Das hygroskopische Verhalten von Holz wird im Kontext zahlreicher Anwendungen des Materials zumeist negativ interpretiert. Durch einen grundlegenden Perspektivwechsel werden Potenziale und Lösungsansätze sichtbar, die interessante Zukunftsperspektiven für das reaktive Phänomen des Werkstoffes eröffnen. Im Rahmen einer Masterthesis im Studiengang Architektur wurde ein Konzept entwickelt, welches das Quell- und Schwindverhalten zur Realisierung klimasensitiver Verschattungselemente aus Bi-Layer-Holzfurnieren nutzen möchte. Die feuchte- und temperaturbedingten Formänderungen von Holz sind vom Maß der Feuchtezufuhr, vom Schnittbereich des Holzes und von dessen Struktur abhängig. Vor dem Hintergrund des natürlichen Ursprungs des Materials resultiert daraus ein kaum vorhersagbares Verformungsverhalten. Das Projekt folgt der Idee, die Formänderung durch die Kombination von zwei Furnierarten maßgeblich zu beeinflussen. Durch eine schubsteife Verklebung der Furniere eröffnet sich ein weites Feld an Kombinationsmöglichkeiten von Parametern (Furnierdicke, Faserausrichtung, Dimension), um zunächst deutlich weniger streuende Ergebnisse zu erzielen. Um das Krümmungsverhalten der Bi-Layer zu untersuchen, wurde eine Versuchsserie von sechs Kombinationsvarianten mit jeweils zwei Proben pro Variante konzipiert und in einem Klimaschrank mit drei Versuchsarten durchgeführt. Im Ergebnis der Versuche konnte die Eingangsthese plausibilisiert werden. Die gewonnenen Erkenntnisse zeigen erhebliche Potenziale das Materialverhalten kalkulierbar und skalierbar zu machen. Auf der Basis der Messwerte und der per 3D-Scan aufgenommenen Biegeverhalten wurde ein parametrisches Simulationsmodell erzeugt und genutzt, um den Anwendungsansatz als Verschattungspaneele in der Architektur an einer Musterfassade zu veranschaulichen.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung von Haftvermittlersystemen für eine verbesserte Faser-Matrix-Adhäsion in Holzfurnier/Biopolyethylen-Verbundwerkstoffen. Dabei wird zunächst die Charakterisierung der zu modifizierenden Rotbuchenfurnieroberfläche sowie die Herstellung von Holzfurnier/Biopolyethylen-Verbundwerkstoffen ohne Haftvermittler vorgestellt. Um die Kompatibilität der beiden Werkstoff zu erhöhen, wurden verschiedene Konzepte zur Haftförderung entwickelt und appliziert. Der Beschichtungsprozess von unterschiedlichen Formulierung wie Poly(N-vinylformamid-co-vinylamin) und strukturell verschiedenen Maleinsäureanhydridcopolymeren auf dem Holzfurnier wurde systematisch untersucht. Die Charakterisierung der beschichteten Rotbuchenfurnieroberfläche erfolgte unter anderen mit Hilfe von Kontaktwinkelmessungen, Röntgenphotoelektronenspektroskopie und elektronen-mikroskopischen Aufnahmen. Die Anwendung der haftvermittelnden Polymere auf dem Holzwerkstoff ermöglicht die Herstellung von Holzfurnier/Biopolyethylen-Verbundwerkstoffen mit erhöhten mechanischen Kennwerten wie beispielsweise dem E-Modul und der Zugfestigkeit. Das Konzept der simultanen Zwillingspolymerisation wurde ebenfalls zur Haftförderung zwischen den Ausgangsmaterialien eingesetzt. Dafür wurden verschiedene neue, funktionale Zwillingsmonomere synthetisiert und anschließend deren Polymerisationsverhalten und die resultierenden Hybridmaterialien charakterisiert. Durch Applikation von verschiedenen Zwillingsmonomermischungen auf der Holzfurnieroberflächen konnten in Kombination mit Biopolyethylen kompatible und stabile Verbundwerkstoffe mit erhöhten mechanischen Eigenschaften erzielt werden.