Holz

Holz als Roh- und Werkstoff 39 (1981) 425M.32

~O.erk.~toff

9 by Springer-Verlag 1981

Zum Stand der Bauspanplattenherstellung H.-J. Deppe Bundesanstalt ffir Materialprfifung (BAM) Berlin-Dahlem

Die Lage auf den Rohstoffm~irkten der Welt erzwingt auch aufdem Holzsektor einen Strukturwandel: War noch 1950 das Verh/iltnis des Verbrauchs yon Vollholz:ttolzwerkstoffen- 20:1, so ist es heute 2:1. Im Bauwesen geht dies mit dem Vordringen yon speziellen Spanplatten (anstelle von Furnier- und Faserplatten)['/Jr Bauzwecke einher. Gemeint sind Platten mit speziellen Verleimungen, Sp/inefonnen oder besonderem Atilbau wie Flakeboard, Wafer- und Strandboard, Comply usw. Nach vergleichenden Betrachtungen fiber diejeweiIs wichtigsten physikalisch-mechanischen Eigenschaften der genannten Plattenwerkstoffe werden die zur Zeit im Vordergrund stehenden verfahrenstechnischen Probleme bet der Produktion yon Flakeboard, Waferboard und OSB er6rterL Den Anforderungen an die Dichte, das Quellungsverhalten und die Witterungsbestfindigkeit werden, vor allem fiir OSB, die M6glichkeiten einer verbesserten Verleimung mit modifizierten Aminoplastharzen gegeniibergestellt; die Aussichten der Bauspanplatten-Typen aufden Mfirkten der USA und Europas werden diskutiert.

State of Art of Structural Board Manufacture The situation of the raw material markets throughout the world is also enforcing a structural change in the wood industry: Whereas in 1950 the relation between the consumption of solid wood and woodbased materials was 20:1, the relation today is 2:1. In the building industry this trend is accompanied by the advance of special particleboards (instead of veneer and fibre board) for structural use, namely boards with special gluing, particle dimension or special structure, such as flakeboard, wafer and strandboard. Comply etc. After comparative studies of the most important physical-mechanical properties of the above-mentioned types of board, urgent presentday problems of processing in the manufacture of flakeboard, waferboard, and OSB are described. With special reference to OSB, the requirements regarding density, swelling behaviour, and resistance against weathering are compared with the possibilities of improved gluing with modified urea resins; the prospects of the various types of structural boards on the US and European market are discussed.

1 Allgemeines Langsam aber stetig vollzieht sich in der Holzwirtschaft der Industrienationen unter dem Einflu[3 steigender Holzpreise ein Strukturwandel. Ein auffallendes Zeichen dieser Entwicklung ist die weltweit festzustellende Verknappung und damit Verteuerung der Sch~ilware. Nut Lfinder mit derzeit reichen Holzreserven wie einige siidostasiatische Staaten (,Malaysia, Philippinen) verzeichnen bet ihren einheimischen Sperrholzproduktionen noch Zuwachsraten. In anderen L/indern mit traditionell hoher Furnierplattenproduktion, beispielsweie den U S A und Kanada mit zusammen fund 21 Mio. m a pro Jahr, sind bereits gewisse Stagnationen beim Verbrauch er-

kennbar, da bet den laufenden Preisanhebungen bet Furnierplatten eine gewisse Zuriickhaltung der Kundschaft spfirbar wird. Immerhin mug man fiir die n/ichste Zeit bet Furnierplatten mit durchschnittlichen Preissteigerungsraten von 1,3 bis 1,7% pro Jahr rechnen. Eine derartige Entwicklung erzwingt sehr rasch Uberlegungen zur Verwendung m6glicher Substitutionsgfiter. Da auI3erdem dutch Reduzierung der Sch/ilblockdurchmesser die Qualit/it des Sperrholzes, namentlich in Nordamerika, zurfickgegangen ist, wird der Trend zur Suche nach Ersatzprodukten noch verstiirkt. Ein deutliches Merkmal hinsichtlich des sich abzeichnenden Strukturwandels ist die Ver/inderung der Relationen im Verbrauch von Massivholzprodukten zu Holzwerkstoffen. Lag hier noch um 1950 ein Verhfiltnis von 20:1 vor, so ist diese Relation nunmehr auf eine Gr6genordnung yon 2:1 zurfickgegangen. Indessen sind Holzwerkstoffe in Standardausffihrung im Bauwesen oftmals nur ein unzureichender Ersatz ftir Massivholz. In Nordamerika mit seiner traditionellen Holzbauweise dominierte bislang die Furnierplatte fiir Ful3boden-, Wandund Deckenverkleidungen. Gerade in diesem grogen Markt entstanden zuerst Substitutionsbestrebungen, nachdem man feststellen mut3te, dab durch Faser- und Spanplatten in konventioneller Ausfiihrung im Bauwesen Furnierplatten nur in geringem U m f a n g ersetzt werden konnten.

2 Bauspanplattentypen In den westlichen Industrienationen werden auf dem Holzwerkstoffsektor gegenwfirtig folgende Bauplattentypen produziert: a) Ein- oder mehrschichtige Bauspanplatten in Standardausfiihrung mit speziellen Verleimungen und gegebenenfalls Zugaben von Holzschutzmitteln (Typ V 100/V 100 G D I N 68 763; CTB-H V 313 N F B 51263; British Standard BS 5669, 1979; Canad. Standard A N S I A 208.1, Canad. N o r m 30 188 OM, 1980 u.a.m). (Beleimungsfaktoren ca. 16-12% Festharz a u f a t r o Holz. Klebstoffmeist P F - H a r z I oder ein gleichwertiges modifiziertes Carbamidharz ( M U P F u. a. m.); b) Flakeboard: Mehrschichtige Spanplatte mit gr6Beren Flachsp~inen (Abmessungen etwa 5 bis 10 mm Breite und 15 bis 20 mm Lfinge), Klebstoffgehalt etwa 4 bis 5% PF-Leim auf atro Holz (Novoweld u. a. m.); c) Waferboard: Ein- oder mehrschichtige Spanplatte mit groBflfichigen Spfinen ( W a f e r = c a . 20 bis 40 mm Kantenl/inI PF-Phenol-Fonnaldehyd, U F = Harnstoff-Fonnaldehyd, MF = Melamin-Formaldehyd, Ic = Isocyanat

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Tabelle 1. Waferboardanlagen in Nordamerika Standort

Kapazit~it (10 mm Dicke) m 3 x 103 p.a.

B.C. For. Prod. Ltd. (Blandin), Grand Rapids, Minn [ 50~ Great Lake For. Prod. Ltd., Thunder Bay, Ontario 115 Mc. Millan Bloedel Ltd., Thunder Bay, Ontario i00 Mc. Millan Bloedel (Sask.) Ltd., Hudson Bay, Sask. 135 Northwood Pulp&Timber Ltd., Chattam, N.B. 135 Northwood Pulp&Timber Ltd., Bemidji, Minn. 140b Waferboard Corp., Timmons, Ontario 60 Weldwood of Canada, Longlac, Ontario 100 Weldwood of Canada. Slave Lake, Alta 100" Louisiana-Pacific-Corp., Hayward, Wisc. 125 Louisiana-Pacific-Corp., Houlton, Maine ca. 100~ Louisiana-Pacific-Corp., Bemidji, Minn. 150b Georgia-Pacific-Corp., Woodland, Maine 150 Normik Perran Inc., La Salle, Quebec 50b Potlatch Corp., Cook., Minn. 135b Forex Inc., Valdor, Quebec 100 Millet Ltd., Trois Rivers, Quebec 90 L' La Freniere, Chableau, Ontario 90 b Diamond Intern., Maine 110~ B. H. Development Corp., Hill City, South Dakota 90 b Great Northern Co., Maine 100~ Ed. Hines Lumber Co., South Dakota 2~ Ed. Hines Lumber Co., Ontario 2" Stand: 30. 6. 1981 = 23 Werke - Gesamtkapazitiit ca. 2,108 Mio m a Kapazitiitserweiterung, b lm Bau, ~ In der Planung

Furnieren. Die Spanmittellage kann nichtorientiert (Randora) oder orientiert (Oriented) sein (Neocor, Elcoboard, Plystrain, GP-Stable X u. a. m.); e) OSB = Oriented Structural Board: Ein- oder mehrschichtige Spanplatte aus langen Sp/inen (,,Strands"= Breite ca. 10 15 mm, Lfinge ca. 30 bis 50 ram), Beleimung mit konventionellen Klebstoffen oder rnit Kombinationsverleiraungen (Strainwood, Strandboard u. a. m.) Obwohl die technologischen Konzeptionen namentlich ffir Waferboard (Clark I948) und OSB-Platten (Elemendorf 1960; Klauditz et al. 1960) seit l/ingerem vorlagen, ergaben sich erst unter den gegnderten Marktverhiiltnissen der 80er Jahre Bedingungen zu einer technischen Realisierung. Inzwischen ist geradezu ein Investitionsboom ffir Waferboard- und OSB-Anlagen in Nordamerika entstanden. In Tabelle I i s t der gegenwfirtige Anlagenbestand wiedergegeben. Diese Liste ist zweifelsohne unvollstfindig, denn nach Guss (1980) sollen bis 1985 fund 30 Waferboardanlagen errichtet sein. Die Gesamtkapazitfit wird sch/itzungsweise dann eine Gr6genordnung yon fund 3 Mio. m 3 erreicht haben. Die Waferboardfertigung wird spfitestens zu diesem Zeitpunkt. bei ungest6rtem Wirtschaftsablauf, rund 25% der nordamerikanischen Spanplattenproduktion ausraachen. Bei der OSB-Plattenfertigung beginnt der Aufbau wesentlich langsamer. GegenwS, rtig liegt die Kapazitfit ffir diesen Plattentyp in Nordaraerika erst bei knapp I Mio. ra3 pro Jahr (Tabelle 2). Es hat jedoch den Anschein. dab sich der Ausbau der KapazitMen ffir diesen Plattentyp gerade in letzter Zeit beschleunigt hat.

Tabelle 2. Strandboard-Anlagen (OSB) 3 Platteneigenschaften Anlage

Potlatch Corp., Lewiston, Idaho" Lokne AB, Brunflo, Schweden b Bison-Werke, Bevern, Westdeutschland ~ Potlatch Corp., Hibbing, Minn. Potlatch Corp., Bemidji, Minn. Elmendorf Board Dep., Clermont, New Hampshire d Weyerhfiuser Corp., Grayling, Michigan Georgia Pacific Corp., Dudley, North Carolina e Ellingson Lumber Comp., Baker, Oregon f Plyboard, Brownsville, Oregon g

Kapazit~it (10 mm Dicke) Tsd. m 3 p.a. 100 (1979) 25 (1981) 75 (1980) 125 (1981) 125 (19811 70 (1972) 2O0 (7) 185 (1981) {1981) (1980)

Stand: 30.6. 1981 =9 Werke, Gesamtkapazitiit ca. 1 Mio m 3 p.a. Jeffrey Cross-Orienter US-Pat. 3.896.536. 3-lagige OSB-Platten ftihren die Standardbezeichnung "Strainwood". Furnierte OSBMittellagen werden unter der Handelsbezeichnung "Plystrain" vertrieben. Daneben wird eine spezielle Platte fiir Dachschalungen geliefert unter der Bezeichnung "Oxboard" b Errichtet durch die Firma Siempelkamp/Krefeld Eigenes Orientierungsverfahren d Errichtet durch BISON of America Comply-Verfahren. Handelsbezeichnung "Stable X". Kernlage: Orientierte Wafer-Spine mit Furnierdecktagen r Comply-Verfahren, Handelsbezeichnung"Elcoboard" g Comply-Verfahren, Handelsbezeichnung: Plyboard, Permaneer Operation, gerichtete Hobelspan-Mittellagen nach dem JeffreyVerfahren ge), Plattendickenbereich 6 bis 19 mm, /iberwiegend 8 bis 10 mm), Beleimung 1,5% PF-Pulverharz auf atro Holz (Waferboard, Waferboard Plus); d) Comply-Typ: Spanmittellage aus Sfige-, Hobel- oder Flachsp/inen in einem Arbeitsgang beidseitig beplankt mit

Unabhfingig von allen Bauvorschriften und Regelungen k6nnen Bauspanplatten nur dann als Substitutionsgut Erfolge erzielen, wenn sie neben Preisvorteilen fiber vergleichbare Eigenschaften gegenfiber den zu ersetzenden Produkten verffigen. Hier sind neben Festigkeitseigenschaften in erster Linie Rohdichte und Quellverhalten zu nennen. Eine vergleichende Betrachtung erbringt erhebliche Unterschiede zwischen den einzelnen Werkstoffen (Tabelle 3). Bei der Dichte ist auffallend, dab Spanplatten in Standardausffihrung einschliel31ich Flakeboard und Waferboard vor ahem gegeniiber Massivholz den entscheidenden Nachteil der hohen Dichte aufweisen. Sie liegt bis zu 60% fiber derjenigen yon Fichten-Massivholz. Demgegenfiber erreichen die statisch bedeutsamen Eigenschaften (Elastizitfitsmodul, Biegefestigkeit) bei Spanplatten nur rund 25 bis 30% der Werte ffir CDX-Sperrholz oder Massivholz. Wesentliche Unterschiede liegen auch beim Quellverhalten vor. Wfihrend Dicken- und L/ingenquellung bei Massivholz und auch bei Tischlerplatten vernachlfissigt werden k6nnen, liegen diese Werte im Vergleich zum C D X Sperrhotz bei Spanplatten mehr als doppelt so hoch (Tabelle 4). Eine Orientierung der Wafer-Sp/ine bringt nur graduelle Ver~inderungen. Zwar werden von Waferboard-Platten die Anforderungen des Codes CSA 0188 erfiillt, doch k6nnen beide Plattentypen von ihren Eigenschaften her weder Massivholz noch Furnierplatten ebenbfirtig ersetzen. Etwas anders sieht die Situation bei den Comply-Plattentypen aus. Wie aus den Werten ffir ,Plystrain" ersichtlich, erreichen diese Platten bei ann~ihernd vergleichbarer Rohdichte die Eigenschaften f/Jr CDX-Sperrholz. Dies gilt sowohl ffir die Festigkeitseigenschaften als auch ffir das Quellverhalten. Bei den OSB-Platten sind die erzielten Entwicklungsergebnisse noch nicht voll befriedigend. Die industrielle Fertigung ist offensichtlich noch mit zu vielen ungel6sten Problemen befi'achtet (Spanform, Feinanteil, Rindengehalt, Belei-

H.-J. Deppe: Bauspanplattenherstellung

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Tabelle 4. Lfingendehnung (mm) bei vollfl~ichigen Platten mit unterschiedlichem Plattenautbau (Ausgangsposition: Lagerung bei 30% rel. Luftfeuchtigkeit Endlagerung: Tauchtri.inkung im Vergleich zu Dehnfugenausbildungen bei Wandbekleidungen unter Freibewitterungsbedingungen nach Talbott et al. (1971) in mm

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UF-Spanplatte (AUSI 0,33 UF-Spanplatte (GB) 0,37 UF-Spanplatte (NZ) 0,21 UF/MP-Spanplatte (D) 0,24 MF/PF-Spanplatte (D) 11.20 PF-Spanplatte (D) 11,20 Waferboard (CNI)) 0.13 TF-SpanptaZte 0,27 IRadiata) (NZ) TF-Spanplatte 0,23 (Wattle) (AUS) PF-Comply (10, 161" (Mi orientiert) It-Comply 0,72 (Mi nich~orientiert) {US) CDX-Sperrholz, 4 L, 0,06 Douglas-Fir (U S) CDX-Sperrholz, 4 L, 0,04 Southern Pine (US)

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Ffir die Flakeboard-Fertigunggelten die allgemem bekannten technologischen Bedingungen, wie sie aus der StandardSpanplattenfertigung hinreichend bekannt sind (Deppe und Ernst 1977). Bei neueren Entwicklungen (,,Novoweld") versucht man, an die Erfahrungen der frfiheren ,,Novopan N"Type anzukniipfen (Leitner 1980). Bekanntlich war diese Platte aufgrund ihrer hohen Decklagenverdichtung durch erh6hte Festigkeitseigenschaften ausgezeichnet. Nachteilig bei diesem Plattentyp ist jedoch, wie bei allen Bauspanplatten, die hohe Rohdichte. Aul3erdem ist aufgrund der immer noch grol3en spezifischen Spanoberflfiche ein verhiiltnism/il3ig hoher Klebstoffaufwand erforderlich. Die Waferboar&Fertigungunterscheidet sich grundsgtzlich von der Standard-Spanplattenfertigung. Entsprechend der Intention yon J. Clark soll durch die groBflfichigen Waferspiine ein erh6htes Festigkeitsniveau bei gleichzeitig extrem niedriger Klebstoffzugabe erreicht werden (Moeltner 1980). Die notwendigen verfahrenstechnischen Anpassungen der Aggregate an diese Technologie (System DHYM) erfolgten relativ schnell. So existieren bereits Messerwellenzerspaner (Hombak) oder Scheibenzerspaner (Bezner) in besonderer Ausfiihrung, welche die Herstellung yon Wafersp~nen gestatten. Clark (1980) hat unlS.ngst selbst den Typ eines neuen Topfscheibenzerspaners (,.Waferizer") vorgestellt, der allerdings im Vergleich zu den deutschen Produkten fiber eine relativ niedrige Leistung verffigt. Auch ffir Trocknung (Ponndorl), Beleimung (Drais) und Streuung (Wfirtex, Schenck) existieren speziell abgestimmte Aggregate. Die Probleme der Weiterentwicklung der Waferboard-Technologie liegen w e -

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Bild 1. Prinzipdarstellung einer 3-1agigen OSB-Spanplatte Fig. 1. Principle of the structure ofa fllree-layer Oriented-StructuralBoard (OSB)

Bild2. Vergleichendc Dauerstandversuche mit Holzspanplatten (Bauspanplatten Typ V 100 DIN 68 763) (Probeabmessungen 700 nml x 3(10 mm x 19 ram: Dauerlast rund 28% der erforderlichen Mindestbiegefestigkeit gem/i[3 DIN 68 763) Fig. 2. Comparative fatigue tests with wood particleboards (structural board V 100, DIN 68 763) (dimensions: 700 mm x 300 mm x 19 ram; iongtime-load about 28% of the required minimum bending strength; according to DIN 68 763)

niger auf maschinentechnischem als vielmehr auf technologischem Gebiet. Uberwiegend werden gegenw/irtig Waferboard-Platten nail einschichtigem Aufbau in Dicken bis 10 mm hergestellt. Bei gr613eren Plattendicken und mehrschichtigem Plattenaufbau stellen sich einige Probleme ein. Die groBfliichigen Flachsp/ine bereiten bei kurzen Taktzeiten gewisse Entdampfungsschwierigkeiten. Zwar ist dieses Problem beherrschbar bei Zugabe yon rund 1,5% Pulverharz. Die Pulverharzzugabe, verbunden mit der erforderlichen niedrigen Spanfeuchtigkeit ergibt jedoch zwangslS.ufig eine geringere Decklagenverdichtung. Daraus resultiert bei der Verarbeitung im ungeschliffenen Zustand ein ,,Abschilfern'" yon Spfinen. Auch Guss (1980) hat diese Erscheinung als besonders nachteilig erwiihnt. Hinzu kommen im Vergleich zu anderen Bauspanplatten Lfingendehnungen, welche die Ausbildung entsprechender Dehnfugen erforderlich machen. Man kann die Entdampfungsschwierigkeiten durch den Einsatz von Sieben (System Flexopan) mindern, doch lassen sich dadurch die Probleme, die mit einer ausschlieBlichen Verwendung von Flachsp/inen verbunden sind, nicht vollstfindig beseitigen. Inzwischen sind Bestrebungen bekannt geworden, die Probleme, die bei der Waferboard-Technologie aus der Spanform resultieren, zu beseitigen. So denkt man an den Einsatz der Fliissigbeleimung. Hier tritt in Ring- oder Trogmischern fiblicher Bauart jedoch der sogenannte Schatteneffekt aufgrund der Grof3fl'achigkeit der Flachspfine nachteilig in Er-

Holz als Roh- und Werkstoff 39 (1981) scheinung. Erfolge wiirde die Anwendung der Ic-Verleimung versprechen (Adams 1981). Nach dem gegenw~irtigen Stand der lc-Verleimungstechnik w/ire indessen ein dreischichtiger Plattenaufbau erforderlich, will man die Schwierigkeiten eines Klebens beleimter Spfine an Prel3blechen oder Heizetagen vermeiden. Bei einschichtigen Platten mug man andernfalls mit Trennfolien oder Trennmi{teln arbeiten, was bekanntlich kostspielig ist. Selbsttrennende Ic-Harze stehen offenbar vor ihrer Einfiihrung (Ball 1981), doch liegen hierf/ir noch keine ausreichenden Erfahrungen vor. Bei der OSB-Technologie sind im Gegensatz dazu die verfahrenstechnischen Problerne etwas anders gelagert. Die Arbeiten zur Entwicklung yon Spanplatten mit gerichteten Sp/inen begannen etwa zeitlich in den USA und in Deutschland. Diese Arbeiten sind verbunden mit den Namen Elmendorf, Klauditz und Talbott. Diese Forscher schufen schon frfihzeitig entsprechende Grundlagen, die jedoch zunf.chst ohne wirtschaftliche Resonanz blieben. Mit dem Wandel der wirtschaftlichen Situation ist die Herstellung yon Spanplatten mit gerichteter Festigkeit pl6tzlich interessant geworden (Bild 1). Relativ kurzfristig waren wesentliche maschinentechnische Entwicklungen auf diesem Gebiet zu verzeichnen. So existieren bereits eine Reihe mechanischer und elektrostatischer Orientierungssysteme (Fyie et aI. 1980; Greten 1979: Brinkmann 1979: Brumbaugh 1960: Kieser et al. 1979; Snodgrass 1979 u. a. m). Die technologischen Probleme beim gegenw/irtigen Stand der OSB-Fertigung lassen sich wie folgt charakterisieren: a) Der Spanform kommt bei diesem Plattentyp entscheidende Bedeutung zu (Deppe 1981). Feinanteile, kurze Spfine und Rindenanteile ffihren nachgewiesenermaBen zu einem Festigkeitsabfall, da es bei gleichzeitiger Beleimung mit OSBSp~inen (Strands) zu Unterbeleimungen kommt. Das Entfernen dieses Anteiles belastet andererseits das gesamte wirtschaftliche Ergebnis. b) Neben der Spanform ist das Ausmaf3 der Spanorientierung ffir die erzielbare Festigkeit wichtig. Nach den bislang vorliegenden Erfahrungen sollten wenigstens 75% aller Spfine weniger als _+_15'~ yon der bevorzugten Spanrichtung abweichen. Dies bedingt Orientierungssysteme, die mit m6glichst geringer freier Fallh6he arbeiten, die noch dazu h6henverstellbar sein mf, ssen. c) Die bisher erzeugten OSB-Platten sind im Hinblick auf eine Entwicklung als Substitutionsprodukte im allgemeinen noch zu schwer (Tabelle 3). OSB-Platten in industrieller Ausfiihrung sind hinsichtlich Festigkeit (Bild 2) und Quellverhalten (Bild 3) Bauspanplatten des Typs V 100 in Standardausff, hrung (PF-Verleimung) fiberlegen. Eine Verdoppelung bis Verdreifachung der Festigkeitseigenschaften bei OSB-Platten gegeniiber StandardBauspanplatten erbringt wesentliche Vorteile, beispielsweise im Fertighausbau (Bilder 4, 5, 6). An diese, Stelle sollte indessen eine grundsfitzliche Frage er6rtert werdem wie sie in Nordamerika oft gestellt wird. 1st fiir den Verbraucher die Existenz einer h6heren Qualitfit interessant (wie sie bei der OSB-Platte zweifelsohne gegeben ist), wenn beispielsweise mit der wesentlich billigeren Waferboard (20 bis 30% medrigere Preise im Vergleich zur Furnierplatte) die Code-Anforderungen erffillt werden k6nnen (Guss 1980)? Hiermit im Zusammenhang ist indessen auch die Frage zu stellen, ob die einzelnen Codes in Nordamerika hinsichtlich des Einsatzes yon Holzwerkstoffen als Baustoff generell vergleichbar sind. Es ist aus mehreren Griinden zu bezweifeln, ob beispielsweise die Anforderungen des CSA 0188 mit einem Produktstandard f/Jr Baufurnierplatten ohne Einschr/inkungen gleichgesetzt werden k6nnen. Bekanntlich steIlt die Furnierplattenindustrie an ihre Produkte besondere

H.-J. Deppe: Bauspanplattenherstellung

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Bild 3a-i. Quellverhalten (Dicken- und Lfingenquellung) von industriell hergestellten OSB-Platten mit MUPF-Verleimung in] Vergleich zu phenolharzverleimten Spanplatten in Standardausfiihrung Fig. 3a-i. Swelling behaviour (a=swelling in thickness, b =longitudinal swelling) of industrially manufactured OSB bonded with MUPF-glue, as compared with phenolic-resin-glued standard particleboard

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Biid 4. Erforderliche Rippenh6he bei Wandtafelelementenat,s Spanplatten bei Verwendung von Flachprel3platten und OSB-Platten nach Berechnungen yon Meyer (1979) Fig. 4. Required height of studs for light-weightwall elementsofparticleboard, using standard boards and OSB; according to calculations by Meyer (1979)

BildS. Zulfissige Stfitzweiten bei Dachschalungselementen aus Flachprel3- und OSB-Platten nach Berechnungenyon Meyer (1979) Fig. 5. Admissiblespace of support for roof shcathing elements using standard boards and OSB, according to calculations by Meyer (1979)

Bild 6. Zul/issige Spannweiten beim Einsatz yon Funfier-, Waferund OSB-Platten als Dachschalung im US-Fertighausbau (Potlatch Corp. 198I) Fig.6. Admissible span for the application of plywood, waferboard and OSB for roof sheathing in prefab-house-manufacture of the US (Potlatch Corp. 198I)

Holz als Roh- und Werkstoff 39 (1981) Anforderungen (O'Halloran 1981). Nach bisher vorliegenden Untersuchungen ist die Waferboard- der OSB-Platte hinsichtlich ihrer Best/indigkeit offenbar unterlegen, wie es langfristige Freibewitterungsversuche in der amerikanischen Industrie belegen. Damit soll keineswegs gesagt sein, dal3 Waferboard als Substitutionsgut fiir Furnierplatten nicht geeignet ist. Der zahlreiche Einsatz als Wand- und Dachverkleidung beweist sicher Gegenteiliges. Es ist jedoch andererseits zutreffend, dab Waferboard in Standardausffihrung in erster Linie ein Ersatz ffir das sogenannte ,,geringerwertige" Sperrholz darstellt (,low-quality-plywood"). Ein Einsatz im Bauwesen ist jedoch immer unter l/ingerfristigen Gesichtspunkten zu sehen, wobei der Sicherheits- und Dauerhaftigkeitsaspekt besonderes Gewicht erhfilt. In diesem Zusammenhang k6nnte die OSB-Platte gr6gere M6glichkeiten bieten, wenn es gelingt, die noch bestehenden Probleme zufriedenstellend zu 16sen. Auch ist aufeinen weiteren Aspekt zu verweisen. Ein Baustoff sollte zumindest nach europ/iischem Verst/indnis fiir einen Zeitraum yon rund 50 Jahren seine Best/indigkeit behalten. Mit Furnierplatten liegen in Nordamerika seit mehreren Generationen entsprechende Erfahrungen vor. Das CDXSperrholz bedeutet in seiner bestehenden Ausftihrungsform indessen bereits einen Kompromil3, der mit einem deutlichen Absinken der Qualitiit gegeniiber der bisher fiblichen BauFurnierplatte, wie sie in Nordamerika fi'fiher in grol3em Umfang verarbeitet wurde, erkauft werden mugte. Wenn man, wie es bei der Waferboard-Entwickhmg offenbar bislang geschehen ist, sich ausschlieglich auf die Erreichung dieses bereits herabgesetzten Qualitfitsniveaus beim CDXSperrholz konzentriert, so k6nnten hierdurch fiir die Zukunft gewisse Schwierigkeiten entstehen. Besonders geffihrlich wiire es, wenn das Vertrauen der Verbraucher in die Langlebigkeit dieses Substitutionsgutes beeintr'achtigt werden sollte. Aus europ/iischer Sicht sollte gerade auf die Eigenschaft der Witlerungsbestfindigkeit allergr613te Sorgfalt verwandt werden. Ober das langfristige Verhalten yon Waferboard-Platten liegen allerdings noch zu wenig Erfahrungen vor, als dab man bereits zu einem abschliel3enden Urteil kommen k6nnte.

5 Entwicklungsm6glichkeiten

Holzwerkstoffe im Bauwesen sollten folgende Voraussetzungen erffillen: a) Bei m6glichst niedriger Dichte ( < 500 kg/m 3) sind hohe elastomechanische Eigenschaften anzustreben (E-Modul: 9000N/ram2; Biegefestigkeit i! >75N/ram 2 und 2_>__20/N/ 111m2) b) Das Quellverhalten in Plattenebene miiBte < 0,1% sein c) Die Feuchtigkeitsbest'andigkeit (Witterungsbestfindigkeit) sollte ffir einen Zeitraum von wenigstens 10 Jahren Freibewitterung keinen Anla/3 zu Beanstandungen geben. Es ist erkennbar, dab diese Anforderungen mit Bauspanplatten in Standardform oder auch mit Waferboardplatten in iiblicher Ausf/ihrung nicht erreicht werden k6nnen. Jedoch nm, wenn alle diese aufgeffihrten Anforderungen erfiillt werden, besteht Aussicht, mit Bauspanplatten Baufurnierplatten oder sogar Massivholz ersetzen zu k6nnen. Die Erfi.illung der genannten Anforderungen stellt auch die OSB-Technologie vor erhebliche Probleme. Untersuchungen in der BAM mit Modellsp~inen (100 mm x 10 mm x 1,0 mm) (Deppe 1981) erbrachten zunfichst den Nachweis, dab mit der Vereinheitlichung des Spamnateria!s und gleichzeitiger Reduzierung des Feingutes erhebliche Verbesserungen bei den Festigkeitseigenschaften erzielbar sind (Bild 7),

H.-J. Deppe: Bauspanplattenherstellung

431 bierten, wodurch ein gleichm/il3iges Durchsch/iumen des Formlings miglang (Deppe 1968). Im Falle der OSB-Plattenfertigung k6nnte man mit Ic-modifizierten Aminoplastharzen arbeiten. Schwierigkeiten bestehen jedoch in der Menge der einzuarbeitenden Kunstharze, sowie im Entwickeln geeigneter Treibmittel. Die Anwendung einer derartigen Kombination in der OSB-Plattenfertigung wfirde indessen einen enormen Fortschritt bedeuten und mehrere technische Probleme 16sen.

6 Ausblick

Bild 7. Oberflficheeiner OSB-Spanplatte aus Modellsp/inen

Fig.7. The surface of OSB, manufactured with model-strands

Bild 8. AbhS.ngigkeitder Biegefestigkeit yon Plattenrohdichte und

der Art der Verleimungbei OSB-Platten nach Deppe (1981) Fig. 8. Dependenceof bending strength on board density and type of gluing for various types of OSB, according to Deppe (1981)

Indessen reicht eine derartige Verbesserung noch nicht atts. Mit dem Einsatz von Ic-modifizierten Aminoplastmischharzen konnten zus/itzliche Verbesserungen erzielt werden (Bild 8). Mit der Optimierung yon Spanform und Beleimung w~ire man in der Lage, OSB-Platten zu fertigem die Elastizit/itsmodulwerte von etwa | 0 000 N/mm 2 und Biegefestigkeitswerte (ll) yon fund 75 N/mm 2 aufweisen. Bei einer Plattenrohdichte von rund 500 kg/m 3 erreicht man Gr6genordnungem wie sie fiir astfreies Fichtenmassivholz charakteristisch sin& Das Quellverhalten dieser Platten ist jedoch noch unbefriedigend. Hier w/ire daran zu denken, die OSB-Plattenfertigung so zu gestalten, dab der Klebstoffanteil aufgesch/iumt wird. Frfihere diesbeziigliche Versuche mit PU-Schaumstoff bei Standard-Spanplatten scheiterten an der zu grogen spezifischen Spanoberfl'/iche, da diese zu viel Treibmittelenergie absor-

Alle Produkte auf Starkholzbasis, wozu auch Furnierplatten zu rechnen sind, werden in den kommenden Jahren aufgrund der zu erwartenden Verknappungen beim Rohholzangebot durch erhebliche Preissteigerungen gekennzeichnet sein. Dadurch werden Substitutionsbestrebungeninitiiert, die sich bereits heute abzeichnen. Es mug indessen bezweifelt werden, dab Bauspanplatten in Standardausffihrung auf dem Furnierplattenmarkt eine st/irkere Verlagerung herbeiffihren k6nnen. Nachteilig bei diesen Platten sind ihre hohe Rohdichte, die relativ niedrigen Festigkeitseigenschaften und das Quellverhalten. Waferboard ist ein eigens zur Eurnierplattensubstitution geschaffenes Produkt. Es kann nicht bestritten werden, dab Platten dieses Typs das sogenannte geringwertige Sperrholz (CDX) in vielen Bereichen des Bauwesens in Nordamerika zu ersetzen beginnen. Dabei ist jedoch darauf zu verweisen, dab das Qualit~tsniveau ffir CDX-Sperrholz gegenfiber der fri_iher gebr~uchlichen BC-Furnierplatte bereits dentlich herabgesetzt ist. Dies ist auch aus den CodeFestlegungen ersichtlich. Ob Platten dieses Typs die gleiche Best/indigkeit wie die friiher verwendeten Produkte aufweisen, mug sich erst noch zeigen. Auch die Waferboard-Platte ist diesen Nachweis noch schuldig. Namentlich Untersuchungen zur Witterungsbest~indigkeit stehen noch aus. Im Gegensatz dazu besitzen Com-Ply-Platten wesentliche Vorteile. Sie bieten dem Verbraucher das Bild einer Furnierplatte, da nur die Mittellage aus Spanmaterial besteht. Bei elnet Orientierung der Spfine werden die Festigkeitseigenschaften der Furnierplatten erreicht. Dieser Typ stellt einen sehr guten KompromiB dar. Dies kommt auch in der Preisgestaltung zum Ausdruck. Corn-Ply erzielt die gleichen Preise wie ver~eichbare Furnierplatten, obwohl es in der Herstellung um 10 bis 15% billiger ist. Langfristig sind als Substitutionsgut der OSB-Platte die meisten Chancen einzurfiumen, wenn es gelingt, ihre Technologie noch zu verbessern. Durch Optimierung der Spanform und Anwendung von Kombinationsverleimungensind bereits gegenw/irtig Festigkeitseigenschaften zu erreichen, wie sie von astfreiem Fichten-Massivholz bekannt sind, wobei zu bemerken ist, dab dies bei Rohdichtewerten von etwa 500 kg/m 3 m6glich ist. Problematisch ist noch das Quellverhalten. Verbesserungen auf diesem Gebiet verlangen eine Umstellung der Verleimungstechnik durch Einsatz von Schaumleimen. Hingegen ist der Holzschutz kein Problem. Ffir den nordamerikanischen Markt ist schon mittelfristig damit zu rechhen, dal3 zunehmend Anteile des Furnierplattenmarktes an die OSB-Platte abgetreten werden mfissen. Ffir Europa mit seinem vergleichsweise geringen Furnierplattenmarkt w/ire die OSB-Platte indessen interessant, wenn sie gr613ere Anteile an Massivholz ersetzen k6nnte. Dies wird bislang jedoch durch das ungiinstige Quellverhallen verhindert. Erst wenn bei dieser Eigenschaft Fortschritte zu erzielen sind, wird OSB auch fiir Europa vonder Gr6Benordnung her zu einem interessanten Substitutionspotential. Kurzfristig wird dieser Plattentyp in Europa wahrscheinlich bald zumin-

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Holz als Roh- und Werkstoff 39 (1981)

dest die Kernlage von Tischlerplatten und auch Teile der Furnierplatte ersetzen k6nnen. 7 Literatur

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Buchbesprechungen Kfibler, I-L: Wood as building and hobby material, how to use lumber, wood-base panels, and roundwood wisely in construction, for furniture and as fuel. 256 S., zahlr. Abb. und Tab., New York 1980: John Wiley & Sons, US$10.70. Der Autor schreibt im Vorwort ,,dieses Buch enth/ilt nicht alles, was Sie fiber Holz wissen m6chten" und verspricht start dessen ein ilberschaubares Angebot nfitzlicher Informationen fiber die Eigenschaften und Verwendung von Holz und fiber die Vielfalt der Holzprodukte ohne den Ballast allzu spezieller Details. Hans Kfibler, ehemaliger Mitarbeiter der Bundesforschungsanstalt filr Forst- und Holzwirtschaft in Hamburg, seit 1967 Professor filr Holztechnologie all der University of Wisconsin in Madison/USA, hat dieses Buch ffir Baufachleute, Kfinstler, Heimwerker und Holzliebhaber konzipiert; es ist aus einer Lehrveranstaltung fiber den Roh-, Bau- und Werkstoff Holz filr Studenten der verschiedensten Fachrichtungen hervorgegangen. Eine Aufzghlung wichtiger Stichworte zeigt die Breite des Stoffgebietes: Aufbau und Bestandteile des Holzes; Bedeutung des Feuchtigkeitsgehattes; Elastizit/it und Festigkeiten; akustische und thermische Eigenschaften; Brandverhalten von Holzkonstruktionen und Brenneigenschaften von Holz, Holzkohle und Rinde; Holzsch~idlinge, natilrliche Dauerhaftigkeit und Holzschutz; Bearbeitungseigenschaften und Verformungsverhalten beim Biegen und Pressen; Verleimung und Oberfl/ichenbehandlung. Dabei stehen die Zusammenhfinge zwischen Struktur und Eigenschaften des Holzes, die naturgegebenen Besonderheiten und die M6glichkeiten der Behandlung und Verbesserung dieses nachwachsenden Rohstoffes sowie seine optimale Nutzung jeweils im Vordergrund. Das Buch ist sehr fibersichtlich in 14 Kapitel gegliedert, die sich jeweils in 3 bis 12 Abschnitte unterteilen. Zahlreiehe Schemata, Diagramme, Zeichnungen, Fotos und Tabelten erggnzen den Text hervorragend. Ein weiterffihrendes Literaturverzeichnis, eine Anleitung zur Identifizierung nordamerikanischer Holzarten und ein ausfiihrliches Stichwortverzeichnis vervollstgndigen den guten ~uBeren Eindruck dieses Buches. Der besondere Wert von "Wood as building and hobby material" liegt aber in der F/ihigkeit des Autors, auch komplizierte Zusammenh/inge leicht verst/indlich aufzubereiten. Dabei ger~it die notwendige Vereinfachung an keiner Stelle des Buches in die Gefahr der

Verfiilschung. Vielleicht beruht dieser Erfolg yon Hans Kiibler auf der Verknilpfung europ/iischer Grilndlichkeit mit amerikanischer Darstellungsweise? E. Schwab Riedwyi, H.: Regressionsgerade und Verwandtes. 141 S., 28 Abb. UNI-Taschenbuch 923. Bern, Stuttgart 1980: Verlag P. Haupt. 14,80 DM. Neben der Vielzahl umfassender statistischer Lehrbficher gewinnt dieses Taschenbuch wegen seiner engen thematischen Beschrfinkung auf die Regressionsgerade eine Existenzberechtigung, denn es vermittelt auch demjenigen, dem die Statistik nicht zum t~glichen Handwerk geh6rt, einen umfassenden Oberblick. Gerade der geringe Umfang des Buches l~idt vielleicht auch einen gehetzten, seine Untersuchungen auswertenden Experimentator ein, die nur wenigen Seiten zu studieren. Diet write auch wiinschenswert, da die Auswertung von Versuchen auf Rechenanlagen die Gefahr mit sich bringt, dab die innere Beziehung zwischen den Ausgangsdaten und den Ergebnissen verwischt wird oder dab das Verh~lmis des Experimentators zu seinen Daten verkilmmert. So weist auch der Autor mit Recht darauf hin, daB vor jeder Regressionsrechnung die Beurteilung der Daten aus ihrer graphischen Darstellung geh6ren mug. Die in diesem Buch gewghlte Ableitung der Regressionsgleichung aus der Minimierung der Abweichungssummen, gegenilber der sonst iiblichen Differenzierung der Ausgangsgleichnng, verdeutlicht besonders gut die Testverfahren, die sich jeder Regressionsrechnung anschliegen milssen, um die gewonnenen Ergebnisse auf ihre Gilltigkeit und Wirksamkeit bin zu ilberprfifen. Zahlreiche und anschauliche Beispiele erleichtern dem Leser die Mitarbeit, die durch zusfitzliche Aufgaben vervollstfindigt werden kann. Leider fehlen hierzu die L6snngen, die einem ungeduldigen Leser, der diese Aufgaben nicht auf Anhieb zu 16sen vermag, doch in der Vertiefung dieser Materie weiterhelfen wfirden. Das mathematische Material ist soweit aufgearbeitet, dab es ffir die Programmierung auch yon Taschenrechnern verwendet werden karm. Insgesamt vermittelt der Autor dieses Taschenbuches einen guten Einblick in die Probleme der Regressionsrechnung und 6ffnet die Augen filr eine kritische Anwendung dieser Methode bet der Auswertung yon Untersuchungen. G. B6hner