JAHRGANG 50, AUSGABE 4/2009

Dem südamerikanischen Land Paraguay, das in Lateinamerika die höchsten Entwaldungsraten aufweist [1], droht der Verlust seiner letzten Naturwälder durch die großflächige Umwandlung von Wald in Agrar-, Weide- und Siedlungsland. Bessere Kenntnisse der technologischen Eigenschaften und Einsatzpotentiale der Ressource Holz könnten einen Beitrag zur nachhaltigen Nutzung der verbliebenen Holzarten und damit zum Erhalt der Wälder leisten. Im Rahmen einer Diplomarbeit [1] wurden die potentiellen Austauschholzarten Peltophorum dubium (Spreng.) Taub. und Inga uruguensis Hook & Arn. hinsichtlich ihrer Holzanatomie, relevanter physikalisch-mechanischer und chemischer Eigenschaften sowie ihrer natürlichen Dauerhaftigkeit untersucht. Basierend auf den Untersuchungsergebnissen wurden mögliche Einsatzbereiche benannt sowie Empfehlungen zur Verarbeitung gegeben.

Ziel des Projekts war die Untersuchung, ob aus starkem Stammholz (vorwiegend Fichte) durch innovative Verknüpfung der technischen Anforderungen an Holzprodukte mit dem Potenzial der technologischen Eigenschaften von Starkholz hochwertige und damit marktfähige hochkant beanspruchte Bauprodukte hergestellt werden können. Die neuen erweiterten Anforderungen an Kanthölzer und Träger nach deutschen und europäischen Normen erlauben eine differenzierte Konstruktion der Bauteile. Dem steht aufseiten des starken Stammholzes eine nach Stammhöhe, Stammquerschnitt, Schnittholzsortierung und Einschnitt differenzierte Qualität gegenüber. Es wurde anhand von neuen Auswertungen von eigenen Versuchen an mehr als 2900 Proben gezeigt, dass die ganze Breite der Eigenschaften von starkem Stammholz für die Herstellung von anspruchsvollen Bauprodukten geeignet ist. Besonders wurden Kanthölzer- und Brettschichtholz untersucht. Es konnten neue Trägertypen mit einer um 30 % höheren Tragfähigkeit bei gleich hoher Dichte konstruiert werden.

An Lamellen aus Fichtenholz wurden die Rohdichte, die Ästigkeit und die Jahrringlage bestimmt sowie der dynamische E-Modul aus der Eigenfrequenz und der Schallgeschwindigkeit in Faserrichtung und senkrecht dazu berechnet. Die Messungen senkrecht zur Faserrichtung ergaben ein Minimum des dynamischen E-Moduls bei einer Jahrringneigung von 30°. In Faserlängsrichtung ergab die Ultraschallmessung höhere Werte als die Berechnung des E-Moduls aus der Eigenfrequenzmessung. Die statistische Auswertung mittels multipler linearer Regressionsanalyse ergab für die erklärenden Variablen Rohdichte, Ästigkeit und Jahrringwinkel einen signifikanten Einfluss auf die Schallgeschwindigkeit sowohl in als auch senkrecht zur Faserrichtung. Die Zielvariablen konnten allerdings nur ungenau durch die ermittelten Einflussgrößen beschrieben werden. Eine zuverlässige Erkennung von Ästen war sowohl mit Ultraschall als auch mit Eigenfrequenz nicht möglich. Die Messwerte wiesen sowohl hinsichtlich der Rohdichte als auch des E-Moduls eine große Streuung auf, die das Potenzial einer Gütesortierung aufzeigt.

Die durchgeführten chemisch-mineralogischen und physikalisch-technischen Untersuchungen an Holzbetonen haben gezeigt, dass die Holzbetone mit Portlandzementen sehr langsam erhärten und erstarren. Die Ursache dafür sind die wasserlöslichen organischen Bestandteile des Holzes, die komplexe Verbindungen mit Ca-Ionen im Holzbeton bilden und damit die Kristallisation des Portlandits behindern. Durch Verwendung eines gezielt zusammengesetzten Bindemittels mit Dodekacalciumheptaaluminatfluorid (11CaO·7Al2O3·CaF2) wurde das Problem der Verträglichkeit zwischen Zement und Holzpartikeln gelöst. Die vermehrte Ettringitbildung während der Hydratation des Zementes in Anwesenheit von Holzpartikeln führte zu schnellem Erstarren und Erhärten der Holzbetone. In Abhängigkeit vom Holzanteil im Holzbeton konnten mit diesem Bindemittel die Betone plastischer Konsistenz mit Rohdichten zwischen 600 und 850 kg/m3 und Festigkeiten zwischen 2 und 10 MPa hergestellt werden.

Die Verbesserung der Produktqualität sowie die Erhöhung der Wirtschaftlichkeit der Produktion sind bei Fertigungsprozessen unabdingbar. Die damit verbundene Steigerung der Schnittgeschwindigkeit birgt allerdings auch eine Gefahr beim Einsatz unzureichend gewuchteter Werkzeuge und Werkzeugaufnahmen. Im Rahmen eines von der Deutschen Gesellschaft für Holzforschung (DGfH) und der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen geförderten Projektes (AiF-Nr.: 14273) haben das Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) der TU Braunschweig und das Fraunhofer Institut für Schicht- und Oberflächentechnik (IST) in Zusammenarbeit mit Industriepartnern eine sensorintegrierte HSK-Werkzeugaufnahme entwickelt, die selbstständig während des Betriebs Unwuchten und Spannkräfte erkennen kann. Durch die Applikation von Dünnschichtsensorik auf die Plananlage der Aufnahme ist diese in der Lage, in Verbindung mit der Maschinensteuerung bei unzulässigen Unwuchten oder Spannkräften ein Not-Aus-Signal auszulösen und so bereits beim Hochfahren der Spindel die Arbeitssicherheit signifikant zu erhöhen.

Der biotechnologische Prozess Bioincising beinhaltet den kontrollierten Einsatz von Physisporinus vitreus (Empa 642), einem Basidiomyceten, der durch den selektiven Abbau der Membranen der Hoftüpfel (Tori) die Permeabilität von Fichten- und Tannenkernholz signifikant erhöht. Für einen effizienten und optimierten biotechnologischen Einsatz von P. vitreus ist es von großer Bedeutung, die wachstumbeeinflussenden Faktoren zu determinieren. In der vorliegenden Arbeit wurde das Verhalten von P. vitreus (Stamm 642) unter kombinierten Faktoren (Temperatur: 10, 15, 20 °C; Wasseraktivität aw: 0,892, 0,928, 0,955, 0,982, 0,998; pH-Wert: 4, 5, 6) untersucht sowie durch die Anwendung der Response Surface Methode (RSM) modelliert. Die statistische Analyse zeigte einen hochsignifikanten (P<0,0001) Effekt der Temperatur und der Wasseraktivität und einen signifikanten Effekt des pH-Wertes (P<0,05). Der getestete Stamm wies eine hohe Sensitivität gegenüber sinkenden Wasseraktivitäten auf und zeigte bereits bei einem aw-Wert von 0,955 kein radiales Wachstum mehr. Die Response Surface Methode zur Modellierung der kombinierten Faktoren bestätigt, dass die Wasseraktivität und damit die Holzfeuchte für die Optimierung des biotechnologischen Prozesses von großer Bedeutung ist.

Der Bedarf nach Anstrichstoffen auf Basis von Alkydharzen und trocknenden Ölen ist trotz anders lautender Prognosen immer noch sehr hoch. Es handelt sich dabei um chemisch vernetzende Systeme, die lediglich physikalisch trocknenden Farben und Lacken in vieler Hinsicht überlegen sind. Die Tatsache, dass sie teilweise aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen, ist ein weiterer Pluspunkt. Zur Trocknung benötigen diese Farben und Lacke einen metallhaltigen Beschleuniger, in der Regel sind dies Cobaltsalze organischer Säuren. Cobalthaltige Verbindungen sind jedoch aufgrund ihres toxikologischen Potenzials unter Druck geraten, möglicherweise werden Cobaltcarboxylate in naher Zukunft mit Carcinogen Kat. 2 gekennzeichnet werden müssen. Dies führte zur Suche nach alternativen Trockenstoffen. In diesem Artikel werden Versuchsergebnisse mit einem cobaltfreien Trocknungsbeschleuniger beschrieben.

Eines der Hauptprobleme, das die europäische Industrie bis zum Jahr 2010 lösen muss, ist die Umsetzung der VOC-Richtlinie (Richtlinie 1999/13/EG), respektive Decopaint-Richtlinie (Richtlinie 2004/42/EG) zur Reduzierung der Emission flüchtiger organischer Verbindungen. Ziel eines europäischen Projektes im Programm Intereg IIIB/CADSES war, den Umsetzungsgrad der VOC-Richtlinie in ausgewählten europäischen Ländern zu untersuchen. Dabei wurde die Ausgangssituation ausgewählter Partnerbetriebe verschiedener europäischer Länder untersucht, um schließlich an ausgewählten Firmen VOC-konforme Lösungen zu erarbeiten. Es zeigte sich, dass besonders Holz beschichtende Firmen in Deutschland und Slowenien größere Anstrengungen unternehmen müssen, als in den restlichen europäischen Ländern, da hier niedrigere Schwellwerte für den Lösemittelverbrauch gelten. Das abgeschlossene Projekt wird in einem Folgethema fortgesetzt. Es besteht für kleine und mittelständische Unternehmen im Zeitraum 2009/2010 die Möglichkeit, eine kostenlose Beratung zur VOC-Bilanzierung und zu möglichen Reduzierungsstrategien zu erhalten.