Vom Holz zum Holzwerkstoff - AHB - Berner Fachhochschule

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FORSCHUNGSARBEITEN
stimmten die simulierten Dichteprofile zumindest qualitativ gut mit gemessenen
überein. Die in Abschnitt 2.3.2 beschriebene Arbeit stellt eine Weiterentwick-
lung des von Humphrey entwickelten Modells dar.
Dai et al. 2000 und Zombori 2001 wendeten einen Ansatz zur Modellierung
des Dichteprofils an, der auf der Wahrscheinlichkeitstheorie basiert. Die Grund-
lagen für diesen Ansatz waren von Steiner und Dai 1993, Lang und Wolcott
1996 sowie Lenth und Kamke 1996 entwickelt worden. Die Holzwerkstoffmatte
wird hier im Gegensatz zum Modell von Humphrey 1994 nicht als Kontinuum
behandelt. Vielmehr werden die einzelnen Partikel mit ihren jeweiligen
Geometrien als solche berücksichtigt. Entsprechend ist dieser Ansatz bisher lediglich
auf OSB-Matten angewendet worden, bei denen die einzelnen Strands
im Vergleich zu Spänen oder Fasern relativ groß ausfallen.
Während des Heißpressvorgangs ergeben sich aber nicht nur Dichtevariationen
über den Plattenquerschnitt, sondern auch parallel zur Plattenebene. Gründe
hierfür sind zum einen externe Einflussfaktoren. So führen Unregelmäßigkeiten
beim Streuen der Matte unmittelbar zu Dichteunterschiede in der Platte, da die
Matte innerhalb der Presse nur in sehr beschränktem Maße fließfähig ist. Und
auch Unterschiede in den lokalen Pressdrücken bzw. Distanzen zwischen den
Heizplatten resultieren in lokal ungleichen Verdichtungsniveaus und Dichteprofilen.
Darüber hinaus können aber auch interne Faktoren zu teilweise deutlichen
Variationen des Dichteprofils über die Plattenbreite führen. Eine Erklärung für
dieses Phänomen wurde erstmalig von Thoemen 2004 gegeben. Er konnte durch
Simulationsrechnungen nachweisen, dass sich selbst bei Konstanz sämtlicher
Rohstoff- und Produktionsparameter die Dichteprofile, die sich entlang der Mittellinie
einer kontinuierlichen Presse und an den Kanten ergeben, zwangsläufig
voneinander unterscheiden müssen. Die Ursache für diese Unterschiede liegt
darin, dass die thermodynamischen Bedingungen in der Matte über die
Mattenbreite aufgrund des Gasdruckabfalls zum Rand hin nicht konstant sein
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können. Die sich daraus ergebenden Temperatur- und Feuchteunterschiede in
der Matte wirken sich auf die lokalen Dichteprofile aus.
Innere Spannungen und Verlauf des Pressdrucks
Die Materialverdichtung und die Entwicklung innerer Spannungen hängen eng
miteinander zusammen. Innere Spannungen äußern sich zum einen im
Mattengegendruck, der auf die Heizplatten wirkt. Andererseits kann aber auch
davon ausgegangen werden, dass die inneren Spannungen der verdichteten
Holzpartikel nach Verlassen der Heißpresse zu lokalen Spannungen auf die
Klebverbindungen zwischen den Fasern oder Spänen führen. Derartige Phänomene
sind bei unzureichender Klebharzaushärtung mit großer Wahrscheinlichkeit,
neben dem bereits im Abschnitt 2.2 beschriebenen Gasdruck, eine weitere
Ursache für Delaminationen von Platten unmittelbar hinter der Heißpresse. Experimentell
sind die inneren Spannungen auf Mikro-Ebene allerdings bisher
nicht untersucht worden.
Der Mattengegendruck auf die Heißplatten wird heutzutage sowohl in Laborpressen
als auch im industriellen Prozess gemessen. Der Verlauf des Pressdrucks
wurde dementsprechend auch zahlreich in Lehrbüchern und in der wissenschaftlichen
Literatur beschrieben (z.B. Deppe und Ernst 1964, May und
Mehlhorn 1969, Liiri 1969, May 1970, Bolton et al. 1989c, Wang und
Winistorfer 2000a, Pichelin et al. 2002). Zusammenfassend lässt sich sagen,
dass beim Pressen einer Holzwerkstoffmatte der Pressdruck bzw. der
Mattengegendruck ein Maximum am Ende des Schließvorgangs hat. Wird nun
die Mattendicke konstant gehalten, so kommt es aufgrund des visko-elastischen
Verhaltens von Holzwerkstoffmatten sowie durch die fortschreitende Erwärmung
und damit Erweichung der Matte zu einer Spannungrelaxation. Der Pressdruck
nimmt also wieder ab und nähert sich in der Regel einem relativ niedrigen
Endwert an.
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