JAHRGANG 53, AUSGABE 2/2012

Der hydrothermomechanische Verdichtungsprozess ist wesentlich von den Parametern Temperatur, Konditionierzeit und Presszeit abhängig. Diese wurden im Rahmen einer Masterarbeit untersucht um deren Einflüsse mittels mechanischer Eigenschaften evaluieren zu können. VTC (Viscoelastic thermal compression) ist ein Verdichtungsprozess welcher auf Nutzbarmachung der Plastifizierung von Lignin beruht. In einer dampfdruckdichten Kammer mit integrierter heiz- und kühlbaren Presseinheit wird Lignin mithilfe von gesättigtem Dampf in den plastischen Zustand transformiert. Der darauffolgende Pressvorgang bei Umgebungsdruck verdichtet das Holz entsprechend. Ein anschließender Kühlvorgang gewährt die Fixierung des Holzes. Kombinationen mit den Prozessparametern Konditionierzeit, Verdichtungszeit und Verdichtungsgeschwindigkeit wurde getestet. Darauffolgend wurden der E- Modul, die Biegefestigkeit sowie die Scherfestigkeit von verklebten VTC-Holz ermittelt. Die Konditionierzeit zeigt einen deutlichen Einfluss auf den E- Modul und die Biegefestigkeit. Verdichtungszeit wirkt sich positiv auf die Biegefestigkeit aus, hingegen zeigt es keinen systematischen Einfluss auf den E- Modul zu haben. Eine Auftragsmenge von 25 g/m2 (Feststoffharzgehalt) ergibt signifikant niedrigere Festigkeiten, verglichen mit den Auftragsmengen von 50 g/m2 und 70 g/m2, welche keinen signifikanten Unterschied zueinander aufweisen.

Bioincising mit Physisporinus vitreus ist ein Prozess mit dem Ziel, die Holzschutzmittelaufnahme in Holzarten mit geringer Permeabilität, wie z. B. Fichte (Picea abies (L.) Karst.), zu erhöhen. Pilzmodifizierte und unbehandelte Holzproben wurden mittels Tauchen und Vakuumimprägnierung mit diversen Holzschutzmitteln behandelt und die Mittelaufnahme gravimetrisch bestimmt. Die Eindringung von Jodpropinyl-N-butylcarbamat (IPBC) ins Holz wurde mit der Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC) analysiert und die Dauerhaftigkeit des Holzes nach den Normen EN 152-2 (1988) und EN 113 (1997) ermittelt. Es wurde für alle Holzschutzmittel eine signifikant erhöhte Aufnahme festgestellt sowie durch die HPLC-Analyse eine tieferes Eindringen von IPBC ins pilzbehandelte Holz registriert. Die erhöhte Aufnahmekapazität führte zu einer Verbesserung der Dauerhaftigkeit. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Holzmodifikation mit Physisporinus vitreus die Dauerhaftigkeit durch verbesserte Aufnahme und Eindringung von Holzschutzmitteln erhöhen kann.

Die IVHF-Technologie (Integriertes Vorpressen und Hochfrequenzerwärmen) arbeitet mit einem kapazitiven, zwischen zwei Kondensatorplatten erzeugten Wechselfeld. Die im Partikelvlies vorhandenen Dipole werden durch das Wechselfeld zum Schwingen angeregt, wodurch Wärme erzeugt wird. Die Vliesvorwärmung wird, im Gegensatz zu bisherigen Verfahren, durch das gleichzeitige Vorwärmen und Vorpressen des Vlieses in der Vorpresse im kontinuierlichen Prozess erreicht. Die Vorwärmung mittels Hochfrequenz (HF) bewirkte den erheblich schnelleren Temperaturanstieg im Vlies während des Heißpressvorgangs. Die kritische Temperatur von 110 °C in Plattenmitte wurde bei OSB 110 s früher erreicht. Weiterhin war es möglich, OSB-Vliese mit einem Feuchtegehalt in der Mittelschicht von 10 % (normal 5 % bis 7 %) ohne die Bildung eines für das Partikelgefüge kritischen Platteninnendruckes in der Heißpresse zu verdichten. Die Hauptziele der Untersuchungen, die erhebliche Verkürzung der Presszeit und die signifikante Senkung des Klebstoffanteils durch die Anwendung der IVHF-Technologie bei der OSB-Herstellung, wurden erreicht.

Generelle Zusammenhänge zwischen Behandlungsparametern und Eigenschaften vergüteten Holzes sind weitgehend bekannt. Bereits angewandte Prozesse müssten jedoch hinsichtlich wachsender Anforderungen an die behandelten Hölzer sowie einer energieeffizienten Prozessführung optimiert werden. Eines der wichtigen Probleme ist die starke Geruchsemission von Thermoholz. Gegenstand der vorliegenden Untersuchungen war die Reduzierung der Emissionen von Holz, das in Autoklaven nach zwei Verfahren thermisch behandelt wurde. Der Einfluss der Prozessführungsparameter und die mechanischen Kenndaten der Hölzer standen im Mittelpunkt der Untersuchungen. Je Verfahren wurden zwei Behandlungstypen untersucht. Die erste Behandlung verlief unter den bisherigen Verfahrenseinstellungen, die zweite nach Veränderung der Prozessparameter. Die Ergebnisse der chemischen Untersuchungen ließen eine deutliche Reduzierung der Säureemissionen im Rahmen der Prozessmodifizierungen erkennen, während die Formaldehydabgaben des vergüteten Holzes zum Teil markant stiegen. Die mechanischen Kenndaten sind durch Veränderung der Prozessparameter verfahrensabhängig verbessert worden.

Das Diffusionsverhalten von Öl/Wachs-Systemen auf industriell beschichteten Holzfußböden wurde an Fertigparkett der Holzarten gedämpfte Buche, Buche TMT, Eiche und heimische Lärche von fünf Herstellern untersucht. Die Messungen des Diffusionsverhaltens erfolgten mit beschichteten Holzproben im Schalenverfahren (Dry-Cup-Methode) zur Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit und Berechnung der diffusionsäquivalenten Luftschichtdicke (sd-Wert). Die untersuchten Systeme waren sehr diffusionsoffen und zeigten einen geringen bzw. zum Teil keinen messbaren Widerstand gegen die Diffusion von Wasserdampf. Im Gegensatz dazu wiesen die im Vergleich untersuchten filmbildenden Versiegelungslacke (Wasserlack und UV-Walzlack) deutliche Diffusionswiderstände gegenüber Wasserdampf auf. Eine hohe Diffusionsoffenheit von geölten und gewachsten Holzoberflächen kann von Vorteil für die Pufferung der Innenraumfeuchtigkeit sein.

Die Lebensdauer von polymeren Beschichtungen auf Holz hängt maßgeblich von den einwirkenden Klimafaktoren ab. Um das Langzeitverhalten von polymeren Holzbeschichtungen zu untersuchen, wurden Alterungseigenschaften dreier Holzbeschichtungssysteme an acht internationalen Bewitterungsorten analysiert. Die Dosisgrößen D wurden mittels in der Literatur beschriebener Klimaindexformeln für die jeweiligen Bewitterungsorte berechnet. Die chemischen Degradationsprozesse wurden an ausgewählten Banden durch FTIR-Spektroskopie im ATR-Modus als Wirkungsgröße W analysiert. Nach den Modellen von Pearson und Spearman konnten statistische Zusammenhänge zwischen D und W berechnet werden. Anhand der berechneten Korrelationsergebnisse und Hauptkomponentenanalyse sind alternative Klimaindizes mit jeweils höheren Korrelationsmaßen abgeleitet worden. Damit lassen sich klimainduzierte Degradationsprozesse auch an komplexen Polymer-anorganischen Mischsystemen, wie sie Beschichtungsstoffe darstellen, mittels ATR-FTIR-Spektroskopie bestimmen. Diese Methodik lässt sich bei der Entwicklung von Holzbeschichtungen einsetzen, um Alterungseffekte im polymeren Grundgerüst zu steuern.

Durch Auflagen, wie VOC-Richtlinie und Decopaint-Verordnung, wird die Verwendung lösemittelarmer Beschichtungssysteme immer zwingender. Oxidativ trocknende natürliche Öle liefern neben ökologischen Vorteilen Oberflächen mit sehr guten optischen und haptischen Eigenschaften, was zunehmend von Endkunden honoriert wird. Nachteilig für ihre weitere Verbreitung wirkten sich bisher lange Trockenzeiten sowie teilweise unangenehme Gerüche aus. Am Institut für Holztechnologie Dresden (IHD) wurden in einem Gemeinschaftsprojekt mit der Hesse GmbH & Co. KG und der Venjakob Maschinenbau GmbH kobaltfreie Ölrezepturen für Möbel- und Fußbodenflächen entwickelt, die nach einem zweiminütigen thermischen Trocknungsschritt mittels Mikrowelle oder optimierter Infrarotstrahlungstrocknung (OIR) innerhalb weniger Minuten stapelfest sind und den Anforderungen des Deutschen Institutes für Bautechnik (DIBt) zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten genügen können. Mit Mikrowellen wurden Oberflächen mit verbesserter Chemikalienbeständigkeit hergestellt. Aufgrund des hohen Energieverbrauchs und der starken Abhängigkeit der durch Mikrowellen erreichbaren Oberflächentemperaturen von Holzvolumen und Feuchtigkeit wird für den Routinebetrieb das Infrarotverfahren empfohlen.

Die Möglichkeiten der Nutzung von Lignin für die Herstellung von chemischen Produkten werden auf Basis aktueller Literatur diskutiert. Neben dem direkten Einsatz unter Erhalt der polymeren Struktur kann Lignin durch oxidative Spaltung, Pyrolyse, Hydrierung, Hydrolyse und über biotechnologische Verfahren in Aromaten umgewandelt werden. Bei den verschiedenen Spaltungsverfahren besteht die Herausforderung, monomere Aromaten in hoher Ausbeute effizient und ohne die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten zu erhalten. Für die stoffliche Nutzung der aromatischen Monomere wurden die Verfahren der Hydrolyse, der oxidativen und der reduktiven Spaltung als besonders vielversprechend identifiziert, während sich die Pyrolyse eher für die Gewinnung von Treibstoffen eignet. Kombinationen von mehreren Spaltungsverfahren können die Monomerausbeute erhöhen. Für die enzymatische Ligninspaltung gibt es vielversprechende Forschungsansätze, die bisher aber noch nicht in technische Prozesse überführt werden konnten.