JAHRGANG 58, AUSGABE 3/2017

Risse entstehen in Holzbauteilen als Folge der Anisotropie des Werkstoffs unter der Einwirkung

wechselnder klimatischer Bedingungen. Durch Quellung und Schwindung im hygroskopischen Bereich macht Holz vielfache Dimensionsänderungen durch. Spannungen, die an der Oberfläche und im Inneren des Holzes auftreten, können zur Ausbildung von Rissen führen. Risse in Holzbauteilen werden oft als Mangel verstanden und für eine Vielzahl von negativen Folgen verantwortlich gemacht: u. a. Beeinträchtigung der optischen Erscheinung, Verletzungsgefahr durch Splitter, Feuchteanreicherung im Bauteil, mechanische Schwächung des Querschnitts oder gar Ausgangspunkt für Fäulnis. Ob und in welchem Umfang Risse aber zu einer Beeinträchtigung der Nutzung eines Bauteils führen, hängt sehr von ihrer Größe, Position und dem Einsatzzweck des jeweiligen Bauteils ab. In einigen Fällen ist es fraglich, ob Risse überhaupt ursächlich für eine weitergehende Schädigung von Bauteilen sind. In diesem Beitrag sind die Ergebnisse aus drei Studien zusammengetragen, die sich mit der Anfälligkeit unterschiedlicher Materialien gegenüber der Ausbildung von Rissen, dem Einfluss von Rissen auf die Holzfeuchte und evtl. daraus entstehenden Fäulnisschäden sowie der optischen Bewertung von Rissen beschäftigen. Auf Grundlage der an verschiedenen Forschungsinstituten gemachten praktischen Erfahrungen werden die Probleme und Herausforderungen bei der Bewertung von Rissen erörtert und schließlich ein Vorschlag für ein Bewertungssystem zur Diskussion gestellt.

Durch den Einsatz von 2-Komponenten-Polyurethanen als Bindemittel wurde ein neuartiger Holzfaserdämmstoff mit geringer Rohdichte (ca. 50 kg/m³) entwickelt. Ein Vergleich mit durch Bikomponentenfasern gebundenen industriellen Pendants zeigt, dass sich hiermit verschiedene Produkteigenschaften verändern. Neben der deutlich geringeren Produktflexibilität des Poly-urethan-gebundenen Holzfaserdämmstoffes werden eine höhere Formstabilität sowie eine geringere Wasseraufnahme gegenüber den Industrieprodukten erzielt. Auch hätte der Einsatz von Polyurethan verfahrenstechnische Vorteile, da Polyurethan-gebundene Holzfaserdämmstoffe mit geringer Rohdichte mittels Heißdampf ausgehärtet werden können. Somit würden sich alle derzeit gängigen im Trockenverfahren hergestellten Holzfaserdämmstoffe mit derselben Prozesstechnik produzieren lassen.

In der Sportindustrie kommen vermehrt Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) zum Einsatz, die in der Fahrrad-, Racket- und Gleitsportgerätebranche bereits eine große Rolle spielen. Ausgehend von der Luft- und Raumfahrtindustrie und der Automobilbranche setzen sich auch in der Sportindustrie vermehrt computerbasierte Produktentwicklungsstrategien durch, sodass auch Snowboards häufig mittels der Finite-Elemente-Methode (FEM) ausgelegt werden. Hierbei kann der Einfluss unterschiedlicher Materialien, wie auch nachwachsender Rohstoffe, auf die mechanischen Struktureigenschaften des Gleitsportgerätes analysiert werden. Das Snowboard aus nachwachsenden Rohstoffen besteht aus Flachsfaserhalbzeugen, einem biobasierten duroplastischen Harzsystem, biobasierten Seitenwangen und einem Kernelement aus Pappelvollholz. Lediglich der Gleitbelag und die Stahlkanten bestehen weiterhin aus konventionellen Werkstoffen. Mittels einer FE-Simulation werden die Parameter Lagenwinkel und Lagendicke der Flachs-faserhalbzeuge sowie die Dicke des Kernelementes so berechnet, dass sie eine äquivalente Biegesteifigkeit und Biegefestigkeit zu klassischen Snowboards aufweisen. Die Verifikation des Volumen- und Schalen-FE-Modells erfolgt mittels experimenteller 3-Punkt-Biegung an eigens dafür hergestellten Prototypen in Anlehnung an DIN EN ISO 14125 (2011).

Das Flach-Clinch-Verfahren ermöglicht die umformtechnische Herstellung von Metall-Holz-Verbindungen ohne zusätzliche Hilfsfügeelemente. Aufgrund der Hygroskopie der Holzwerkstoffe erfolgt eine Wasserdesorption und Wasseradsorption. Dabei beeinflusst der Feuchtegehalt der Holzwerkstoffe sowohl den Flach-Clinch-Prozess als auch die Festigkeit der gefügten Metall- Holz-Verbindung nach dem Herstellungsprozess. Durch die Konditionierung der Holzwerkstoffe konnte die Abhängigkeit der Verbindungsfestigkeit vom Feuchtegehalt nachgewiesen sowie optimale Prozessparameter detektiert werden. Des Weiteren beeinflusst die strukturelle Anisotropie der Holzwerkstoffe sowohl die Hinterschnittausbildung als auch die Verfestigung der Aluminiumkomponente, was anhand von Mikrohärtemessungen nachgewiesen werden konnte.

Bestandene Maschinenabnahmen sind i. d. R. Voraussetzung für einen erfolgreichen Abschluss einer Maschinenanschaffung. Obwohl einige Standards hier die Vorgehensweise gerade im Hinblick auf eine statistische Auswertung von in diesem Zusammenhang produzierten Kleinserien regeln, wird die spezielle Problematik in der Holz- und Möbelindustrie kaum aufgegriffen. Mit Verweis auf die besonderen Eigenschaften von Holz bzw. Holzwerkstoffen und die Vielzahl von attributiven Merkmalen der Anmutungsleistung wird eine Anwendbarkeit oft ausgeschlossen. Der Artikel greift die Problematik auf, erläutert die Grundlagen und diskutiert Ergebnisse von exemplarischen Anwendungstests an einer Kehlmaschine und einem Bearbeitungszentrum. Des Weiteren wird darauf eingegangen, wie methodisch sensorische Prüfungen bei Maschinenabnahmen analog zu den Verfahren der Prozessfähigkeitsanalyse eingesetzt werden können. Das in VDMA 8669 (1999) empfohlene Vorgehen wird als für die Branche passendes Verfahren identifiziert.

Die qualitative und quantitative Bestimmung von Schimmelpilzen ist häufig Schwerpunkt baubiologischer und umweltmedizinischer Expertisen. Für eine sichere und schnelle Diagnostik mit hoher Spezifität und Sensitivität sind molekularbiologische Methoden besonders geeignet. Zur Entwicklung einer DNA-basierten Schimmelpilzanalytik wurden bis zu vier verschiedene Genombereiche ausgewählter gesundheitsgefährdender Pilze analysiert, daraus abgeleitete spezifische DNA-Marker evaluiert und spezifische Nachweisassays auf Basis der Real-time-PCR mit Hydrolysesonden nach dem TaqMan-Prinzip entwickelt. Im Ergebnis einer Basisvalidierung wurden wesentliche Testparameter der einzelnen Assays bestimmt, darunter die spezifischen Nachweisgrenzen unter Bezug auf genomische DNA und Sporenanzahl bzw. Anzahl von Sporenäquivalenten. Die praktische Applikation der Diagnostik, insbesondere die Ermittlung ihrer Leistungsfähigkeit im Vergleich zu etablierten mikrobiologischen Methoden, ist Gegenstand weiterführender Untersuchungen.

In vielen technischen Recyclingprozessen von Holzspan- und Holzfaserplatten, die Harnstoff Formaldehyd-Harze (UF-Harze) als Bindemittel enthalten, ist eine hydrothermische Behandlungsstufe bei Temperaturen von oberhalb 100 °C erforderlich. Im Temperaturbereich oberhalb von 100 °C kommt es zur Bildung von Ammoniak. Ammoniak reagiert mit dem Formaldehyd und verringert die Formaldehydabgabe aus den Platten. Des Weiteren wirkt sich Ammoniak auf die aus dem Holz freiwerdenden Säuren wie Ameisen- und Essigsäure neutralisierend aus und verringert ihre Abgabe.