Thermoholz aus Buche

Transkript

1 Dr. rer. silv. Wolfram Scheiding Perspektiven der stofflichen Nutzung der Buche Thermoholz aus Buche Folie 1

2 Institut für Holztechnologie Dresden 1952 gegründet seit 1992 gemeinnützige GmbH ca. 100 Mitarbeiter Fachressorts: Biologie/Holzschutz Werkstoffe Chemie/Umwelt Werkstoff- und Produktqualität Oberfläche Folie 2

3 Ressort Biologie/Holzschutz Mykologie, Molekularbiologie Holzkunde, Holzanatomie Mikroskopie Holzschutz Holzmodifizierung Folie 3

4 Inhalt: Holzmodifizierung Eigenschaften von TMT (Thermoholz) Produktion Verwendung Thermoholz aus Buche Fazit Folie 4

5 Holzmodifizierung Folie 5

6 Holzmodifizierung......ist die durchgehende Veränderung des Holzes im Sinne einer Vergütung zur Erhöhung der biologischen Dauerhaftigkeit und Verbesserung der Stehvermögens (Dimensions-/Formstabilität) Erweiterung der Verwendungsmöglichkeiten und damit der Wertschöpfung von Hölzern Folie 6

7 Modifizierte Hölzer Technisch erzeugte Holzarten -Gruppen (TMT, CMT)* Einzelne modifizierte Hölzer ( Holzarten ) sind gekennzeichnet durch Holzart, Sortierung/Einschnitt, Verfahrensprinzip und Anlage, spezifisches Eigenschaftsprofil Behandlungsstufe. *) TMT = Thermally Modified Timber CMT = Chemically Modified Timber DIN :2011 Holzschutz Anhang A (informativ) Folie 7

8 Thermische Holzmodifizierung......ist die Vergütung von Holz durch Einwirkung von Wärme bei C bei reduziertem Sauerstoffgehalt. Temperatur 230 C 160 C ca. 2-4 h Zeit Folie 8

9 Was passiert bei der Modifizierung? Die chemische Zusammensetzung und teilweise die Struktur der Zellwand werden verändert. Folie 9

10 Die holzanatomische Struktur bleibt prinzipiell erhalten Esche TMT Fichte TMT Buche TMT REM-Fotos: Bäucker, TU Dresden Folie 10

11 TMT: Eignung der Holzarten Laub- und Nadelholzarten prinzipiell geeignet Keine Anforderungen an Tränkbarkeit Vorteile Laubholz: - höhere Dichte (Festigkeit) Nachteile Laubholz: - höhere Preise - geringer Dichtekontrast Früh-/Spätholz (Zerstreutporer) - Effekte bereits bei geringeren Temperaturen - geringeres Aufkommen Folie 11

12 TMT: Holzqualität (Ausgangsmaterial) Nachteilige Holzmerkmale können nicht neutralisiert werden. Aus Rohholz geringer Güte wird kein gutes Thermoholz. Kritische Holzmerkmale sind: Äste, Faserabweichungen, Risse, innere Spannungen Vorhandene Trocknungsrisse werden meist verstärkt. Folie 12

13 Eigenschaften von TMT (Thermoholz) Folie 13

14 Charakteristik TMT reduzierte Gleichgewichtsfeuchte erhöhte Formstabilität erhöhte Dimensionsstabilität verringerte Rohdichte erhöhte Dauerhaftigkeit (holzzerstörende Pilze) TMT reduzierte Festigkeit erhöhte Sprödigkeit durchgehende Vergütung veränderte Farbtöne verringerte Wärmeleitfähigkeit harzfrei Folie 14

15 Charakteristik TMT TMT (Thermoholz) ist dauerhafter, dimensions- und formstabiler, trockener, weniger fest und steifer bzw. spröder als das entsprechende unbehandelte Holz. Folie 15

16 Charakteristik TMT Dauerhaftigkeit Festigkeit 160 C 230 C Optimum entsprechend des Verwendungszweckes Behandlungsintensität (Temperatur-Niveau) Folie 16

17 Thermobehandlung als Wundermittel? Modifizierung ist keine Zauberei. Also sind auch keine Wunder zu erwarten. Auch Thermoholz ist Holz. Folie 17

18 Dauerhaftigkeit gegen holzzerstörende Pilze Dauerhaftigkeitsklasse* Beschreibung Holzarten-Beispiele (Kernholz) 1 sehr dauerhaft Teak; Robinie (1-2) 2 dauerhaft Eiche; Edelkastanie 3 mäßig dauerhaft Douglasie, Kiefer, Lärche (3-4) TMT** 4 wenig dauerhaft Fichte 5 nicht dauerhaft Buche; Esche; Splinthölzer *) gemäß DIN EN 350 **) Behandlungsintensität für die Verwendung im Außenbereich Folie 18

19 Dauerhaftigkeit gegen holzzerstörende Pilze Geringere Holzfeuchte und geringe/langsamere Auffeuchtung Weniger Nährstoffe für holzzerstörende Pilze (TMT) Nährsubstrat verfremdet : enzymatischer Aufschluss erschwert Pilzangriff wird verhindert oder verzögert bzw. abgeschwächt Folie 19

20 Verfärbungen während der Nutzungsphase Vergrauung ungeschützter Oberflächen durch Bewitterung bzw. Belichtung wie andere Hölzer Verfärbungen durch Bläue- oder Schimmelpilze möglich, da TMT keine Biozide enthält Folie 20 3N-Tagung Göttingen 11. November 2011 Thermoholz aus Buche Wolfram Scheiding

21 Holzfeuchte Anhaltswerte für Holzfeuchten im hygroskopischen Bereich Holzart Gleichgewichtsfeuchte u in [%] im Klima 20 C / 35% 20 C / 65 % 20 C / 85 % Buche unbehandelt Buche TMT Kapillare Wasseraufnahme (besonders Hirnholz) beachten Beispiel TMT Buche 200: max. Quellmaß(14 d) 4 % b = 145 mm (Verlegebreite, trocken) b max = 145 mm x 1,04 = 151 mm b Fuge = (151 mm 145 mm) + 4 = 10mm Folie 21

22 Holzfeuchte und Dauerhaftigkeit Hygroskopische Feuchtigkeitsaufnahme und kapillare Wasseraufnahme sind zwei Paar Schuhe! Längerfristige oder ständige Durchnässung, wie im Erdkontakt, kann zu Befall durch holzzerstörende Basidiomyceten (z. B. Blättlinge) und Moderfäulepilze führen. Die Dauerhaftigkeit in Gebrauchsklasse 3 (außerhalb des Erdkontaktes) ist daher höher als in Gebrauchsklasse 4 (im Erdkontakt, dauerfeucht). Folie 22

23 Produktion Folie 23

24 TMT: Jährliche Produktionsmengen in Europa [m³] geschätzt ? (Quellen: EUWID 2005, Holz-Kurier 2007, EUWID 2010) Folie 24

25 TMT: Anzahl Hersteller (Stand 10/2011) Europe TMT producer Europe TMT producer Austria 6 Turkey 1 Belarus 1 Slowenia 3 Belgium 2 Spain 1 Croatia 3 Sweden 2 Denmark 1 Switzerland 3 Estonia 2 Turkey 1 Finland 11 Sum Europe 70 France 9 Outside Europe TMT producer Germany 10 Brasil 4 Italy 1 Canada 3 Lithuania 1 China 1 Netherlands 4 Japan 2 Norway 1 Malaysia 1 Poland 3 United States 3 Russia 3 Sum outside Europe 14 Serbia 1 Sum world 84 Folie 25

26 TMT-Marken (Hersteller) in Deutschland Fachgruppe Thermoholz Folie 26

27 TMT-Herstellung: Anlagen und Verfahren Firstwood GmbH Menz Holz GmbH & Co. KG Unterschiedliche Wege zur Sauerstoff-Reduzierung ( Inert- Atmosphäre ) sowie verschiedene Feuchte- und Druckbedingungen Alle Verfahrenstypen führen zu ähnlichen Basis-Effekten. Bewertung gute oder schlechte Verfahren nicht möglich Folie 27

28 Verwendung Folie 28

29 Warum Thermoholz? Substitution tropischer Hölzer: Verbraucherhaltung zunehmend kritisch Formale Beschränkungen (Beispiel Burma Teak) Unsichere bzw. sinkende Verfügbarkeit Schwankende bzw. abnehmende Qualität Folie 29

30 Warum Thermoholz? Holzschutzmittelimprägnierte Hölzer: Zunehmend kritische Verbraucherhaltung zum chem. Holzschutz Ziel, die Aufwandmengen an Holzschutzmitteln zu reduzieren Unterschiedliche Tränkqualitäten (bedingt z. B. durch Tränkbarkeit) Folie 30 3N-Tagung Göttingen 11. November 2011 Thermoholz aus Buche Wolfram Scheiding

31 Warum Thermoholz? Praktische Gründe: verbesserte Dauerhaftigkeit, Stehvermögen Formale Gründe: -baulich-konstruktiver Holzschutz (DIN 68800) -VFF/RAL: Eignung von Holz für Fenster Ästhetische Gründe: dunkle Farbtöne Foto: Menz Holz Folie 31

32 Verwendung im Außenbereich Erhöhte biologische Dauerhaftigkeit* Bevorzugt: Gebrauchsklasse 3 (bewittert, ohne Erdkontakt) Terrasse, Fassade, Fenster Gartenholz, marine Holzbauten Eingeschränkt: Gebrauchsklasse 4 (bewittert, im Erdkontakt) Holzbodenwerk Krottenthaler Folie 32

33 Verwendung im Außenbereich Verbesserte Dimensions- und Formstabilität, reduzierte Wärmeleitfähigkeit Fenster, Außentüren Fassadenbekleidungen Kindergarten TMT-Fassade Despang Architekten Folie 33

34 Verwendung Fenster Markteinführung; erste Zulassungen nach VFF HO.06-4: - progoodwood Fadura (Buche TMT) - progoodwood Fadura-plus (Buche/Pappel TMT) Demnächst: Firstwood (u. a. Buche TMT), Holz Schiller Folie 34 3N-Tagung Göttingen 11. November 2011 Thermoholz aus Buche Wolfram Scheiding

35 Verwendung im Innenbereich Veränderte Farbtöne Fußböden Wandbekleidungen Möbel Folie 35

36 Thermoholz aus Buche Folie 36

37 Thermoholz aus Rotbuche Argumente Gute Verfügbarkeit (?) Preise (vgl. Hartlaubhölzer) Hohe Dichte (Festigkeit) Geringer Dichtekontrast Schöne Farbtöne Gute Bearbeitbarkeit Einschränkungen Höhere Quell- und Schwindwerte Höhere Wasseraufnahme (Hirnholz) Farbkern (ggf. Rissbildung) Folie 37

38 Thermoholz aus Rotbuche Buchenholz als Ausgangsmaterial für TMT im Vergleich: Parameter Einheit Buche (ged.) Birke Esche weiß Ahorn (Berg~) Preis* 33 mm (Komm.) Preis* 33 mm (Paket) Brinell-Härte** N/mm² Rohdichte** kg/m³ Biegefestigkeit** N/mm² Schwindsatz tan** % 11,8 7,8 8,0...8,4 8,0 *) **) Wagenführ, R.: Holzatlas. Fachbuchverlag Leipzig 2000 Folie 38

39 TMT: Preise (Anhaltswerte) Riffeldiele Buche TMT: /m³ (30 /m²) Riffeldiele Bangkirai: /m³ (32 40 /m²) Kantel* Buche TMT: Kantel* Meranti: /m³ (8 10 /lfm)** /m³ (6,50 8,40 /lfm)** Brennholz Buche: /m³ *) Fensterkantel, 3fach lamelliert, 72x86 mm² **) Preis fadura lt. Hagensieker 10/2011; Preis Meranti lt. EUWID 39/2011 Folie 39

40 Thermoholz aus Buche: Dauerhaftigkeit Doppellagentest Prüfkörper, 2 Lagen Freibewitterung seit 2003 Buche TMT Buche unbehandelt Stapeloberseite Folie 40 3N-Tagung Göttingen 11. November 2011 Stapelinneres Thermoholz aus Buche Wolfram Scheiding

41 Thermoholz aus Buche: Dauerhaftigkeit Prüfkörper, seit 2003 bewittert (Süd, 45 ) Buche TMT Buche nativ Unterseite Oberseite Prüfkörper Buche TMT, Seitenansicht Folie 41 3N-Tagung Göttingen 11. November 2011 Thermoholz aus Buche Wolfram Scheiding

42 Furniere, Furnierformteile aus Buche TMT OWI: Modifizierung im DurchlaufFurniertrockner (Patent 2009) Folie 42 3N-Tagung Göttingen 11. November 2011 IHD: Verfahrenspatent zur thermischen Modifizierung von Furnieren, Platten u. ä. (Anmeldung 2009,Veröffentlichung 2011) Thermoholz aus Buche Wolfram Scheiding

43 Furniere, Furnierformteile aus Buche TMT Entwicklung von 3-D-Formteilen aus thermisch modifizierten Buchen-Furnieren (IHD-Forschungsprojekt ) Sperrholz-Sitzschalen aus Buche TMT im IHD- Freibewitterungs-Prüftstand (Foto: Schulz) Zur Behandlung vorbereitete Furnierstapel in der IHD-Thermokammer (Foto: Scheiding) Folie 43

44 Fazit Folie 44

45 Thermoholz aus Buche: Fazit 1 Günstige Rahmenbedingungen für modifizierte Hölzer 2 Marktrisiken weitgehend kalkulierbar 3 Marktpotenzial noch nicht ausgeschöpft 4 Gute Wertschöpfungmöglichkeit für Buche, wenn Besonderheiten dieser Holzart beachtet werden Folie 45

46 Informationen zu TMT: IHD-Merkblätter 1 Begriffe 2 Dauerhaftigkeit 3 Tragende Anwendungen 4 Farbe und Farbänderung 5 Normung, Qualitätssicherung 6 Verfahren 7 Brandverhalten 8 Entsorgung 9 Buche TMT 10 Fenster 7. Europäischer TMT-Workshop April 2012 in Dresden Folie 46

47 Melitta Bentz ( ) Dresdner Unternehmerin Betrieb ab 1929 in Minden/Westphalen Gebrauchsmusterschutz am 20. Juni 1908 durch das kaiserliche Patentamt erteilt bis 1924 über Filtertüten produziert Folie 47

48 Hoffentlich gut geröstet! Ende. Heimbs Coffeeshop Innenausbau mit TMT Despang Architekten Hannover Folie 48