JAHRGANG 49, AUSGABE 2/2008

Bei der Herstellung von Holzwerkstoffen ist die Wahl der Zerkleinerungsprozesse abhängig von den zu zerkleinernden Rohstoffen. Die bisher übliche einfache Unterteilung in eine direkte und indirekte Zerspanung wird den tatsächlich in der Holzwerkstoffindustrie eingesetzten Verfahrensvarianten nicht mehr gerecht. Es ist aus technologischer Sicht zweckmäßig, auch die Zerkleinerungsbedingungen bei der Verfahrensbeschreibung zu berücksichtigen. Einen besonderen Stellenwert hat die Zerkleinerungstechnik bei der Herstellung lamellierter Holzteile für die Herstellung von Engineered-Wood-Products (EWP). Imzweiten Teil des Beitrages werden daher die Herstellung und die Eigenschaften eines EWP aus uniformen Spanstreifen beschrieben.

Platten aus Fichten- und Tannenholz im Format von 1 m· 3m und einer Dicke von 10 cm wurden industriell unter Einwirkung von Druck und Wärme senkrecht zur Plattenebene auf 5 cm Plattendicke in vorwiegend radialer Richtung verdichtet. Die Verdichtung war unter industriellen Bedingungen problemlos realisierbar. Senkrecht zur Plattenebene bildete sich ein ausgeprägtes Rohdichteprofil mit erhöhter Dichte in den Randzonen aus, wie es bei Partikelwerkstoffen bekannt ist. Im Elektronenmikroskop war insbesondere eine Verdichtung des Frühholzes deutlich erkennbar. Teilweise kam es durch die Querkontraktion und die thermische Belastung des Klebstoffes zu einer Schädigung der Klebfugen.

Untersuchungen haben gezeigt, dass das Ultraschallglätten von Fensterprofilen in die Einzelteilfertigung von Holzfenstern integriert werden kann. Prüfungen zur Gebrauchstauglichkeit weisen nach der Beschichtung von Ultraschall geglätteten und traditionell geschliffenen Profilflächen gleichwertige Ergebnisse auf. Wirtschaftliche Vorteile ergeben sich aus dem Wegfall von Arbeitsgängen verbunden mit dem Schleifen und Manipulieren der Werkstücke von Hand. Voraussetzung für eine Umsetzung ist die praktische Realisierung einer geeigneten Glättvorrichtung für profilierte Fensterkanteln.

Der Beitrag berichtet über Eigenschaftsvorteile und Verarbeitungsspezifika von vernetzten duroplastischen WPC (HIPE.WOOD) basierend auf einer neuen Generation von extrudierbaren Melaminharzen. Aufgrund ihrer modifizierten Struktur besitzen diese Melaminharze ein thermoplastisches Prozessfenster, das es ermöglicht, Mischungen mit Holzpartikeln auf kommerziellen Extrusionslinien unter Vernetzung zu extrudieren. Gegenüber der Extrusion von Thermoplast basierenden WPC muss jedoch das Werkzeug modifiziert werden. Das Temperaturprofil ist dem Melaminharz angepasst. Die extrudierbaren Melaminharze verbinden die hervorragende Produktperformance der Duroplasten mit den Vorzügen einer Extrusion zur Realisierung von komplexen Strukturen und Hohlprofilen. Sowohl die Harzmodifizierung als auch die Additivierung der Holz-Polymer-Mischung erlauben eine kontrollierte Extrusion und Vernetzungskinetik bei einer hervorragenden Produktperformance.

Thermoglätten ist ein Verfahren zur spanlosen Bearbeitung von Holz und Holzwerkstoffen, speziell für die Feinbearbeitung von Profilen. Dabei wird mittels Wärme das Lignin plastifiziert, lose Fasern werden in die Oberfläche gedrückt und fixiert, die Werkstoffoberfläche wird mittels Druck geglättet und verdichtet. Ein spezielles Anwendungsgebiet des Glättens ist das Rollglätten, das vornehmlich eingesetzt wird, um profilierte Schmalflächen von Möbelteilen zu vergüten, die anschließend mittels Flüssiglack, Pulverlack oder Kunststofffolie beschichtet werden. Auf der Grundlage von Entwicklungen des Institutes für Holztechnologie Dresden (IHD) hat der Werkzeughersteller AKE Knebel GmbH & Co. KG (AKE) eine Glättvorrichtung entwickelt, die entweder in Formatbearbeitungsmaschinen integriert oder mit einer separaten Vorschubeinheit betrieben werden kann. Diese Rollglätteinheit erlaubt das Glätten profilierter Schmalflächen bei Geschwindigkeiten von bis zu 40 m/min.

Der vorliegende Beitrag illustriert anhand der Produktion von Hartfaserplatten nach dem Nassverfahren die Möglichkeiten zur automatisierten Echtzeitanalyse von industriellen Prozessen auf Basis von Prozessdaten. Durch eine geeignete Betriebsdatenerfassungssoftware wurden die Maschinenparameter während der Produktion erfasst und mittels multivariater Statistik zur Generierung eines Prozessmodells verwendet. Es wird gezeigt, dass chemische und morphologische Information zu Halb- und Fertigprodukten durch kontinuierliche Erfassung von mehr als 500 Prozessdaten jederzeit abrufbar ist. Diese Daten sind zur Produkt begleitenden Qualitätskontrolle von Hartfaserplatten verwendbar.

Um den deutschen holzverarbeitenden Betrieben auch künftig einen Absatzmarkt zu sichern, ist höchste Produktqualität unabdingbar. Abrieb- und kratzfeste Oberflächen werden eine entscheidende Rolle spielen. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt wurden deshalb vom Leibnitz-Institut für Oberflächenmodifizierung Leipzig (IOM) und dem Institut für Holztechnologie Dresden (IHD) lösemittelarme, kratz- und abriebfeste Lacke für Holz- und Möbeloberflächen entwickelt, die mit harten Nanoteilchen modifiziert sind und zusätzlich – bei besonders hohen Ansprüchen an die Abriebfestigkeit – auch mit mikroskaligen Korundpartikeln ausgerüstet werden können. Teil 1 des Artikels behandelt die Herstellung und Performance der Nano-Kompositlacke. Mittels einer in-situ Organophilierung von Silica-Nanopartikeln in 100 %-UV-Acrylatsystemen lassen sich Holzbeschichtungen mit verbesserten mechanischen Eigenschaften herstellen. Abrieb-, Kratz- und Stoßfestigkeit sowie Mikrohärte, Elastizität und Mar-Resistance sind deutlich höher als bei Referenzmustern. Der im Folgeheft erscheinende Teil 2 beschäftigt sich mit den korundhaltigen Nano-Kompositlacken.

Um Holz auf Schäden hin zu untersuchen, müssen Verfahren auch an Ort und Stelle durchführbar sein, weil nicht immer die zu prüfenden Gegenstände in ein Labor gebracht werden können, wie z. B. lebende Bäume, Balken in Bauwerken etc. Mit Hilfe von mobilen, tragbaren Röntgenblitzröhren (unter 8 kg) und digitalen Radiografiesystemen, die ebenso ortsungebunden eingesetzt werden können, ist dieses möglich. Um die Anzeichen einer Schädigung im digitalen Röntgenbild zu erkennen, ist eine Bildbearbeitung notwendig. Hier werden die Ergebnisse von Röntgenuntersuchungen mit Blitzgeneratoren, einem digitalen Radiografiesystem auf Halbleiterbasis und einer automatisch ablaufenden Bildbearbeitung vorgestellt. Bei den Beispielen handelt es sich jeweils um eine Probe aus Nadelholz und einer aus Laubholz, die von geschädigten Bäumen und Bauwerken entnommen wurden. Dem einbaufrischen Bauteil wurden künstliche Strukturen eingebracht. Der geschädigte Eichenbalken entstammt dem Glockenstuhl der Marienkirche der Lutherstadt Wittenberg. Die aufgeführten Beispiele demonstrieren, wie mit transportablen Geräten innere Schäden im Holz zerstörungsfrei aufgespürt werden können.

Radiale Holzdichteprofile enthalten Informationen zur Holzqualität und erlauben die Rekonstruktion von standörtlichen und klimatischen Wachstumsbedingungen. Weil das hierfür bislang notwendige Röntgen von Dünnsägeschnitten aufwendig ist, sollte die Tauglichkeit eines Hochfrequenzverfahrens durch Profilvergleich geprüft werden.