JAHRGANG 59, AUSGABE 5/2018

Holz als natürlich vorkommender Rohstoff weist sogar innerhalb einer Holzart große Streuungen bei den Materialeigenschaften auf. Unterschiedliche Standortverhältnisse und Wuchsgebiete sind dabei wichtige Faktoren. Um den Einfluss der Exposition und Meereshöhe auf die Materialeigenschaften zu erfassen, wurden insgesamt 119 Fichtenstämme (Picea abies (L.) Karst.) in Nord- und Südtirol von Nord- und Südhängen auf verschiedenen Höhenstufen von 810 m. ü. M. bis 2.060 m. ü. M. entnommen und daraus fehlerfreie Prüfkörper gewonnen. Dabei wurden die Holzausgleichsfeuchte, die Rohdichte, die Biegefestigkeit, der Biege-E-Modul, die Druckfestigkeit, die Brinellhärte und das maximale lineare Quellmaß bestimmt.

Traditionell werden im Musikinstrumentenbau tropische Holzarten eingesetzt. Verschärfte Schutzmaßnahmen und die Aufnahme typischer Musikinstrumentenhölzer in die Anhänge des Washingtoner Artenschutzabkommens (CITES) sowie die damit verbundenen Handelsbeschränkungen führen zu einer stärkeren Auseinandersetzung mit der Tropenholzfrage. Für die Musikinstrumentenbranche besteht daher zunehmend der Bedarf, sich mit Substitutionsmöglichkeiten von geschützten Tropenhölzern auseinanderzusetzen. Dieser Beitrag zeichnet Möglichkeiten zur Substitution geschützter, tropischer Holzarten im Musikinstrumentenbau, aber auch weiteren Forschungs- und Entwicklungsbedarf auf. In einer gemeinsamen Anstrengung von Herstellern und Forschungseinrichtungen lassen sich die Innovationsfähigkeit stärken und so marktfähige, d. h. vom Verbraucher akzeptierte Lösungen etablieren.

Die Bekämpfung von illegalem Holzeinschlag und -handel erfordert fälschungssichere Methoden zur sicheren Identifizierung von Spezies und geographischer Herkunft von Holz und Holzprodukten. Die etablierte konventionelle mikroskopische Analyse holzanatomischer Strukturen stößt dabei zum Teil an Grenzen. Eine Alternative bietet die DNA-Analytik. Einer der kritischsten Punkte ist dabei die Verfügbarkeit analysierbarer DNA in verholzten Zellen. Zur Ermittlung geeigneter Marker für die DNA-Analyse wurde die DNA-Struktur in Holz und korrespondierendem Grünmaterial untersucht. Für Fichte, Tanne und Eiche wurde gezeigt, dass im Holz DNA des Kern- und Plastidengenoms, nicht jedoch des Mitochondriengenoms vorliegt. Analysen des DNA-Gehaltes in Stamm- und Astholz ergaben, dass aus allen Bereichen des Stammquerschnitts sowie in verschiedenen Stammhöhen DNA gewonnen werden kann.

Bruchmechanische Ansätze werden zunehmend auch für die Prüfung von Klebverbindungen verwendet. Dabei wird davon ausgegangen, dass in einem Bauteil immer Fehlstellen vorhanden sind. Die Bedingungen zum Wachsen dieser Risse werden bestimmt. Dazu zählt die Bruchzähigkeit Kc in den drei Moden I, II und III oder die Bruchenergie. Im Beitrag werden Kennwerte für mit Einkomponenten-Polyurethan (1K-PUR) und mit Phenol-Resorcin-Formaldehyd (PRF) verklebtes Buchenholz bei variablen Holzfeuchten und Belastungswinkeln zwischen Mode I und Mode II bestimmt. Die ermittelte Bruchenergie liegt bei PRF im Bereich des Vollholzes, bei 1K-PUR ohne Primern deutlich darunter. Bei 1K-PUR tritt ohne Primern meist Adhäsionsversagen auf. Die Bruchenergie steigt mit der Holzfeuchte. Bei der Bruchzähigkeit Kc ist ein deutlicher Einfluss des Winkels zwischen Mode I und II sowie der Holzfeuchte erkennbar – sie sinkt mit der Holzfeuchte. Die Bruchzähigkeit KIc ist für PRF höher als die für 1-K-PUR.

In Schweden und anderen skandinavischen Ländern werden Holzabfälle normalerweise zur Herstellung von Biokraftstoffen oder zur Müllverbrennung verwendet. Aus Umweltgesichtspunkten ist es günstig, Holzmaterial zu recyceln und das Konzept der Mehrfachnutzung zu verwenden, anstatt es nur für die kurzfristige Energieerzeugung zu verbrennen. Eines der Ziele dieser Studie war es, die Machbarkeit zur Herstellung von umweltfreundlichen Varianten von Spanplatten mit geringen Formaldehydemissionen basierend auf der Kombination von Tannin-Formaldehyd-Harz (TF-Harz), PMDI (verschiedene Verhältnisse) und Holzabfällen zu untersuchen, um den Effekt des Ersatzes von PMDI durch TF-Harz auf die Formaldehydabgabe zu klären, im Vergleich zur Formaldehydabgabe von mit UF-Harz gebundenen Spanplatten aus Holzabfällen. In dieser Studie wurde unbehandeltes Holzabfallmaterial (Typ AI) verwendet, um dreischichtige Spanplatten herzustellen, die durch Kombination von TF-Harz und PMDI (TF und PMDI als Hybridharz) sowie UFHarz verbunden waren. Die Spanplatten wurden mit einer Zieldichte von 640 kg/m³ hergestellt. Für jede Plattenvariante wurden der Gehalt an extrahierbarem Formaldehyd und die Formaldehydabgabe analysiert. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass es möglich ist, Dreischichtspanplatten mit geringem Formaldehydgehalt herzustellen, die auf recyceltem unbehandeltem Holzabfallmaterial (AI) basieren, das durch eine Kombination von TF und PMDI als Hybridharz verbunden ist (Mischungsverhältnisse 30:70 und 40:60). Das zeigt, dass der Ersatz von PMDI durch 40 % Tannin-Formaldehyd-Harz möglich ist und die hergestellte Spanplatte noch immer der europäischen Norm EN 312 (2010) entspricht und bessere Eigenschaften in der Formaldehydabgabe aufweist (3 h und 24 h). Außerdem ist der Gehalt an extrahierbarem Formaldehyd, verglichen mit einer UF-Harz-gebundenen Spanplatte, geringer und es kommt zu einer signifikanten Verringerung der Formaldehydabgabe nach 24 h mit 25 %, wenn PMDI durch TF nicht nur mit 30 % sondern mit 40 % ersetzt wurde.

Im zweiten Teil der Veröffentlichung werden die labortechnische Herstellung und die Materialeigenschaften von zementgebundenem Sperrholz (CBPly) vorgestellt. Mit den wesentlichen Prozessschritten der Zementspanplattentechnologie ist es möglich, den neuen Werkstoff im Labormaßstab herzustellen. Lediglich der flächige Bindemittelauftrag stellt einen grundlegend unterschiedlichen Arbeitsschritt im Vergleich zur Prozesskette bei der Herstellung zementgebundener Spanplatten (CBPB) dar. Aus der Prüfung des zementgebundenen Sperrholzes geht in vielen Bereichen die erwartete Überschneidung der Eigenschaften aus organisch gebundenem Sperrholz und zementgebundener Spanplatte hervor. So konnten im Unterschied zum organisch gebundenen Sperrholz die Brandbeständigkeit erhöht sowie die Formaldehydemission minimiert werden. Im Vergleich zur zementgebundenen Spanplatte hat das zementgebundene Sperrholz eine bedeutend geringere Rohdichte und ist somit besser bearbeitbar. Zudem übersteigt die Festigkeit des CBPly die mechanischen Kennwerte von zementgebundener Spanplatte. Lediglich die Beständigkeit gegenüber Feuchte konnte nicht die von den Eigenschaften der CBPB abgeleiteten Ziele erreichen. Mit der neuen Werkstoffklasse des CBPly besteht die Möglichkeit, Holzwerkstoffe verstärkt für konstruktive Zwecke mit hohen Anforderungen an den Brandschutz einzusetzen.

Brennbare Oberflächen aus Holz, wie Boden- und Wandbekleidungen, finden nur als schwerentflammbare Produkte breite Marktakzeptanz. Für entsprechende Produktentwicklungen ist das Cone-Kalorimeter (ISO 5660-1, 2015) ein etabliertes Labor-Brandprüfgerät. Für die notwendigen Large-Scale-Brandklassifizierungen ist die Flammenausbreitung entlang der Oberfläche (Flame Spread) zu bewerten, was in der Cone-Standardkonfiguration nicht möglich ist. Daher wurde die Eignung einer modifizierten, sogenannten RIFT-Anordnung mit Flame-Spread-Abbrand im Cone Kalorimeter untersucht. Es wurde ein Versuchsprogramm mit Produkten mehrerer Holzarten, Dicken und Oberflächen umgesetzt, um signifikante RIFT-Parameter für geeignete Vorhersagemodelle zur Brandklassifizierung erarbeiten zu können. Im Ergebnis konnten aufgrund der inhaltlichen Äquivalenz der in den multiplen, linearen Regressionen sich als signifikant erwiesenen RIFT-Parameter und der korrespondierenden zu berechnenden Klassifizierungsparameter Modelle mit hoher Vorhersagegenauigkeit abgeleitet werden.