Hochleistungsmaterial für elektronische Kartensysteme im Kreditkartenformat (WoodCard)

Abstract

Die wesentlichen Ziele des Projektes „WoodCard“ liegen in der Entwicklung eines leistungsfähigen Holzwerkstoffes aus einheimischen Nischenholzarten (z.B. Pappel) für die Herstellung von mehrschichtigen Karten mit den Spezifikationen einer ID-1-Klassifizierung . Gleichzeitig wird die technologische Entwicklung und maschinelle Umsetzung zur Herstellung von holzfaserbasiertem Plattenmaterial erforscht. Das Projekt baut auf eigenen Untersuchungen zur Modifizierung von Massivholz auf. Der Prozess der Delignifizierung gefolgt von der Verdichtung zur Herstellung von dünnem Hochleistungsmaterial wird material- und anlagentechnisch bis zur Bereitstellung von Demonstrationsmaterial in Form einer mehrschichtig aufgebauten Karte umgesetzt. Festigkeits- und Gebrauchstauglichkeitsuntersuchungen nach ISO/EC 7810 und ISO/EC 10373 für Kartenbeanspruchung und Maßhaltigkeit werden als wesentliche Kriterien für die geplante Anwendung einbezogen. Besonders mechanisch-physikalische Parameter wie Torsion, Biegung, Härte und Ermüdung werden untersucht. Bedingt durch den Prozess der Delignifizierung und der Verdichtung wird ein Steigerungsfaktor von 2 bis 4 veranschlagt. Die Bedruckbarkeit und die Maßhaltigkeit bei Kontakt mit Wasser werden ebenso berücksichtigt. Besonders das Quellverhalten der Einzellagen über die Kanten wird durch entsprechend angepasste Vorbehandlung der Einzellagen z.B. mittels Primer und Verleimung mit hydolysestabilen Klebstoffsystemen untersucht. Das Forschungsvorhaben ist in vier Teilvorhaben mit folgenden Arbeitsinhalten gegliedert: Im Teilvorhaben 1 sollen Holzkarten auf Basis delignifizierter, verdichteter Einzellagen mit RFID- und/oder Kontaktchiptechnologie mit den Spezifikationen einer ID-1-Klassifizierung hergestellt werden. Eine wichtige Anforderung ist, dass der gefügte Materialverbund den ISO-Normen ISO/IEC 7810, 7816 sowie 10373 entsprechen muss. Neben der hinreichenden Haftung der Einzelschichten untereinander stellen die gleichbleibende Performance bei RFID-Karten sowie die Einhaltung der Anforderungen an Kartendicke, Abmessung und Robustheit einen Schwerpunkt des geplanten Forschungsvorhabens dar. Mit den in Teilvorhaben 1 gesetzten Ziele werden die Anforderungen an das Ausgangsmaterial für das Teilvorhaben 2 definiert und nach den Modifizierungsarbeiten in Teilvorhaben 3 durch eine Optimierung des Delignifizierungsprozesses in Abstimmung mit der thermo-hygro-mechanischen Verdichtung festgelegt. Neben der Verdichtung sind die Parameter der Probengeometrie festzulegen, da sich aus diesen die Herstellungsoptionen für die Einzellagen ergeben. Die betrifft unter anderen die Trocknung, die Kalibrierung bzw. den Lagenaufbau und weiterführend die Oberflächenherstellung. Ebenfalls ergibt sich aus den Einzelprozessen zur Reduzierung der hygrischen Instabilität die Optimierung der thermo-mechanischen Prozesse in Verbindung mit einzusetzenden Additiven oder Verbindungen aus Teilvorhaben 3. In Teilvorhaben 3 werden die Prozesse der Delignifizierung und der Möglichkeiten zur Verbesserung der hygroskopischen Stabilität (Quellen, Schwinden, Rückerinnerung) untersucht und im kontinuierlichen Austausch mit Teilvorhaben 2 zur Optimierung der Materialeigenschaften entwickelt. Dabei stehen die strukturelle Integrität und die erreichbaren chemischen wie mechanischen Eigenschaften im Vordergrund. Aus der Herstellung optimierter Einzellagen ergibt sich die Untersuchung der Erzeugung eines Mehrlagenverbundes, welches wiederum in Teilvorhaben 1 hinsichtlich der notwendigen Eigenschaften geprüft wird.