Wer schon einmal beim Aufbau einer Regalwand aus moderner Spanplatte geschwitzt hat, der kennt das Problem: Nicht nur der Aufbau, sondern schon der Transport der gewichtigen Einrichtungselemente kostet den „Do-it-yourself-Möbelbauer“ viel Energie.
Das geht den Herstellern der im Trend liegenden Mitnahmemöbel ähnlich. Spanplatten sind relativ schwer, was die Transportkosten in die Höhe treibt und die Umwelt verhältnismäßig stärker belastet. Das Ziel des Verbundprojekts ist es, eine extraleichte Spanplatte (Zielrohdichte 450 kg/m3) für den Möbelbau herzustellen.
Die Gewichtsreduzierung der Spanplatte soll dadurch erreicht werden, dass die zur Herstellung der Platte erforderlichen Klebstoffe aufgeschäumt sowie leichte Holzarten und spezifische Span-Geometrien eingesetzt werden. Gegebenenfalls ist es erforderlich, Streutechniken bei der Plattenherstellung zu verändern und Pressprogramme anzupassen.
Eine wesentliche Herausforderung innerhalb des Projektes besteht darin, dass der hergestellte Klebstoffschaum bei und nach dem Pressen der Platten seine Stabilität beibehält und nicht kollabiert, bzw. dass sich im Schaum während der Erhärtung kohäsive Kräfte ausbilden, die sich auf die Platte übertragen. Idealerweise sollen die bestehenden dünnen Klebefugen in der Spanplatte durch eine leichte, matrixartige Klebstoffstruktur ersetzt werden.
Gebräuchliche Klebstoffe in der Spanplattenherstellung sind die relativ preisgünstigen Aminoplastharze (insbesondere Harnstoff-Formaldehydharze, so genannte UF-Harze) sowie teurere Polymere auf der Basis von Diisocyanat (PMDI-Klebstoffe).
Im Zuge dieses Projekts werden insbesondere zwei Wege verfolgt:
- das Aufschäumen der UF-Harze mit Hilfe von oberflächenaktiven Substanzen (Tensiden) und Schaumstabilisatoren,
- der Einsatz von Zweikomponenten-Polyurethan-Klebstoffen (2K-PUR-Systeme).
Als weitere Möglichkeit der Schaumbildung bietet sich die Einbringung gasgefüllter Mikrokügelchen in das Klebstoffsystem an, die sich bei Erreichen einer definierten Temperatur auf ein Vielfaches ihres ursprünglichen Volumens vergrößern und somit die Dichte des Klebstoffs reduzieren.
Mit Ausnahme der Sperrholzfertigung ist der Einsatz von geschäumten Klebstoffen in der Holz- und Möbelindustrie vergleichsweise wenig entwickelt. Obwohl die Verwendung von aufgeschäumten Leimharzen zur Herstellung von Spanplatten in der wissenschaftlichen Literatur vielfach beschrieben ist, konnte eine großtechnische Umsetzung in die Praxis bisher nicht realisiert werden. Insbesondere konnte in bisherigen Untersuchungen das Problem der unzureichenden kohäsiven Festigkeit des Klebstoffs nicht gelöst werden.
Im Rahmen dieses Verbundprojekts sollen daher zunächst die für die Fragestellung relevanten Einflussparameter und Störgrößen systematisch analysiert werden. Zunächst ist festzuhalten, dass sich bei den bisherigen Versuchen eine Verminderung der Spanplatten-Rohdichte negativ auf die mechanischen Festigkeiten (Querzugfestigkeit, Biegefestigkeit) und auf alle damit korrelierenden Eigenschaften auswirkte.
Wesentliche Voraussetzungen für einen dauerhaften und festen Verbund der Spanplatte bestehen in der Größe der Kontaktfläche der Späne sowie der zur Verklebung notwendigen Verdichtung (Klebdruck). Der Bruch einer Spanplatte erfolgt entweder als Adhäsionsbruch im Interphasenbereich zwischen Holz und Klebstoff oder als Kohäsionsbruch im Klebstoff. Wenn es gelingt, eine starke Adhäsion zwischen Holzspänen und dem Klebstoff sowie gleichzeitig eine gute Kohäsion innerhalb des Klebstoffs zu erzielen, ergäben sich leichte und für die Möbelherstellung ausreichend feste Platten. Damit wird auch die weitere Beschichtung der leichten Spanplatten mit Dekorfolien realisierbar.
Abschließend ist festzuhalten, dass leichten Holzwerkstoffen seit einigen Jahren eine wachsende Bedeutung im Möbelbau und Bauwesen beigemessen wird. Der im Rahmen dieses BMBF-Verbundprojekts gewählte Ansatz über die geschäumte Verklebung der Spanplatte stellt aufgrund der Komplexität der Einflussfaktoren eine anspruchsvolle Thematik dar, die in enger Zusammenarbeit mit mehreren Industriepartnern untersucht wird. Die Materialvielfalt und damit die breite Anwendungspalette von Holzwerkstoffen werden mit Hilfe einer erfolgreichen Schaumklebstofftechnologie weiter zunehmen und die Verwendung des nachwachsenden und umweltfreundlichen Rohstoffes Holz fördern.
Das Verbundprojekt „Entwicklung einer extraleichten Spanplatte für den Möbelbau auf der Basis von Schaumklebstoffen“ wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Programms „Innovationen als Schlüssel für Nachhaltigkeit in der Wirtschaft“ gefördert und vom Projektträger im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (PT-DLR) betreut.
Das geht den Herstellern der im Trend liegenden Mitnahmemöbel ähnlich. Spanplatten sind relativ schwer, was die Transportkosten in die Höhe treibt und die Umwelt verhältnismäßig stärker belastet. Das Ziel des Verbundprojekts ist es, eine extraleichte Spanplatte (Zielrohdichte 450 kg/m3) für den Möbelbau herzustellen.
Die Gewichtsreduzierung der Spanplatte soll dadurch erreicht werden, dass die zur Herstellung der Platte erforderlichen Klebstoffe aufgeschäumt sowie leichte Holzarten und spezifische Span-Geometrien eingesetzt werden. Gegebenenfalls ist es erforderlich, Streutechniken bei der Plattenherstellung zu verändern und Pressprogramme anzupassen.
Eine wesentliche Herausforderung innerhalb des Projektes besteht darin, dass der hergestellte Klebstoffschaum bei und nach dem Pressen der Platten seine Stabilität beibehält und nicht kollabiert, bzw. dass sich im Schaum während der Erhärtung kohäsive Kräfte ausbilden, die sich auf die Platte übertragen. Idealerweise sollen die bestehenden dünnen Klebefugen in der Spanplatte durch eine leichte, matrixartige Klebstoffstruktur ersetzt werden.
Gebräuchliche Klebstoffe in der Spanplattenherstellung sind die relativ preisgünstigen Aminoplastharze (insbesondere Harnstoff-Formaldehydharze, so genannte UF-Harze) sowie teurere Polymere auf der Basis von Diisocyanat (PMDI-Klebstoffe).
Im Zuge dieses Projekts werden insbesondere zwei Wege verfolgt:
- das Aufschäumen der UF-Harze mit Hilfe von oberflächenaktiven Substanzen (Tensiden) und Schaumstabilisatoren,
- der Einsatz von Zweikomponenten-Polyurethan-Klebstoffen (2K-PUR-Systeme).
Als weitere Möglichkeit der Schaumbildung bietet sich die Einbringung gasgefüllter Mikrokügelchen in das Klebstoffsystem an, die sich bei Erreichen einer definierten Temperatur auf ein Vielfaches ihres ursprünglichen Volumens vergrößern und somit die Dichte des Klebstoffs reduzieren.
Mit Ausnahme der Sperrholzfertigung ist der Einsatz von geschäumten Klebstoffen in der Holz- und Möbelindustrie vergleichsweise wenig entwickelt. Obwohl die Verwendung von aufgeschäumten Leimharzen zur Herstellung von Spanplatten in der wissenschaftlichen Literatur vielfach beschrieben ist, konnte eine großtechnische Umsetzung in die Praxis bisher nicht realisiert werden. Insbesondere konnte in bisherigen Untersuchungen das Problem der unzureichenden kohäsiven Festigkeit des Klebstoffs nicht gelöst werden.
Im Rahmen dieses Verbundprojekts sollen daher zunächst die für die Fragestellung relevanten Einflussparameter und Störgrößen systematisch analysiert werden. Zunächst ist festzuhalten, dass sich bei den bisherigen Versuchen eine Verminderung der Spanplatten-Rohdichte negativ auf die mechanischen Festigkeiten (Querzugfestigkeit, Biegefestigkeit) und auf alle damit korrelierenden Eigenschaften auswirkte.
Wesentliche Voraussetzungen für einen dauerhaften und festen Verbund der Spanplatte bestehen in der Größe der Kontaktfläche der Späne sowie der zur Verklebung notwendigen Verdichtung (Klebdruck). Der Bruch einer Spanplatte erfolgt entweder als Adhäsionsbruch im Interphasenbereich zwischen Holz und Klebstoff oder als Kohäsionsbruch im Klebstoff. Wenn es gelingt, eine starke Adhäsion zwischen Holzspänen und dem Klebstoff sowie gleichzeitig eine gute Kohäsion innerhalb des Klebstoffs zu erzielen, ergäben sich leichte und für die Möbelherstellung ausreichend feste Platten. Damit wird auch die weitere Beschichtung der leichten Spanplatten mit Dekorfolien realisierbar.
Abschließend ist festzuhalten, dass leichten Holzwerkstoffen seit einigen Jahren eine wachsende Bedeutung im Möbelbau und Bauwesen beigemessen wird. Der im Rahmen dieses BMBF-Verbundprojekts gewählte Ansatz über die geschäumte Verklebung der Spanplatte stellt aufgrund der Komplexität der Einflussfaktoren eine anspruchsvolle Thematik dar, die in enger Zusammenarbeit mit mehreren Industriepartnern untersucht wird. Die Materialvielfalt und damit die breite Anwendungspalette von Holzwerkstoffen werden mit Hilfe einer erfolgreichen Schaumklebstofftechnologie weiter zunehmen und die Verwendung des nachwachsenden und umweltfreundlichen Rohstoffes Holz fördern.
Das Verbundprojekt „Entwicklung einer extraleichten Spanplatte für den Möbelbau auf der Basis von Schaumklebstoffen“ wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Programms „Innovationen als Schlüssel für Nachhaltigkeit in der Wirtschaft“ gefördert und vom Projektträger im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (PT-DLR) betreut.
