JAHRGANG 58, AUSGABE 6/2017

Die aktuelle Ausprägung von Industrie 4.0 wird in vier Teilsektoren der holzverarbeitenden

Industrie untersucht; der Möbelindustrie, der Fertighausbauindustrie, der Sägeindustrie und der

Schnittholzbearbeitung. Für die Analyse wurden Modellproduktionen für jede der vier Sektoren

auf der Grundlage von Standardprozessen erstellt und exemplarisch mit Maschinen und ITSystemen

der entsprechenden Marktführer gefüllt. Die Analyse erfolgte auf Basis eines Schemas des deutschen VDMA. Im Ergebnis lassen sich die offenen Potenziale von Maschinen sowie der gesamten Produktion anhand von Spinnennetzdiagrammen für definierte Kategorien, wie der Integration von Sensoren, der M2M-Kommunikation, der IKT-Infrastruktur oder der Kommunikation gezielt ablesen. Basierend auf der Analyse wird nachfolgend auf die offenen Potenziale eingegangen und Möglichkeiten für die Applikation von weiteren, in anderen Industrien bereits vorhandenen Industrie-4.0-Anwendungen angesprochen.

Das Schwind- und Quellverhalten von Wandbauteilen, die aus Einzelstäben (Blockbohlen) assembliert sind, hängt von den Eigenschaften der verwendeten Grundprodukte (Vollholz, Brettschichtholz oder Brettsperrholz) ab. Das globale materialbezogene differentielle Schwindund Quellverhalten infolge Feuchteänderung von Blockbohlenwänden wird wesentlich von der geometrischen Fugenausbildung zwischen den benachbarten einzelnen Blockbohlen bestimmt. Dies gilt es insbesondere bei Herstellung von setzungsfreien Wandbauteilen in Form von Blockbohlenwänden aus orthogonal verklebten Grundstrukturen, z. B. Brettsperrholzelementen, zu berücksichtigen. Im Rahmen dieser Arbeit werden für unterschiedliche strukturelle Wandaufbauten (Blockbohlen aus Brettschichtholz und Brettsperrholz) die lokalen Verformungseffekte infolge einer Bauteiltrocknung für eine Standardbohlenprofilierung untersucht. Aufbauend auf den Messungen der lokalen Feuchteverformungen wurden die Fugenöffnungen zwischen den Blockbohlen sowie die lokalen differentiellen Schwindkoeffizienten bestimmt.

Ein im Jahr 2011 für die Durchimprägnierung getrockneten Fichtenholzes vorgestelltes

Flammschutzmittel wurde weiter entwickelt und in einem derzeit laufenden Kooperationsprojekt

hinsichtlich Penetrationsverhalten und Flammschutzwirkung untersucht. In der vorliegenden

Arbeit werden entsprechende Ergebnisse aus Imprägnierungen acht verschieden getrockneter

Nadelhölzer sowie nachfolgender Brandprüfungen vorgestellt. Sämtliche getestete Holzarten

lassen sich hinreichend imprägnieren, so dass die Anforderungen hinsichtlich Schwerentflammbarkeit

gemäß IMO Resolution MSC 307 (88) erfüllt werden. Der Einsatz von flammgeschützten

Hölzern ist vielseitig möglich; vor allem im Innen- und Außenbereich von Bauten.

Der zweite Teil dieser Veröffentlichung beschreibt die Verwendung des Laccase-Mediator-Systems (LMS) als naturnahes Bindemittel zur Herstellung von Holzfaserdämmstoffen mittels Heißluft/Heißdampfverfahren. Dieses Verfahren arbeitet nach dem Prinzip der Durchströmung des Faservlieses mit Heißluft und anschließend mit Heißdampf, wodurch Aushärtetemperaturen von weit über 100 °C ermöglicht werden. Bereits im ersten Teil der Veröffentlichung wurde ge-zeigt, dass durch das Heißluft/Heißdampfverfahren nicht nur die mechanischen und physikalischen Eigenschaften von industrieüblich mit polymerem Diphenylmethandiisocyanat (pMDI) gebundenen Holzfaserdämmplatten verbessert werden, sondern auch Aminoplastharze zur Dämmstoffherstellung eingesetzt werden können. Bei der Verwendung des LMS ist das Heiß-luft/Heißdampfverfahren besonders effektiv, da die hohen Aushärtetemperaturen zu industrieüblichen Festigkeiten und Wasseraufnahmen der Holzfaserdämmplatten führen und nunmehr eine vollwertige Alternative zum pMDI zur Verfügung steht.

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung von Dämmplatten auf Basis biogener Rohstoffe und untersucht deren Materialeigenschaften. Als Rohmaterial für die Platten wurden Maisstängel und Miscanthushalme sowie Weizenstroh verwendet. Als Bindemittel wurden ein Harnstoff- Formaldehyd-Harz, Natronwasserglas und ein Tannin-Hexamin-System eingesetzt. Die Platten wurden im Heißpressverfahren unter vergleichbaren Bedingungen hergestellt. Neben der Wärmeleitfähigkeit der Platten wurden die Partikelverteilung, die Wasseraufnahme bzw. -abgabe sowie das Brandverhalten der unterschiedlichen Ausgangsmaterialien sowie der daraus hergestellten Platten untersucht. Die ersten Ergebnisse zeigen, dass die Wärmeleitfähigkeit der Platten aus den verwendeten Rohstoffen teilweise im Bereich der derzeit am Markt befindlichen natürlichen Dämmstoffe liegt. Platten aus Miscanthus wiesen besonders bei der Wasseraufnahme niedrige Werte auf, wohingegen der Einfluss der unterschiedlichen Klebstoffsysteme eine untergeordnete Rolle bei der Wasseraufnahme spielt. Jedoch können Unterschiede der Klebstoffe bei der Beflammung mittels Bunsenbrenner festgestellt werden. Hier zeigte das Tanninbindemittel Vorteile gegenüber den beiden anderen Systemen. Durch diese Untersuchungen wurden die Potenziale der pflanzlichen Naturstoffe als Dämmmaterial und als Bindemittel erhoben, um eine Grundlage für weitere Untersuchungen zu liefern.

In Kurzumtriebsplantagen fällt Rinde in Form großer Reststoffmengen an. In dieser Untersuchung wurden aus Pappelrinde Fasern extrahiert und stofflich für die Produktion von NFC eingesetzt. Polypropylen (PP) und Cellulosepropionat (CP) wurden als Matrixsysteme eingesetzt. Durch die Rindenfasern konnten die Zug-E-Moduln beider Polymere gesteigert werden. Die Zugfestigkeit nahm bei PP leicht ab, während die bei CP anstieg. Im Vergleich zu Holzfasern (TMP) als Füllstoff, fallen die Rindenfasern in allen betrachteten mechanischen Eigenschaften durch einen geringeren Verstärkungseffekt auf. Jedoch kann für beide Polymere eine reduzierte Wasseraufnahme verzeichnet werden, wenn Rinden- statt Holzfasern eingesetzt werden.

Bedingt durch die fortschreitende Urbanisierung ist auch zukünftig mit einer Verknappung von Arbeits- und Wohnraum zur rechnen. Neben negativen Auswirkungen auf den Arbeitsalltag (z. B. Großraumbüros) wirkt sich der angesprochene Raummangel auch auf die Lebensqualität im privaten Bereich aus, wodurch Gesundheits- und Wellnessaspekte zunehmend an Bedeutung gewinnen. In diesem Zusammenhang wurden im Rahmen eines Forschungsvorhabens dünne hochwärmedämmende Elemente zur Realisierung einer expandierbaren Sauna entwickelt und bewertet. Obwohl die Wandaufbauten explizit in Hinblick auf eine spätere Saunaanwendung konzipiert wurden, weisen die gewonnenen Erkenntnisse eine allgemeine Gültigkeit für die Entwicklung von Bauteilen zur Abgrenzung stark unterschiedlich klimatisierter Bereiche auf. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick zu verschiedenen während der Entwicklung und Bewertung der neuartigen Saunaelemente behandelten Fragestellungen. Exemplarisch werden dabei Aspekte der thermischen Performance sowie des Deformationsverhaltens herausgegriffen und näher beleuchtet.

Die Rohdichteverteilung über den Plattenquerschnitt ist ein kritischer Punkt für die Qualitätskontrolle von Holzwerkstoffen. Typischerweise wird das Rohdichteprofil in der Holzwerkstoffindustrie offline mittels radiometrischer Messverfahren bestimmt. Im Bereich hoher Dichte (> 900 kg/m³) weisen diese Geräte jedoch ein gewisses Maß an Ungenauigkeit auf. Dies ist ein Grund, warum die Messung des Rohdichteprofils bei der Herstellung von zementgebundenen Spanplatten (ca. 1000…1400 kg/m³) bisher kaum Gegenstand der werkseigenen Qualitätskontrolle ist. Der andere Grund ist das ungenügende Wissen über den Einfluss des Rohdichteprofils auf die Platteneigenschaften. Der Vergleich von radiometrischer und gravimetrischen Rohdichteprofilmessung zeigt, dass das wahre Rohdichteprofil von zementgebunden Spanplatten mit einer sehr hohen Sicherheit durch Röntgenstrahlenmessung ermittelt werden kann. In Zukunft besteht die Möglichkeit, die radiometrischen Messverfahren in der Qualitätskontrolle von zementgebundenen Spanplatten zu etablieren und die Zusammenhänge zwischen Rohdichteprofil und Platteneigenschaften genauer aufzuklären.