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Holzwerkstoffe

Hausarbeit 2010 26 Seiten

Design (Industrie, Grafik, Mode)

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Einleitung
Stammbaum der Holzwerkstoffe
Arbeiten des Holzes
Entstehung der Holzwerkstoffe

Arten der Holzwerkstoffe
1. Lagenwerkstoffe
Sperrholz
Multiplex
2. Verbundwerkstoffe
Stabsperrholz (Tischlerplatte)
3. Holzspanwerkstoffe
Spanplatten
4. Holzfaserwerkstoffe
MDF-Platte

Innovative Holzwerkstoffe

Thermoformholz

Fazit

Literaturverzeichnis

Internetquellen

Abbildungsverzeichnis

Einleitung

Was ist Holz?

Holz ist eines der ältesten genutzten Materialien der Menschheit. Holz ist Leben und Lebensraum. Holz ist Solarenergie. Holz ist ein Energieträger. Holz ist ein nachwachsender Rohstoff und ein hochfestes Baumaterial.

Aber bereits seit der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts zur Zeit der Industrialisierung bekommt Holz im Zuge innovativer Entwicklungen als Werkstoff eine völlig neue Bedeutung. Spätestens seit der deutschen Erfindung der Spanplatte durch Max Himmelheber in den 30er Jahren sind Holzwerkstoffe weltweit unersetzbar geworden. Eine völlig neuer Industriezweig ist mit der Herstellung und Verarbeitung der Holzwerkstoffe entstanden. Arbeitserleichterung, Rationalisierung und Berechenbarkeit der Holzeigenschaften bieten viele Vorzüge gegenüber der traditionellen Verarbeitung von Vollholz. Besonders große Baukonzerne aber auch Möbelfirmen wie beispielsweise IKEA profitieren von den vielseitigen Holzwerkstoffen.

Aber warum sind diese Holzwerkstoffe so universell einsetzbar?

Worin genau liegen ihre Vorteile gegenüber dem natürlichen Rohstoff Holz?

Welche Holzwerkstoffe gibt es heute und wofür werden sie verwendet?

Wie werden die einzelnen Arten der Holzwerkstoffe heute hergestellt?

Diesen Fragestellungen möchte ich in der vorliegenden Hausarbeit nachgehen.

Einige der zahlreichen Einsatzmöglichkeiten der Holzwerkstoffe habe ich bereits im Zuge meiner Ausbildung bei IKEA zur Gestalterin für visuelles Marketing kennen, anwenden und schätzen gelernt. Deshalb besteht diese Hausarbeit aus einem Teil bereits erlerntem Fachwissen, das ich mir während der dreijährigen Lehrzeit theoretisch als auch praktisch angeeignet habe. Aus diesem Grund sind einige Textpassagen nicht mit einem Quellenverweis gekennzeichnet. Ich bitte, dies zu berücksichtigen.

Die wissenschaftliche Beschäftigung mit dem Thema „Holzwerkstoffe“ soll jetzt eine optimale Grundlage für mein Studium Raumkonzept und Design bilden. Denn eine stetig wachsende Kenntnis über Materialien, insbesondere der der Holzwerkstoffe, ermöglicht unterschiedlichste Gestaltungsmöglichkeiten und Denkansätze. Entwürfe und Konzepte werden danach, m.E., erleichtert und Realisierungen von Projekten besser einzuschätzen.

Wie Holzwerkstoffe enstanden und enstehen -heute und in Zukunft- soll zudem einen Rahmen um diese Arbeit bilden.

Durch die Herstellung der Holzwerkstoffe können zwar wertvolle, unersetzbare Ressourcen (Tropenhölzer) besser geschützt werden, aber es gehen auch Schadstoffemissionen und weitere Abholzung damit einher. Deshalb soll am Schluss der Arbeit noch einmal -gerade in Anbetracht des Klimawandels- auf innovative und nachhaltige Holzwerkstoffe eingegangen werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1 Ü bersicht ü ber die Herstellung der Holzwerkstoffe

„Arbeiten“ des Holzes

Holz ist ein hygroskopischer Stoff, d.h., es ist fähig Wasserdampf aus der Luft aufzunehmen. (Auch Zucker, Salz und Papier haben im Übrigen diese Eigenschaft.) Wasser kann im Holzaufbau als freies Wasser in den Zellhohlräume oder als gebundenes Wasser in den Zellwänden auftreten. Das freie Wasser, dessen Anteil meist sehr hoch ist, kann relativ schnell abgegeben werden, die Abgabe des gebundenen Wassers erfolgt dagegen sehr langsam, da es nur durch Diffussion nach außen gelangen kann. Der sog. Fasersättigungsbereich ist erreicht, wenn das freie Wasser verdunstet und nur noch gebundenes Wasser vorhanden ist. Er liegt bei ca. 30 % (Verhältnis des im Holz enthaltenen Wassergewichts zum Gewicht absolut trockenen Holzes = Darrgewicht) Die Holzfeuchte ist abhängig vom Umgebungsklima.

Feuchteveränderungen verursachen im Holz Maßveränderungen, das sog. Quellen und Schwinden. Dieses spezielle Verhalten wird auch als „Arbeiten“ des Holzes bezeichnet. Solche Volumenveränderungen sind je nach Holzart sehr unterschiedlich und betragen je nach Richtung 0,3 % bis 10 %.

In Abhängigkeit von der Holzfeuchte ändern sich auch die Eigenschaften. Mit steigender Holzfeuchte nimmt Volumen, Biegsamkeit und Gewicht zu, die Elastizität sowie die Festigkeit ab. Die sog. Inhomogenität steigt damit an.

Zudem wird die Güte der Leimverbindungen beeinträchtigt und der Pilz- und Insektenbefall begünstigt.

Deshalb sind Menschen schon seit Jahrtausenden bestrebt, Holz diesen ebenso natürlichen Bewegungsdrang zu nehmen.1

Anders jedoch als das traditionsreiche Handwerk, das lernte dem Holz mittels Konstruktionen Spielraum zum „Arbeiten“ zu geben, suchte die Industrie später nach Werkstoffen, die zwar aus Holz bestehen, sich aber nahezu nicht mehr bewegten.2 So entstanden die Holzwerkstoffe.

Entstehung der Holzwerkstoffe

Bereits ab der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts wird Holz als Rohstoff zur Erzeugung von Holzwerkstoffen verwendet. Dies hatte zur Folge das Nutzholz aus seinen herkömmlichen Einsatzbereichen, wie z.B. beim Innenausbau (Treppen, Türen) und vor allem in der Möbelherstellung verdrängt wurde.

Bis dahin kamen in der Holzverarbeitung nahezu nur handwerkliche Produktionsweisen und Erfahrung zum Tragen. Das änderte sich nun grundlegend mit der vornehmlich wissenschaftlichen Forschung und den darauf folgenden Entwicklungen der chemischen Industrie.3

Rohholz konnte so in vielfältiger Weise aufbereitet und gleichzeitig mit anderen Stoffen verbunden werden. Dabei wurde stets das Ziel verfolgt, die Qualitätsunterschiede und -schwankungen, die beispielsweise aufgrund des „Arbeiten“ des Holzes entstanden (s. S. 5) auszugleichen und gleichmäßige Eigenschaften des Endproduktes zu erreichen. Dabei veränderte sich allerdings auch die gesamte Produktionsweise. Pochte das traditionelle Handwerk noch auf die Verwendung von qualitativ hochwertigem Holz, so stand jetzt die Verwertung insbesondere von Holzabfällen im Vordergrund.4 Wird Holz zum Industrierohstoff, so verliert es seine Makrostruktur und somit gleichzeitig einen Großteil seiner natürlichen Eigenschaften.

Nun wird besonders die Fähigkeit der Holzbestandteile (Mikrostruktur) Leimverbindungen einzugehen genutzt. Diese Eigenschaft ist Grundlage für die industrielle Herstellung von Holzwerkstoffen.5

Da diese auch in der Papierindustrie verwendet wird, kamen erste Anstöße zur Herstellung künstlicher Baustoffe auch aus der Papierfabrikation. Das Patent auf sog. „papier maché“ meldet der Engländer Clay 1772 an.6 Er verfolgte die Idee aus schwerem und dickem Papier Möbel, Türen, u.a. zu bauen. Dabei benutzte er vorwiegend Produktionsreste.

Holzwerkstoffe werden durch Zerlegen des Holzes in Späne, Fasern, Stäbe, Furniere oder Holzwolle und durch darauf folgendes Zusammensetzen mittels verschiedener Klebstoffe hergestellt.

Aus Massivholz können aufgrund seiner Inhomogenität kaum verwölbungs- und schwindfreie Werkstücke hergestellt werden. Deshalb und auch aus Kostengründen fertigt man Holzwerkstoffe.

Man unterscheidet heute vier Gruppen: Lagen-, Verbund-, Holzspan- und Holzfaserwerkstoffe.

Holzwerkstoffplatten sind zudem genormte Werkstoffe.

Arten der Holzwerkstoffe

1. Lagenwerkstoffe

Aufbau

Als Rohstoffe für die Lagenwerkstoffe eignen sich aus dem runden Block in „endlosen“ Bahnen geschälte Furniere am besten. In Deutschland ist die dazu meist verwendete Holzart die Rotbuche. Aber auch andere Holzarten mit geeigneten Eigenschaften (Rohdichte, entspr. Zugfestigigkeit u.a.) kommen zum Einsatz. In Italien beispielsweise Pappel sowie in Finnland überwiegend Birke.7

Arten

Insgesamt unterscheidet man aufgrund der Faserrichtung sowie der Lagenanzahl vier Arten: Sperrholz, Schichtholz, Diagonalholz, Sternholz sowie Multiplex.8

Verwendung

Ebene Lagenhölzer finden heute trotz Entwicklungen neuerer Holzwerkstoffe oder Kunststoffe immer noch weitreichenden Einsatz.

Flache Furniersperrholzplatten werden z.B. in der Kastenmöbelindustrie für Rückwände und Schubladenböden verwendet, da sie leichter und kostengünstiger sind als furnierte Spanplatten.9

Bau-Sperrholzplatten (BFU) sind besonders für tragende Konstruktionen im Holzbau geeignet, als mittragende bzw. aussteifende Beplankungen sowie für Dachschalungen. So z.B. in den USA für das Beplanken der Außen- und Innenwände im dort leichten Wohnhausbau.Vergleichbar mit anderen Holzwerkstoffplatten weisen sie die höchste Elastizität und Festigkeiten und somit auch die höchsten zulässigen Spannungen auf. Desweiteren wird zwischen Außensperrholz und Innensperrholz unterschieden.

Verformte Lagenhölzer sind besonders in der Sitzmöbelindustrie gefragt, aber auch in Form von Lattenrosten erfolgreich.10

Sperrholz

Abb. 2 Sperrholz (Buchenfurnier) in Aufsicht und Schnitt

Entwicklung

„Die guten Eigenschaften von Sperrholz wurden schon in der Antike von den Ägyptern entdeckt und angewendet. Doch erst mit der industriellen Fertigung zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelte sich daraus ein Massenprodukt.“11

Die Entwicklung von Sperrholz verlief dann kontinuierlich und führte schnell zum Erfolg. Sperrholz war der erste Holzwerkstoff, der sich in der Produktion allgemein durchsetzte.12 Denn „hier war es zum ersten Mal gelungen, die Holzstruktur gänzlich aufzulösen und wieder neu zusammenzusetzen.“13 Aufgrund der besseren Verfügbarkeit gegenüber Massivholz und der gelungen Behebung des Quellen und Schwinden, kam es zu einer Revolution in der Technikgeschichte des Nutzholzes.14

Aufbau

Alle Plattentypen, die aus mindestens 3 Holzlagen bestehen, ordnet man den Begriff Sperrholz zu.

Als Sperrholz/Furniersperrholz (FU) bezeichnet man Holzplatten, die aus mehreren (nach DIN mindestens 3) übereinander verleimten Furnierlagen bestehen. Die Lagen sind jeweils um 90 Grad gedreht aufeinander geklebt. Die Anzahl der Furnierlagen ist immer ungerade. Hauptsächlich unterscheidet man Buche-, Birke-,Pappel- und Kiefer-Sperrholz.

Herstellung (Absperren des Holzes)

Die Herstellung findet seine Anleihen in der Furniertechnik.15 Dünne Furnierlagen werden mit gekreuzter Faserrichtung übereinander geklebt (Querverleimung), damit werden sie gegen das Verziehen „gesperrt“. Dieses Prinzip nennt man „(Ab-)sperren“ des Holzes. Dadurch erhält Sperrholz seine homogenenen Eigenschaften.

Denn Holz besitzt in Faserrichtung die weitaus höhere Festigkeit als quer dazu. Will man also einen in allen Richtungen gleichermaßen stabilen Holzwerkstoff erzeugen, liegt es nahe, Holzlagen mit gegeneinander versetzten Faserrichtungen zu verleimen. Längs der Maserung sind die Lagen äußerst zugstabil. Die Größenänderungen (durch Quellen und Schwinden) einer Lage werden so durch die anderen Lagen weitestgehend unterbunden.16

Deshalb zeichnen sich Sperrhölzer durch ihre hohe Festigkeit und Formbeständigkeit aus.

Eigenschaften

Der Härtegrad von Sperrholz richtet sich nach der verwendeten Holzart. Von geringer Härte (Pappel) über mittlerer Härte (Kiefer) bis hin zur hohen Härte (Birke, Buche) ist der Holzwerkstoff im Handel erhältlich.

Sperrholz besitzt im Allgemeinen eine gute Festigkeit und hat insbesondere bei PappelSperrholz ein nur geringes Gewicht. Sperrholz lässt sich ferner gut verformen (Sperrholzformteile).

[...]


1 Hansgert Soiné: Holzwerkstoffe Herstellung und Verarbeitung Platten, Beschichtungsstoffe, Formteile, Türen, Möbel, Leinfeld-Echterdingen: DRW-Verlag 1995, S. 13.

2 Vgl., ebd.

3 Vgl. Joachim Radkau/Ingrid Schäfer: Holz Ein Naturstoff in der Technikgeschichte, Hamburg: Rowohlt 1987, S. 229.

4 Vgl. Radkau/Schäfer: Holz Ein Naturstoff in der Technikgeschichte, S. 230.

5 Vgl. ebd., S. 231

6 Vgl. ebd., S. 233

7 Vgl. Soiné: Holzwerkstoffe, S. 135.

8 Vgl. ebd.

9 Vgl. ebd.

10 Vgl. ebd.

11 Vgl. Eckhard Klopp/Christian Schloh (verantw.): Sperrholz allgemein, http://www.musterkiste.de/de/holz/pro/2056,0.html (Stand: 14.2.2010).

12 Radkau/Schäfer: Holz Ein Naturstoff in der Technikgeschichte, S. 233.

13 ebd., S. 233

14 Ebd.

15 Vgl. Radkau/Schäfer: Holz Ein Naturstoff in der Technikgeschichte, S. 233

16 Vgl. Wikipedia, Die freie Enzyklopädie: Multiplex-Platte,

http://de.wikipedia.org/wiki/Multiplex-Platte (Stand: 14.2.2010).

Details

Seiten
26
Jahr
2010
ISBN (eBook)
9783656594949
ISBN (Buch)
9783656594932
Dateigröße
1 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v268414
Institution / Hochschule
AMD Akademie Mode & Design GmbH – Design und Medien: Raumkonzept und Design
Note
1,3
Schlagworte
holzwerkstoffe

Autor

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Titel: Holzwerkstoffe