AT515504A1 - Flat component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Bauelement hauptsächlich bestehend aus Holz, mit einer ersten Außenschicht (1), mindestens einer Innenschicht (2, 3, 4, 5) und einer zweiten Außenschicht (6), welche Schichten (1, 2, 3, 4, 5, 6) aus Brettern oder Pfosten bestehen und durch Verbindungselemente (7) miteinander verbunden sind. Eine Verbesserung der Isolationseigenschaften kann dadurch erreicht werden, dass mindestens eine Innenschicht (2, 3, 4, 5) ganz oder überwiegend aus thermisch modifiziertem Holz besteht.The invention relates to a component mainly comprising wood, with a first outer layer (1), at least one inner layer (2, 3, 4, 5) and a second outer layer (6), which layers (1, 2, 3, 4, 5 , 6) consist of boards or posts and are interconnected by connecting elements (7). An improvement in the insulation properties can be achieved in that at least one inner layer (2, 3, 4, 5) consists entirely or predominantly of thermally modified wood.
Description
Die Erfindung betrifft ein flächiges Bauelement hauptsächlich bestehend aus Holz,mit einer ersten Außenschicht, mindestens einer Mittelschicht und einer zweitenAußenschicht, welche Schichten aus Brettern oder Pfosten bestehen und durchVerbindungsmittel miteinander verbunden sind.The invention relates to a sheet-like element mainly consisting of wood, having a first outer layer, at least one middle layer and a second outer layer, which layers consist of boards or posts and are interconnected by connecting means.
Aus der EP 1 097 032 B sind Schichtholzelemente bekannt, die einstofflich aus Holzaufgebaut sind und hervorragende bauphysikalische Eigenschaften aufweisen. AlsVerbindungsmittel werden dabei Holzdübel verwendet.From EP 1 097 032 B laminated wood elements are known, which are constructed of wood material and have excellent building physics properties. Wooden anchors are used as connecting means.
Der Werkstoff Holz weist eine relativ hohe Festigkeit, guteWärmedämmeigenschaften, eine hohe Speicherfähigkeit und weitere vorteilhafteEigenschaften auf. Um die hohen Anforderungen an die Wärmedämmung fürNiedrigenergiebauwerke erfüllen zu können, müssen bei der Verwendung solcherBauelemente allerdings dennoch relativ große Wandstärken realisiert werden, waseinen entsprechenden Aufwand bedingt.The material wood has a relatively high strength, good thermal insulation properties, a high storage capacity and further advantageous properties. In order to be able to meet the high requirements for thermal insulation for low-energy buildings, however, relatively large wall thicknesses still have to be realized when using such components, which requires a corresponding expenditure.
Es ist vorgeschlagen worden, in einzelnen Lagen anstelle von Holz einen Dämmstoffzu verwenden. Damit geht allerdings der Vorteil verloren, dass das Bauelementausschließlich oder nahezu ausschließlich aus Holz aufgebaut ist. Diebauphysikalischen Eigenschaften, wie etwa die Diffusion von Wasserdampf,verändern sich und es kann zu unerwünschten Nebenerscheinungen, wie etwa dasAuftreten von Schimmel kommen.It has been proposed to use an insulating material in individual layers instead of wood. This, however, the advantage is lost that the device is constructed exclusively or almost exclusively of wood. The physical properties, such as the diffusion of water vapor, change and undesirable side effects such as the appearance of mold can occur.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einBauelement anzugeben, das gegenüber den bekannten Bauelementen deutlichverbesserte Wärmedämmeigenschaften aufweist, ohne bauphysikalische Nachteilezu zeigen.The object of the present invention is to avoid these disadvantages and to provide a component which, compared with the known components, has markedly improved thermal insulation properties, without exhibiting construction-physical disadvantages.
Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben dadurch gelöst, dass mindestens eineMittelschicht aus thermisch modifiziertem Holz besteht.According to the invention, these objects are achieved in that at least one middle layer consists of thermally modified wood.
Thermisch modifiziertes Holz, auch TMT genannt, wird hergestellt, indemHolzbauteile bei Temperaturen zwischen 150°C und 250°C in sauerstoffarmerAtmosphäre typischerweise in einem Zeitraum von etwa 24 h bis 48 h behandeltwerden. Dabei tritt eine teilweise Pyrolyse auf, die die Eigenschaften des Holzeswesentlich verändert. Hauptsächlich werden dabei die Hydroxygruppen verändert, die zwischen Hemizellulose und Lignin angeordnet sind. Durch diesesBehandlungsverfahren werden Acetylgruppen abgespalten und es bildet sichEssigsäure, wodurch letztlich der Polymerisationsgrad der Hemizellulose abnimmt.Der relative Ligninanteil des Holzes steigt.Thermally modified wood, also called TMT, is made by treating wood components at temperatures between 150 ° C and 250 ° C in an oxygen deficient atmosphere, typically over a period of about 24 hours to 48 hours. In this case, a partial pyrolysis occurs, which changes the properties of the woodessentially. Mainly thereby the hydroxy groups are changed, which are arranged between Hemizellulose and Lignin. By this treatment process, acetyl groups are split off and acetic acid is formed, ultimately decreasing the degree of polymerization of the hemicellulose. The relative lignin content of the wood increases.
Da durch die oben beschriebene Behandlung die Widerstandsfähigkeit gegenUmwelteinflüsse und Schädlinge verbessert wird, wird thermisch modifiziertes Holzin vermehrtem Ausmaß im Außenbereich eingesetzt, beispielsweise alsTerrassenbelag. Es ist auch bekannt, hauptsächlich aus Holz hergestellteBauelemente, die der Witterung in erhöhtem Ausmaß ausgesetzt sind, an derAußenseite mit thermisch modifiziertem Holz zu verkleiden.Since the above-described treatment improves environmental resistance and pests resistance, thermally modified wood is increasingly used outdoors, for example, as a decking. It is also known to disguise mainly wooden-made building elements, which are exposed to the weather to an increased extent, on the outside with thermally modified wood.
Da durch die Wärmebehandlung die Festigkeit des Holzes merklich verringert wird,können solche Werkstoffe an sich nicht zur Herstellung von Bauteilen verwendetwerden, die eine Last aufnehmen müssen.Since the strength of the wood is markedly reduced by the heat treatment, such materials per se can not be used for the manufacture of components which must receive a load.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden jedoch die Biegefestigkeit und dieBiegesteifigkeit des Bauteils kaum beeinträchtigt, da für diese Eigenschaften primärdie Außenschichten eines flächigen Bauteils maßgeblich sind. In der Mittelschichtspielt die verringerte Festigkeit dagegen wenig Rolle.In the solution according to the invention, however, the flexural strength and the bending stiffness of the component are scarcely impaired, since the outer layers of a planar component are primarily decisive for these properties. In the middle class, however, the reduced strength plays little role.
Die überraschende Wirkung der erfindungsgemäßen Maßnahme beruht nichteinfach nur darauf, dass das thermisch behandelte Holz etwas bessereWärmedämmeigenschaften aufweist als gewöhnliches Holz, sondern auch darauf,dass die Wasseraufnahmefähigkeit und der Feuchtigkeitshaushalt von diesemWerkstoff unterschiedlich zu gewöhnlichem Holz sind. Der Bauteil, der in seinemInneren mindestens eine Schicht aus thermisch behandeltem Holz aufweist, nimmtinsgesamt weniger Wasser auf und besitzt daher auch aus diesem Grundverbesserte Dämmeigenschaften. Dies beruht letztlich auf der Tatsache, dass dieHolzausgleichsfeuchte von thermisch behandeltem Holz deutlich geringer ist als dievon gewöhnlichem Holz, nämlich nur etwa halb so groß.The surprising effect of the inventive measure is not simply due to the fact that the thermally treated wood has somewhat better thermal insulation properties than ordinary wood, but also that the water absorbency and moisture balance of this material are different from ordinary wood. The component, which has at least one layer of thermally treated wood in its interior, collects less water overall and therefore also has improved insulating properties for this reason. This is ultimately due to the fact that the wood moisture balance of thermally treated wood is significantly lower than that of ordinary wood, namely only about half that size.
Ein weiterer vorteilhafter Effekt der Erfindung besteht darin, dass das Holz bei derHerstellung erfindungsgemäßer Bauteile typischerweise sehr trocken verarbeitetwird. Im Verwendungszustand wird in Abhängigkeit von den Umweltbedingungeneine gewisse Menge Wasser aufgenommen, so dass es zu Änderungen in denAnother advantageous effect of the invention is that the wood is typically processed very dry in the manufacture of components according to the invention. In the condition of use, depending on the environmental conditions, a certain amount of water is taken up, causing changes in the environment
Abmessungen kommt. Aufgrund der Wärmebehandlung sind diese Änderungen beithermisch behandeltem Holz geringer als bei gewöhnlichem Holz, so dass es imBauteil zum Auftreten von inneren Spannungen kommt. Diese Spannungen habensich als vorteilhaft herausgestellt, da beispielsweise bei verdübelten Bauelementendie Festigkeit der Dübelverbindungen durch die auftretenden Scherbelastungenzunimmt.Dimensions comes. Due to the heat treatment, these changes in beethermically treated wood are less than in ordinary wood, so that internal stress occurs in the component. These stresses have been found to be advantageous because, for example, in doweled components, the strength of the dowel joints increases due to the shear stresses encountered.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein wesentlich breiteresSpektrum von Holzarten verwendbar ist, da die thermische Behandlung vielebestehende Nachteile neutralisiert. So kann etwa Schwarzkiefer nicht fürBauelemente eingesetzt werden, da der Harzanteil zu groß ist. Beim Einsatz alsthermisch modifiziertes Holz ist dies jedoch aufgrund der chemischenVeränderungen kein Problem. Ebenso können Laubhölzer wie etwa Pappel, dienormalerweise zu anfällig gegenüber Pilzbefall oder Insekten sind, vorteilhaft alsThermoholz eingesetzt werden.A particular advantage of the invention is that a much wider range of species of wood is usable, as the thermal treatment neutralizes many of the disadvantages encountered. For example, black pine can not be used for components because the resin content is too large. However, this is not a problem when using thermally modified wood due to chemical changes. Likewise, hardwoods such as poplar, which are normally too susceptible to fungal attack or insects, can be used to advantage as thermo wood.
Wie an sich bekannt, können je nach Anforderung auch zusätzliche Schichtenvorgesehen werden, wie etwa eine Papierschicht zur Verringerung derWinddurchlässigkeit oder eine Textilschicht für entsprechende akustischeEigenschaften.As is well known, additional layers may be provided as required, such as a paper layer to reduce wind penetration, or a textile layer for corresponding acoustic properties.
Im Hinblick auf die Biegefestigkeit ist es von besonderem Vorteil, wenn dieAußenschichten aus unbehandeltem Holz bestehen.With regard to the bending strength, it is particularly advantageous if the outer layers consist of untreated wood.
Als besonderes günstig hat es sich herausgestellt, wenn die Verbindung derSchichten über Dübel erfolgt. Auf diese Weise ist es möglich, auf Werkstoffe wieMetalle und auf Leim zu verzichten, so dass das Bauelement tatsächlichausschließlich aus Holz hergestellt werden kann. Im Zusammenhang mit dervorliegenden Erfindung besitzen die Dübel aber auch den zusätzlichen Vorteil, dassdie mechanisch hoch belastbaren Außenschichten direkt kraftschlüssig miteinanderverbunden werden können, und damit die Kräfte nicht wie bei einer Leimverbindungüber die Lagen aus thermisch behandeltem Holz geleitet werden.It has turned out to be particularly favorable when the connection of the layers takes place via dowels. In this way it is possible to dispense with materials such as metals and glue, so that the component can actually be made exclusively from wood. However, in the context of the present invention, the dowels also have the added advantage that the mechanically high load bearing outer layers can be directly frictionally bonded together and thus the forces are not passed over the thermally treated wood sheets, as in a glue joint.
Generell ist allerdings die Verwendung von Nägeln, Schrauben,In general, however, the use of nails, screws,
Kunststoffverbindern und auch von Leim als Verbindungsmittel grundsätzlich möglich. Insbesondere kann die Verbindung auch über Gratleisten erfolgen, so wiedies in der EP 1 734 200 A beschrieben ist.Plastic connectors and also of glue as a connecting agent in principle possible. In particular, the connection can also take place via ridge strips, as described in EP 1 734 200 A.
Besonders günstig ist es, wenn zumindest zwei Innenschichten aus thermischmodifiziertem Holz bestehen. Dabei sollte vorzugsweise die Orientierung derBrettern oder Pfosten aus thermisch modifiziertem Holz in den beiden Schichtenunterschiedlich sein. Dies bedeutet, dass die Längsrichtung der Bretter oder Pfostenin der einen Schicht beispielsweise um 90° gegenüber der Längsrichtung in derbenachbarten Schicht verdreht ist.It is particularly favorable if at least two inner layers consist of thermally modified wood. Preferably, the orientation of the thermal modified wood blanks or posts in the two layers should preferably be different. This means that the longitudinal direction of the boards or posts in the one layer is twisted, for example, by 90 ° with respect to the longitudinal direction in the adjacent layer.
Eine weitere Erhöhung der thermischen Isolationswerte kann dadurch erreichtwerden, dass die Bretter oder Pfosten mindestens einer Schicht an ihrer Oberflächeprofiliert ausgebildet sind. Durch diese Profilierung werden kleinräumigeLuftkammern hergestellt, die die Übertragung von Wärme verringern.A further increase in the thermal insulation values can be achieved by forming the boards or posts of at least one layer profiled on their surface. This profiling produces small-scale air chambers that reduce the transfer of heat.
Bei Bauelementen mit hohen statischen Anforderungen hat es sich als besondersvorteilhaft herausgestellt, wenn mindestens eine Mittelschicht zu einem Anteilzwischen 50% und 90% aus thermisch modifiziertem Holz und ansonsten ausunbehandeltem Holz besteht. Hinsichtlich der Wärmedämmung und im Hinblick aufden Feuchtigkeitshaushalt des Bauteils wird bei dieser Maßnahme nahezu dergleiche Erfolg erzielt wie bei einem Bauteil, bei dem die betreffende Schichtvollständig aus thermisch modifiziertem Holz besteht. In Hinblick auf die Festigkeitwird jedoch eine gitterartige Struktur geschaffen, die wie bei einerLeichtbaukonstruktion hoch belastbar ist. Insbesondere wird dies dann erreicht,wenn die mindestens eine Mittelschicht in vorbestimmten Abständen Bretter oderPfosten aus unbehandeltem Holz aufweist, zwischen denen jeweils mehrere Bretteroder Pfosten aus thermisch modifiziertem Holz angeordnet sind.For structural elements with high static requirements, it has been found to be particularly advantageous if at least one middle layer is present at a level of between 50% and 90% thermally modified wood and otherwise untreated wood. With regard to the thermal insulation and with regard to the moisture balance of the component, almost the same result is achieved with this measure as with a component in which the relevant layer consists entirely of thermally modified wood. However, in terms of strength, a grid-like structure is provided which is highly resilient as in a lightweight construction. In particular, this is achieved when the at least one middle layer at predetermined intervals comprises boards or posts made of untreated wood, between each of which a plurality of boards or posts made of thermally modified wood are arranged.
Eine besonders begünstigte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass dieBretter oder Pfosten der Außenschichten aus Nadelholz bestehen, während dieBretter oder Pfosten der Innenschichten zumindest teilweise aus thermischmodifiziertem Laubholz bestehen. Die strukturell belasteten Teile des Bauelementswerden so aus entsprechend beständigem Nadelholz, wie etwa Fichte, Tanne o. dgl.hergestellt, während die thermisch modifizierten Holzteile aus Hölzern wie Birkeoder Pappel hergestellt werden können, die unbehandelt aufgrund ihrer Anfälligkeitgegenüber Schädlingsbefall nicht eingesetzt werden könnten. Durch einen solchenA particularly preferred embodiment of the invention provides that the rests or posts of the outer layers are made of softwood, while the rests or posts of the inner layers consist at least partially of thermally modified hardwood. The structurally stressed parts of the component are thus made of correspondingly resistant coniferous wood, such as spruce, fir or the like, while the thermally modified wood parts can be made from woods such as birch or poplar, which could not be used untreated because of their susceptibility to pest infestation. By such
Verbund können somit die Vorteile auch von sonst nicht verwendbaren Holzartengenutzt werden.Composite thus the benefits of otherwise unusable types of wood can be used.
In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand des in der Figur dargestelltenAusführungsbeispiels näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Teil eineserfindungsgemäßen Bauelements in einer Schrägansicht.In the following, the present invention will be explained in detail with reference to the embodiment shown in the figure. Fig. 1 shows a part of a device according to the invention in an oblique view.
Das Bauelement von Fig. 1 besteht aus insgesamt sechs Schichten 1, 2, 3, 4, 5, 6aus Brettern oder Pfosten, die schichtweise übereinandergelegt sind. Eine ersteAußenschicht 1 besteht aus unbehandeltem Holz. Drei Innenschichten 2, 3, 4 sindzumindest überwiegend aus thermisch modifiziertem Holz hergestellt. Eine weitereInnenschicht 5 und eine zweite Außenschicht 6 bestehen aus unbehandeltem Holz.The device of Fig. 1 consists of a total of six layers 1, 2, 3, 4, 5, 6 of boards or posts, which are superimposed in layers. A first outer layer 1 is made of untreated wood. Three inner layers 2, 3, 4 are at least predominantly made of thermally modified wood. Another inner layer 5 and a second outer layer 6 are made of untreated wood.
Die Schichten 1, 3 und 6 sind so orientiert, dass die Längsrichtung der Bretter oderPfosten parallel zur Richtung des Doppelpfeils 8 ist, während die Schichten 2 und 4senkrecht dazu orientiert sind. In der Innenschicht 5 verlaufen die Bretter oderPfosten schräg dazu, was eine entsprechende Versteifung in der Flächenebenebewirkt.The layers 1, 3 and 6 are oriented so that the longitudinal direction of the boards or posts is parallel to the direction of the double arrow 8, while the layers 2 and 4 are oriented perpendicular thereto. In the inner layer 5, the boards or posts run obliquely, causing a corresponding stiffening in the plane of the surface.
In den Innenschichten 3 und 4 besteht jeweils jedes fünfte Brett 3a, 4a ausunbehandeltem Holz, während die übrigen Bretter aus thermisch modifiziertem Holzbestehen. Dadurch kann eine erhöhte Strukturfestigkeit erzielt werden.In the inner layers 3 and 4, each fifth board 3a, 4a consists of untreated wood, while the other boards are made of thermally modified wood. As a result, increased structural strength can be achieved.
Die Bretter oder Pfosten der Innenschichten 2, 3, 4 und 5 können untereinandergegebenenfalls auch Abstände aufweisen, um Installationskanäle zu bilden oderdergleichen.The boards or posts of the inner layers 2, 3, 4 and 5 may also have gaps therebetween, if necessary, to form installation channels or the like.
Das erfindungsgemäße Bauelement besitzt hervorragende mechanische undbauphysikalische Eigenschaften.The device according to the invention has excellent mechanical and physical properties.
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