Eigenschaftsoptimierung von Holzwerkstoffen in der Außenanwendung

Der Holzwerkstoffmarkt ist heute sowohl durch eine Globalisierung als auch durch die Forderung seitens der Abnehmer nach Produkten mit einem spezifischen Eigenschaftsprofil charakterisiert. Eine langfristige Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit von Holzwerkstoffen erfordert die Entwicklung von Spezialprodukten beziehungsweise die Erweiterung der Produktpalette. Ein weites Feld der Spezialisierung bietet dabei der Einsatz von modifizierten Holzwerkstoffen im Außenbereich.

Im Rahmen eines Projektes wird am Institut für Holzphysik in Zusammenarbeit mit dem Institut für Holzbiologie und Holzschutz der BFH, Hamburg an der Entwicklung von Holzwerkstoffen für die Verwendung in Gebrauchsklasse (GK) 3 gearbeitet. Die Eigenschaftsoptimierung soll dabei ohne einen höheren Klebstoffanteil und nach Möglichkeit unter Verzicht auf einen Zusatz von Holzschutzmitteln erfolgen. Die Verfahrenstechnik soll zudem so weit entwickelt werden, dass mittelfristig eine industrielle Produktion durch kleine und mittelgroße Unternehmen der Holzwirtschaft möglich wird.

Eine geeignete Modifizierung von Vollholz zur Erhöhung der Dauerhaftigkeit stellt eine thermische Behandlung dar. Diese Methode zur Erhöhung der Dimensionsstabilität und der Resistenz gegenüber mikrobiellen Befall sowie zur Minderung der Feuchteaufnahme wird bereits im industriellen Maßstab durchgeführt, und auch die thermische Vergütung von Spanplatten ist bekannt (FWD- Verfahren nach Burmester). Der Grad der Vergütung hängt dabei von den Prozessparametern Temperatur, Feuchte, Druck und Behandlungsdauer ab. Die Erkenntnisse aus diesen Verfahren sollen auf plattenförmige Holzwerkstoffe (OSB, Spanplatte und Sperrholz) übertragen werden, und zwar entweder durch Hitzebehandlung des Ausgangsmaterials (Strands, Späne, Furnier) oder der bereits verpressten Platten.

Durch Variation der oben genannten Größen wird im industriellen Produktionsablauf die thermische Vergütung durchgeführt, das bedeutet in den Prozessabschnitten, in denen das Material beziehungsweise der Werkstoff Hitze ausgesetzt ist; im Einzelnen sind dies Trocknung, der Pressvorgang und die anschließende Lagerung im Stapel. Die Eigenschaften der Plattenwerkstoffe werden durch Prüfung der Klebfestigkeit, Feuchte- und Witterungsbeständigkeit sowie Pilzresistenz bestimmt. Besonderes Augenmerk wird auch auf die Weiterentwicklung von Prüfverfahren gelenkt, um die Langzeit-Performance schneller beurteilen zu können.

In bisherigen Vorversuchen an OSB wurden zwei Ansätze der Vergütung verfolgt, eine Vorbehandlung der Strands in Luftatmosphäre und eine Nachbehandlung der verpressten Platten im Stapel für verschiedene Zeiten; bei beiden Verfahren wurde die Temperatur variiert. Als Klebstoffsysteme wurden Isocyanat (PMDI) und Melamin-Harnstoff-Phenol-Formaldehyd-Harz (MUPF) eingesetzt.

Grundsätzlich ließen sich mit den durchgeführten Untersuchungen die Dickenquellung und Wasseraufnahme reduzieren; der Einfluss der Temperatur auf die Eigenschaftsverbesserung überwiegt dabei den der Behandlungsdauer. Platten aus bei 180°C thermisch vorbehandelten Strands erreichen eine Verbesserung der Dickenquellung, wie sie bei Referenzplatten aus unbehandelten Strands nur durch Zugabe von Paraffin möglich ist. Trotz einer zunehmenden Versprödung des Materials zeigten die Platten aus vorbehandelten Strands keine Verschlechterung der Querzugfestigkeit.

Für die Konditionierung der Platten im Stapel erwies sich MUPF für die gewählten Temperaturen bis 180°C auch über kurze Behandlungszeiträume als nicht hydrolysebeständig, so dass eine Verschlechterung der Eigenschaftswerte eintritt. Die mit hydrolysebeständigem PMDI verleimten Platten zeigen dagegen durch hohe Stapeltemperaturen und –zeiten eine Verbesserung der geprüften Eigenschaften. Zudem wirkte sich eine höher eingestellte Plattenfeuchte positiv auf die Ergebnisse aus.

Mit den Erkenntnissen der bisher gemachten Arbeiten wird in folgenden Untersuchungen die Vorbehandlung bei höheren Temperaturen in Stickstoff- und Wasserdampfatmosphäre durchgeführt, mit dem Ziel, in geringerer Zeit als in den bisherigen Experimenten einen hohen Vergütungseffekt zu erzielen. Das Projekt wird über die Deutsche Gesellschaft für Holzforschung von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (Fördernummer: 13699N) aus Mitteln des BMWA gefördert.

Kontakt:
Dr. Matthias Ruetze
Bundesforschungsanstalt f. Forst- und Holzwirtschaft, Zentrale Information
Leuschnerstr. 91
21031 Hamburg
Tel.: 040-73962-247
Fax: 040-73962-480
E-Mail: ruetze@holz.uni-hamburg.de

Source

Bundesforschungsanstalt f. Forst- und Holzwirtschaft vom 2004-03-01.

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