Schweizerisch-deutsches Team erhält Wilhelm-Klauditz-Preis
Am 8. Europäischen Holzwerkstoff-Symposium in Hannover wurde der diesjährige Wilhelm-Klauditz-Preis einem Kollektiv aus der Schweiz und Deutschland für Entwicklungen zur Verbesserung der Temperaturbeständigkeit von 1K-PUR-Klebstoffen für den konstruktiven Holzbau und die industrielle Umsetzung der Ergebnisse zugesprochen.
Ehrung in Hannover
Das ausgezeichnete Bearbeitungskollektiv – hier beim Fototermin – will das Preisgeld für ein neues gemeinsames Projekt nutzen.
Bild zvg
1K-PUR-Klebstoffe haben eine zunehmende Bedeutung in der Herstellung von tragenden Holzbauteilen. Sie sind nicht nur schnell und einfach zu verarbeiten, sondern auch formaldehydfrei. Ein Problem war bislang jedoch die im Vergleich zu den in Nordamerika hauptsächlich verwendeten PRF-Klebstoffen eine geringere Hochtemperaturbeständigkeit. Dies kann nach Ansicht der Behörden im Brandfall zu Problemen bezüglich der Stabilität führen. Beim Export nach Nordamerika müssen die Klebstoffsysteme Temperaturen bis zu 220°C (in den USA) bzw. 232°C (in Kanada) widerstehen können.
Eine systematische Untersuchung der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zu den verwendeten Bindemitteln (Prepolymeren) unter Temperatureinfluss fehlte jedoch bislang. Das behinderte den Einsatz der PUR-Klebstoffe und die Zulassung auf verschiedenen Märkten wie eben etwa den USA und Kanada. Dies sollte durch grundlegende Arbeiten gelöst werden. Das Forschungsprojekt wurde so angelegt, dass eine Berechnung der Eigenschaften auf Basis der chemischen Struktur möglich ist.
Entscheidende Zusammenhänge erkannt
Basierend auf Voruntersuchungen an kommerziellen Produkten und Vergleichsprodukten auf Basis MUF, PRF und UF wurden in Zusammenarbeit der Partner Purbond AG als Hersteller von 1K-PUR-Klebstoffen für den konstruktiven Holzbau, Bayer MaterialScience als Hersteller von Prepolymeren für 1K-PUR-Klebstoffe und der ETH als Wissenschaftspartner systematische Untersuchungen im Rahmen der Dissertation von Sebastian Clauß an der ETH Zürich sowie ergänzende, begleitende Arbeiten durch die Industriepartner durchgeführt.
Es wurde festgestellt, dass der strukturelle Aufbau der Prepolymere einen signifikanten Einfluss auf die Temperaturbeständigkeit der Verklebungen hat. Insbesondere Harnstoffhartsegmente wirken sich sehr positiv auf das Temperaturverhalten aus, wohingegen Urethan-Hartsegmente sich bei hohen Temperaturen eher nachteilig auswirken.
Die Vernetzungsdichte spielt bei Temperaturen im Bereich der natürlichen Schwankung eine untergeordnete Rolle. Bei sehr hohen Temperaturen hat die Vernetzungsdichte einen signifikanten Einfluss. Durch die Zugabe von Füllstoffen konnte die Temperaturbeständigkeit der Klebstoffe deutlich verbessert werden.
Gelungene Umsetzung in neue kommerzielle Produkte
Die Firma Purbond entwickelte, basierend auf den Untersuchungen, eine Klebstofflinie mit erhöhter Temperaturbeständigkeit, die für den Markt in den USA und Kanada zugelassen ist. Ihre HB-E-Produkte sind die ersten Polyurethan-Klebstoffe, welche die hohen Normenanforderungen erfüllen konnten.
Mit Hilfe dieses Klebstoffsystems und der Praxiserfahrung aus Europa gelang es Purbond, die Technologie der Herstellung von kreuzweise verklebten Grossformatplatten (Cross-Laminated Timber, CLT) mit eigenen Klebstoffen zu etablieren.
Mittlerweile werden CLT-Platten in Nordamerika in drei Betrieben auf insgesamt vier Produktionsanlagen hergestellt, allesamt mit Purbond-Klebstoffen. Die Verwendung von CLT-Platten steckt in Nordamerika noch in den Kinderschuhen, das Potential ist jedoch riesig, wie die Entwicklung dieser Produkte in Europa zeigt.
*Prof. Dr.-Ing.habil. Dr.h.c. Peter Niemz, ETH Zürich, Institut für Baustoffe, Arbeitsgruppe Holzphysik
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