DE10330278B3

DE10330278B3 - Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffverbundelementen

Info

Publication number: DE10330278B3
Application number: DE2003130278
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Müller
Original assignee: Glunz AG
Current assignee: Glunz AG
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2023-07-05
Also published as: DE202004007393U1

Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffverbundelementen, insbesondere für einen Träger, wird eine Holzwerkstoffdämmplatte an ihren beiden Hauptseiten mit jeweils einer Holzwerkstoffplatte (16, 26) größerer Dichte verleimt, wodurch eine erste Vorform erzeugt wird. Die erste Vorform wird in Abschnitte (11) aufgetrennt. Die Abschnitte (11) der ersten Vorform werden mit Abstand (17) nebeneinander senkrecht zwischen zwei weitere Holzwerkstoffplatten (14, 15) größerer Dichte angeordnet und mit diesen verleimt, um eine zweite Vorform (11) auszubilden. Die zweite Vorform (11) wird im Bereich der Abstände (17) der Abschnitte (11) der ersten Vorform in die Holzwerkstoffverbundelemente aufgetrennt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffverbundelementen, insbesondere für einen Träger, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Holzwerkstoffverbundelement in Form eines Trägers ist aus der DE 199 57 080 A1 bekannt. Dieser Träger ist insbesondere für den Bau von Wandelementen, aber auch für Decken- und Dachbauteile vorgesehen. Der Rahmen des bekannten Trägers besteht aus zwei parallel zueinander angeordneten Vollholzprofilen. Zwischen den Vollholzprofilen ist ein Dämmstoff, z.B. Mineralwolle, angeordnet. Die Vollholzprofile sind durch eine Beplankung, beispielsweise aus OSB-Platten miteinander verbunden. Die Herstellung des bekannten Trägers erfolgt, indem Hölzer mit einer doppelten Breite, wie sie für den späteren Gurt vorgesehen ist, zzgl. einer Trennfuge auf eine Platte aufgelegt werden. Zwischen die Hölzer wird der Dämmstoff eingebracht. Dann wird die nächste Platte aufgelegt. Die Verbindung der Platten mit den Hölzern kann durch Nägel oder Verleimung erfolgen. Anschließend wird die so entstandene Vorform längs der Mitte der Hölzer aufgetrennt. Die Tragfähigkeit der bekannten Träger ist beschränkt. Für ihre Herstellung werden große Mengen an Vollholz benötigt. Die Herstellung von Trägern im Wesentlichen aus Vollholz ist nachteilig, weil sie entweder extrem hohe Holzqualität verlangen oder Schnell zu einem Verziehen oder Verdrillen der Träger aufgrund des Arbeitens des Holzes führt.

Andere bekannte Träger bestehen aus Brettschichtholz, d.h. aus mehreren vollflächig miteinander verleimten Brettern. Diese Träger weisen im Gegensatz zu Vollholzträgern keine Verzugsprobleme auf. Sie sind jedoch relativ schwergewichtig, und ihr Hauptnachteil besteht darin, dass sie ausgeprägte Wärmebrücken bei den auf Ihnen aufbauenden Deckenstrukturen ausbilden.

Es ist bekannt, die Wärmeübertragung im Bereich der Träger von Deckenaufbauten dadurch zu reduzieren, dass sogenannten Stegträger eingesetzt werden. An diesen sind Obergurte und Untergurte aus Vollholz vorgesehen, die durch einen zentralen Steg aus dünnem, steifem Holzwerkstoff, beispielsweise einer OSB-Platte, verbunden sind. Durch den geringen Querschnitt der Stege ist der Wärmebrückeneffekt bei diesen bekannten Trägern deutlich reduziert. Sie weisen jedoch Nachteile in Bezug auf ihre Verbindbarkeit mit anderen Bauelementen und das Einfügen von Dämmstoffen in die seitlichen Höhlungen auf, die durch die Gurte und den Steg in drei Richtungen begrenzt werden.

Aus der WO 01/90502 A1 ist ein tafelförmiges Holzverbundelement zur Verwendung als tragendes Tafelelement für den Hochbau bekannt. Das Verbundelement weist Deckschichten auf, die vollflächig mit einem lastabtragenden und wärmedämmenden Kern verbunden sind. Auch die Ränder an den Außenkanten des Kerns können mit einer Deckschicht versehen sein. Konkret kann der Kern aus einer Holzfaserplatte ausgebildet sein, und die Deckschichten können aus OSB-Platten bestehen. Die Doppelfunktion des Kerns ist die Grundlage für die lastabtragenden und wärmedämmenden Eigenschaften des bekannten tafelförmigen Holzverbundelements. Ein Träger im Sinne der vorliegenden Erfindung, d.h. ein spezielles Bauteil zur Abstützung vertikaler Lasten bei in horizontaler Richtung großen Stützabständen für den Träger, aber dennoch möglichst geringer Durchbiegung des Trägers, der typischerweise eine größere vertikale Höhe als horizontale Breite seines Querschnitts aufweist, wird in der WO 01/90502 A1 nicht beschrieben, es geht dort vielmehr explizit um sogenannte Dach- bzw. Wandtafelelemente.

Aus der DE 100 42 918 A1 ist einerseits ein Verbundelement bekannt, welches zwei im Wesentlichen parallel angeordnete Holzlatten umfasst, zwischen denen Dämmstoff angeordnet ist. Der Dämmstoff erfüllt hierbei tragende Funktion. Des Weiteren ist in der Druckschrift eine als bekannt bezeichnete Ausführungsform dargestellt, bei der bei einem Kastenträger zwei Holzwerkstoffplatten seitlich an zwei stirnseitig angeordneten Holzlatten angeordnet sind. Gemäß dieser bekannten Ausführungsform gewährleisten die Holzwerkstoffplatten die Stabilität und die Tragfestigkeit der Stütze.

Weiterer Stand der Technik ist den Druckschriften DE 26 49 576 A1 , DE 199 13 589 A1 , US 5,966,894 , DE 199 02 673 A1 , DE 199 57 080 A1 und CH 644 176 A5 zu entnehmen.

Anregungen für eine vorteilhafte Herstellung von Holzwerkstoffverbundelementen sind dem vorstehend bezeichneten Stand der Technik nicht zu entnehmen.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Holzwerkstoffverbundelementes aufzuzeigen, welches einfach auszuführen ist und mittels dessen sich Holzwerkstoffverbundelemente herstellen lassen, die eine hohe Formstabilität besitzen.

LÖSUNG

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des neuen Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Bei dem neuen Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffverbunden, insbesondere um einen neuen Träger herzustellen, wird in einem ersten Schritt eine Holzwerkstoffdämmplatte an ihren beiden Hauptseiten mit jeweils einer Holzwerkstoffplatte größerer Dichte verleimt. Auf diese Weise wird eine erste Vorform erzeugt. Diese erste Vorform wird in Abschnitte aufgetrennt. Die Abschnitte werden mit Abstand nebeneinander senkrecht zwischen zwei weiteren Holzwerkstoffplatten größerer Dichte angeordnet und mit diesen verleimt. So wird eine zweite Vorform ausgebildet. Diese zweite Vorform wird abschließend im Bereich der Abstände der Abschnitte der ersten Vorform in die gewünschten Holzwerkstoffverbunde aufgetrennt. Das Verleimen erfolgt dabei vorzugsweise jeweils durch drucklose und kalthärtende PUR-Bindemittel. Hohe Investitionskosten in großformatige Heißpressen sind damit entbehrlich. Die Festigkeit der Leimfugen einer solchen Verleimung übersteigt bereits die jeweilige Festigkeit der miteinander verleimten Platten. Katalysatoren zur Beschleunigung der Abbindereaktion des Bindemittels können eingesetzt werden. Sie sind aber in der Regel nicht notwendig. Zur Herstellung längerer Träger können mehrere Holzwerkstoffplatten größerer Dichte durch Keilverzinkung miteinander verbunden werden, wobei derartige Keilverzinkungen bei den einzelnen Platten des späteren Rahmens möglichst versetzt zueinander angeordnet sein sollten.

Wenn die weiteren Holzwerkstoffplatten größerer Dichte bei dem neuen Verfahren dicker sind als die zunächst mit der Holzwerkstoffdämmplatte verleimten Holzwerkstoffplatten größerer Dichte, können die weiteren Holzwerkstoffplatten größerer Dichte Gurte eines Trägers ausbilden, die dicker sind als dessen Stege und an die dessen Stege stumpf anstoßen.

Das neue Verfahren kann auch dazu genutzt werden, neue tafelförmige Wandelemente auszubilden, die für den Hausbau geeignet sind und die zumindest an ihrer späteren Innenseite, bezogen auf einen Hauswandaufbau eine Gipsfaserplatte als Holzwerkstoffplatte größerer Dichte aufweisen. Ein Holzwerkstoffverbund mit einer Gipsfaserplatte ist grundsätzlich problematisch, weil eine Gipsfaserplatte ein anderes Ausdehnungsverhalten zeigt als beispielsweise Holzfaser- oder Holzspanplatten. Dieses Problem kann bei dem neuen Verfahren und dem neuen Holzwerkstoffverbund aber dadurch beseitigt werden, dass die Gipsfaserplatte unter Ausbildung einer flexiblen Leimfuge mit der Holzwerkstoffdämmplatte verleimt wird. Auf diese Weise kann die flexible Leimfuge die unterschiedlichen Ausdehnungsverhalten ausgleichen. Eine flexible Leimfuge wird beispielsweise durch ein kalthärtendes PUR-Bindemittel erreicht.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert und beschrieben.
1 zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß hergestellten Träger.
2 zeigt eine Seitenansicht eines Mittelbereichs eines erfindungsgemäß hergestellten Trägers.
3 zeigt eine erste Vorform entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Holzwerkstoffverbundelementes und
4 zeigt eine zweite Vorform entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Holzwerkstoffverbundelementes.
FIGURENBESCHREIBUNG
Der in 1 im Querschnitt wiedergegebene Träger 1 weist einen Rahmen 2 und einen Kern 3 auf. Der Rahmen 2 besteht aus einem Obergurt 4, einem Untergurt 5 und zwei seitlichen Stegen 6. Der Obergurt 4 und der Untergurt 5 sind aus OSB-Platten mit einer Dicke von 40 mm und einer mittleren Dichte von ca. 700 kg/m³ ausgebildet. Auch die seitlichen Stege 6 bestehen aus OSB-Platten mit einer mittleren Dichte von ca. 700 kg/m³. Die Dicke der Stege beträgt aber nur ca. 10 mm. Der Kern 3 besteht aus einer Holzfaserplatte mit einer Dichte von 230 kg/m³. Die Dicke der Holzfaserplatte verläuft dabei in Richtung der Breite 7 des Trägers 1. Ein Seitenverhältnis der Höhe 8 des Trägers 1 zu seiner Breite 7 liegt hier bei 2:1. Der Kern 3 ist vollflächig und allseitig mit dem Rahmen 2 verleimt. Die Formstabilität des Kerns 3 wird so vollständig zur Aussteifung des Rahmens 2 ausgenutzt. Auch die Gurte 4 und 5 und die Stege 6 des Rahmens 2 sind miteinander verleimt. Als Verleimung ist konkret eine leicht schäumende PUR-Verleimung vorgesehen, die kalt und drucklos erzeugt ist.
Die Seitenansicht auf einen Mittenbereich des Trägers 1 gemäß 2 soll andeuten, dass die Höhe 8 des Trägers 2 von seinen Enden zu seiner Mitte hin zunehmen kann, was darauf abgestimmt ist, dass die statische Belastung des Trägers 1 bei seiner Abstützung im Bereich seiner Enden im Bereich seiner Mitte am Größten ist.
3 skizziert den ersten Schritt eines Verfahrens zur Herstellung eines Holzwerkstoffverbundelementes, der beispielsweise den Träger 1 gemäß den 1 und 2 ausbilden kann. Hierzu wird zunächst die in 3 im Querschnitt wiedergegebene erste Vorform 9 hergestellt. Die Vorform 9 weist eine Holzwerkstoffdämmplatte 13, beispielsweise eine Holzfaserplatte, auf, die später den Kern 3 ausbildet. Die Holzwerkstoffdämmplatte 13 ist zwischen zwei Holzwerkstoffplatten 16 und 26 angeordnet, die bei dem Träger 1 später die Stege 6 ausbilden. Bei anderen Holzwerkstoffverbundelementen können die Holzwerkstoffplatten 16 und 26, die grundsätzlich eine größere Dichte als die Holzwerkstoffdämmplatte 13 aufweisen, auch unterschiedlich ausgebildet sein. Die Holzwerkstoffplatten 16 und 26 größerer Dichte sind mit der Holzwerkstoffdämmplatte vollflächig verleimt. Nach Aushärtung der Verleimung wird die Vorform 9 entlang der gestrichelten Linien 10 in einzelne Abschnitte 11 aufgetrennt.
4 zeigt, wie aus den Abschnitten 11 der Vorform 9 gemäß 3 und zwei weiteren Holzwerkstoffplatten 14 und 15 größerer Dichte eine zweite Vorform 12 ausgebildet wird. Hierzu werden die Abschnitte 11 unter Einhaltung von Abständen 17 parallel nebeneinander zwischen den Holzwerkstoffplatten 14 und 15 angeordnet und mit diesen vollflächig verleimt. Wenn abschließend die Vorform 12 entlang der gestrichelten Linien 18 im Bereich der Abstände 17 durch Sägen aufgetrennt wird, werden die einzelnen Holzwerkstoffverbundelemente erhalten, also beispielsweise einzelne Träger 1 gemäß 1 oder 2.
Der erfindungsgemäß hergestellte Träger bezieht seine Formstabilität nicht nur aus dem rechteckigen Rahmen aus dem Obergurt, dem Untergurt und den zwei vertikal ausgerichteten Stegen, sondern auch aus dem wärmedämmenden Kern. Dieser wärmedämmende Kern ist seinerseits formstabil und flächig mit dem Rahmen verbunden, so dass seine Formstabilität zur Erhöhung der Formstabilität des gesamten Trägers optimal ausgenutzt wird. Die mit dem neuen Träger erreichbare Erhöhung des Wärmedurchlasswiderstands beträgt mindestens 35 % verglichen mit einem beispielsweise aus Nadelvollholz ausgebildeten herkömmlichen Träger von vergleichbarem Querschnitt. Gegenüber bekannten Trägern aus konstruktiven Holzwerkstoffen gleichen Querschnitts ist der Wärmedurchlasswiderstand um mindestens 50 % erhöht.
Der erfindungsgemäß hergestellte Träger ist ein klassischer Träger, dessen Höhe in der Einbausituation, d.h. seine Abmessung in Richtung der Erdanziehungskraft, größer ist als die dazu senkrecht verlaufende Breite. Zumindest sind Höhe und Breite aber gleichgroß. Bei tafelförmigen Bauelementen, wie Decken- und Dachtafeln, ist die Breite hingegen immer deutlich größer als die Höhe. Das Seitenverhältnis der Höhe zur Breite des neuen Trägers bzw. seines Rahmens liegt vorzugsweise in dem Bereich von 1:1 bis 4:1. In speziellen Anwendungsfällen kann das Seitenverhältnis noch höher liegen. Dies kann beispielsweise dann gelten, wenn das Seitenverhältnis von Enden des Trägers zu seiner Mitte hin zunimmt, weil von einem Träger in seiner Mitte statisch höhere Lasten aufzunehmen sind, als nahe seinen Enden.
Der Kern des erfindungsgemäß hergestellten Trägers kann aus einer Holzfaserdämmplatte bestehen. Die mittlere Dichte dieser Holzfaserdämmplatte kann in dem Bereich von 220 bis 320 kg/m' liegen. Bei einer solchen mittleren Dichte weist der Kern bei noch guter Wärmedämmung eine ebenfalls gute Formstabilität auf, die zur gewünschten Aussteifung des Rahmens mit dem Kern ausnutzbar ist.
Die Stege des Rahmens des erfindungsgemäß hergestellten Trägers können aus OSB-Platten bestehen. Dies ist hier das bevorzugte Material. Die Stege können aber beispielsweise auch aus Sperrholz ausgebildet sein.
Der Obergurt und der Untergurt des Rahmens können ebenfalls aus OSB-Platten bestehen. Hier ist auch eine Ausbildung aus Vollholz oder Brettschichtholz möglich. Die konkrete Auswahl kann an den speziellen Anwendungsfall des neuen Trägers angepasst sein.
Wenn OSB-Platten für die Stege und die Gurte des erfindungsgemäß hergestellten Trägers eingesetzt werden, weisen diese vorzugsweise eine mittlere Dichte im Bereich von 600 bis 750 kg/m3 auf.
Die Stege weisen vorzugsweise eine Dicke von 8 bis 13 mm auf, in deren Bereich der Wärmebrückeneffekt noch minimal ist, aber hinreichende Formstabilitäten gegeben sind. Die relativ geringen Dicken der Stege werden durch die Aussteifung des Rahmens des neuen Trägers durch den Kern ermöglicht.
Die Stege stoßen vorzugsweise stumpf an den Obergurt und den Untergurt an, so dass der Obergurt und der Untergurt die gesamte Breite des erfindungsgemäß hergestellten Trägers überspannen. Insbesondere sind die Stege mit dem Untergurt und dem Obergurt verleimt.
Der Obergurt und der Untergurt weisen typischerweise Dicken im Bereich von 20 bis 60 mm auf.
Vorzugsweise ist der Rahmen des erfindungsgemäß hergestellten Trägers mit dem Kern vollflächig und allseitig verleimt, um die Formstabilität des Kerns maximal zur Aussteifung des Rahmens auszunutzen.
Auch der Rahmen kann bei dem erfindungsgemäß hergestellten Träger ausschließlich durch Verleimung zusammengehalten werden.
Bei den Verleimungen sind Kaltverleimungen bevorzugt. Solche Kaltverleimungen können beispielsweise auf Basis eines PUR-Bindemittel vorgenommen werden. Wenn das PUR-Bindemittel schaumbildend ist, können dabei auch auftretende kleinere Hohlräume ausgefüllt und überbrückt werden.
In der Praxis des erfindungsgemäß hergestellten Träger hat sich herausgestellt, dass die Verleimungen mit einer Bindemittelflächendichte von weniger als 150 g/m² ausgeführt werden können, und dennoch eine maximale Aussteifung des Rahmens des Trägers durch den formstabilen Kern erreicht wird.

1: Träger
2: Rahmen
3: Kern
4: Obergurt
5: Untergurt
6: Steg
7: Breite
8: Höhe
9: Vorform
10: Linie
26: Holzwerkstoffplatte
11: Abschnitt
12: Vorform
13: Holzwerkstoffdämmplatte
14: Holzwerkstoffplatte
15: Holzwerkstoffplatte
16: Holzwerkstoffplatte
17: Abstand
18: Linie

Claims

Verfahren zur Herstellung von Holzwerkstoffverbundelementen, insbesondere für einen Träger, dadurch gekennzeichnet, dass eine Holzwerkstoffdämmplatte (13) an ihren beiden Hauptseiten mit jeweils einer Holzwerkstoffplatte (16, 26) größerer Dichte verleimt wird, um eine erste Vorform (9) zu erzeugen, dass die erste Vorform (9) in Abschnitte (11) aufgetrennt wird, dass die Abschnitte (11) der ersten Vorform (9) mit Abstand (17) nebeneinander senkrecht zwischen zwei weiteren Holzwerkstoffplatten (14, 15) größerer Dichte angeordnet und mit diesen verleimt werden, um eine zweite Vorform (11) auszubilden, und dass die zweite Vorform (11) im Bereich der Abstände (17) der Abschnitte (11) der ersten Vorform (9) in die Holzwerkstoffverbundelemente aufgetrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Holzwerkstoffplatten (14, 15) größerer Dichte solche verwendet werden, die dicker sind als die zunächst mit der Holzwerkstoffdämmplatte (13) verleimten Holzwerkstoffplatten (16, 26) größerer Dichte.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Holzwerkstoffplatten (14, 15, 16, 26) größerer Dichte solche verwendet werden, die mindestens eine Gipsfaserplatte umfassen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gipsfaserplatte unter Ausbildung einer flexiblen Leimfuge mit der Holzwerkstoffdämmplatte (13) verleimt wird.