Fachagentur Nachwachsende RohstoffeEin Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Verbesserung des Brandschutzes für Konstruktionen mit Ingenieurholzbauprodukten und -systemen; Teilvorhaben 1: Klassifizierungsmethode für Klebstoffe und Klebstoffverhalten bei erhöhten Temperaturen - Akronym: FIRENWOOD

Anschrift
Universität Stuttgart - Otto-Graf-Institut - Materialprüfungsanstalt
Pfaffenwaldring 32
70569 Stuttgart
Projektleitung
Dr. Simon Aicher
Tel: +49 711 68562287
E-Mail schreiben
FKZ
2219NR120
Anfang
01.04.2019
Ende
01.10.2022
Ergebnisverwendung
Zur Erreichung der Zielsetzung, die infolge der Vielfalt der heute verwendeten chemisch-physikalisch unterschiedlichen Klebstofffamilien und –produkte eine sehr komplexe Thematik adressierte, wurden in dem Forschungsvorhaben 13 unterschiedliche Klebstoffe aus fünf generisch unterschiedlichen Klebstofffamilien (Phenol-Resorcin-Formaldehyd (PRF), Melamin-(Harnstoff-)Formaldehyd (MUF/MF), Einkomponenten-Polyurethan (1K-PUR), Emulsion-Polymer-Isocyanat (EPI), Zweikomponenten-Epoxydharz (2K-EP)) untersucht. Bei den Ergebnissen von letztlich sieben unterschiedlichen Prüfverfahren, die bezüglich der Prüfkörperform und Herstellung teilweise an bestehende Klebstoffprüfnormen angelehnt waren, war methodenübergreifend ein klebstofffamilien- und produktbezogen sehr differenziertes Klebfugen-Scherfestigkeits-Temperaturverhalten festzustellen. Die größte und reproduzierbare Trennschärfe aller untersuchten Verfahren zeigte die eng an EN 17224 angelehnte SLCS-Methode (einschnittige Druckscherprüfung), die erstmalig auch im Temperaturbereich von 232°C - 270°C angewandt wurde. Hierbei wurde zunächst für Vollholz-Referenzproben eine (bi-)lineare Temperatur-Festigkeits-Referenzkurve für die Temperaturbereiche 20°C - 180°C und, hier wesentlich, für 180°C - 270°C erstellt. Die untersuchten PRF, MUF und MF-Klebstoffe zeigten ein mit Vollholz weitgehend vergleichbares temperaturabhängiges Scherfestigkeitsverhalten bis zu 270°C auf. Im Gegensatz hierzu wiesen die 1K-PUR und EPI Klebstoffe weit überwiegend eine wesentlich ausgeprägtere Festigkeitsabminderung bei erhöhten Temperaturen im Bereich von rd. 180°C – max. 220°C auf. Basierend auf den Versuchsergebnissen konnte ein experimentell abgesichertes, transparentes Klebstoff-Klassifizierungssystem für das Hochtemperatur- und Brandverhalten von strukturellen Holzklebstoffen erstellt werden. Die entwickelten Klassifizierungsmethoden werden von den CEN-Normungsgremien TC 250/SC5 und TC 193/SC1 für die normative Umsetzung befürwortet.
Aufgabenbeschreibung
Übergeordnete Zielsetzung des Forschungsvorhabens war, die experimentellen Grundlagen sowie geeignete Klassifizierungsmethoden für strukturelle Holzklebstoffe für feuerwiderstandsfähige und diesbezüglich berechenbare Holzbauteile und –anschlüsse zu schaffen. Diesbezüglich gilt, dass bis heute in Europa, im Gegensatz zu Nordamerika, keine normativ oder baurechtlich geregelten Anforderungen an die Temperaturbeständigkeit von Klebstoffen für tragende Holzbauteile für den Temperaturbereich oberhalb 90°C existieren. Dieser Sachverhalt stellt für die vermehrte sichere Verwendung von Ingenieurholzbaustoffen die Holz-wuchsbedingt durchweg geklebt sind, eine erhebliche Einschränkung und einen erheblichen Wettbewerbsnachteil gegenüber weniger nachhaltigen nicht biogenen Rohstoffen dar. Weiterhin sollten verbesserte Berechnungs- und Bemessungsverfahren entwickelt werden, welche die optimierte und geregelte Anwendung von brandschutztechnisch sicheren Holzprodukten und Holz-Holz-Anschlüssen in (Holz-)Bauwerken ermöglichen. In dem von der Forschungsstelle bearbeiteten Teilvorhaben 1 sollten in den Arbeitspaketen (WPs) 2, 3 und 4 die folgende Projektaufgaben durchgeführt werden. Im Programmteil T 2.1 von WP2 sollte, sodann von zentraler Bedeutung für das Gesamtforschungsvorhaben, eine holztemperatur- bzw. brandrelevante Klassifizierungsmethode für Klebstoffe erarbeitet werden. Im T 2.2 sollten Eingangsgrößen für thermische und mechanische Modellierungen benannt werden. Das WP3 "Experimentelle Validierung" repräsentiert im Teilvorhaben 1 den größten Arbeitsumfang und legt die Grundlagen für das Klassifizierungssystem im WP 2. Im WP3-Programmteil T 3.1 "Klebstoffverhalten bei höheren Temperaturen" sollten vier unterschiedliche Prüfmethoden angewendet werden. Im WP4 oblag dem Teilvorhaben 1 in den Programmteilen T 4.1, T 4.2 und T 4.3 die Leitung bei der Ergebnisverwertung und Kommunikationsstrategie, der transnationalen Zusammenarbeit sowie der fortlaufenden Ergebnisverbreitung.

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