Unterm Mikroskop
Wo wird in Österreich an und mit der Holzfaser geforscht?

Das Forschungsinteresse an der Holzfaser und anderen pflanzlichen Fasern reicht von der Nutzung der ­Faser in der klassischen Holz- und Fasertechnologie bis hin zur Betrachtung und Nutzung der Holzfaser auf der Nanoebene. Beteiligt sind Industrie, Universitäten und das Kompetenzzentrum Holz (Wood K plus).

Mit mechanischen und thermomechanischen Aufschlussverfahren werden Holz und nachwachsende Rohstoffe zu Fasern aufgeschlossen. Der Bereich Massivholz & Holzverbundwerkstoffe des Kompetenzzentrum Holz analysiert dabei die mechanischen Aufschlussverfahren und optimiert die daraus hergestellten Werkstoffe. Weiters werden Holz- und Faserstrukturen mikroskopisch und makroskopisch charakterisiert, Festigkeiten im Makro-, Mikro- und Nanobereich untersucht, mechanische und physikalische Normversuche durchgeführt. Weitere Forschungsgegenstände sind die chemische, biotechnologische und thermische Holzmodifikation, die Holzqualität und chemische Charakterisierung, außerdem technologische Verfahren wie Holztrocknung, Dämpfung, Verleimung/Verklebung, spanlose und spanabhebende Formgebung von Holz sowie Wechselbeziehungen zwischen Materialeigenschaften und technologischen Vorgängen und Verfahren.

Spritzguss und Extrusion von Faserstoffen, Naturstoffen und Biopolymeren. Ausgangsprodukte der Entwicklungen sind pflanzliche Füll- und Faserstoffe, die mit synthetischen und natürlichen Polymeren wie Stärke, Proteinen oder Polymilchsäure compoundiert werden. Dabei geht es um die Erforschung und Entwicklung neuer Anwendungen und Produkte, einschließlich ihrer Prozesse bzw. Herstellungsverfahren. Naturfaserverbundwerkstoffe können in einem eigenen Technikum auch als so genannte Nonwovens (Faservliese, Gemisch aus Kunst- und Naturfasern) hergestellt werden, die sich zu Formkörpern verpressen lassen. Der Maschinenpark und die Expertise reichen von der Rohstoffaufbereitung – Trocknen, Zerkleinern, Sieben, Mischen, ­Pelletieren und Granulieren – über modernste Spritzguss- und Extru­sionstechnologie für Vorversuche und Kleinserien sowie Faservlieslegung, Vliesverfestigung (Vernadelung) und Verpressung bis hin zur Werkstoffcharakterisierung und Prüfung.

In einem Christian Doppler Labor an der Universität für Bodenkultur Wien beschäftigt man sich mit der Charakterisierung der Zellulosen auf molekularer Ebene, dem Verständnis von Quellungs- und Lösevorgängen auf Nanozellulose Basis und mit hoch funktionalisierten Zelluloseprodukten. Forschungen am Zelluloseabbau dienen als Grundlage zum Verständnis der Papieralterung und damit zur Erhaltung wertvoller historischer zellulosischer Produkte und kultureller Objekte.

Im Fokus stehen Bioraffineriekonzepte, Zellstoffproduktionsprozesse, Separationstechnologien und die Analytik der Chemie nachwachsender Rohstoffe. Bei der Zellstoffproduktion geht es darum, neben der Zellulose weitere Holzbestandteile optimal zu nutzen. Innovative Konzepte zu chemischen Aufschlussverfahren von Holz erlauben es, eine breite Palette von Zellstoffqualitäten zu produzieren und gleichzeitig hochwertige Hemizellulosen zu isolieren. Eine der großen Herausforderungen der Bio­raffinerie ist die kosteneffiziente Abtrennung und Reinigung der gewünschten (Zwischen-)Produkte.

Nanozellulose kann in Form von nanometerdicken Fibrillen oder Kristalliten aus Zellstoff oder faserigen Nebenprodukten der Lebensmittelindustrie hergestellt werden. Durch ihre nahezu perfekte Struktur ist Nano­zellulose mechanisch mit hochfesten Karbonfasern vergleichbar. In mehreren laufenden Projekten wird der Einsatz von Nanozellulose im Verklebungs- und Beschichtungsbereich untersucht. Ziel ist eine signifikante Verbesserung von Verklebungsfestigkeiten bzw. der mechanischen Widerstandsfähigkeit von Holzbeschichtungen durch Beigabe geringer Mengen von Nanozellulose. Neben diesen anwendungsorientierten Projekten werden auch grundlegende Studien über Herstellung und Eigenschaften von Nanozellulose durchgeführt.