Neue Nutzungsmöglichkeiten und Verbesserung der Gebrauchseigenschaften von Holz durch laserinduzierte Modifikation

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Hendrik Wust

Neben den typischen pyrolytischen Abbauprozessen bei der Bearbeitung von Holz mit Laserstrahlung ist auch das Schmelzen als ein sekundärer Umwandlungsvorgang bekannt (Arai, 1976; Necesany, 1979; Klobetzkova, 1980; Necesany, 1986). Geschmolzene Bereiche werden aber in der Regel als negativ für die Qualität der bearbeiteten Holzoberfläche bewertet.In der vorliegenden Arbeit wurde die Einwirkung von Laserstrahlung auf Holz, ausgehend vom Stand der Technik und im Hinblick auf die Veränderung struktureller, chemischer und physikalischer Eigenschaften, mit den Schwerpunkten (1) die Wechselwirkung zwischen Laserstrahlung und Holz, (2) die Veränderungen der Holzoberfläche und die Bildung von Schmelze durch die Laserbestrahlung, (3) die Einwirkung von Laserstrahlung auf Holz zur Erzeugung von Schmelzschichten in einem geeigneten Parameterfeld für Wellenlänge, Wechselwirkungszeit und Intensität experimentell zu untersuchen und zu beschreiben und (4) die Eigenschaften der Schmelze zu charakterisieren.Die Absorption der Laserstrahlung variierte im Wesentlichen mit der Struktur des Holzes. Die chemische Zusammensetzung, bzw. die Verteilung von Zellulose, Hemizellulosen und Lignin in der Zellwand führte für die beobachteten Veränderungen zu unterschiedlichen Schwellwerten von Intensität und Wechselwirkungszeit.Es wurden Parameter gefunden, für die nach der Laserbestrahlung die Entstehung einer Schmelzschicht ohne pyrolytische Nebenerscheinungen nachgewiesen werden konnte. Durch die Laserbestrahlung wurde sowohl das Benetzungsverhalten als auch die Wasseraufnahme der untersuchten Holzarten verändert. Der größte Einfluss der Laserbestrahlung wurde an Fichtenholz beobachtet, während die Laserbestrahlung an Sapelliholz nur geringe Veränderungen ermöglichte.Auszeichnungen:2009 Wilhelm-Klauditz-Preis für Holzforschung und Umweltschutz2010 Nominierung für den Berthold Leibinger Innovationspreis

Förderzeitraum:
01.07.1998 - 30.06.2001

Institut:
Technische Universität Dresden
Institut für Baukonstruktionen und Holzbau
Fakultät Bauingenieurwesen

Betreuer:
Prof. Dr.-Ing. Peer Haller

E-Mail: E-Mail schreiben

URL: www.ptj.de

Neue Nutzungsmöglichkeiten und Verbesserung der Gebrauchseigenschaften von Holz durch laserinduziert
Neue Nutzungsmöglichkeiten und Verbesserung der Gebrauchseigenschaften von Holz durch laserinduziert