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2010
Conference Paper
Titel
Erhöhung der Dauerhaftigkeit von Holz im Außenbereich durch die Applikation superhydrophober Beschichtungen
Abstract
Der Lösungsansatz zur verfahrenstechnisch einfachen Erzeugung einer superhydrophoben Oberfläche besteht in einer gesteuerten Entmischung eines flüssigen Lack-Wachs-Systems mittels eines Zerstäubungsprozesses. Dadurch entsteht kein glatter Lackfilm, sondern eine wasserabweisende mikroraue Oberfläche mit Kontaktwinkeln > 145 °. Als geeignete Applikationsmethoden kristallisierten sich die Druckluftzerstäubung mit der Heißspritzpistole und die Wasserdampfzerstäubung heraus. Durch die Variation der Applikationsparameter wie z. B. Zerstäuberdruck oder Materialmenge konnte die Dimensionen der Mikro- und Überstruktur gezielt eingestellt werden und so das Benetzungsverhalten (Steigerung der Superhydrophobie) und die mechanische Stabilität (Verbesserung der Abriebbeständigkeit) der Beschichtung auf dem Untergrund "Massivholz" angepasst werden. Die Ausprägung der Oberflächentopographie und somit der superhydrophoben Eigenschaften wie Kontaktwinkel und Abrollwinkel hängen von der Art und Konzentration der Wachs/Paraffin-Komponente ab. Gute Resultate bezüglich Kontaktwinkel, Abriebbeständigkeit und Haftung wurden mit Candelilla-Wachs Konzentrationen zwischen 2 und 4 % erreicht, aber erst die Kombination von Candelilla mit synthetischen Iso-Paraffinen im Verhältnis 1:1 führte zur Steigerung der Kontaktwinkel von 148 ° auf 156 °. Die Substratauswahl beschränkte sich ausschließlich auf Holzwerkstoffplatten. Getestet wurden sowohl vorbehandelte (geschliffene) wie unbehandelte Probekörper. Eine geschliffene Oberfläche verbessert die Haftung und erhöhte die Abriebfestigkeit. Die Abriebfestigkeit kann durch die Verwendung von pyrogenen Kieselsäuren des Typs Aerosil weiter optimiert werden. Die Härtung von pigmentierten Systemen erfordert die Verwendung anderer Photoinitiatoren. Die bis dato verwendeten Initiatoren Irgacure 819 (Ciba) bzw. TPO-L (BASF) wurden durch Irgacure 2100 von Ciba ersetzt. Im Verlauf der Untersuchungen konnte eine temperaturinduzierte Selbstheilung des hydrophoben Charakters der Beschichtung beobachtet werden. Mechanisch belastete Bereiche, die ihre hydrophobe Funktionalität verloren haben, können durch eine thermische Behandlung wieder aktiviert werden. Mit den favorisierten Applikationsverfahren können strukturierte superhydrophobe Beschichtungen mit Kontaktwinkeln von 155° reproduzierbar hergestellt werden. Eine Automatisierung der Applikation ist möglich. Die superhydrophobe Beschichtung erschwert die Anhaftung von Schmutzpartikeln und erleichtert das Abperlen von Wassertropfen. Dieses Verhalten wurde sowohl bei künstlicher wie natürlicher Beregnung beobachtet. Die Lebensdauer von Holzoberflächen im Freien kann durch die Applikation einer superhydrophoben Beschichtung verlängert werden. Speziell die Reduzierung der Kavitäten und der Lacktropfengröße sowie der Verwendung der Wasserdampfzerstäubung als Applikationsmethode ermöglichten die Herstellung von Proben, deren superhydrophobe Oberflächeneigenschaften die Ansiedlung von Pilzen während der Freilandbewitterung verzögerten.
Konferenz