JAHRGANG 55, AUSGABE 5/2014

Die Produktion von Holz in der Forstwirtschaft Deutschlands kann nur unwesentlich gesteigert

werden und das Holzangebot auf dem Markt stößt auf eine zunehmende Nachfrage für eine

traditionell stoffliche Verwertung (Schnittholz, Zellstoff/Papier, Holzwerkstoffe), für eine energetische

Nutzung und zukünftig für viele Bereiche in einer „Bioökonomie“. Aus diesen Gründen werden verstärkt Möglichkeiten diskutiert, wie Holz außerhalb des Waldes in Kurzumtriebsplantagen produziert und die steigende Nachfrage auf dem Markt damit ergänzt werden kann. Während derartige Plantagen weltweit in den vergangenen 30 Jahren einen starken Flächenanstieg verzeichnen, gibt es zwar für Kurzumtriebsplantagen in Deutschland vielfältige Forschungsinitiativen mit dem Ziel, „Energieholz“ zu produzieren, für die Produktion von Sortimenten für eine stoffliche Nutzung in derartigen Plantagen zeigt die Holzindustrie aber bisher kein Interesse. Bei der Nutzung der bisherigen Erfahrungen mit der Anlage und Nutzung von Kurzumtriebsplantagen in Deutschland könnten sich aber Perspektiven für solch eine Landnutzung ergeben, um Sortimente auch für die Holzwerkstoffindustrie zu produzieren. Eine der wichtigsten dabei zu klärenden Fragen sind neuartige Geschäftsmodelle mit langfristigen Verträgen zwischen den potenziellen Marktpartnern. Innovationen werden zunehmend nicht nur technische, sondern auch ökonomische, wie z. B. nicht-traditionelle, Geschäftsmodelle sein müssen, um die Versorgungssicherheit von Holz verarbeitenden Unternehmen zu verbessern. Kurzumtriebsplantagen können zwar in Deutschland die Holzproduktion im Wald perspektivisch nicht ersetzen, aber eine ökonomisch und ökologisch ausgezeichnete Ergänzung des Angebotes von Holz auf dem Markt darstellen.

Maßgeblich für das Auftreten von Ringschäle aus technischer Sicht sind Spannungen im Holz der Edelkastanie (Castanea sativa Mill.), die durch Wachstumsschwankungen verursacht werden. Im Rahmen einer vergleichenden Untersuchung auf Zellwandebene wurden mit verschiedenen Methoden mehrere Hypothesen analysiert.

Die Untersuchungen umfassten schwerpunktmäßig (i) die Qualifizierung und den Test geeigneter, kommerziell verfügbarer Cellulosederivate (u. a. Hydroxyethylcellulose (HEC), Methylcellulose (MC)) als Klebstoff für Holzwerkstoffe, (ii) den Test von Vernetzungsmöglichkeiten von Cellulosederivaten durch Zugabe reaktiver Additive (z. B. Glyoxal), (iii) die Abschätzung der Eignung der Cellulosederivate (CD) für einen Einsatz in der Holzwerkstoffindustrie durch eine Verarbeitung der ausgewählten CD mit labortechnischen und industrieanalogen Methoden sowie (iv) die Entwicklung von holzbasierten Werkstoffen mit CD als Klebstoffalternative auf Basis nachwachsender Rohstoffe unter Berücksichtigung der normativen Vorgaben. Die Verklebungstests mittels ABES belegen, dass die Cellulosederivatvariante HEC-Gly ein enormes Klebstoffpotenzial aufweist. Die Zugkräfte liegen im Bereich industriell eingesetzter UF-Harze. Es wird angenommen, dass bei geeigneter Prozessführung mit Cellulosederivaten auch partikelförmige Holzwerkstoffe verklebt werden können, die hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften den Anforderungen an Platten für eine Verwendung im Innenbereich entsprechen.

Mithilfe von in das Sägeblatt eingebrachten Eigenspannungen können die statischen und dynamischen

Eigenschaften des Sägeblatts beeinflusst bzw. verbessert werden. Neben der Reduzierung der axialen

Schwingungen des Sägeblattes beim Sägen mit hohen Drehzahlen können zusätzlich die eingebrachten Eigenspannungen infolge des Spannungswalzens teilweise die bei der Zerspanung entstehenden Fliehkraft- und Wärmespannungen kompensieren. Im vorliegenden Bericht wird ein entwickeltes realitätsnahes Simulationsmodell des Spannungswalzvorgangs für die Analyse des Spannungszustands von Kreissägeblättern beschrieben. Das Simulationsmodell ermöglicht eine Variation und Analysensämtlicher Spannungswalzparameter und Kontaktbedingungen beim Spannungswalzvorgang. Dienresultierenden Eigenspannungsverläufe werden mit denen ausexperimentellen Untersuchungen verglichen, woraufhin das Simulationsmodell in Hinblick auf die Genauigkeit der Realitätsabbildung optimiert und verifiziert wird.

Der Beitrag enthält Ergebnisse zu relevanten Schadstoffen (Cl, As, Cd, Cr, Cu, Pb) von

Altholzsortimenten, die nach der Altholzverordnung (AltholzV, 2002) den Kategorien A I (naturbelassen), A II (lackiert, beschichtet) und A III (mit halogenorganischen Verbindungen behandelt) zugeordnet worden sind. 58 Proben wurden mit Röntgenfluoreszenz- (Oberflächen,

homogenisierte Teilproben) und mit massenspektrometrischem Verfahren (ICP-MS aufgeschlossener

Teilproben) untersucht. Die Ergebnisse belegen, dass 36 % der Proben der o. g. für die stoffliche Verwertung zulässigen Kategorien erhöhte Schadstoffgehalte aufweisen. D. h., die Aufteilung der Althölzer entsprechend der AltholzV (2002) und nach optischen Kriterien genügt nicht, um bei der stofflichen Verwertung von Althölzern einen diffusen Eintrag von Schadstoffen in Holzwerkstoffe sicher auszuschließen. Zu einer analogen Aussage kommt man, wenn man die Schadstoffwerte mit den restriktiveren, in der DIN 14961-4 (2011) genannten zulässigen Maximalwerten für den nichtindustriellen Gebrauch vergleicht.

Holzverklebungen sind eine wichtige Grundlage für den konstruktiven Holzbau. Wichtige Aufgaben

dabei sind: das Verständnis des Mechanismus der Kräfteübertragung in der Klebfuge, die Optimierung

der Klebstoffe an jeweilige Anwendungsfälle (z. B. Holzarten, Temperatur und Feuchtbeanspruchung,

Kriechen) und die Einbeziehung der Materialeigenschaften (Holz, Klebstoffe) bei variablen

Umweltbedingungen. Es werden Ergebnisse der Arbeitsgruppe Holzphysik der ETH Zürich aus den

letzten zehn Jahren vorgestellt, die zu mehreren Dissertationen führten. Vom Endziel einer komplexen

Vorausberechnung der Eigenschaften des verklebten Elementes und langzeitiger Beanspruchung

unter Gebrauchsbedingungen (z. B. Vorhersage Delamination) sind die Autoren trotz vieler Versuche

auch heute noch ein großes Stück entfernt, jedoch deutlich nähergekommen.

Bei der Herstellung von Papier, besonders wenn dafür Sekundärrohstoffe (Recyclingpapiere) genutzt

werden, fallen große Mengen faserhaltiger Reststoffe an. Aus ökologischen Gesichtspunkten ist es

sinnvoll, diese stofflich zu nutzen. An der Technischen Universität Dresden und in Zusammenarbeit mit

der Technischen Universität Chemnitz wurde deshalb untersucht, ob es möglich ist, Holzmehl ganz

oder zumindest teilweise als Füllkomponente in Wood Polymer Composites (WPC) durch faserhaltige

Reststoffe der Papierindustrie zu ersetzen. Die Untersuchungen haben klar gezeigt, dass dies möglich

ist. Die mechanischen Eigenschaften der entwickelten Werkstoffe sind in weiten Bereichen mit denen

der WPC identisch. Auch unter ökonomischen Gesichtspunkten erscheint diese stoffliche Nutzung

bereits als sinnvoll. Naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) mit einer Füllkomponente aus Reststoffen

der Papierindustrie sollen in Anlehnung an die bekannte Nomenklatur als Paper Polymer Composites

(PPC) bezeichnet werden. Produkte aus diesem Werkstoff bieten die Möglichkeit die Palette der

Anwendungen aus naturfaserverstärkten Kunststoffen zu ergänzen bzw. erheblich zu erweitern.