Holzwerkstoff
Holzwerkstoffe sind Werkstoffe, die durch Zerkleinern von Holz und anschließendes Zusammenfügen der Strukturelemente erzeugt werden. Dabei können die Elemente sowohl über Klebstoffe wie auch durch andere Bindemittel oder auch mechanische Verbindungen miteinander verbunden sein.
Beschreibung
Holzwerkstoffe können aus verschiedenen Typen von zerkleinertem Holz bestehen, die sich im Wesentlichen durch ihre Größe unterscheiden. Zu den größten Strukturelementen gehören Schnitthölzer, vor allem Bretter, sowie Furniere unterschiedlicher Dicke. Kleine Elemente stellen Holzspäne unterschiedlicher Größe (Grob- bis Feinspäne), Hackschnitzel, Holzwolle, Holzfasern und Stäube dar. Neben Holz können auch andere lignocellulosischen Materialien wie Getreidestroh, Hanfschäben oder Miscanthus verwendet werden.
Üblicherweise werden platten- oder strangförmige Holzwerkstoffe durch Mischung der verschiedenartigen Holzpartikelformen mit natürlichen und synthetischen Bindemitteln (Klebstoffe) und ggf. einer Zugabe weiterer Additive, zum Beispiel Hydrophobierungsmittel oder Holzschutzmittel oder Farbpartikel, im Zuge einer anschließenden Heißverpressung hergestellt. Auch mechanische Verbindungen beispielsweise über Schrauben, Dübel oder Nut-Feder-Verbindungen sind möglich.
Im Vergleich zu Vollholz verändern sich bei der Zerkleinerung des Holzes eine Reihe von Eigenschaften. So nimmt die Homogenität des Materials bei zunehmendem Aufschluss zu, zugleich sinkt jedoch die Festigkeit der Produkte und auch der Energieeinsatz und die Umweltbeeinträchtigung wachsen gegenüber dem Vollholzeinsatz. Die Dämmeigenschaften und die Oberflächengüte verbessern sich dagegen.
Arten von Holzwerkstoffen
Holzwerkstoffe lassen sich aufgrund der unterschiedlichen verwendeten Strukturelemente unterscheiden. Dabei unterscheidet man in Werkstoffe auf Vollholzbasis, Furnierwerkstoffe, Spanwerkstoffe, Faserwerkstoffe und Verbundwerkstoffe aus verschiedenen Strukturelementen.
Vollholzwerkstoffe und Furnierwerkstoffe
Als Vollholzwerkstoffe bzw. Werkstoffe auf Vollholzbasis werden alle Holzwerkstoffe zusammengefasst, die auf Massivholzelementen, vor allem Bretter oder Stäbchen, basieren. Demgegenüber bestehen Holzwerkstoffe auf Furnierholzbasis aus dünnen Schälfurnieren. Vollholz- und Furnierholzwerkstoffe unterscheiden sich entsprechend im wesentlichen bezüglich der Dicke der eingesetzten Holzelemente, entsprechend können beide sowohl als Sperrholz aus jeweils um 90° gedreht aufeinander verklebten Lagen oder Schichtholz mit parallel liegenden Lagen gefertigt werden. Bei ersteren verlaufen die Fasern der sichtbaren Oberflächen auf beiden Seiten parallel. Die Anzahl der Lagen ist daher meist ungerade.
Bei den Vollholzwerkstoffen haben vor allem die Güte der eingesetzten Hölzer , die Art der Verbindung, der Schichtaufbau und die Schnittrichtung Einfluss auf die Festigkeitseigenschaften des Werkstoffs. So kann bsp. die Tragfähigkeit eines Schichtholzes erhöht werden, wenn Brettschichten mit hoher Festigkeit in den Außenlagen eingesetzt werden. Die Schnittrichtung beeinflusst die Formbeständigkeit, da von ihr Spannungen innerhalb des Werkstoffs abhängig sind. Zu den Holzwerkstoffen auf Vollholzbasis gehören:
- Brettsperrholz (auch als Massivholzplatten oder Leimholzplatten bezeichnet), bei dem dickere Brettlagen querverleimt werden. Brettsperrhölzer können ein- oder mehrschichtig sein und werden vor allem als tragende Wand-, Dach- oder Deckenplatten verwendet. Massivholzplatten mit Dicken über 12 Zentimeter werden in der Regel als Hohlraumkonstruktionen gefertigt.
- Brettschichtholz und andere Brettstapelkonstruktionen, bei denen der der Faserverlauf der Brettlagen überwiegend gleichgerichtet ist. Die Bretter können einfach verleimt oder auch mechanisch über Nägel, Dübel oder Nut-Feder- bzw. Schwalbenschwanzsysteme verbunden sein.
- Stabsperrholz, Lamelliertes Holz oder andere stabförmig verblebte Elemente aus Vollholz
- Vollholzelemente aus kreuzweise geschichteten Brettern, die über Dübel und Nägel verbunden sind und als große Bauelemente beispielsweise im Hausbau verwendet werden. Dabei können komplette Wände mit ausgeschnittenen Fenstern und Türen als Elemente vorliegen.
Die Einteilung von Furnierholzwerkstoffen erfolgt ebenso wie bei den Vollholzwerkstoffen primär nach dem Plattenaufbau, wobei im Falle des Furnierholzes durch die geringe Dicke der eingesetzten Elemente eine größere Variationsbreite möglich ist. Zu den Holzwerkstoffen auf Furnierholzbasis gehören:
- Furniersperrholz (FU) - besitzt eine hohe Formbeständigkeit durch querverleimte Furniere. Hierzu gehören auch die Multiplex-Platten mit bis zu 35 Furnierschichten.
- Furnierschichtholz
- Furnierstreifenholz
- Biegesperrholz - meist dreilagig, wobei die mittlere Schicht dünner ist als die äußeren. Wie schon der Name sagt, lässt sich diese Sperrholzsorte leicht biegen ohne zu brechen (i.d.R. bis auf den Durchmesser einer Weinflasche)
Furnierholzwerkstoffe werden in der Regel unbeschichtet gefertigt, können jedoch auch mit verschiedenen Werkstoffen beschichtet sein. Dazu gehört insbesondere Melaminharz (Resopal), aber auch Linoleum und andere Werkstoffe können genutzt werden. . Besondere Furniersperrhölzer sind zudem lackiert, metallbewehrt oder fungizid-geschützt. Eine Besonderheit stellt das Kunstharzpressholz (KP) dar, bei dem Furnierholz mit Kunstharz, vor allem Phenolharz imprägniert und unter hohen Temperaturen zu einem Holzwerkstoff mit sehr hoher Dichte und Festigkeit verpresst wird.
- Spanplatten
- Grobspanplatte (Oriented Strand Board, OSB)
Holzfaserwerkstoffe
Holzfaserwerkstoffe werden aus Holz, Sägenebenprodukten oder Resthölzern, aber auch aus anderen holzfaserhaltigen Pflanzen wie zum Beispiel Flachs oder Raps hergestellt.
Man unterscheidet folgende Unterarten:
- Poröse Faserplatte
- Bitumen-Faserplatte
- weiche Holzfaserdämmplatte
- Mitteldichte Holzfaserplatte (MDF)
- Harte Holzfaserplatte
- Kunststoffbeschichtete dekorative Faserplatte
Verbundwerkstoffe
Verbundwerkstoffe zeichnen sich dadurch aus, dass sie aus verschiedenen Materialien bestehen. Dabei können sie sowohl aus unterschiedlichen Holzfragmenten wie auch aus Holzelementen und anderen Materialien wie Kunststoffen, Beton oder Papier bestehen. Auch die Art des Verbundes kann sich stark unterscheiden.
In der Regel handelt es sich entweder um mehrschichtige Werkstoffe wie dies bei der Verbundplatte der Fall ist. Hierbei werden hochfeste Decklagen mit leichten Mittellagen kombiniert, wodurch sich eine Gewichtseinsparung ergibt. Andere Verbundwerkstoffe bestehen beispielsweise aus Spänen oder Fasern in einer Matrix aus Kunststoff, Harzsystemen oder Beton.
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Sandwichplatte aus Furnier und Polystyrolkern -
Verbundplatte aus OSB-Mittellage und MDF-Decklagen -
Zementgebundene Spanplatte -
Profilblock aus einem Wood-Plastic-Composite
Sonstige
- Arboform ist ein thermoplastisch verarbeitbarer Werkstoff aus Lignin und anderen Holzbestandteilen.
- Lignostone ist ein im Autoklaven verdichteter Werkstoff basierend auf Holz, erfunden 1915 von Fritz und Hermann Pfleumer. Er wird noch heute aus zusammen mit Kunstharz verpressten Buchenholzfurnieren erzeugt.
Verwendung von Holzwerkstoffen
Die Vorzüge dieser Werkstoffe sind vielfältig. Zum einen bedeutet das Plattenformat eine erhebliche Arbeitserleichterung, da das Besäumen, Abrichten und Hobeln entfällt; zum anderen zeichnen sie sich durch eine höhere Formbeständigkeit im Vergleich zum Massivholz aus. Holzwerkstoffe sind für ihren jeweiligen Zweck optimiert; sie sind beispielsweise feuchtigkeitsbeständig, fungizid-geschützt oder durchschusshemmend erhältlich. Die großen Formate bieten sich für den großflächigen Möbelbau oder Verplankungen an.
In Span- und Holzfaserwerkstoffen werden viele Reste aus der Holzindustrie verarbeitet, wie beispielsweise Äste und Späne, als auch Recyclingholz. Durch die Verwendung von Plattenwerkstoffen und Furnieren können zudem wertvolle Ressourcen (z. B. Tropenhölzer) geschont werden. Sie sind also sehr wirtschaftlich und außerdem meistens wesentlich preisgünstiger als Massivholz.
Durch die Verwendung von Holzwerkstoffen können die positiven Eigenschaften des Holzes besser genutzt werden. Sie ermöglichen eine industrielle Verarbeitung standardisierter Produkte – mit berechenbaren mechanischen Eigenschaften. Holzwerkstoffe sind gebräuchlich für die Herstellung von Möbeln und Bauprodukten.
Auf der anderen Seite gibt es Bedenken bezüglich des Einsatzes von Holzwerkstoffen, welche meist auf der Emission von Schadstoffen begründet sind. Hier werden besonders Formaldehyd aus den Bindemitteln angeführt und auch flüchtige organische Verbindungen (VOC), welche aus dem Holz an sich stammen (beispielsweise Terpene). Deshalb wird Holz gelegentlich nur mehr nach Aufbringung einer undurchlässigen Schicht (Lack) als innenraumtauglich betrachtet (z.B. in Japan). Formaldehydemissionen aus den Bindemitteln werden von manchen Herstellern durch den Einsatz formaldehydfreier Kleber (z.B. Polyurethan-Kleber) vermieden.
Literatur
- Peter Niemz, André Wagenführ: Werkstoffe aus Holz. In: André Wagenführ, Frieder Scholz: Taschenbuch der Holztechnik. Fachbuchverlag im Carl Hanser Verlag, Leipzig 2008; S.127-259. ISBN 978-3-446-22852-8.
- Manfred Dunky, Peter Niemz: Holzwerkstoffe und Leime. Springer Verlöag, Heidelberg 2002. ISBN 3-540-42980-8.
