JAHRGANG 63, AUSGABE 4/2022

Die Herausforderung der Klimakrise erfordert neuartige biobasierte und CO2 bindende sowie funktionalisierte Hochleistungswerkstoffe, die über den Stand der Technik hinausgehen. Holz als nachwachsender Rohstoff bietet die Basis für solche Werkstoffe, doch aufgrund seiner Natürlichkeit bestehen auch materialtechnische Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt. Im Rahmen eines strategischen Projekts wurden drei Themenschwerpunkte gezielt mit neuen Methoden bearbeitet, die bei der Entwicklung biobasierter Werkstoffe eine Schlüsselrolle spielen. Im Ergebnis wurden grundlegende Schritte im UV- und Wasserschutz von Holzoberflächen erreicht, die die weitere Entwicklung von natürlichen Holzoberflächenbehandlungen maßgeblich beeinflussen werden. Durch die gezielte Verringerung der Dichte von Rinde durch Delignifizierungsprozesse oder durch die Kombination mit neu formulierten biobasierten Matrixmaterialien konnten hochporöse Materialstrukturen mit hervorragenden Dämmeigenschaften geschaffen werden. Im Bereich der nachhaltigen und biobasierten Verklebung von Holzwerkstoffen konnten durch die gezielte Modifizierung und Vernetzung von Pflanzenproteinen Bindemittel formuliert werden, die nicht nur biobasiert sind, sondern auch eine erhöhte Nassfestigkeit aufweisen. Im Rahmen des Projekts konnten grundlegende Schritte in Richtung nachhaltiger und biobasierter Holzwerkstoffe unternommen werden, die die Grundlage für zukünftige Materialentwicklungen zur Substitution von fossil basierten Werkstoffen bilden werden.

Um eine dauerhafte Verklebung von Brettschichtholz (BSH) sicherzustellen, sind die nach EN 14080 (2013) definierten Prozessschritte für die Herstellung verbunden mit den vorgeschriebenen Anforderungen an die Überwachung strikt einzuhalten. Die definierten Randbedingungen beruhen dabei zum Großteil auf Erfahrungen und orientieren sich im Wesentlichen an den vorliegenden Schubfestigkeiten des Holzes. Im Rahmen dieser Arbeit werden die auftretenden Klebefugenbeanspruchungen infolge des Herstellungsvorganges (Verpressen und Manipulation) numerisch untersucht. Dabei liegen insbesondere die Einflüsse der Lage der Markröhre im Brettquerschnitt im Fokus.

Die Untersuchungen beziehen sich auf die Delignifizierung und Acetylierung mit Essigsäureanhydrid von Rotbuchenfurnier. Weiterhin werden auch die Auswirkungen einer Behandlungskombination erprobt und die resultierenden Materialeigenschaften ermittelt. Bei Ligninentfernung (Reduzierung auf 0,3 %) unter Abbau der Mittellamelle und Entstehung von interzellularen Hohlräumen konnte eine zunehmende Hygroskopizität im Bereich der Chemisorption und ein stark verringerter Wasserkontaktwinkel (31°) gemessen werden. Bei der Acetylierung von unbehandeltem Holz mit Essigsäureanhydrid wurde bei einem Beladungsgrad von 16 % die Ausgleichsfeuchte um ca. 62 % reduziert. Eine Acetylierung nach der Ligninentfernung (WPG 15,5 %) verursachte hydrophobere Eigenschaften bei erhöhter Porosität. Der Wasserkontaktwinkel wurde auf 71° erhöht und die Wasseraufnahme bei Feuchteänderung reduziert. Damit verringerte sich auch die Quellung.

Holzbeläge im Außenbereich sind eine wichtige Produktgruppe und befinden sich im Spannungsfeld zwischen hohen Nutzeransprüchen und starker Beanspruchung. Sie waren Gegenstand des europäischen Forschungsprojektes „Qualitäts- und Bewertungsprogramm für Außenbeläge aus Holz – EURODECK“. Das zweijährige Projekt im Rahmen des EU-Programms CORNET wurde von 2020 bis 2022 gemeinsam durch das Institut für Holztechnologie Dresden (IHD) und die Holzforschung Austria (HFA) bearbeitet. Die Förderung für das Teilvorhaben des IHD erfolgte mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e. V. (AiF). Im Projekt wurden Qualitätskriterien und Anforderungen sowie Prüf- und Bewertungsmethoden zu Außenbelägen unter Berücksichtigung relevanter Normen und Regelwerke analysiert, verschiedene experimentelle Untersuchungen durchgeführt und ein Anwenderleitfaden erarbeitet. Mit diesem lassen sich Holzbeläge so planen, dass eine hohe Gebrauchstauglichkeit und Gebrauchsdauer sichergestellt werden können. In diesem Beitrag sollen der Leitfaden und ausgewählte Ergebnisse vorgestellt werden.

Die Erfassung und der Abtransport von Holzstaub und Holzspänen in der industriellen Praxis stellt eine technische Herausforderung dar. Gleichzeitig ist die Spanerfassung von großer wirtschaftlicher Bedeutung für Unternehmen in der Holzbe- und -verarbeitenden Industrie. Numerische Strömungs- und Partikelsimulationen helfen dabei, die Systeme zur Spanerfassung zu analysieren und deren Konstruktion zu optimieren. Für die Modellierung werden Kenntnisse über die Partikelgrößen und -formen benötigt. Gerade die Partikelform wirkt sich in vielfältiger Weise auf das Verhalten granularer Medien aus. Andererseits ist es nicht möglich, die große Vielfalt an Formen und Größen von Holzspänen im Modell abzubilden. Daher wird ein Ansatz benötigt, mit dem sich Spangemische analysieren und in für die Simulation geeignete Ersatzgemische überführen lassen. Diese Arbeit zeigt, wie dies mittels dynamischer Bildanalyse und eines Klassifikationsalgorithmus erreicht werden kann. Nach der Darstellung des Einflusses der Spanform auf die Spanerfassung wird die Analyse und Klassifikation von Partikelmerkmalen erläutert. Abschließend werden die daraus resultierenden Ergebnisse vorgestellt und zusammengefasst.