Vom Holz zum Holzwerkstoff - AHB - Berner Fachhochschule

88
FORSCHUNGSARBEITEN
werden unterschiedlich hydrothermisch vorbehandelte Birkenstämme (Betula
ssp.) geschält und danach bei 103°C getrocknet. Daraufhin werden ABES-
Messungen an diesen Proben durchgeführt, um den Einfluss der Vorbehandlung
auf die Scherfestigkeit der Klebfuge zu untersuchen.
River 1981 setzt sich mit der Theorie von Goland und Reissner bezüglich der
Verteilung der Spannungen bei überlappenden Verbindungen auseinander. Er
beschreibt dabei Testverfahren, die wie bei ABES-Messungen auf einer Zug-
scherprüfung basieren. Insbesondere werden dabei Manipulationsmöglichkeiten
beschrieben, um die wahren Schereigenschaften einer Klebfuge zu bestimmen.
Diese Erkenntnisse greifen Humphrey und Zavala 1989 wieder auf und be-
schreiben die Spannungsverteilung während der Zugscherprüfung von ABES-
Messungen.
Weber 2007 untersucht die Eignung des ABES-Prüfverfahrens zur Ermittlung
der optimalen technologischen Parameter für die Spanplattenherstellung. Der
Autor kommt zu dem Schluss, dass die mit dem ABES gesammelten Daten nur
eingeschränkt auf die Eigenschaften von Spanplatten übertragbar sind.
Chowdhury und Humphrey 2006 haben das ABES um eine Vorrichtung zur
Injektion von Flüssigkeiten erweitert, um auf diese Weise den Einfluss von Zu-
satzstoffen auf die Kinetik der Festigkeitsentwicklung von Phenol-
Fromaldehyd-Klebharzen zu untersuchen. Sie konnten mit diesem Verfahren
relativ einfach nachweisen, dass sich die Aushärtung eines Phenol-
Formaldehyd-Harzes durch Zugabe von Methylformiat, nicht aber von Ammo-
niak beschleunigen lässt.
Die Werte der Scherfestigkeit, welche mittels des ABES ermittelt werden, er-
lauben Aussagen über die Festigkeitsentwicklung in Klebfugen unter definierten
Bedingungen. Für die Herstellung und Charakterisierung von span- und faserba-
sierten Holzwerkstoffen ist allerdings die Festigkeit senkrecht zur Platteneben,
die sog. Querzugfestigkeit, von herausragender Bedeutung. Eine direkte Über-
FORSCHUNGSARBEITEN
tragung der ABES-Ergebnisse auf die Entwicklung der Querzugfestigkeit in
Span- und Faserplatten ist aufgrund der unterschiedlichen Geometrien der Holz-
elemente und der sich daraus ergebenden unterschiedlichen Bedingungen wäh-
rend der Plattenherstellung wie auch bei der Werkstoffprüfung nicht möglich.
Von Heinemann 2004, Fruehwald et al. 2001 und Roos 2000 wurde daher eine
Methodik zur anwendungsnahen Bestimmung der Festigkeitsentwicklung wäh-
rend des Heißpressens von Span- und Faserwerkstoffen entwickelt. Die Proben-
herstellung und Festigkeitsprüfung geschieht dabei im sog. Integrated Pressing
and Testing System (ipates). Im Gegensatz zur ABES-Prüfung, bei der es zu ei-
ner Scherbelastung der Klebfuge kommt, wird beim neu entwickelten Prüfver-
fahren eine Zugprüfung senkrecht zur Probenebene vorgenommen. Dieser
Prüfmodus reflektiert die Prüfbedingungen, wie sie zur Bestimmung der Quer-
zugfestigkeit senkrecht zur Plattenebene gemäß DIN EN 319 definiert sind. Auf
die spezifischen Unterschiede zwischen den Festigkeitsmessungen entsprechend
dem ipates-Verfahren und der DIN EN 319 wird weiter unten näher eingegan-
gen.
Wie beim ABES wird mithilfe des ipates die Festigkeit von Holz-Klebharz-
Systemen in Abhängigkeit von der Presszeit bestimmen. Allerdings ist es beim
ipates erforderlich, unmittelbar vor der Festigkeitsbestimmung eine Span- oder
Faserprobe zu formen. Entsprechend der sich daraus ergebenden Anforderungen
stellt das ipates eine Miniaturpresse mit integrierter Prüfvorrichtung zur Be-
stimmung der Querzugfestigkeit dar (siehe Abbildung 30). Das mit Klebharz
vermengte Faser- oder Spanmaterial wird zunächst in einen Zylinder von 100
mm Durchmesser gegeben und dann relativ schnell zu einer dünnen Probe ver-
dichtet. Während der nun folgenden Presszeit kommt es zur Aushärtung des
Klebharzes in der Span- oder Fasermatte. Gleichzeitig wird die Probe durch ei-
nen PU-Kleber, welcher vor Pressbeginn auf die runden Heizplatten aufgetragen
wurde, mit diesen verklebt. Nach einer definierten Zeit kann der Pressvorgang
abgebrochen und die Querzugfestigkeit unmittelbar anschließend bestimmt wer-
89