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Titel
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Plasmabasierte Oberflächenmodifizierung von Holz und WPC-Verbundmaterialien und die Anwendung von elektromagnetischen Feldern für diese Materialien
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Kurztilel
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Plasma Coating for Wood - PlaCoW
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Dauer
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01.01.2015 - 31.12.2017
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Partner
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Tigres GmbH (Deutschland), IHD Institut für Holztechnologie Dresden gemeinnützige GmbH (Deutschland), INNOVENT e.V. (Deutschland), LLC “Tarnaya Baza” (Russland), LLC “Vakta” (Russland), Tomsk State University of Architecture and Building (Russland)
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Förderungsorganisationen
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Das Projekt wurde unterstützt von der deutschen AiF und der russischen FASIE im Rahmen der 14. Ausschreibung des EraSME-Netzwerks
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L’obiettivo del progetto era migliorare i metodi di rivestimento esistenti per il legno e i compositi legno-polimero (WPC) attraverso modifiche superficiali basate sul plasma, con il sottoprogetto:
“Sviluppo di un sistema al plasma a getto ad alte prestazioni per il trattamento del legno”
I partner del progetto erano aziende e istituti di ricerca tedeschi e russi che hanno collaborato allo sviluppo di rivestimenti efficienti, economici ed ecologici.
Il legno occupa una quota significativa del mercato mondiale dei materiali utilizzati per l’arredamento di interni ed esterni, poiché è versatile ed esteticamente gradevole. Tuttavia, lo scolorimento, la formazione di crepe e la scarsa resistenza al fuoco del legno richiedono ulteriori processi di trattamento costosi e dispendiosi in termini di tempo, poiché queste caratteristiche possono comprometterne la durata e la sicurezza. Ciò comporta non solo costi più elevati, ma anche un maggiore carico di lavoro.
In questo contesto, i nuovi processi di rivestimento aumenterebbero l’efficienza delle risorse riducendo l’usura dei materiali e prolungandone la durata, migliorando al contempo le caratteristiche dei prodotti. Inoltre, in questo modo si potrebbero aprire nuovi mercati, poiché si amplierebbe di conseguenza la gamma di applicazioni del legno.
In qualità di uno dei sei partner di questo consorzio, composto da piccole e medie imprese e istituti di ricerca, abbiamo apportato al progetto le nostre competenze specifiche. Fin dall’inizio abbiamo lavorato a stretto contatto non solo per sviluppare ulteriormente i processi di rivestimento esistenti, ma anche per migliorarli in modo sostenibile. Insieme abbiamo perseguito l’obiettivo di sviluppare soluzioni innovative e allo stesso tempo economicamente realizzabili. In particolare, ci siamo concentrati sull’ottimizzazione delle tecniche al plasma atmosferico, sulle applicazioni al plasma a bassa pressione e sulle tecniche di campo elettromagnetico, poiché questi processi offrono un grande potenziale di aumento dell’efficienza. Abbiamo esaminato sistematicamente i parametri di processo rilevanti e adattato le tecnologie in modo mirato alle esigenze pratiche. Grazie alla stretta e continua collaborazione all’interno del consorzio, siamo stati in grado di sfruttare le sinergie, creando così le basi per soluzioni innovative, pratiche e tecnologicamente avanzate.
Le attività di ricerca si sono concentrate sul confronto tra diversi processi di rivestimento e sull’analisi delle proprietà superficiali risultanti di diversi tipi di legno. È stato studiato in modo mirato l’effetto delle rispettive tecnologie sulla struttura, l’adesione e la funzionalità della superficie trattata.
I principali risultati commercializzabili sono stati nuovi processi per la modifica delle superfici in legno e dei prodotti in legno con rivestimenti protettivi idrofobici battericidi e fungicidi, caratteristiche migliorate e protezione dagli agenti atmosferici.
I getti al plasma a pressione atmosferica (APPJ) e le tecnologie sol-gel sono stati utilizzati per produrre film sottili funzionali su legno e WPC. L’APPJ consente la deposizione mirata di strati funzionali, mentre le tecniche sol-gel sono state applicate mediante immersione o spruzzatura.
Come impianti al plasma possono essere utilizzati diversi sistemi per scopi di rivestimento.
Esempio: tecnologia CAT600-Duo
Per lo sviluppo del miglioramento dei metodi di rivestimento esistenti per il legno e i compositi legno-polimero (WPC) mediante modifiche superficiali basate sul plasma, sono state effettuate prove di rivestimento su substrati di vetro e materiali a base di legno.
Oltre ai rivestimenti HMDSO consolidati e comunemente utilizzati, il partner di progetto INNOVENT ha anche depositato rivestimenti compositi su materiali in legno con il sistema Plasma CAT600. In questo caso, nello strato HMDSO in fase di formazione sono stati incorporati ulteriori principi attivi funzionali. La proprietà antibatterica è stata osservata su Escherichia coli (gram-) e Staphylococcus aureus (gram+). I rivestimenti erano resistenti e mantenevano una forte azione antibatterica anche dopo 10.000 cicli di lavaggio, come dimostrato dai test di lisciviazione e di abrasione¹.
I test di rivestimento hanno dimostrato che il sistema Plasma CAT600 è adatto anche per un uso pratico regolare.
Sulla base dei risultati ottenuti è stata creata la seguente matrice di rivestimento:
I risultati ottenuti finora da questo progetto possono essere interessanti per i seguenti settori:
- Beni di consumo (ad es. montature per occhiali, orologi ecc.)
- Sanità e interni di edifici pubblici (ad es. corrimano ecc.)
- Mercato dell’arredamento
- WPC per esterni
- Produzione di finestre
¹Quelle: S. Gerullis u.a.: Antimikrobielle Beschichtungen auf Holz mittels Atmospheric Pressure Plasma Chemical Vapour Deposition – APCVD
