Biologische und technologische Eigenschaften von Buchenholz nach einer Modifizierung mit 1,3-dimethylol-4,5-dihydroxyethyleneurea (DMDHEU)

,

• Publisher: Cuvillier Verlag
• Year: 2011
• Print ISBN: 9783869556536
• eBook ISBN: 9783736936539
• Edition: 1

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Untersuchung der Eigenschaften von chemischmodifizierter Buche. Die Modifizierung mit drei Lösungskonzentrationen1, 3-dimethylol-4, 5-dihydroxyethyleneurea (DMDHEU) erfolgte in einem industriellenProzess. Die Modifizierung beruhte auf einer 2-stufigen Behandlung, beider die wasserbasierte DMDHEU Lösung im ersten Schritt mit einer Vakuum-Druck-Imprägnierung in das Holz eingebracht wurde und im zweiten Schritt unterHeißdampfbedingungen ausreagierte.Die Ergebnisse zeigten, dass eine Modifizierung von Buche mit DMDHEU grundsätzlichmöglich ist. Lösungsaufnahme, WPG (Gewichtszunahme durch die Behandlung)sowie der veränderte Stickstoffgehalt zeigten, dass DMDHEU in dasHolz und die Zellwand eindringt und fixiert wird. Eine durch Nanoindentierungermittelte Härteerhöhung bestätigte diese Ergebnisse.Die Ausgleichsfeuchten zwischen 20 und 90% relativer Luftfeuchte wurdendurch die Behandlung beeinflusst. Sie lagen im Mittel deutlich unterhalb derKontrollen. Ein praxisrelevanter Unterschied zwischen den Behandlungen wurdejedoch nicht gemessen. Durch die Behandlung kam es zu einer Quellungsvergütung(ASE) von ca. 30-40%. Die Wasserdampfaufnahme (Wasseraufnahme proZeiteinheit) verringerte sich durch die Behandlung um ca. 50-65%.Die Resistenz gegenüber Moderfäule und Basidiomyceten wurde durch die Behandlungerhöht. Dabei galt, dass eine Lösungskonzentration von DMDHEU2, 3M notwendig war, um bei allen Untersuchungen einen sicheren Schutz vorholzabbauenden Pilzen zu erreichen. Die Resistenz gegenüber Bläuepilzen wurdedagegen durch eine DMDHEU Behandlung nicht beeinflusst.Die Härte nach BRINELL wurde durch die Behandlung in Abhängigkeit der Lösungskonzentrationerhöht, die Härte nach JANKA blieb unverändert. Die Druckfestigkeitwurde ebenfalls erhöht, Scher- und Zugfestigkeit dagegen verringert.Die Biegefestigkeit wurde nicht signifikant beeinflusst. Erheblich abgenommenhat die Arbeit, die von dem modifizierten Holz bei verschiedenen Krafteinflüssenabsorbiert wurde. Dies galt für Zug-, Biege- und Bruchschlagarbeit. Der E-Modulverhielt sich nach einer DMDHEU Behandlung in den anatomischen Richtungenunterschiedlich. In axialer Richtung wurde der E-Modul erhöht, in radialer Richtungreduziert und in tangentialer Richtung blieb er unverändert.Die Formaldehydabgabe des behandelten Holzes erreichte in allen Untersuchungendie in der Chemikalienverbotsverordung geforderte Ausgleichskonzentrationvon weniger als 0, 1ppm.Auffällig war, dass die Buche nach der Behandlung unabhängig von der Lösungskonzentrationzu einer verstärkten Rissbildung parallel zum radialen Parenchymgewebeneigte. Die Risse wurden nicht direkt im Anschluss an den Modifizierungsprozess, sondern erst nach längerer Lagerungszeit sichtbar. Es wurde deshalbuntersucht, ob das veränderte Rissverhalten auf 1) reduzierte Festigkeiten beigleichbleibenden Spannungen oder 2) auf erhöhte Spannungen bei gleichbleibendenFestigkeiten zurückzuführen ist bzw. eine Kombination der beiden Faktorenzu diesem Verhalten führte. Vermutungen, dass erhöhte Spannungen durcheine veränderte Quellungsanisotropie hervorgerufen wurden, bestätigten sichnicht. Eine Betrachtung der oberflächlich auftretenden Spannungen mittels ElectronicSpeckle Pattern Interferometrie (ESPI) während eines Zugversuches ergabebenfalls keine Hinweise auf veränderte Spannungsverteilungen oder evt. auftretendeSpannungsspitzen. Dieses Ergebnis war überraschend, da auf Grund desunterschiedlichen E-Moduls in den anatomischen Hauptrichtungen von einererhöhten Spannung ausgegangen wurde. Eine Untersuchung des Rissverhaltensmittels Mikro-Keilspaltversuch und mikroskopische Aufnahmen des Zellgefügeslassen vermuten, dass es durch die Behandlung zu einer Reduzierung der Festigkeitder Zellwandschicht S2 kam. Die Festigkeit der gesamten Zellwand scheintdagegen nicht verändert zu sein.Auf Grundlage der in dieser Arbeit durchgeführten Versuche ist davon auszugehen, dass die Veränderung des Rissverhaltens durch die unterschiedliche Steifigkeitdes Materials in Abhängigkeit der anatomischen Richtung sowie den Verlustder plastischen Verformbarkeit beeinflusst wird. Zur vollständigen Erfassung derRissneigung der DMDHEU behandelten Buche sind weiterführende Untersuchungennotwendig.