JAHRGANG 57, AUSGABE 4/2016

Mit Blick auf eine Nutzung des forstlichen Sortiments „andere Laubhölzer mit niedriger Lebensdauer“ (ALN) lag der Fokus der Untersuchungen auf der stofflichen Verwertung von Birken-, Pappel-, Erlen- und Weidenholz in einem neuartigen, OSB-verwandten Holzwerkstoff. Der zweite Teil der Veröffentlichung beschäftigt sich mit der Charakterisierung der Holzarten hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften, Verleimbarkeit sowie der Evaluation der daraus hergestellten Unoriented Strand Boards (USB). Die Ergebnisse zeigen, dass sich insbesondere mit Erlen- und Weidenholz im Vergleich zu Kiefernholz (Referenz) Holzwerkstoffe mit deutlich höheren Festigkeiten herstellen lassen. Hierzu ergänzend umfasst der erste Teil der Veröffentlichung (Kraft et al., 2016) Untersuchungen zu den chemischen Eigenschaften sowie zum VOC-Emissionspotenzial der Hölzer.

Für die Etablierung von naturfaserverstärkten Kunststoffen und Biocompositen ist besonders der Einsatz kostengünstiger und leistungsstarker Füll- und Verstärkungsstoffe von Interesse. Mit der Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur Aufbereitung lignocelluloser Reststoffe aus der Altpapieraufbereitung war es gelungen, einen kostengünstigen, alternativen Faserstoff für die kunststoffverarbeitende Industrie bereitzustellen. Das Ausgangsmaterial konnte homogenisiert und der Trockengehalt auf ein verarbeitungsgerechtes Niveau eingestellt werden. Ebenso war es gelungen, unerwünschte Fremdstoffe aus dem Faserstoff abzutrennen. In der Folge konnte gezeigt werden, dass die Materialeigenschaften der hergestellten faserverstärkten Kunststoffcompounds durchaus mit höherwertigen Cellulosecompounds in bestimmten Bereichen konkurrieren konnten. Somit wurde die Funktionsfähigkeit des neuartigen Verfahrens erfolgreich nachgewiesen. Im Rahmen einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung wurde gezeigt, dass mit ca. 0,50 € Aufbereitungskosten je kg getrockneten Faserstoffes eine preisgünstige Alternative zu herkömmlichen Verfahren für KMU geboten werden konnte.

Die Imprägnierung mit niedermolekularen Phenol-Formaldehyd-Harzen (PF-Harzen) ist eine Möglichkeit, die Dimensionsstabilität und Dauerhaftigkeit des Holzes zu verbessern. In der vorliegenden Arbeit werden unterschiedliche Behandlungsverfahren zur chemischen Modifikation von Holzfasern mit PF-Harz für die Herstellung von Dämmstoffplatten diskutiert: Zum einen die Modifizierung durch Vorbehandlung der Hackschnitzel bzw. die Nachbehandlung der Fasern; zum anderen die Modifizierung während bzw. direkt im Anschluss an den hydro-thermischen Aufschluss. Der Vergütungsprozess übt einen nachweisbaren Einfluss auf die Imprägnierung und die Fasermorphologie aus. Im Ergebnis können Dämmstoffplatten hergestellt werden, deren mechanische Eigenschaften sich von denen unbehandelter Dämmstoffplatten nicht unterscheiden, deren Hygroskopizität jedoch wesentlich geringer ist.

Rinden der Weißtanne (Abies alba [Mill.]), Lärche (Larix decidua [Mill.]), Fichte (Picea abies [Karst.]), Douglasie (Pseudotsuga menziesii [Mirb.]) und Kiefer (Pinus sylvestris [L.]) wurden mit Heißwasser extrahiert und die chemische Zusammensetzung der Extrakte analysiert. Der Einfluss der Temperatur auf die Zusammensetzung der Fichten- und Kiefernrindenextrakte wurde im Labor- und Pilotmaßstab untersucht. Die Scherfestigkeit tanninbasierter Klebstoffe aus den Rindenextrakten der Fichte wurde im Labormaßstab mittels Adhesive Bond Evaluation System (ABES) untersucht und die Eigenschaften daraus hergestellter mitteldichter Faserplatten (MDF) geprüft. Procyanidine waren die am häufigsten vorkommenden Tanninoligomere. Die Extrakte wiesen zudem einen hohen Anteil an Sacchariden auf, der aber in mehrstufigen Extraktionsprozessen reduziert werden konnte und zu einer Verbesserung der Klebstoffeigenschaften führte. Klebstoffformulierungen, basierend auf Fichtenrindentanninen ohne Härterzugabe, zeigten ein kaum geändertes Aushärtungsverhalten im Vergleich zu Systemen mit Härterzugabe. Daraus hergestellte MDF besaßen im Vergleich zu mit Mimosaextrakten verklebten Referenzplatten ein vergleichbares E-Modul, zeigten aber geringere Biege- und Querzugsfestigkeiten. Die Ergebnisse belegen das Potenzial der Rindenextrakte für den Einsatz in Klebstoffformulierungen auch ohne weitere Zugabe von Zusatzstoffen.

Im vorliegenden Beitrag werden Untersuchungen zur Witterungsbeständigkeit transparenter Oberflächen von mit Phenol-Formaldehyd-Harz (PF) imprägniertem Schichtpressholz auf Basis von Buchenschälfurnieren vorgestellt. Der im deutschen Sprachraum auch als Kunstharzpressholz (KHP) bezeichnete Holzwerkstoff zeichnet sich durch eine hohe Dimensionsstabilität sowie mechanische und chemische Beständigkeit aus. Trotz der gegenüber nicht mit PF-Harz modifizierten Lagenhölzern deutlich verbesserten Witterungsstabilität von KHP können sowohl phenolische Komponenten des Harzes als auch des holzeigenen Lignins durch UV-Strahlung geschädigt werden. Mögliche Folgen sind Oberflächenmikrostrukturierung, Rissbildung und Verfärbungen bewitterter KHP-Oberflächen. Zur Evaluierung dieser Phänomene wurden KHP-Platten im Labormaßstab hergestellt und künstliche

Bewitterungsprüfungen durchgeführt. Es wurden resultierende Farb- und Glanzgradänderungen ermittelt sowie mikroskopische und mikrotopographische Oberflächenanalysen realisiert. Es zeigten sich eine deutliche Stabilisierung von KHP-Oberflächen durch Applikation eines transparenten PF-Harz getränkten Overlays sowie signifikante Unterschiede im Ausmaß der Oberflächenschädigung in Abhängigkeit von der Holzart der eingesetzten Furnierdecklagen. Die höchste Witterungsstabilität wiesen die in Kombination mit Ahorndeckfurnier und PF-Overlay gepressten Platten auf.

Herstellungsprozess und Eigenschaften von WPC (Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe, engl. wood plastic composites) werden stark beeinflusst durch Form und Größe der eingesetzten Holzpartikel (z. B. Länge, Durchmesser und Verhältnis Länge zu Durchmesser) sowie Häufigkeitsverteilungen dieser Größen und Massenanteile einzelner Fraktionen. Derzeit gibt es keine Standardmethode für eine ausreichende Charakterisierung. Möglich sind mechanische Siebanalysen oder die Vermessung mittels optischer Methoden. Solche Messmethoden wurden an WPC-typischen Rohstoffen verglichen. An sehr feinen bis verhältnismäßig groben Holzmehlen wurden Messmethoden mit den Systemen FibreShape und QICPIC und zusätzlich mit dem System FibreCube erprobt und hinsichtlich Aussagefähigkeit, Zeitaufwand und Handhabbarkeit bewertet. Bei vergleichbarer optischer Auflösung und bei geeigneter Gewichtung und Skalierung ergaben sich sehr ähnliche Verteilungen für die Partikellänge und das Verhältnis Länge zu Breite sowie vergleichbare Perzentile. Es zeigte sich allerdings auch, dass alle Methoden ihre Grenzen hinsichtlich der Dispersion der Partikel, des Messbereiches und der Auflösung haben. Optische Größenmessungen an WPC-Rohstoffen sind sinnvoll zur Charakterisierung von Partikelgrößenverteilungen in der prozessbegleitenden Qualitätsüberwachung und im Warenverkehr.