JAHRGANG 51, AUSGABE 1/2010

Durch die kreuzweise Verklebung der Lagen mehrschichtiger Massivholzplatten und den dadurch erzielten Absperreffekt entstehen bei Klimawechsel erhebliche Eigenspannungen, die bei der Trocknung zur Rissbildung führen können. An Einzellagen aus Fichte (Picea abies Karst.) und MDF sowie aus daraus gefertigten dreischichtigen Massivholzplatten wurden die freie Quellung, der bei behinderter Quellung entstehende Quelldruck sowie die in den Lagen entstehenden Eigenspannungen nach Änderung des Umgebungsklimas von 20 °C/35 % zu 20 °C/85 % rel. Luftfeuchte bestimmt. In Teil 1 der Arbeit werden der Stand des Wissens zur freien und behinderten Quellung und das verwendete Versuchsmaterial ausführlich beschrieben sowie die Resultate zum Schwerpunkt freie Quellung präsentiert. Es zeigte sich, dass Massivholzplatten ein deutlich geringeres Quellmaß gegenüber den Einzellagen aufwiesen. Die anatomisch bedingten Unterschiede im Quellmaß des Holzes (qtan > qrad) führten senkrecht zur Faserrichtung der Decklage auch bei Dreischichtplatten zu einer größeren freien Quellung unter Verwendung von liegenden Jahrringen. Die Ausgleichsfeuchte der Dreischichtplatten ergab im Vergleich zu den Einzellagen um 2 % geringere Werte. Die Ursache ist in dem durch die Verklebung der Lagen entstehenden Absperreffekt zu suchen. Wie stark sich der Absperreffekt auf den Quelldruck und die Eigenspannungen der Platten auswirkt, wird in Teil 2 der Arbeit beschrieben.

An MDF aus Blowline-beleimtem Kiefernholz-Faserstoff mit unterschiedlichen Rohdichten wurde der Einfluss des Rohdichteprofils senkrecht zur Plattenebene auf die physikalisch-mechanischen Kurzzeiteigenschaften sowie auf die Formstabilität und das Dauerstandverhalten untersucht. Das Dauerstandverhalten wurde sowohl mit anwendungsbezogener Belastung analog DIN 68874-1 als auch mit festigkeitsbezogener Belastung gemäß DIN ENV 1156 geprüft. Im Ergebnis ist festzustellen, dass bei Biegebelastung eines Bauteils die Druck- bzw. Zugspannungen von den MDF mit ausgeprägtem Rohdichteprofil besser aufgenommen werden können als von Platten mit ausgeglichenem Rohdichteprofil. Hieraus resultiert das bessere Kriechverhalten dieser Platten. Dem stärkeren Kriechen kann z. B. bei der Dimensionierung von profilierbaren MDF (ausgeglichenes Rohdichteprofil) mit erhöhter Plattendicke begegnet werden. Die Belastung der Prüfkörper mit 25 % ihrer Bruchlast führte zu einem überproportionalen, nicht praxisrelevanten Kriechen der MDF. Die anwendungsbezogene Belastung erfolgt vorteilhafterweise in Abhängigkeit von der zu erwartenden Nutzlast. Da alle Prüfkörper mit der gleichen Last beaufschlagt werden, ist ein direkter Vergleich der Kriechzahlen möglich. Hinsichtlich des Belastungsniveaus wird vorgeschlagen: Prüflast = Sicherheitszahl x zu erwartende max. Nutzlast, z. B. 5 x L 125 in Anlehnung an DIN 68874-1. Es wird empfohlen, die anwendungsbezogene Prüfmethode zur Bestimmung des Kriechverhaltens alternativ in ENV 1156 aufzunehmen. Zur Formstabilität ist festzustellen, dass Platten mit ausgeprägtem Rohdichteverlauf senkrecht zur Plattenebene formstabiler gegenüber MDF mit ausgeglichenem Rohdichteprofil waren.

Gemäß DIN CEN/TS 15534-1 (2007) wird die Schnellbewitterung mit Xenonbogenlampen als Prüfmethode für unbeschichtete WPC genannt (DIN EN ISO 4892-2, 2009), jedoch werden zurzeit sowohl DIN EN 927-6 (2006) als auch DIN EN ISO 4892-2 (2009) weiterhin auf die Eignung zur Charakterisierung von WPC überprüft. Die Farbänderungen von WPC auf Polyolefinbasis von verschiedenen Herstellern nach künstlicher Bewitterung (QUV) über 4032 Stunden waren im Vergleich zu Bangkirai, das deutlich vergraute, gering. Die Farbechtheit der getesteten WPC nach der künstlichen Bewitterung war sehr unterschiedlich. Aufgrund der Riffelung der Terrassendielen sind Farb- und Glanzmessungen problematisch; eventuell wäre die Verwendung einer Schablone bei den Messungen sinnvoll, um den bei der Messung gewählten Ausschnitt festzuhalten. Die Ergebnisse zu den Veränderungen mechanisch-physikalischer Eigenschaften von WPC nach der künstlichen Bewitterung (QUV) und Wasserlagerung werden in Teil 2 dieser Untersuchung dargestellt.

Das natürliche Phenol „Cardanol“, das aus den Schalen der Cashewnuss hergestellt wird, gewinnt als Bestandteil von Phenol-Harzen für die Herstellung von Holzverbundwerkstoffen zunehmend an Interesse. Dieser nachwachsende „grüne“ Synthesebaustein zeichnet sich durch geringe Toxizität und besondere Moleküleigenschaften aus. Der erfolgreiche Umgang mit Cardanol modifizierten Phenol Harzen erfordert ein gutes Verständnis der Aushärtungsreaktion. Über Scan-Kalorimetrie und kinetische Rechnungen konnte nachgewiesen und quantifiziert werden, dass Cardanol-Anteile die Aushärtungsgeschwindigkeit bei Span- und Sperrholzplatten gegenüber einem reinen Phenolharz erhöhen. Bereits bei einer Zugabe von 3,5 Mol-% Cardanol zu 100 Mol-% Phenol in der Harzrezeptur war ein deutlich messbarer Anstieg der Reaktivität festzustellen. Die Darstellung der Aushärtungsreaktion als einstufige Reaktion n-ter Ordnung ohne Autokatalyse zeigte mit den experimentellen Daten die beste Übereinstimmung. Die reine Betrachtung der Gelzeit als Indikator für die Reaktivität des Harzes führt wegen Weichmachereffekten, die die Alkylgruppen des Cardanols verursachen, zu Fehlschlüssen. Die ermittelten kinetischen Daten wurden zur Berechnung der Aushärtung von PCF-Harzen beim Heißpressen von Spanplatten verwendet.

Durch Schleifen mit rotierenden Werkzeugen auf Kehlmaschinen können die Messerschläge des Fräsprozesses entfernt und die Oberflächengüte weiter gesteigert werden. Diese Verfahrenskombination ist bzgl. ihrer Maschineneinstellgrößen nicht einfach einzustellen. Über eine Modellierung der Geometrie der Messerschläge und des durch den Schleifprozess erzielbaren Abtrages (Spanungsvolumen) können günstige Maschineneinstellgrößen gefunden werden.

Zur Untersuchung der Verteilung der chemischen Bestandteile im µm-Bereich können verschiedene Verfahren der Mikrobereichsanalyse eingesetzt werden. Hierunter zählt neben der Energiedispersiven Röntgenmikroanalyse auch die Raman-Spektroskopie. Zum Verständnis dieses Verfahrens werden deren physikalische Grundlagen erläutert und die Anwendungsmöglichkeiten an einem Beispiel aus der Zellstoffchemie aufgezeigt. Die Raman-Spektroskopie basiert auf einem inelastischen Streuungsprozess von monochromatischer Strahlung an der Elektronenhülle eines Moleküls. Sie kann zur Untersuchung molekularer Veränderungen bei einer thermischen bzw. chemischen Modifizierung von Holz eingesetzt werden.

Furfural entsteht beim thermomechanischen Holzaufschluss aus Polyosen, die Bestandteile des Holzes sind. Seine Bildung ist an das Vorhandensein organischer Säuren wie Essig- und Ameisensäure geknüpft, die im Holz vorhanden sind und zusätzlich bei erhöhten Temperaturen entstehen. Die Bildung von Furfural korreliert mit dem Druck bzw. der Temperatur während des Aufschlusses und der Aufschlussdauer. Je höher der Druck bzw. die Temperatur und je länger die Aufschlussdauer sind, um so mehr Furfural entsteht. Prinzipiell lässt sich die Entstehung durch Absenkung von Druck/Temperatur und Aufschlussdauer sowie durch Abfangen der Säuren im Holz verringern. Durch basische Zusätze nimmt allerdings die oxidative Fettsäurespaltung zu, die zur Bildung geruchsintensiver Aldehyde führt. Fettsäureester sind in allen Hölzern enthalten, in größeren Mengen z. B. in Kiefer, Birke oder Pappel. Es wurde gefunden, dass die Bildung dieser Aldehyde durch alkalische Zusätze und gleichzeitigen Einsatz von Komplexbildnern sehr stark zurückgedrängt wird. Mit der erarbeiteten Lösung lassen sich die Emissionen an gesundheitlich bedenklichen Aldehyden einschließlich Furfural aus Holzfaserstoffen und daraus gefertigten Dämmstoffen insgesamt deutlich reduzieren.

Um Rohstoffe und Energie effizient einzusetzen, ist eine gleichmäßige Streuung von MDF-Fasern vor dem Verpressen wichtig. Zur Kontrolle der Streuverteilung wird das Flächengewicht der Fasermatte gemessen. Die Messanlagen verwenden dazu Röntgenstrahlung. Heutzutage werden überwiegend Röntgendetektoren eingesetzt, die im einfachsten Fall als Messwert eine Spannung liefern. Erst durch eine Kalibrierung, die bei Inbetriebnahme der Messanlage durchgeführt wird, entsteht der Zusammenhang zwischen Messwert und Flächengewicht. Flächengewichtsmessanlagen wurden bisher auf Plattenmuster mit einem bekannten Flächengewicht kalibriert. Jedoch zeigte sich, dass die Abweichungen zu den Laborergebnissen oft unzulässig groß sind. Durch ein neuartiges Kalibrierverfahren wird die Messgenauigkeit des Messsystems erhöht, indem auf die Fasermatte kalibriert wird. D. h. es wird auf das gleiche Produkt kalibriert, welches später auch gemessen wird. Obwohl die Flächengewichte einer Platte und einer Matte gleich sind, haben die unterschiedlichen Wegstrecken der Strahlung durch das Material einen Einfluss auf die Absorption.

Zur Diagnose und Charakterisierung von holzzerstörenden Basidiomyceten in Gebäuden erläutert der 2. Teil der Übersicht SDS-PAGE, immunologische Verfahren, MALDI-TOF MS und Pyrolyse-GC/MS