JAHRGANG 50, AUSGABE 5/2009

Aus Hanfschäben (Cannabis sativa) sowie Stängeln von Sonnenblume (Helianthus annuus), Topinambur (Helianthus tuberosus), Mais (Zea mays) und Miscanthus (Miscanthus sinensis gigantheus) wurden einschichtige Spanplatten mit Rohdichten von 200 kg/m3 bis 650 kg/m3 und Harnstoff-, Tanninformaldehydharz sowie polymerem Diisocyanat (pMDI) als Bindemittel hergestellt. Die mechanischen und physikalischen Eigenschaften dieser Platten werden dargestellt. Die Querzugfestigkeitswerte der Spanplatten aus Hanfschäben, Sonnenblumen- und Topinamburstängeln der Rohdichte 400 kg/m3 bis 500 kg/m3 erfüllten die Mindestanforderungen an den Plattentyp P2 entsprechend EN 312, nicht jedoch die Biegefestigkeitswerte. Dreischichtige 19 mm dicke Spanplatten der Rohdichte 475 kg/m3, hergestellt aus Topinamburstängeln in der Mittelschicht und Fichtenholzspänen in der Deckschicht und mit UF-Harz (12 % Festharzanteil in der Deck- und Mittelschicht) als Bindemittel, wiesen höhere Querzugfestigkeitswerte auf als eine industriell hergestellte 22 mm dicke Holzspanplatte der Rohdichte 500 kg/m3 oder eine mit expandiertem Polystyrol in der Mittelschicht gefertigte 19 mm dicke Platte der Rohdichte von 430 kg/m3 bis 460 kg/m3. Die Biegefestigkeitswerte der Laborspanplatten entsprachen den Werten der industriell gefertigten Spanplatten. Beim Vergleich der Labor- und Industriespanplatten sind die unterschiedlichen Herstellungsbedingungen zu berücksichtigen.

Ein signifikanter Einfluss der spezifischen Klebstoffauftragsmenge und des Faserwinkels auf die Querzugfestigkeit einer Längs- bzw. Längs-Hirnholzverklebung konnte für geringe Auftragsmengen (kleiner als 200 g/m2) nachgewiesen werden. Bei höheren Auftragsmengen (größer als 200 g/m2) tritt der Einfluss der beiden Faktoren auf die resultierende Querzugfestigkeit in den Hintergrund, d. h., es ist genügend Klebstoff für eine ordnungsgemäße Verklebung vorhanden, was bedeutet, dass die Querzugfestigkeit von der Festigkeit der Decklagen (Zugfestigkeit normal zur Faser) abhängt. Die Festigkeit der Decklagen ist ihrerseits von der Rohdichte abhängig. Für technische Anwendungen sollte eine Auftragsmenge von mindestens 150 g/m2 bis 200 g/m2 für ein Kondensationsharz bzw. 125 g/m2 für PUR Klebstoffe verwendet werden, damit sichergestellt wird, dass genügend Klebstoff für die Ausbildung einer Klebfuge zur Verfügung steht. Des Weiteren liegen die Festigkeitswerte einer Längs-Hirnholzverklebung tendenziell höher als die einer Längsholzverklebung. Diese Tendenz kann auf die mechanische Verankerung durch den in die offene Holzstruktur eingedrungenen Klebstoff zurückgeführt werden. Eine weitere Erhöhung der Auftragsmenge auf über 600 g/m2 würde keinen weiteren merklichen Festigkeitsgewinn mehr liefern, da die offene Holzstruktur mit eingedrungenem Klebstoff ausgefüllt, d. h. gesättigt ist.

Mit den durchgeführten materialspezifischen Untersuchungen und der Realisierung von Demonstrationsprojekten ist es gelungen, die Grundlagen zu den stofflichen Eigenschaften von Holzbeton deutlich zu erweitern und die technische Einsatzfähigkeit in exemplarischen Anwendungsbereichen aufzuzeigen. Durch die Verwendung eines gezielt zusammengesetzten Bindemittels wurde das Problem der Verträglichkeit zwischen Zement und Holzpartikeln gelöst. Es hat sich gezeigt, dass Holzbeton hinsichtlich der funktionalen und konstruktiven Eigenschaften eine Marktfähigkeit gegenüber Konkurrenzprodukten aufweist, mit ästhetischen Vorteilen bei hochwertigen Oberflächen. Die vorliegenden Ergebnisse belegen, dass Holzbeton über vielversprechende Potenziale als Material für Bauteile und Bauelemente sowohl in der Gebäudefassade wie auch im Innenausbau verfügt. Durch die Variationsmöglichkeiten bei den einzelnen Baustoffkomponenten kann das Kompositmaterial mit unterschiedlichen mechanischen und bauphysikalischen Eigenschaften hergestellt und somit funktional und gestalterisch gut auf den jeweiligen Einsatzbereich angepasst werden.

Aus thermisch behandelten Hölzern können dreilagige Massivholzplatten für den Außeneinsatz hergestellt werden. Als optimale Vorgehensweise sollte typisches Ausgangsmaterial (ausreichender Güte) von Massivholzplattenherstellern bereitgestellt und thermisch behandelt werden. Anschließend erfolgt die Plattenherstellung. Besonders vorteilhaft war der Aufbau mit thermisch behandelten Lamellen als Decklagen und nativem Holz als Mittellage. Die Verklebung der Lamellen konnte mit geeigneten Klebstoffen und angepassten Pressbedingungen ohne Nachteile erfolgen. Die Festigkeiten verringerten sich durch die Verwendung thermisch behandelter Hölzer nur geringfügig, die Formstabilitäten waren verbessert. Beim Außeneinsatz erwies sich eine Beschichtung von Vorteil. Die Untersuchungen werden fortgesetzt.

Mit der dringenden Ablösung von Lacken mit schellverdunstenden chemischen Lösungsmitteln durch Lacke mit dem Lösungsmittel Wasser sind zunächst bei gleichen Technologien wesentlich größere Trocknungszeiten und/oder höhere Energiemengen erforderlich. Eine besondere Bedeutung kommt hier dem Infrarot zu. Es ist allgemein bekannt, das Infrarot den großen Vorzug hat, tiefer in ein Gut wie Lackschichten, Kunststofffolien o. Ä. einzudringen. Bei bestimmten Beschichtungen führt das gleichzeitig zu einer unterstützenden Erwärmung des Substrates. Bei der thermischen Bearbeitung von Beschichtungen mit Infrarot-Systemen müssen deren Emissionsbanden auf die jeweilige Absorption der Güter abgestimmt sein. Bekannt ist aber auch, dass eben die typischen und stärksten Absorptionsbanden von Wasser und vielen Kunststoffen (u. a. die Feststoffanteile im wasserlöslichen Lack) vor allem im Bereich von 3 μm bis 6 μm liegen. Die beste Übereinstimmung mit der Absorption des Wassers und mit Kunststoff hat die Emission eines STIR-Dunkelstrahlers mit 600 °C Emitter-Temperatur.

Von Lucas Cranach d. J. stammt das 1571 auf Lindenholz gemalte Altarbild in der Augustusburger Schlosskapelle. Nach Abarbeitung der 2,37 m x 3,18 m großen Tafel auf nur 11 mm im Jahre 1858 hatten Klimaschwankungen zur Instabilität und starken Rissbildung geführt. Der Hauptriss lief zuletzt bis zu 1,80 m ins Bild ein. Mit „zurückhaltenden“ Eingriffen sollten die Bildtafel und die Holzfeuchte stabilisiert werden. Dazu musste das im Sommer aufgeheizte Dach thermisch abgekoppelt werden. Die extremen Klimaschwankungen (25 % ... 100 % relative Luftfeuchtigkeit) könnten durch geregelte Zufuhr kühler, feuchter Luft gedämpft werden. Die Altartafel erhielt nach der Sicherung der Risse als Verstärkung eine feuchtespeichernde Rückwand aus abnehmbaren Balsaholzelementen, imprägniert mit Sebosil HB und geschützt durch eine 16 mm Lightwood-Pappel-/Balsa-Verbundplatte. In einem durch Carbonfaser (CFK) versteiften Rahmen aus Zedernholz ruht die Konstruktion auf Edelstahlrollen. Seitlich drückende Federn sollen den Reibungswiderstand beim Schwinden minimieren. Zur Klimaregulierung wurde hinter dem Altar eine 5 m hohe Balkenkonstruktion aus Zedern-Brettschichtholz mit einer senkrechten Jalousie errichtet.

Mit dem Projekt konnte nachgewiesen werden, dass mit thermisch behandeltem Holz gebrauchstaugliche Fenster herstellbar sind. In allen Fällen wurde die fertigungstechnische Machbarkeit (mechanische Bearbeitung, Verklebung, Beschichtung) nachgewiesen. Thermoholzfenster werden allerdings nicht für alle Einsatzfälle gleichermaßen geeignet sein. Aus den Eigenschaften des TMT leiten sich Grenzen bezüglich extremer Windbeanspruchung, Stoßbeanspruchung, Einsatz in hagelschlaggefährdeten Gebieten und einbruchhemmender Eigenschaften ab. Am Beispiel konkreter Randbedingungen werden zukünftig weitere Untersuchungen zur Definition solcher Belastungsgrenzen, auch hinsichtlich der Fenstergrößen und -formate sowie steigender Glasgewichte, erforderlich sein.

Diese Arbeit stellt auf der Metaheuristik Tabusuche basierende Rechenverfahren für die Optimierung der Tourenplanung im Rundholztransport vor. Die Transportkosten sind ein wesentlicher Faktor bei der Beschaffung von Rundholz und können durch Anwendung dieser Optimierungsmethoden drastisch reduziert werden. In einem einführenden Beispiel wird das Problem anschaulich dargestellt und seine Besonderheiten erklärt. Es folgt eine Darstellung der entwickelten Rechenverfahren, die sich im Wesentlichen durch die verwendete Nachbarschaftsstruktur unterscheiden. Umfangreiche numerische Tests mit Vergleichen der einzelnen Rechenverfahren untereinander sowie mit durch Standard-Solversoftware generierten Lösungen belegen die hohe Qualität und Praxistauglichkeit der entwickelten Methoden. Es können in kurzer Rechenzeit Lösungen mit hoher Güte auch für große Problemstellungen generiert werden.