WO2016041552A1 - Lagenholzwerkstoff und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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WO2016041552A1
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layers
inorganic binder
wood
cement
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Christoph Wenderdel
Hans-Dieter Neumann
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Institut Für Holztechnologie Dresden Gemeinnützige Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a plywood material and a method for its production.
  • the plywood material according to the invention is characterized in particular in that between the layers of wood, an inorganic binder system is arranged, that connects the layers of wood together.
  • Binder system are interconnected.
  • the plywood materials include, for example, plywood, which consists of individual veneer layers.
  • the veneer layers are glued together via an organic binder system, such as condensation resins.
  • an organic binder system such as condensation resins.
  • the veneer layers are twisted at an angle of 90 ° - 15 ° or arranged in parallel as laminated veneer lumber and under application of pressure and pressure
  • plywood material also multi-layer solid wood panels understood, which consist of, for example, two in the fiber direction parallel cover layers and a 90 ° offset center layer and which are interconnected by a variety of organic binder systems.
  • the layers of solid wood panels are also called wood slats or solid wood slats, which are glued to solid wood panels.
  • chipboard are still known, which in Difference to conventional plywood materials also have inorganic binder systems.
  • a cement-based chipboard emerges.
  • wood chips are used, which are embedded in a cement matrix.
  • the building board is constructed in three layers. In the middle layer and the two outer layers (top, bottom) chips of different dimensions are bound in the binder system cement.
  • cement-bonded chipboards have a high density of, for example, 1 .250 - 1 .600 kg / m 3 . Furthermore, only low strengths can be achieved with cement-bonded chipboard. In addition, the distribution of strength within the plate is inhomogeneous.
  • plywood materials according to the prior art are organically bound and thus have predominantly low to no biological and chemical resistance.
  • the weather resistance is low, depending on the type of wood used and the binder used.
  • birch or beech is used for plywood and spruce is used for solid wood panels which, according to DIN EN 350-2, are regarded as little to not permanent, resulting in poor weather resistance.
  • plywood materials are characterized by relatively poor fire protection properties, the veneers and lamellae must be soaked to improve these properties with fire retardants, which can lead to problems especially in spruce wood in the bonding in practice.
  • a plywood board which has inorganic components in the binder system.
  • These inorganic components are, for example, zeolites, which, because of their large internal surface, act as adsorbents for undesirable pollutants released by the organic binder system into the environment.
  • antimicrobial components are added to the organic binder system to improve the microbiological resistance of the plywood board.
  • a plywood material which is microbiologically stable and has a low formaldehyde release.
  • the cedar wood oil is added to the organic binder system in addition to other partially inorganic components as adsorbents to keep away wood pests.
  • DE 27 45 345 A1 a multilayer fire-resistant composite panel consisting of two panels is described as outer layers, of which at least one consists of a non-combustible material, and a core consisting of stone or metallurgical wool.
  • EP 0 524 403 A1 discloses a multi-layered sheet material structure for the manufacture of doors, flaps, lids, containers or the like in which two wood veneers or a wood veneer and a hardboard or plywood board are hot-pressed via an intermediate layer containing a mineral fiber fabric ,
  • the object of the invention is to develop a plywood material which has a high strength, a homogeneous distribution of strength and a good biological and chemical resistance. Furthermore, good fire protection properties and good dimensional stability are desired.
  • the object is achieved in particular by a plywood material, which is formed from at least three layers of veneer or wood slats.
  • the plywood material is characterized in that an inorganic binder system is arranged between the layers and that the layers are interconnected by the inorganic binder system.
  • the binder system thus acts conceptually in the manner of an adhesive, wherein the ingredients of the binder system are inorganic or inorganic nature.
  • the inorganic binder system in the dry matter of 95% to 99.5% cement content, preferably Portland cement with high reactivity.
  • the cement content of the binder system contains additions of Alumina cement, magnesite, gypsum, fly ash, blastfurnace slag and / or silica fume up to 15% by mass, based on the mass of the cement content, and up to 20% by mass of fillers.
  • the binder system is supplemented by Abbinderegler and other additives.
  • binder system As Abbinderegler aluminum sulfate, calcium sulfate, magnesium or calcium chloride are contained in the binder system according to a preferred embodiment of the invention. Alternatively, mixtures of the aforementioned setting regulators are included in the binder system.
  • water glass and / or calcium carbonate can advantageously be added to the binder system as further additives.
  • the object of the invention is further achieved by a method for the production of plywood materials, which is characterized by the following steps:
  • the liquid components of the inorganic binder system are preferably sprayed onto the layer in method step c).
  • the layers to be applied are immersed in the liquid components of the inorganic binder system, whereby the surface of the layers is brought into contact with the liquid binder system.
  • the solid components of the inorganic binder system are preferably sprinkled in step c) on the previously treated with the liquid components of the inorganic binder system layers.
  • the particles of the solid components of the inorganic binder system are then penetrated mechanically into the surface of the layers by rubbing or brushing. This ensures a particularly strong bond between the layers.
  • the binder matrix intersperses with a gradient near the surface of the wood. The wood matrix, in the pore system of which the solid particles of the inorganic binder system are partially penetrated, is thus superimposed by the binder matrix, which leads to an extremely strong bond between the layers.
  • the pressing and curing of the scrims after process step e) is preferably carried out at a temperature of 60 to 80 ° C within 6 to 8 h.
  • the plates are preferably dried according to process step g) at a temperature of 90 ° C to 110 ° C within 5 to 8 h.
  • the layers of the plywood material are made of undried peeled veneer, whereby the moistening of the layers accounts for 20% wood moisture or can be reduced.
  • the plywood material has particular advantages. It should be emphasized that the use of an inorganic binder system significantly reduces the flammability of the plywood material and that the design of the composition of the inorganic binder system and the parameters in the production of very hard and rigid plywood materials can be achieved.
  • the biological resistance to wood-destroying fungi and insects is improved in the plywood materials according to the invention and thus the use in contact with the ground and in wet and humid areas is possible.
  • High weather resistance due to low moisture absorption allows outdoor use, for example as facade cladding.
  • Advantageous properties are also the high dimensional stability by low swelling and shrinkage and high fire resistance. The latter allows use in construction areas with high demands on the flammability class.
  • Knife, saw or peeled veneers are used as layers of veneer or wooden lamellae.
  • the veneer thickness is between 0.3 mm to 6.0 mm, preferably 0.7 mm to 1, 0 mm.
  • Spruce wood, as well as poplar, beech and birch, are used as woods, the processing being undried or dried with subsequent moistening to a moisture content of around 20%.
  • the inorganic binders used are preferably Portland cement, for example CEM I 42.5 R or CEM I 52.5 N, but also other cements. Also suitable is composite cement with proportional additions of high-alumina cement, magnesite, gypsum, fly ash, blastfurnace slag and or silica fume to 15%, depending on the wood species and production process.
  • setting regulators for example, aluminum sulfate, calcium sulfate, magnesium or calcium chloride.
  • additives are water glass or lime.
  • the mass fractions of the wood based on the total mass of the plywood material and the gross densities of cement-bonded plywood are depending on the type of wood, veneer and Klebfugendicke between, for example, 20% wood content, for example, 0.3 mm spruce veneer and a Klebfugendicke of 0.2 mm and a resulting Bulk density of 1200 kg / m 3 over 80% wood content, for example in 6 mm spruce veneer and a Klebfugendicke of 0.2 mm and a resulting bulk density of 410 kg / m 3 up to 95%, for example in 6 mm beech veneer and a Adhesive joint thickness of 0.1 mm with a resulting bulk density of 720 kg / m 3 .
  • the proportion of cement paste in the total mass of the plywood material is between 5% and 80%.
  • the thickness of the joint is between 0.1 mm and 1, 0 mm. Particularly good results were achieved with adhesive die thicknesses between 0.1 mm and 0.5 mm.
  • the result according to the invention is characterized by a very good form fit of the two phase boundaries. This is probably due to the pressing process and the associated compaction of the wood in the areas of higher binder application and by the crystal growth in hollow areas of the wood structures into it.
  • the mass fractions of the wood in cement-bonded chipboard are between 15% to 35% at a bulk density of 1300 kg / m 3 to 1500 kg / m 3 .
  • the wood raw material is a spruce veneer with a thickness of 0.75 mm.
  • the dried veneer is first moistened by water storage to 20% moisture content.
  • the binder system consists of Portland cement CEM I 52.5 N with a Order quantity of approx. 300 g / m 2 . Furthermore, the binder system consists of calcium hydroxide in a ratio of about 1% based on the dry cement paste and aluminum sulfate also with a share of 1% based on the cement paste, the aluminum sulfate is dissolved in the mixing water.
  • the mixing water has an amount of about 120 g / m 3 , which corresponds to a ratio of water to cement of 0.4.
  • the Portland cement is sprinkled dry with the calcium hydroxide and brushed into the veneer surface. This mechanically supports a penetration of the binder system into the wood layers.
  • the layers are layered in parallel or crosswise to lie, for example, three glued spruce veneers are placed crosswise one above the other between press plates in clamping cassettes. This is followed by a maturing period of the gel of about 1 h after gluing.
  • the clutches are pressed and braced with a pressure of 2 Mpa.
  • the clutches are cured in a curing oven at 60 ° C and a residence time of 8 h. Particularly good qualities can be achieved when a two-week conditioning followed, the plates are stored in a wrapped foil. Finally, the plywood material is dried for 5 h at 90 ° C in a convection dryer.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lagenholzwerkstoff aus mindestens zwei Lagen von Furnier oder Massivholzplatten, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen den Lagen ein anorganisches Bindemittelsystem angeordnet ist und dass die Lagen durch das anorganische Bindemittelsystem miteinander verbunden sind.

Description

Lagenholzwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Lagenholzwerkstoff und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Der Lagenholzwerkstoff gemäß der Erfindung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Lagen aus Holz ein anorganisches Bindemittelsystem angeordnet ist, dass die Lagen aus Holz miteinander verbindet.
Als Lagenholzwerkstoffe werden flächige ebene oder nicht ebene Platten verstanden, welche aus mehreren Lagen von Holz bestehen, die über ein
Bindemittelsystem miteinander verbunden sind. Zu den Lagenholzwerkstoffen gehört beispielsweise Sperrholz, welches aus einzelnen Furnierlagen besteht.
Die Furnierlagen sind über ein organisches Bindemittelsystem, wie beispielsweise Kondensationsharze, miteinander verklebt. Bei der Herstellung werden die Furnierlagen in einem Winkel von 90° - 15° verdreht oder parallel als Furnierschichtholz angeordnet und unter Anwendung von Druck und
Temperatur miteinander verpresst.
Weiterhin werden unter dem Begriff Lagenholzwerkstoff auch mehrlagige Massivholzplatten verstanden, die aus beispielsweise zwei in Faserrichtung parallel verlaufenden Decklagen und einer um 90° versetzten Mittellage bestehen und die durch verschiedenste organische Bindemittelsysteme miteinander verbunden sind. Die Lagen der Massivholzplatten werden auch als Holzlamellen oder Massivholzlamellen bezeichnet, welche zu Massivholzplatten verklebt sind.
Im Stand der Technik sind weiterhin Spanplatten bekannt, welche im Unterschied zu herkömmlichen Lagenholzwerkstoffen auch anorganische Bindemittelsysteme aufweisen.
Aus der DE 20 2010 004 204 U1 geht beispielsweise eine Zementspanplatte hervor. Als Füllmaterial werden Holzspäne eingesetzt, die in einer Zementmatrix eingebettet sind. Die Bauplatte ist dreischichtig aufgebaut. In der Mittelschicht und den beiden Deckschichten (oben, unten) sind Späne verschiedener Dimension im Bindemittelsystem Zement gebunden.
Die Nachteile zementgebundener Spanplatten bestehen darin, dass diese eine hohe Rohdichte von beispielsweise 1 .250 - 1 .600 kg/m3 aufweisen. Weiterhin können nur geringe Festigkeiten mit zementgebundenen Spanplatten erreicht werden. Zudem ist die Festigkeitsverteilung innerhalb der Platte inhomogen.
Die Nachteile von zementgebundenen Spanplatten allgemein werden durch Lagenholzwerkstoff, wie Sperrholz oder mehrlagige Massivholzplatten, teilweise überwunden.
Lagenholzwerkstoffe nach dem Stand der Technik sind jedoch organisch gebunden und besitzen somit überwiegend eine geringe bis keine biologische und chemische Beständigkeit. Die Witterungsbeständigkeit ist in Abhängigkeit der eingesetzten Holzart und des eingesetzten Bindemittels gering. Beispielsweise wird für Sperrholz überwiegend Birke oder Buche und für Massivholzplatten überwiegend Fichte eingesetzt, die nach DIN EN 350-2 als wenig bis nicht dauerhaft gelten, woraus eine schlechte Witterungsbeständigkeit resultiert.
Weiterhin sind Lagenholzwerkstoffe durch relativ schlechte Brandschutzeigenschaften gekennzeichnet, wobei die Furniere und Lamellen zur Verbesserung dieser Eigenschaften mit Brandschutzmitteln getränkt werden müssen, was vor allem bei Fichtenholz bei der Verklebung in der Praxis zu Problemen führen kann.
Ein weiterer großer Nachteil traditioneller Lagenholzwerkstoffe besteht in der Formaldehydabgabe durch die üblicherweise als organisches Bindemittelsystem eingesetzten formaldehydhaltigen Kondensationsharze.
Im Unterschied zur anorganisch gebundenen Spanplatte besteht auch eine relativ geringe Formstabilität.
Im Stand der Technik gibt es einen Ansatz anorganische Komponenten in dem organischen Bindemittelsystem zu platzieren.
Nach der WO 2006/011697 A1 ist eine Sperrholzplatte bekannt, welche im Bindemittelsystem anorganische Komponenten aufweist. Diese anorganischen Komponenten sind beispielsweise Zeolithe, welche aufgrund ihrer großen inneren Oberfläche als Adsorbens für unerwünschte vom organischen Bindemittelsystem an die Umwelt abgegebene Schadstoffe wirkt. Weiterhin sind dem organischen Bindemittelsystem antimikrobiell wirkende Komponenten beigegeben, um die mikrobiologische Beständigkeit der Sperrholzplatte zu verbessern.
Nach der US 2004/0101705 A1 ist ein Lagenholzwerkstoff bekannt, welcher mikrobiologisch stabil ist und eine geringe Formaldehydabgabe aufweist. Um dies zu erreichen, wird dem organischen Bindemittelsystem neben anderen teilweise auch anorganischen Komponenten als Adsorbentien Zedernholzöl zugegeben, um Holzschädlinge fernzuhalten.
In der DE 200 19 369 U1 wird eine Holzfaser-Dämmplatte zur Wärmedämmung von Gebäuden, Unterdeckungen im Dach oder als winddichte Außenhaut der Wand beschrieben, wobei die Dämmplatte wenigstens zwei miteinander mittels eines hydraulischen abbindenden Klebemittels verklebte Holzfaser- Dämmplatten aufweist.
In der DE 27 45 345 A1 wird eine mehrschichtige Brandschutz-Verbundplatte, bestehend aus zwei Platten als Außenschichten beschrieben, von denen zumindest eine aus einem unbrennbaren Material besteht, und einem aus Stein- oder Hüttenwolle bestehenden Kern. Außerdem wird in der EP 0 524 403 A1 eine Mehrschichtmaterialstruktur in Plattenform für die Herstellung von Türen, Klappen, Deckel, Behälter oder dergleichen beschrieben, bei der zwei Holzfurniere oder ein Holzfurnier und eine Hartfaser oder Sperrholzplatte über eine ein Mineralfasergewebe enthaltende Zwischenschicht durch Heißpressen verbunden sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin einen Lagenholzwerkstoff zu entwickeln, welcher eine hohe Festigkeit, eine homogene Festigkeitsverteilung sowie eine gute biologische und chemische Beständigkeit aufweist. Weiterhin sind gute Brandschutzeigenschaften und eine gute Formstabilität gewünscht.
Die Aufgabe wird durch einen Gegenstand und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere durch einen Lagenholzwerkstoff gelöst, der aus mindestens drei Lagen von Furnier oder Holzlamellen ausgebildet ist. Der Lagenholzwerkstoff ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Lagen ein anorganisches Bindemittelsystem angeordnet ist und dass die Lagen durch das anorganische Bindemittelsystem miteinander verbunden sind.
Das Bindemittelsystem wirkt somit konzeptionsgemäß in der Art eines Klebstoffes, wobei die Inhaltsstoffe des Bindemittelsystems anorganisch beziehungsweise anorganischer Natur sind.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält das anorganische Bindemittelsystem in der Trockensubstanz von 95 % bis 99,5 % Zementanteil, vorzugsweise Portlandzement mit hoher Reaktivität.
Alternativ enthält der Zementanteil des Bindemittelsystems Zugaben von Tonerdeschmelzzement, Magnesit, Gips, Flugasche, Hüttensand und/oder Silicastaub bis 15 Masseprozent bezogen auf die Masse des Zementanteils und bis zu 20 Masseprozent Füllstoffe. Das Bindemittelsystem wird ergänzt durch Abbinderegler und weitere Zusatzstoffe.
Als Abbinderegler sind gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung Aluminiumsulfat, Calciumsulfat, Magnesium oder Calciumchlorid im Bindemittelsystem enthalten. Alternativ sind Mischungen der vorgenannten Abbinderegler im Bindemittelsystem enthalten.
Weiterhin können dem Bindemittelsystem als weitere Zusatzstoffe vorteilhaft Wasserglas und/oder Calciumcarbonat zugegeben werden. Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung von Lagenholzwerkstoffen gelöst, welches gekennzeichnet ist durch die folgenden Schritte:
a) Erzeugen von Furnierlagen oder Massivholzlamellen als Lagen des Lagenholzwerkstoffes, b) Auffeuchten der Lagen auf 20 % Holzfeuchte, c) Beaufschlagen mindestens einer Oberfläche von einander zugewandten Lagen mit dem anorganischen Bindemittelsystem, d) Paralleles oder kreuzweises Legen der Lagen zu Gelegen, e) Pressen und Aushärten der Gelege zu Platten des Lag e n h o I zwe r kstof f e s , f) Reifen der Platten, g) Trocknen und Nachbehandeln der Platten.
Bevorzugt werden die flüssigen Komponenten des anorganischen Bindemittelsystems im Verfahrensschritt c) auf die Lage aufgesprüht.
Alternativ zum Aufsprühen des anorganischen Bindemittelsystems im Verfahrensschritt c) werden die zu beaufschlagenden Lagen in den flüssigen Komponenten des anorganischen Bindemittelsystems getaucht, wodurch die Oberfläche der Lagen mit dem flüssigen Bindemittelsystem in Kontakt gebracht wird. Die festen Komponenten des anorganischen Bindemittelsystems werden in Verfahrensschritt c) bevorzugt auf die zuvor mit den flüssigen Komponenten des anorganischen Bindemittelsystems behandelten Lagen aufgestreut.
Besonders bevorzugt werden die Partikel der festen Komponenten des anorganischen Bindemittelsystems anschließend in die Oberfläche der Lagen mechanisch durch Einreiben oder Einbürsten penetriert. Dadurch wird ein besonders fester Verbund der Lagen miteinander gewährleistet. Die Bindemittelmatrix durchsetzt im Ergebnis in der Nähe der Oberfläche des Holzes dieses mit einem Gradienten. Die Holzmatrix, in deren Porensystem die festen Partikel des anorganischen Bindemittelsystems teilweise penetriert sind, wird somit durch die Bindemittelmatrix überlagert, was zu einem extrem festen Verbund der Lagen miteinander führt.
Das Pressen und Aushärten der Gelege nach Verfahrensschritt e) erfolgt bevorzugt bei einer Temperatur von 60 bis 80 °C innerhalb von 6 bis 8 h.
Das Reifen der Gelege nach dem Verfahrensschritt f) erfolgt über 12 bis 14 Tage. Schließlich werden die Platten bevorzugt noch gemäß Verfahrensschritt g) getrocknet bei einer Temperatur von 90 °C bis 110 °C innerhalb von 5 bis 8 h. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Lagen des Lagenholzwerkstoffes aus ungetrocknetem Schälfurnier hergestellt, wodurch das Auffeuchten der Lagen auf 20 % Holzfeuchte entfallen oder reduziert werden kann. Der Lagenholzwerkstoff weist besondere Vorteile auf. Hervorzuheben ist, dass die Verwendung eines anorganischen Bindemittelsystems die Brennbarkeit des Lagenholzwerkstoffes erheblich herabsetzt und dass über die Gestaltung der Zusammensetzung des anorganischen Bindemittelsystems und der Parameter bei der Herstellung sehr harte und starre Lagenholzwerkstoffe erzielt werden können.
Die biologische Beständigkeit gegenüber holzzerstörenden Pilzen und Insekten ist bei den erfindungsgemäßen Lagenholzwerkstoffen verbessert und damit ist der Einsatz im Bodenkontakt und in Nass- und Feuchtbereichen möglich.
Weiterhin ist die chemische Beständigkeit erhöht und damit der Einsatz im alkalischen oder sauren Milieu, wie beispielsweise in Ställen, möglich.
Eine hohe Witterungsbeständigkeit durch geringe Feuchteaufnahme ermöglicht den Einsatz im Außenbereich, beispielsweise als Fassadenverkleidung.
Vorteilhafte Eigenschaften sind zudem die hohe Formstabilität durch geringe Quell- und Schwindmaße und eine hohe Brandbeständigkeit. Letzteres ermöglicht den Einsatz in Baubereichen mit hohen Anforderungen an die Brennbarkeitsklasse.
Die genannten vorteilhaften Eigenschaften werden komplettiert durch minimale Formaldehydemissionen durch ausschließlich holzeigenes Formaldehyd durch formaldehydfreie Verklebung, was für den Einsatz des Lagenholzwerkstoffes im Innenausbau vorteilhaft ist. Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
Als Lagen von Furnier oder Holzlamellen werden Messer-, Säge- oder Schälfurniere eingesetzt. Die Furnierdicke beträgt dabei zwischen 0,3 mm bis 6,0 mm, vorzugsweise 0,7 mm bis 1 ,0 mm. Als Hölzer werden bevorzugt Fichtenholz aber auch Pappel, Buche und Birke eingesetzt, wobei die Verarbeitung ungetrocknet oder getrocknet mit nachträglicher Befeuchtung auf circa 20 % Holzfeuchte erfolgt.
Als anorganische Bindemittel werden vorzugsweise Portlandzement, beispielsweise CEM I 42,5 R oder CEM I 52,5 N, aber auch andere Zemente eingesetzt. Ebenfalls einsetzbar ist Kompositzement mit anteiligen Zugaben von Tonerdeschmelzzement, Magnesit, Gips, Flugasche, Hüttensand und oder Silikastaub bis 15 %, je nach Holzart und Herstellungsverfahren.
Konzeptionsgemäß werden weitere zementhydratations- und holzeigenschaftbeeinflussende als Abbinderegler oder weitere Zuschlagstoffe im Bereich von 0,5 - 5 % bezogen auf die Masse des Bindemittels eingesetzt. Als Abbinderegler fungieren beispielsweise Aluminiumsulfat, Calciumsulfat, Magnesium- oder Calciumchlorid.
Weitere Zuschlagstoffe sind Wasserglas oder Kalk.
Die vorangehend aufgeführten Zuschlagstoffe beeinflussen, wie im Stand der Technik bekannt, die Zementhydration mit einer Doppelfunktion.
Zum Ersten der Reduzierung, beziehungsweise der Abpufferung, der Alkalien des Zementes und damit der Behinderung des alkalischen Abbaus der Hemicellulose des Holzes, auch als Peeling-Reaktion bekannt und zum Zweiten der Behinderung der durch wasserlösliche Zucker bewirkten Schutzhautbildung um die Zementpartikel herum. Die Masseanteile des Holzes bezogen auf die Gesamtmasse des Lagenholzwerkstoffes und die Rohdichten des zementgebundenen Sperrholzes liegen je nach Holzart, Furnier- und Klebfugendicke zwischen beispielsweise 20% Holzanteil, zum Beispiel bei 0,3 mm Fichtefurnier und einer Klebfugendicke von 0,2 mm und einer resultierenden Rohdichte von 1200 kg/m3 über 80 % Holzanteil, zum Beispiel bei 6 mm Fichtefurnier und einer Klebfugendicke von 0,2 mm und einer resultierenden Rohdichte von 410 kg/m3 bis hin zu 95 %, zum Beispiel bei 6 mm Buchenfurnier und einer Klebfugendicke von 0,1 mm mit einer resultierenden Rohdichte von 720 kg/m3. Der Zementsteinanteil an der Gesamtmasse des Lagenholzwerkstoffes liegt damit je nach Variante zwischen 5 % und 80 %.
Die Dicke der Klebfuge beträgt zwischen 0,1 mm und 1 ,0 mm. Besonders gute Ergebnisse wurden mit Klebefugendicken zwischen 0,1 mm und 0,5 mm erreicht.
Konzeptionsgemäß wird das erfindungsgemäße Ergebnis durch eine sehr gute Formpassung der beiden Phasengrenzen geprägt. Dies geht voraussichtlich zurück auf den Pressvorgang und der damit verbundenen Verdichtung des Holzes in den Bereichen höheren Bindemittelauftrags und durch das Kristallwachstum in Hohlbereiche der Holzstrukturen hinein.
Im Vergleich zum erfindungsgemäßen Lagenholzwerkstoff liegen die Masseanteile des Holzes bei zementgebundener Spanplatte zwischen 15 % bis 35 % bei einer Rohdichte von 1300 kg/m3 bis 1500 kg/m3.
Im Folgenden wird die Erfindung an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Als Holzrohstoff dient ein Fichtenschälfurnier mit einer Dicke von 0,75 mm. Das getrocknete Furnier wird zunächst durch Wasserlagerung auf 20 % Holzfeuchte aufgefeuchtet.
Das Bindemittelsystem besteht aus Portlandzement CEM I 52,5 N mit einer Auftragsmenge von ca. 300 g/m2. Weiterhin besteht das Bindemittelsystem aus Calciumhydroxid in einem Verhältnis von circa 1 % bezogen auf die trockene Zementmasse sowie aus Aluminiumsulfat ebenfalls mit einem Anteil von 1 % bezogen auf die Zementmasse, wobei das Aluminiumsulfat im Anmachwasser gelöst wird. Das Anmachwasser besitzt einen Anteil als Auftragsmenge von ca. 120 g/m3, was einem Verhältnis von Wasser zu Zement von 0,4 entspricht.
Zunächst erfolgt ein beidseitiger Pinselauftrag des Anmachwassers inklusive dem gelösten Aluminiumsulfat auf die aufgefeuchteten Fichtenschälfurniere mit der Holzfeuchte von 20 %. Nach einer Einwirkzeit von ca. 5 Minuten wird der Portlandzement mit dem Calciumhydroxid trocken aufgestreut und in die Furnieroberfläche eingebürstet. Damit wird eine Penetration des Bindemittelsystems in die Holzlagen mechanisch unterstützt. Nachfolgend werden die Lagen parallel oder kreuzweise zu Gelegen geschichtet, wobei beispielsweise drei beleimte Fichtenfurniere kreuzweise übereinander zwischen Pressblechen in Spannkassetten eingelegt werden. Es schließt sich eine Reifezeit des Geleges von circa 1 h nach der Beleimung an. Anschließend werden die Gelege mit einem Druck von 2 Mpa verpresst und verspannt. Danach werden die Gelege in einem Aushärteofen bei 60 °C und einer Verweildauer von 8 h ausgehärtet. Besonders gute Qualitäten lassen sich erreichen, wenn sich eine zweiwöchige Konditionierung anschließt, wobei die Platten in einer eingeschlagenen Folie gelagert werden. Abschließend wird der Lagenholzwerkstoff für 5 h bei 90 °C in einem Konvektionstrockner getrocknet.

Claims

Patentansprüche
1 . Lagenholzwerkstoff aus mindestens drei Lagen von Furnier oder Holzlamellen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Lagen ein anorganisches Bindemittelsystem angeordnet ist und dass die Lagen durch das anorganische Bindemittelsystem miteinander verbunden sind, wobei das anorganische Bindemittelsystem in der Trockensubstanz 95 % bis 99,5 % Zementanteil enthält und neben dem Zementanteil 0,5 bis 5 % Abbinderegler, bezogen auf die Masse des Bindemittels, im Bindemittelsystem enthalten sind.
2. Lagenholzwerkstoff nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zementanteil Zugaben von Tonerdeschmelzzement, Magnesit, Gips, Flugasche, Hüttensand und/ oder Silikastaub bis 15 % und bis zu 20 % Füllstoffe aufweist.
3. Lagenholzwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Abbinderegler Aluminiumsulfat, Calciumsulfat, Magnesium- oder Calciumchlorid oder Mischungen davon im anorganischen Bindemittelsystem enthalten sind.
4. Lagenholzwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittelsystem als weitere Zusatzstoffe Wasserglas und/oder Calciumkarbonat enthält.
5. Lagenholzwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das die Klebfuge zwischen 0, 1 mm und 1 ,0 mm dick ausgebildet ist.
6. Verfahren zur Herstellung von Lagenholzwerkstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Erzeugen von Furnierlagen oder Holzlamellen als Lagen des Lagenholzwerkstoffes,
Auffeuchten der Lagen auf 20 % Holzfeuchte,
Beaufschlagen mindestens einer Oberfläche von einander zugewandten Lagen mit dem anorganischen Bindemittelsystem,
Paralleles oder kreuzweises Legen der Lagen zu Gelegen,
Pressen und Aushärten der Gelege zu Platten des Lagenholzwerkstoffes,
Reifen der Platten,
Trocknen und Nachbehandeln der Platten.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigen Komponenten des anorganischen Bindemittelsystems in Verfahrensschritt c) auf die Lage aufgesprüht werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in
Verfahrensschritt c) zu beaufschlagenden Lagen in den flüssigen Komponenten des anorganischen Bindemittelsystems getaucht werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Komponenten des anorganischen Bindemittelsystems in Verfahrensschritt c) auf die Lage aufgestreut werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel der festen Komponenten des anorganischen Bindemittelsystems in die Oberfläche der Lage mechanisch durch Einreiben oder Einbürsten penetriert werden.
11 . Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Pressen und Aushärten der Gelege nach Verfahrensschritt e) bei einer Temperatur von 60°C bis 80°C innerhalb von 6 Stunden bis 8 Stunden erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Reifen der Gelege nach Verfahrensschritt f) über 12 Tage bis 14 Tage erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen der Platten nach Verfahrensschritt g) bei einer Temperatur von 90°C bis 110°C innerhalb von 5 Stunden bis 8 Stunden erfolgt.
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