Fachagentur Nachwachsende RohstoffeEin Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Erhöhung der Festigkeiten und der Feuerbeständigkeit von Leichtbau-Holzwerkstoffen durch Basaltinlays und mineralische Bindemittel - Akronym: HolzBasalTec

Anschrift
Georg-August-Universität Göttingen - Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie - Burckhardt-Institut - Holzbiologie und Holzprodukte
Büsgenweg 4
37077 Göttingen
Projektleitung
Prof. Dr. Carsten Mai
Tel: +49 551 39-19807
E-Mail schreiben
FKZ
22011017
Anfang
01.10.2018
Ende
31.12.2022
Ergebnisverwendung
Das Forschungsprojekt HolzBasalTec konnte nachweisen, dass eine Verstärkung von Holzwerkstoffen mit Basaltfasergeweben die Biegefestigkeiten von Spanplatten und OSB stark erhöhen kann, ohne dabei die Querzugfestigkeit negativ zu beeinflussen. Dazu ist eine Implementierung der Gewebe nahe der Plattenoberfläche vorteilhaft. Die Untersuchungen von verschiedenen modifizierten Basaltoberflächen zeigte, dass von den untersuchten Beschichtungen die höchsten Festigkeiten und Steifigkeiten mit einem acrylatbeschichteten Basaltgewebe erzielt werden können. Diese Beschichtung gewährleistet für die meisten konventionellen Bindemittel im Holzwerkstoffsektor die höchste Adhäsion zwischen Basalt und Bindemittelmatrix. Die Basaltverstärkung der Plattenwerkstoffe ermöglichte es dichtereduzierte Platten herzustellen, welche den normativen Anforderungen der Holzwerkstoffindustrie entsprechen. Es konnte nachgewiesen werden, dass sich die relative Verstärkung von OSB sowie Spanplatten aufgrund der Größen der eingesetzten Holzpartikel unterscheiden. Im zweiten Teilbereich dieses Projektvorhabens wurde gezeigt, dass eine Verwendung von mineralischen Bindemitteln zur Reduktion der Brennbarkeit von Spanplatten oder OSB mit technischen Problemen verbunden ist. Die verwendeten Dispersionen sind in der Lage die kalorimetrischen Eigenschaften geringfügig zu verbessern, jedoch wirken sie sich negativ auf die mechanischen aus. Es wurde ebenfalls deutlich, dass eine reine Substitution der Bindemittel durch mineralische Flammschutzkleber nicht ausreicht, um einen geeigneten Flammschutz zu gewährleisten. Eine zusätzliche Versuchsreihe mit basaltfaserverstärkten zementgebundenen Spanplatten ergab, dass durch eine Verstärkung mit Basaltinlays eine Erhöhung des Holzbestandteils über das übliche Maß hinaus möglich ist, ohne dass es zu nennenswerten Festigkeitsverlusten kommt. Ein Holzanteil von 30 m% wiest immer noch höhere Biegefestigkeiten auf als Referenzplatten mit einem geringeren Holzanteil.
Aufgabenbeschreibung
Ziel des geplanten Projektvorhabens ist die Optimierung der Festigkeiten und der Feuerbeständigkeit rohdichtereduzierter einschichtiger und dreischichtiger Spanplatten und Oriented Strand Boards (OSB) für den Bausektor und die Verpackungsindustrie. Durch den Einsatz geeigneter Matten (Inlays) auf Basaltbasis sollen die für den Bausektor notwendigen Mindestanforderungen an die Festigkeit (insbesondere der Biegefestigkeit) trotz reduzierter Rohdichten erfüllt werden. Spanplatten und OSB für den Bausektor werden größtenteils mit polymerem Diphenylmethandiisocyanat (pMDI), Phenol-Formaldehyd-Harzen (PF-Harz) oder Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Harzen (MUF-Harz) gebunden, um eine entsprechende Wasserbeständigkeit der Werkstoffe zu gewährleisten. Für die Erreichung hoher Festigkeitswerte ist eine gute Anbindung der Bindemittel an die Basaltfasermatten und damit eine feste Einbindung der Basaltfasermatten in den Werkstoffverbund notwendig. Um dies zu erreichen, sollen die Oberflächen der Basaltfasermatten modifiziert werden. Dazu sollen vor allem Silanverbindungen eingesetzt werden. Der zweite Aspekt dieses Forschungsvorhabens betrifft die Optimierung der Feuerbeständigkeit von Holzwerkstoffen, die in vielen Bereichen des Bausektors gewährleistet werden muss. Für diesen Forschungsansatz sollen alternative Klebstoffgemische auf Mineralbasis (Wasserglas, Kieselsole), die einen entsprechenden Feuerschutz bieten, entwickelt und in Kombination mit den typischen Bindemitteln (Isocyanat, PF-Harz und MUF-Harz) eingesetzt werden. Die entwickelten Bindemittelsysteme werden dann auch für die Werkstoffe mit Basaltinlays angewandt. Die Festigkeitswerte sowie das Brandverhalten der hergestellten Produkte werden nach Normverfahren der Industrie evaluiert.

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