Holzwerkstoffe mit Schaumkern

Expertise

Sandwich-Platte, bestehend aus hölzernen Außenschichten und aufgeschäumter Mittellage
Sandwich-Platte, bestehend aus hölzernen Außenschichten und aufgeschäumter Mittellage (© Thünen-Institut/Christina Waitkus)

Die Nachfrage nach Holz steigt dramatisch. Dies führt zu einer verschärften Konkurrenz zwischen den holzverarbeitenden Industrien und zu steigenden Kosten für den nachwachsenden Rohstoff Holz. Letztendlich bedeutet es steigende Produktpreise für den Verbraucher, zum Beispiel für Möbel. Die Forschergruppe am Thünen-Institut hat sich in Zusammenarbeit mit dem Zentrum Holzwirtschaft der Universität Hamburg das Ziel gesetzt, Ansätze für die aktuelle Versorgungssituation des Rohstoffs Holz zu entwickeln.

Lösungsweg und Perspektiven

Die Lösung besteht darin, die Ressource Holz innerhalb von Holzwerkstoffen effizienter einzusetzen. Werkstoffe können dadurch auch leichter werden. Das bedeutet: Es wird nicht nur Material eingespart, auch im Transportwesen gibt es positive Effekte. Es muss weniger Masse bewegt werden und die beim Transport anfallenden Emissionen werden reduziert. Eine geringere Dichte von Werkstoffen bietet auch dem Kunden im Möbelmarkt einen Vorteil: Die Paketgewichte werden geringer und der Aufbau der Möbel wird vereinfacht.

Von den jährlich produzierten 40 Millionen Kubikmetern Holzwerkstoffen in Europa können mittelfristig bis zu 30 % durch derartige leichte Werkstoffe ersetzt werden. Dazu können durch gewichtsreduzierte Holzwerkstoffe neue Märkte erschlossen werden, die für die „schweren“ Holzwerkstoffe bisher nicht zugänglich waren, z.B. der Caravanbau.

Wie sieht die Lösung aus?

Durch Veränderung der Struktur in der Platte lässt sich der Materialeinsatz konsequent reduzieren. Indem zwischen zwei hochverdichteten Decklagen eine leichte Kernschicht eingefügt wird, kann das Prinzip eines I-Trägers genutzt werden.

Die Herstellung solcher Platten mit Decklagen aus Holzwerkstoffen war bisher jedoch nur in mehreren Prozessschritten möglich, indem die Einzellagen miteinander verklebt wurden. Das am Thünen-Institut in Kooperation mit dem Zentrum Holzwirtschaft entwickelte Verfahren ermöglicht es nun erstmalig, dreilagige Platten in einem zusammenhängenden Prozess herzustellen (s. Abbildung).

Ablauf der Herstellung von leichten Holz-Hybridwerkstoffen mit Sandwichstruktur. Das Mittellagen-Polymer wird unexpandiert mitverpresst und schäumt während des Prozesses auf. (© Thünen-Institut/Jan Lüdtke)

Hierbei werden die unverarbeiteten Materialien ähnlich wie bei der Spanplatten-Produktion in drei Schichten aufeinander gestreut. Für die Decklagen kommen neben Spänen auch Fasern oder OSB-Strands in Frage, im Kern wird expandierbares Polystyrol (EPS) eingesetzt. In einer Heißpresse wird diese Matte unter hohem Druck komprimiert. Hat das Kernmaterial die Aktivierungstemperatur für die Expansion erreicht, wird die Presse so weit geöffnet, dass die Platte zur endgültigen Dicke aufschäumt.

Das Ergebnis ist eine sogenannte Sandwichplatte, die auf den Oberflächen aussieht wie eine konventionelle Holzwerkstoffplatte. In ihrem Inneren verbirgt sich jedoch der leichte aufgeschäumte Kern, der für die Gewichteinsparung sorgt. Das zum Patent angemeldete Verfahrensprinzip bietet vielfältige Möglichkeiten: Genauso variabel wie das Decklagenmaterial ist auch der Einsatz der Platten. Ob Möbel im Mitnahme-Möbelmarkt oder für Isolationsmaterialien – auf Basis dieses Verfahrens können in Zukunft viele neuartige Produkte entstehen.