AT515504B1

AT515504B1 - Flat component

Info

Publication number: AT515504B1
Application number: ATA50188/2014A
Authority: AT
Inventors: Erwin Thoma
Original assignee: Erwin Thoma
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2016-10-15
Also published as: AT515504A1; AT516597B1; WO2015136069A1; AT516597A1; DE212015000085U1

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, wobei mindestens eine Innenschicht (2, 3, 4, 5) ganz oder überwiegend aus thermisch modifiziertem Holz besteht. Eine Verbesserung der Isolationseigenschaften kann dadurch erreicht werden, dass die erste Außenschicht (1), und die zweite Außenschicht (6) aus Brettern oder Pfosten aus unbehandeltem Holz bestehen und durch Verbindungselemente (7) miteinander verbunden sind.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, wherein at least one inner layer (2, 3, 4, 5) consists entirely or predominantly of thermally modified wood. An improvement in the insulating properties can be achieved in that the first outer layer (1), and the second outer layer (6) made of boards or posts made of untreated wood and are interconnected by connecting elements (7).

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein flächiges Bauelement hauptsächlich bestehend aus Holz, mit einer ersten Außenschicht, mindestens einer Mittelschicht und einer zweiten Außenschicht, welche Schichten aus Brettern oder Pfosten bestehen wobei mindestens eine Innenschicht ganz oder überwiegend aus thermisch modifiziertem Holz besteht und wobei die erste Außen-sohioht, und die zweite Außenschicht aus Brettern oder Pfosten aus unbehandeltem Holz bestehen.Description: The invention relates to a sheet-like element mainly comprising wood, with a first outer layer, at least one middle layer and a second outer layer, which layers consist of boards or posts, wherein at least one inner layer consists wholly or predominantly of thermally modified wood and wherein the first outer sohioht, and the second outer layer of boards or posts made of untreated wood.

[0002] Aus der EP 1 097 032 B sind Schichtholzelemente bekannt, die einstofflich aus Holz aufgebaut sind und hervorragende bauphysikalisohe Eigenschaften aufweisen. Als Verbindungsmittel werden dabei Holzdübel verwendet.From EP 1 097 032 B laminated wood elements are known, which are constructed of wood material and have excellent bauphysikalisohe properties. As connecting means while wooden dowels are used.

[0003] Der Werkstoff Holz weist eine relativ hohe Festigkeit, gute Wärmedämmeigenschaften, eine hohe Speicherfähigkeit und weitere vorteilhafte Eigensohaften auf. Um die hohen Anforderungen an die Wärmedämmung für Niedrigenergiebauwerke erfüllen zu können, müssen bei der Verwendung soloher Bauelemente allerdings dennooh relativ große Wandstärken realisiert werden, was einen 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 meet the stringent requirements for thermal insulation for low-energy buildings, however, relatively large wall thicknesses must be realized when using single-component components, which requires a corresponding outlay.

[0004] Es ist vorgeschlagen worden, in einzelnen Lagen anstelle von Holz einen Dämmstoff zu verwenden. Damit geht allerdings der Vorteil verloren, dass das Bauelement ausschließlich oder nahezu aussohließlich aus Holz aufgebaut ist. Die bauphysikalischen Eigenschaften, wie etwa die Diffusion von Wasserdampf, verändern sich und es kann zu unerwünschten Nebenerscheinungen, wie etwa das Auftreten von Schimmel kommen.It has been proposed to use an insulating material in individual layers instead of wood. This, however, loses the advantage that the component is constructed exclusively or almost exclusively from wood. The building physics properties, such as the diffusion of water vapor, change and it can lead to undesirable side effects, such as the appearance of mold.

[0005] Die EP 2 269 787 A betrifft ein Brettschichtholz, das aus mehreren Schichten verklebt ist, die teilweise aus thermisch behandeltem Holz bestehen.EP 2 269 787 A relates to a glulam which is glued from several layers, which partially consist of thermally treated wood.

[0006] Es handelt sich dabei insbesondere um ein Brettschichtholz für den Fensterbau, bei dem eine Mittellage aus thermisch behandeltem Pappelholz hergestellt ist. Dadurch werden die Isolationseigenschaften verbessert. Nachteilig ist allerdings, dass bedingt durch die bekannte Sprödheit des thermisch behandelten Holzes die mechanische Festigkeit stark abnimmt, da bei Beiastung im Bereich der Klebeverbindung ein Versagen des Bauteils droht. Daher ist ein sol-ohes Bauelement nicht für statisch hoch belastete Anwendungen geeignet.These are in particular a glued laminated timber for window construction, in which a middle layer is made of thermally treated poplar wood. This improves the insulation properties. The disadvantage, however, that due to the known brittleness of the thermally treated wood, the mechanical strength decreases sharply, as at Beiastung in the region of the adhesive joint, a failure of the component threatens. Therefore, a sol-ohes device is not suitable for static high loaded applications.

[0007] Insbesondere ist in diesem Zusammenhang ein verringerter Lochlaibungsdruck, die verminderte Übertragung von Reibkräften bei reibschlüssigen Verbindungen und die Gefahr der Ablösung von Jahresringschichten bei verklebten Verbindungen zu beobachten.In particular, in this context, a reduced Lochlaibungsdruck to observe the reduced transmission of frictional forces in frictional connections and the risk of detachment of annual ring layers in bonded joints.

[0008] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Bauelement anzugeben, das gegenüber den bekannten Bauelementen deutlich verbesserte Wärmedämmeigenschaften aufweist, ohne bauphysikalische Nachteile zu zeigen.The object of the present invention is to avoid these disadvantages and to provide a device which has over the known components significantly improved thermal insulation properties, without showing any building physics disadvantages.

[0009] Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben dadurch gelöst, dass die erste Außenschicht und die zweite Außenschicht aus Brettern oder Pfosten aus unbehandeltem Holz bestehen und durch Verbindungselemente direkt kraftschlüssig miteinander verbunden sind.According to the invention, these objects are achieved in that the first outer layer and the second outer layer of boards or posts are made of untreated wood and connected directly by frictional connection elements.

[0010] Thermisch modifiziertes Holz, auch TMT genannt, wird hergestellt, indem Holzbauteile bei Temperaturen zwischen 150*€ und 250°C in sauerstoffarmer Atmosphäre typischenweise in einem Zeitraum von etwa 24 h bis 48 h behandelt werden. Dabei tritt eine teilweise Pyrolyse auf, die die Eigenschaften des Holzes wesentlich verändert. Hauptsächlich werden dabei die Hydroxygruppen verändert, die zwischen Hemizellulose und Lignin angeordnet sind. Durch dieses Behandlungsverfahren werden Acetylgruppen abgespalten und es bildet sich Essigsäure, wodurch letztlich der Polymerisationsgrad der Hemizellulose abnimmt. Der relative Ligninanteil des Holzes steigt.Thermally modified wood, also called TMT, is prepared by wood components are treated at temperatures between 150 * € and 250 ° C in an oxygen-poor atmosphere typically in a period of about 24 h to 48 h. In this case, a partial pyrolysis occurs, which significantly changes the properties of the wood. 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, which ultimately reduces the degree of polymerization of the hemicellulose. The relative lignin content of the wood is increasing.

[0011] Da durch die oben beschriebene Behandlung die Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse und Schädlinge verbessert wird, wird thermisch modifiziertes Holz in vermehrtem Ausmaß im Außenbereich eingesetzt, beispielsweise als Terrassenbelag. Es ist auch bekannt, hauptsächlich aus Holz hergestellte Bauelemente, die der Witterung in erhöhtem Ausmaß ausgesetzt sind, an der Außenseite mit thermisch modifiziertem Holz zu verkleiden.Since the resistance to environmental influences and pests is improved by the treatment described above, thermally modified wood is used to an increased extent in the outdoor area, for example as a terrace covering. 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.

[0012] Da durch die Wärmebehandlung die Festigkeit des Holzes merklich verringert wird, können solche Werkstoffe an sich nicht zur Herstellung von Bauteilen verwendet werden, die eine Last aufnehmen müssen.Since the strength of the wood is significantly reduced by the heat treatment, such materials can not be used per se for the production of components that need to take a load.

[0013] Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden jedooh die Biegefestigkeit und die Biegesteifigkeit des Bauteils kaum beeinträchtigt, da für diese Eigenschaften primär die Außenschichten eines flächigen Bauteils maßgeblich sind. In der Mittelschicht spielt 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 hardly 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.

[0014] Die überrasohende Wirkung der erfindungsgemäßen Maßnahme beruht nicht einfach nur darauf, dass das thermisch behandelte Holz etwas bessere Wärmedämmeigenschaften aufweist als gewöhnliches Holz, sondern auch darauf, dass die Wasseraufnahmefähigkeit und der Feuchtigkeitshaushalt von diesem Werkstoff unterschiedlioh zu gewöhnlichem Holz sind. Der Bauteil, der in seinem Inneren mindestens eine Schicht aus thermisch behandeltem Holz aufweist, nimmt insgesamt weniger Wasser auf und besitzt daher auch aus diesem Grund verbesserte Dämmeigenschaften. Dies beruht letztlich auf der Tatsache, dass die Holzausgleichsfeuchte von thermisch behandeltem Holz deutlich geringer ist als die von gewöhnlichem Hoiz, nämiich nur etwa halb so groß.The überrasohende effect of the measure according to the invention is not simply based on the fact that the thermally treated wood has slightly better thermal insulation properties than ordinary wood, but also that the water absorbency and the moisture balance of this material unterschiedlioh to ordinary wood. The component, which has at least one layer of thermally treated wood in its interior, absorbs less total water and therefore also has improved insulation properties for this reason. This is ultimately due to the fact that the wood moisture content of thermally treated wood is significantly lower than that of ordinary Hoiz, namely only about half as large.

[0015] Ein weiterer vorteilhafter Effekt der Erfindung besteht darin, dass das Holz bei der Her-steiiung erfindungsgemäßer Bauteiie typisoherweise sehr trocken verarbeitet wird. Im Verwendungszustand wird in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen eine gewisse Menge Wasser aufgenommen, so dass es zu Änderungen in den Abmessungen kommt. Aufgrund der Wärmebehandlung sind diese Änderungen bei thermisch behandeltem Holz geringer als bei gewöhnlichem Hoiz, so dass es im Bauteii zum Auftreten von inneren Spannungen kommt. Diese Spannungen haben sieh als vorteilhaft herausgestellt, da beispielsweise bei verdübelten Bauelementen die Festigkeit der Dübelverbindungen durch die auftretenden Scherbelastungen zunimmt.Another advantageous effect of the invention is that the wood is typically processed very dry in the preparation of inventive components. In the condition of use, depending on the environmental conditions, a certain amount of water is absorbed, resulting in dimensional changes. Due to the heat treatment, these changes are less with thermally treated wood than with ordinary Hoiz, so that there is internal stress in the component. These voltages have been found to be advantageous since, for example, in the case of doweled components, the strength of the dowel connections increases due to the occurring shear loads.

[0016] Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein wesentlich breiteres Spektrum von Holzarten verwendbar ist, da die thermische Behandlung viele bestehende Nachteile neutralisiert. So kann etwa Schwarzkiefer nicht für Bauelemente eingesetzt werden, da der Harzanteil zu groß ist. Beim Einsatz als thermisch modifiziertes Holz ist dies jedoch aufgrund der chemischen Veränderungen kein Problem. Ebenso können Laubhölzer wie etwa Pappel, die normalenweise zu anfällig gegenüber Pilzbefall oder Insekten sind, vorteilhaft als Ther-moholz eingesetzt werden.A particular advantage of the invention is that a much wider range of wood species is usable, since the thermal treatment neutralizes many existing disadvantages. For example, black pine can not be used for components, since the resin content is too large. When used as thermally modified wood, however, this is not a problem due to the chemical changes. Likewise, hardwoods such as poplar, which are normally susceptible to fungal attack or insects, can be used to advantage as thermo-wood.

[0017] Wie an sich bekannt, können je nach Anforderung auch zusätzliche Schichten vorgesehen werden, wie etwa eine Papierschicht zur Verringerung der Winddurchlässigkeit oder eine Textilschicht für entsprechende akustische Eigenschaften.As is known per se, additional layers can be provided as required, such as a paper layer to reduce the wind permeability or a textile layer for corresponding acoustic properties.

[0018] Im Hinblick auf die Biegefestigkeit ist es von besonderem Vorteil, wenn die Außenschichten aus unbehandeltem Holz bestehen.With regard to the bending strength, it is of particular advantage if the outer layers are made of untreated wood.

[0019] Als besonders günstig hat es sich herausgestellt, wenn die Verbindung der Schichten über Dübel erfolgt. Auf diese Weise ist es möglich, auf Werkstoffe wie Metalle und auf Leim zu verzichten, so dass das Bauelement tatsächlich ausschließlich aus Holz hergestellt werden kann. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung besitzen die Dübel aber auch den zusätzlichen Vorteil, dass die mechanisch hoch belastbaren Außenschichten direkt kraftschlüssig miteinander verbunden werden können, und damit die Kräfte nicht wie bei einer Leimverbindung über die Lagen aus thermisch behandeltem Holz geleitet werden.To be particularly favorable, it has been found that 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 device can actually be made entirely of wood. In connection with the present invention, however, the dowels also have the additional advantage that the mechanically highly resilient outer layers can be connected directly to each other in a force-fitting manner, and thus the forces are not conducted via the layers of thermally treated wood, as in the case of a glue joint.

[0020] Generell ist allerdings die Venwendung von Nägeln, Schrauben, Kunststoffverbindern und auch von Leim als Verbindungsmittel grundsätzlich möglich. Insbesondere kann die Verbindung auch über Gratleisten erfolgen, so wie dies in der EP 1 734 200 A beschrieben ist.In general, however, the use of nails, screws, plastic connectors and glue as a connecting means is basically possible. In particular, the connection can also take place via ridge strips, as described in EP 1 734 200 A.

[0021] Besonders günstig ist es, wenn zumindest zwei Innenschichten aus thermisch modifiziertem Holz bestehen. Dabei sollte vorzugsweise die Orientierung der Bretter oder Pfosten aus thermisch modifiziertem Holz in den beiden Schichten unterschiedlich sein. Dies bedeutet, dass die Längsrichtung der Bretter oder Pfosten in der einen Schicht beispielsweise um 90“gegenüber der Längsrichtung in der benachbarten Schicht verdreht ist.It is particularly favorable if at least two inner layers consist of thermally modified wood. Preferably, the orientation of the boards or posts of thermally modified wood in the two layers should be different. This means that the longitudinal direction of the boards or posts in the one layer is, for example, rotated by 90 "with respect to the longitudinal direction in the adjacent layer.

[0022] Eine weitere Erhöhung der thermischen Isolationswerte kann dadurch erreicht werden, dass die Bretter oder Pfosten mindestens einer Schicht an ihrer Oberfläche profiliert ausgebildet sind. Durch diese Profilierung werden kleinräumige Luftkammern 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 creates small-scale air chambers that reduce the transfer of heat.

[0023] Bei Bauelementen mit hohen statischen Anforderungen hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn mindestens eine Mittelschicht zu einem Anteil zwischen 50% und 90% aus thermisch modifiziertem Holz und ansonsten aus unbehandeltem Holz besteht. Hinsichtlich der Wärmedämmung und im Hinblick auf den Feuchtigkeitshaushalt des Bauteils wird bei dieser Maßnahme nahezu der gleiche Erfolg erzielt wie bei einem Bauteil, bei dem die betreffende Schicht vollständig aus thermisch modifiziertem Holz besteht. In Hinblick auf die Festigkeit wird jedoch eine gitterartige Struktur geschaffen, die wie bei einer Leichtbaukonstruktion hoch belastbar ist. Insbesondere wird dies dann erreicht, wenn die mindestens eine Mittelschicht in vorbestimmten Abständen Bretter oder Pfosten aus unbehandeltem Holz aufweist, zwischen denen jeweils mehrere Bretter oder Pfosten aus thermisch modifiziertem Holz angeordnet sind.For components with high static requirements, it has been found to be particularly advantageous if at least one middle layer to a share between 50% and 90% thermally modified wood and otherwise consists of 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. In terms of strength, however, a grid-like structure is created, which is highly resilient as in a lightweight construction. In particular, this is achieved when the at least one middle layer at predetermined intervals boards or posts made of untreated wood, between each of which a plurality of boards or posts made of thermally modified wood are arranged.

[0024] Eine besonders begünstigte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Bretter oder Pfosten der Außenschichten aus Nadelholz bestehen, während die Bretter oder Pfosten der Innenschichten zumindest teilweise aus thermisch modifiziertem Laubholz bestehen. Die strukturell belasteten Teile des Bauelements werden so aus entsprechend beständigem Nadelholz, wie etwa Fichte, Tanne o. dgl. hergestellt, während die thermisch modifizierten Holzteile aus Hölzern wie Birke oder Pappel hergestellt werden können, die unbehandelt aufgrund ihrer Anfälligkeit gegenüber Schädlingsbefall nicht eingesetzt werden könnten. Durch einen solchen Verbund können somit die Vorteile auch von sonst nicht verwendbaren Holzarten genutzt werden.A particularly favored embodiment of the invention provides that the boards or posts of the outer layers are made of softwood, while the boards or posts of the inner layers at least partially made of thermally modified hardwood. The structurally loaded parts of the device are made of correspondingly resistant softwood, such as spruce, fir o. The like. Made while the thermally modified wood parts from wood such as birch or poplar can be produced, which could not be used untreated because of their susceptibility to pest infestation , By such a composite thus the benefits of otherwise unusable types of wood can be used.

[0025] In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.In the following, the present invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in the figure.

[0026] Fig. 1 zeigt einen Teil eines erfindungsgemäßen Bauelements in einer Schrägansicht.Fig. 1 shows a part of a device according to the invention in an oblique view.

[0027] Das Baueiement von Fig. 1 besteht aus insgesamt sechs Schichten 1, 2, 3, 4, 5, 6 aus Brettern oder Pfosten, die schichtweise übereinandergelegt sind. Eine erste Außenschicht 1 besteht aus unbehandeltem Holz. Drei Innenschichten 2, 3, 4 sind zumindest übenwiegend aus thermisch modifiziertem Holz hergestellt. Eine weitere Innenschicht 5 und eine zweite Außenschicht 6 bestehen aus unbehandeltem Holz.The building 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 consists 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.

[0028] Die Schichten 1, 3 und 6 sind so orientiert, dass die Längsrichtung der Bretter oder Pfosten parallel zur Richtung des Doppelpfeils 8 ist, während die Schichten 2 und 4 senkrecht dazu orientiert sind. In der Innenschicht 5 verlaufen die Bretter oder Pfosten schräg dazu, was eine entsprechende Versteifung in der Flächenebene bewirkt.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 thereto, which causes a corresponding stiffening in the surface plane.

[0029] In den Innenschichten 3 und 4 besteht jeweils jedes fünfte Brett 3a, 4a aus unbehandeltem Holz, während die übrigen Bretter aus thermisch modifiziertem Holz bestehen. 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.

[0030] Die Bretter oder Pfosten der Innenschichten 2, 3, 4 und 5 können untereinander gegebenenfalls auch Abstände aufweisen, um Installationskanäle zu bilden oder dergleichen.The boards or posts of the inner layers 2, 3, 4 and 5 may optionally also have distances between them to form installation channels or the like.

[0031] Das erfindungsgemäße Bauelement besitzt hervorragende mechanische und bauphysikalische Eigenschaften.The device according to the invention has excellent mechanical and physical properties.

Claims

claims

1. component mainly consisting of 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, wherein at least one inner layer (2, 3, 4, 5) wholly or predominantly consists of thermally modified wood and wherein the first outer layer (1), and the second outer layer (6) of boards or posts of untreated Wood consist, characterized in that the first outer layer (1), and the second outer layer (6) by means of connecting elements (7) are connected directly non-positively with each other.

2. The component according to claim 1, characterized in that the compound of the layers (1,2, 3, 4, 5, 6) via dowels (7).

3. The component according to one of claims 1 or 2, characterized in that at least two inner layers (2, 3, 4, 5) consist of thermally modified wood.

4. The component according to claim 3, characterized in that the orientation of the boards or posts of thermally modified wood in the at least two inner layers (2, 3, 4, 5) is different.

5. The component according to one of claims 1 to 4, characterized in that boards or posts of at least one layer (1,2, 3, 4, 5, 6) are profiled profiled on its surface.

6. The component according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one inner layer (2, 3, 4, 5) to a share between 70% and 90% thermally modified wood and otherwise consists of untreated wood.

7. The component according to claim 6, characterized in that the at least one inner layer (2, 3, 4, 5) at predetermined intervals boards or posts made of untreated wood, between each of which a plurality of boards or posts of thermally modified wood are arranged.

8. The component according to one of claims 1 to 7, characterized in that the boards or posts of at least two layers (1, 2, 3, 4, 5, 6) are oriented differently.

9. The component according to one of claims 1 to 8, characterized in that the boards or posts of the outer layers (1, 6) consist of softwood, while the boards or posts of the inner layers (2, 3, 4, 5) at least partially made of thermal consist of modified hardwood.