JAHRGANG 58, AUSGABE 2/2017

Bei der Produktion mitteldichter Faserplatten (MDF) werden die Faservliese bisher meist ohne gezielte Orientierung der Fasern gestreut. Simulationen der Mikrostruktur von MDF auf der Basis realer Partikelgrößenverteilungen und mikrotomographischer 3D-Bilddaten ergaben, dass in Plattenebene orientierte Fasern zu beachtlichen Steigerungen der makroskopischen Festigkeit führen. Geeignete Verfahren zur Faserorientierung bei der Vliesbildung wurden daher evaluiert und praktisch getestet. An Laborplatten mit Faserorientierung ergaben sich bei gleichem Einsatz von Faserstoff und Bindemittel um etwa ein Viertel gesteigerte Werte für die Biegesteifigkeit und die Biegefestigkeit in Richtung der Faserorientierung bei vergleichbaren Werten für Längenänderung und Dickenquellung. Eine industrielle Umsetzung des Prinzips könnte daher eine deutliche Steigerung der Festigkeitsparameter bei verringertem Materialeinsatz bzw. Plattengewicht ergeben.

Eine Zielstellung bei der Holzmodifizierung ist die Verbesserung der Resistenz gegenüber holzabbauenden Organismen. Deshalb wurde in den letzten Jahren verstärkt die Resistenz gegenüber holzabbauenden Pilzen untersucht. Eine wichtige Frage bei der Auswertung und Interpretation der Ergebnisse ist die Auswahl geeigneter Prüfpilze. In Abhängigkeit der gewählten Prüfpilze kann ein geringer oder ein hoher Masseverlust erreicht werden und damit eine unterschiedliche Klassifizierung der Dauerhaftigkeit. Deshalb wurden verschiedene Dauerhaftigkeitsuntersuchungen, die an der Universität Göttingen in den letzten Jahren durchgeführt wurden, hinsichtlich der Aktivität der verschiedenen Prüfpilze ausgewertet. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass R. placenta und T. versicolor relevante Prüfpilze sind. Dabei verursachte R. placenta hohe Masseverluste auch bei modifiziertem Laubholz und T. versicolor bei modifiziertem Nadelholz. Außerdem verursachte C. puteana hohe Masseverluste bei DMDHEU-modifiziertem Holz. Eine Anpassung der gültigen Prüfnormen hinsichtlich der Auswahl der Prüfpilze für Dauerhaftigkeitsversuche mit modifiziertem Holz wäre wünschenswert.

Auf Basis eines einstufigen Herstellungsprinzips für mehrlagige Holzwerkstoffe wird ein strukturoptimierter Sandwichwerkstoff aus Holzpartikeln und einem biobasierten Partikelschaum entwickelt. Gegenüber der Verklebung einzelner Schichten können durch den einstufigen Prozess die bestehenden Anlagen der Holzwerkstoffindustrie genutzt werden. Für die meisten relevanten Festigkeiten sind die oberflächennahen Bereiche maßgeblich und die Belastungen in der Mittellage weniger kritisch. Eine Verringerung der Dichte in der Mittellage beeinflusst daher die Eigenschaften des Werkstoffes nur wenig. Hier wird an Stelle des Holzes geschäumtes Biopolymer eingesetzt. Die Untersuchungen ergaben eine gute Eignung von Cellulose-acetatbutyrat (CAB), modifiziert mit einem biobasierten Weichmacher und einem bioabbaubaren, teil-biobasierten Blendpolymer. Das unexpandierte Polymergranulat wird zwischen zwei Decklagen eingebracht und gemeinsam mit diesen verpresst. Die Hitze bewirkt eine Expansion der Kunststoffschicht im Kern, wodurch das Bauteil seine endgültige Dicke erhält. Die verfahrenstechnische Anpassung erfolgt entsprechend der Eigenschaften des Partikelschaums und der etablierten industriellen Prozesse.

In diesem Beitrag wird die Möglichkeit untersucht, thermisch modifiziertes Holz mit Melaminharz zu behandeln, um die Dimensionsstabilität weiter zu erhöhen. Jeweils die Hälfte von zwei Pappelbrettern (Populus ssp.) wurden in einem kommerziellen Prozess thermisch modifiziert (T1: 210°C; T2: 230°C), die anderen zwei Hälften wurden als unbehandeltes Referenzmaterial genutzt. Je zehn Prüfkörper jeden Materials wurden mit einem kommerziell verfügbaren veretherten Melamin-Formaldehyd-Harz imprägniert und das Harz in einem Laborofen ausgehärtet. Die Quellvergütung (Anti-Swelling Efficiency – ASE) wurde in zehn Trocknungs- und Wässerungszyklen gemessen. Die Melaminharzbehandlung verursachte eine höhere permanente Quellung (bulking) bei den unbehandelten Proben als bei dem thermisch modifizierten Holz. Die ASE von T1 wurde durch die Sekundärmodifizierung erhöht, wohingegen die ASE von T2 höher war als die des sekundär modifizierten Materials. Gründe für die geringere Quellung (bulking) könnten in den selben Mechanismen gefunden werden, die für die gute Dimensionsstabilität sorgen: Die Zellwände sind durch die thermische Modifizierung hydrophobiert worden und dadurch unzugänglicher für Melaminoligomere.

Häufig müssen Klebstoffsysteme, die zur Herstellung von Holzprodukten eingesetzt werden, große Bandbreiten im Eigenschaftsprofil aufweisen, um den oft stark inhomogenen Materialeigenschaften (E-Modul, Oberflächenenergie, Kapillarität, Hygroskopizität etc.) gerecht zu werden. In vielen Fällen führt dies zu einer ungewollten Kompromissbildung zwischen dem gewünschten Optimum und der Realisierbarkeit. Der verfahrenstechnische Erfolg einer anwendungsgerechten Verklebung ist, neben der Klebstoffwahl, in der Vorbereitung und Anpassung der Fügeteiloberflächen durch Modifizierung zu sehen. Gezieltes Einstellen der Oberflächeneigenschaften zweier, vor allem eigenschaftskonträrer, Fügepartner auf die Anforderungen der Klebstoffchemie ermöglicht den Einsatz von Klebstoffen mit genau auf Prozess und Anwendung abgestimmten Eigenschaften, was das Spektrum verwendbarer Klebstoffsysteme signifikant vergrößert und sowohl ökologischen als auch wirtschaftlichen Gesichtspunkten zuträglich ist. Im nachfolgenden Beitrag werden die Möglichkeiten einer Fügeflächenoptimierung von Holz und dessen Substituten durch eine Plasmabehandlung aufgezeigt und Auswirkungen der Plasmabehandlungsintensität auf den Wasserkontaktwinkel am Beispiel von Bambusoberflächen dargestellt.

In den letzten Jahren erfreut sich der Werkstoff WPC zunehmender Beliebtheit und Akzeptanz. Vor allem im Bereich der Terrassendielen (sogenannte „Deckings“) sind die produzierten Mengen deutlich angestiegen. Die Anwendung im Außenbereich wirft aber auch die Frage der Dauerhaftigkeit dieser Bio-Composite auf. In der vorliegenden Arbeit wurde daher die Bestimmung der Oxidationsinduktionszeit als ein mögliches Qualitätskriterium für WPC unter die Lupe genommen. Dazu wurden WPC-Profile ohne und mit Additiven mittels Direktextrusion hergestellt, künstlich bewittert und fortlaufend untersucht. Dabei wurden zahlreiche Einflussfaktoren auf die OIT-Messung aufgezeigt sowie dargestellt, dass ein anfänglich hoher OIT-Wert keine Garantie für ein langlebiges Produkt ist. Durch HPLC-Messungen wurde des Weiteren nachgewiesen, welche Additive großen Einfluss auf die Oxidationsinduktionszeit haben und im welchem Maße diese durch UV-Bestrahlung und Beregnung abgebaut werden.

Die Pelletherstellung in der Holzindustrie ist eine weit verbreitete Form der Abfallaufarbeitung und -nutzung. Der angewendete Druck für die Pelletierung ist zwischen 100 MPa und 150 MPa typisch. Im Kompressionsvorgang erhöhen sich die Dichte und der Elastizitätsmodul sehr rasch. Die verwendete Energie hängt von vielen Faktoren ab und beeinflusst die Herstellungskosten erheblich. In den Untersuchungen wurde versucht, allgemeine Zusammenhänge zwischen den Einflussparametern zu finden. Die betrachteten Parameter waren die Partikelgrößen und ihre Verteilung, der Pressdruck, der Pelletdurchmesser, die Presstemperatur, die erhaltene Dichte und die spezifische Pressenergie. Zur Bearbeitung der Messergebnisse ist die Methode der Dimensionsanalyse gewählt worden, die zu einer allgemeingültigen Ähnlichkeitsgleichung führte. Die vorgeschlagene Ähnlichkeitsgleichung weist eine gute Korrelation mit den Messergebnissen auf.