Vom Holz zum Holzwerkstoff - AHB - Berner Fachhochschule

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FORSCHUNGSARBEITEN
Spanplatten stellte er dar, wie aus den verschiedenen Eigenschaften der einzel-
nen Plattenschichten die resultierenden Eigenschaften der Platte entstehen. Von
wesentlicher Bedeutung erwies sich dabei, unter Vernachlässigung von Roh-
stoffeinflüssen, neben den entsprechenden Dichten von Deck- und Mittelschicht
auch der Deckschichtanteil, der von ihm als das „Beplankungsverhältnis” der
Platte bezeichnet wurde.
Plath 1971 griff diesen Ansatz auf, erweiterte das Modell aber, indem er nicht
mehr von einem sprunghaften Wechsel der Platteneigenschaften an den entspre-
chenden Schichtgrenzen ausging. Stattdessen betrachtete er den Fall, dass sich
die Schichteigenschaften stetig innerhalb des Plattenquerschnitts ändern. Zu die-
sem Zweck näherte er das Dichteprofil durch mathematische Funktionen an,
wodurch es ihm möglich war, über die Korrelation des Elastizitätsmoduls mit
der Dichte den resultierenden E-Modul zu bestimmen. Dieser hängt laut Plath
von drei Parametern ab: dem Höchstwert des Elastizitätsmoduls, der größten
Dichte und einem Formfaktor, der sich aus dem Dichteprofil ergibt.
May 1977 erkannte in diesen Modellen jedoch Schwächen für den Fall, dass
Auswirkungen auf das Dichteprofil durch Variationen in der Verfahrenstechnik
getrennt von Auswirkungen durch Veränderungen der Rohstoffzusammenset-
zung erfasst bzw. berechnet werden sollen. Aus diesem Grund schlug er die Be-
rechnung eines Trägheitsmomentes aus dem entsprechenden „Dichteäquivalen-
ten” Plattenquerschnitt vor, wodurch die Eigenschaften von verschiedenen Roh-
stoffkombinationen auf eine einheitliche Dichte bezogen werden konnten. Nach
May stehen Unterschiede der berechneten Trägheitsmomente in einem direkten
und vorwiegend durch verfahrenstechnische Maßnahmen beeinflussbaren
Zusammenhang mit den technologischen Eigenschaften und gestatten es, Ursa-
che und Wirkung einer Maßnahme auch rechnerisch zu erfassen.
Einen ähnlichen Ansatz verfolgte auch Schröder 1994 in Ahnlehnung an das
Flächenträgheitsmoment aus der klassischen Mechanik: Während dieses von
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einer konstanten Dichte bei sich ändernder Querschnittsfläche ausgeht, errech-
nete Schröder das Dichteträgheitsmoment bei konstantem Querschnitt und sich
ändernder Dichte. Allerdings fand er dabei keine beziehungsweise nur unzurei-
chende Korrelationen mit ausgewählten physikalisch-technologischen Eigen-
schaften.
Suo und Bowyer 1995 schließlich entwickelten ein Modell, in dem sie, wie
schon May 1977 vorgeschlagen hatte, die Rohstoffeigenschaften des Aus-
gangsmaterials berücksichtigten: Aus dessen Dichte und der Orientierung der
Späne in den einzelnen Schichten einer Spanplatte berechneten sie, unter Be-
rücksichtigung des Dichteprofils, die Elastizitätsmoduln über den Querschnitt
und daraus den resultierenden E-Modul der gesamten Platte.
Einflussfaktoren auf das Dichteprofil
Aufgrund der großen Bedeutung des Dichteprofils für die mechanischen und
physikalischen Platteneigenschaften ist es für die industrielle Holzwerkstofffer-
tigung wie auch im Sinne der Entwicklung neuer Produkte wichtig, das Dichte-
profils während der Plattenfertigung gezielt einstellen zu können. Dazu sind
Kenntnisse über das Verdichtungsverhalten von Holzwerkstoffmatten und über
die Einflussfaktoren auf das Dichteprofil erforderlich.
Schon Strickler 1959 erkannte, dass die Dichte jeder Schicht des Querschnitts
in erster Linie von Druck und Feuchte dieser Schicht zu dem Zeitpunkt abhängt,
an dem die Temperatur Werte erreicht, die zur Aushärtung des Klebharzes und
der Bildung von ausreichenden Klebverbindungen zwischen den Holzpartikeln
vonnöten ist. Einen ähnlichen Ansatz verfolgte Suchsland 1962,1967, indem er
beschrieb, dass die einzelnen Schichten, nachdem die heißen Pressplatten die
Matte erreicht haben, der Reihe nach von außen nach innen unter Einfluss der
jeweiligen Temperatur- und Feuchteverhältnisse verdichtet werden. Er ging dabei
davon aus, dass jede Schicht entsprechend der geringsten Druckfestigkeit
verformt wird, die sie im Laufe der Heißpressung aufweist.
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