haftungsverbesserung von Klebstoffen und Lacken bzw. zur verbesserten Aufnahme von Adhäsiven darstellt. Oberflächenenergetische Untersuchungen demonstrieren die gezielte Modifikation von Holz und Holzwerkstoffen für spezifische Anwendungen. Rasterkraftmikroskopische und photoelektronenspektroskopische Untersuchungen zeigen, dass eine Plasmabehandlung unter Verwendung von Umgebungsluft einerseits eine Erhöhung der Oberflächenrauigkeit bewirkt und andererseits die Oberflächenchemie für nachfolgende Beschichtungsprozesse positiv beeinflusst. Zug- und Schertests an plasmabehandelten und nachfolgend beschichteten oder verklebten Holzwerkstoffen weisen eine deutlich erhöhte Haftfestigkeit nach. Des Weiteren können mithilfe der Plasmatechnik protektive Schichten direkt auf Holz(werkstoff)oberflächen erzeugt werden.
An der HAWK wurden in den letzten Jahren eine Reihe von innovativen Geräten entwickelt, die auf dem Prinzip einer Gasentladung beruhen und mit welchen verschiedenste Materialausprägungen von Holz- sei es als Span, Massivholzkörper oder Furnier - behandelt werden können. Dabei umfassen die Geräte sowohl großtechnische Anlagen, als auch mobile Handgeräte sowie Geräte mit spezifischen Anwendungen, die sogar die Behandlung von verdeckten Kavitäten wie Hinterschneidungen zulassen.
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The coating of wood and wood-based materials with paints and varnishes is used for aesthetic reasons; on the other hand, these coatings inhibit the penetration of water or moisture in general in order to prevent biological or weather-related degradation of the wood. These coatings often show deficiencies in adhesion; therefore pretreatment (sanding, application of primers) of wood or wood-based materials is necessary. The application of gas discharges (plasmas) to improve the adhesion properties of polymer surfaces has been a common method for decades in the plastics processing industry. Recent research points out that the application of plasmas to surfaces of wood and wood-based materials is an innovative pretreatment method for the adhesion enhancement of adhesives and paints or for the improved absorption of adhesives. Surface energetic investigations demonstrate the targeted modification of wood and wood-based materials for specific applications. Scanning force microscopy and photoelectron spectroscopic investigations shows that air-plasma treatment causes an increase in surface roughness and positively influences in the surface chemistry for subsequent coating processes. Tensile tests and shear tests on plasma-treated and subsequently coated or bonded wood-based materials show a significantly increased adhesive strength. In addition, protective layers can be produced directly on wood (-based material) surfaces by means of plasma technology.
In recent years, several innovative devices based on the principle of a gas discharge have been developed at the HAWK. These devices can be used to treat a wide variety of material types of wood, whether as chip, solid wood or veneer. The devices include both large-scale systems and mobile hand-held devices, as well as devices with specific applications which allow the treatment of occluded cavities, e.g. undercuts.

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10.5165/hawk-hhg/427

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Participants/Authors:

  • Richard Wascher (Author)
  • Georg Avramidis (Author)
  • Wolfgang Viöl (Author)