AT515504A1 - Flächiges Bauelement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauelement hauptsächlich bestehend aus Holz, mit einer ersten Außenschicht (1), mindestens einer Innenschicht (2, 3, 4, 5) und einer zweiten Außenschicht (6), welche Schichten (1, 2, 3, 4, 5, 6) aus Brettern oder Pfosten bestehen und durch Verbindungselemente (7) miteinander verbunden sind. Eine Verbesserung der Isolationseigenschaften kann dadurch erreicht werden, dass mindestens eine Innenschicht (2, 3, 4, 5) ganz oder überwiegend aus thermisch modifiziertem Holz besteht.

Description

Die Erfindung betrifft ein flächiges Bauelement hauptsächlich bestehend aus Holz,mit einer ersten Außenschicht, mindestens einer Mittelschicht und einer zweitenAußenschicht, welche Schichten aus Brettern oder Pfosten bestehen und durchVerbindungsmittel miteinander verbunden sind.

Aus der EP 1 097 032 B sind Schichtholzelemente bekannt, die einstofflich aus Holzaufgebaut sind und hervorragende bauphysikalische Eigenschaften aufweisen. AlsVerbindungsmittel werden dabei Holzdübel verwendet.

Der Werkstoff Holz weist eine relativ hohe Festigkeit, guteWärmedämmeigenschaften, eine hohe Speicherfähigkeit und weitere vorteilhafteEigenschaften auf. Um die hohen Anforderungen an die Wärmedämmung fürNiedrigenergiebauwerke erfüllen zu können, müssen bei der Verwendung solcherBauelemente allerdings dennoch relativ große Wandstärken realisiert werden, waseinen entsprechenden Aufwand bedingt.

Es ist vorgeschlagen worden, in einzelnen Lagen anstelle von Holz einen Dämmstoffzu verwenden. Damit geht allerdings der Vorteil verloren, dass das Bauelementausschließlich oder nahezu ausschließlich aus Holz aufgebaut ist. Diebauphysikalischen Eigenschaften, wie etwa die Diffusion von Wasserdampf,verändern sich und es kann zu unerwünschten Nebenerscheinungen, wie etwa dasAuftreten von Schimmel kommen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einBauelement anzugeben, das gegenüber den bekannten Bauelementen deutlichverbesserte Wärmedämmeigenschaften aufweist, ohne bauphysikalische Nachteilezu zeigen.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben dadurch gelöst, dass mindestens eineMittelschicht aus thermisch modifiziertem Holz besteht.

Thermisch modifiziertes Holz, auch TMT genannt, wird hergestellt, indemHolzbauteile bei Temperaturen zwischen 150°C und 250°C in sauerstoffarmerAtmosphäre typischerweise in einem Zeitraum von etwa 24 h bis 48 h behandeltwerden. Dabei tritt eine teilweise Pyrolyse auf, die die Eigenschaften des Holzeswesentlich verändert. Hauptsächlich werden dabei die Hydroxygruppen verändert, die zwischen Hemizellulose und Lignin angeordnet sind. Durch diesesBehandlungsverfahren werden Acetylgruppen abgespalten und es bildet sichEssigsäure, wodurch letztlich der Polymerisationsgrad der Hemizellulose abnimmt.Der relative Ligninanteil des Holzes steigt.

Da durch die oben beschriebene Behandlung die Widerstandsfähigkeit gegenUmwelteinflüsse und Schädlinge verbessert wird, wird thermisch modifiziertes Holzin vermehrtem Ausmaß im Außenbereich eingesetzt, beispielsweise alsTerrassenbelag. Es ist auch bekannt, hauptsächlich aus Holz hergestellteBauelemente, die der Witterung in erhöhtem Ausmaß ausgesetzt sind, an derAußenseite mit thermisch modifiziertem Holz zu verkleiden.

Da durch die Wärmebehandlung die Festigkeit des Holzes merklich verringert wird,können solche Werkstoffe an sich nicht zur Herstellung von Bauteilen verwendetwerden, die eine Last aufnehmen müssen.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden jedoch die Biegefestigkeit und dieBiegesteifigkeit des Bauteils kaum beeinträchtigt, da für diese Eigenschaften primärdie Außenschichten eines flächigen Bauteils maßgeblich sind. In der Mittelschichtspielt die verringerte Festigkeit dagegen wenig Rolle.

Die überraschende Wirkung der erfindungsgemäßen Maßnahme beruht nichteinfach nur darauf, dass das thermisch behandelte Holz etwas bessereWärmedämmeigenschaften aufweist als gewöhnliches Holz, sondern auch darauf,dass die Wasseraufnahmefähigkeit und der Feuchtigkeitshaushalt von diesemWerkstoff unterschiedlich zu gewöhnlichem Holz sind. Der Bauteil, der in seinemInneren mindestens eine Schicht aus thermisch behandeltem Holz aufweist, nimmtinsgesamt weniger Wasser auf und besitzt daher auch aus diesem Grundverbesserte Dämmeigenschaften. Dies beruht letztlich auf der Tatsache, dass dieHolzausgleichsfeuchte von thermisch behandeltem Holz deutlich geringer ist als dievon gewöhnlichem Holz, nämlich nur etwa halb so groß.

Ein weiterer vorteilhafter Effekt der Erfindung besteht darin, dass das Holz bei derHerstellung erfindungsgemäßer Bauteile typischerweise sehr trocken verarbeitetwird. Im Verwendungszustand wird in Abhängigkeit von den Umweltbedingungeneine gewisse Menge Wasser aufgenommen, so dass es zu Änderungen in den

Abmessungen kommt. Aufgrund der Wärmebehandlung sind diese Änderungen beithermisch behandeltem Holz geringer als bei gewöhnlichem Holz, so dass es imBauteil zum Auftreten von inneren Spannungen kommt. Diese Spannungen habensich als vorteilhaft herausgestellt, da beispielsweise bei verdübelten Bauelementendie Festigkeit der Dübelverbindungen durch die auftretenden Scherbelastungenzunimmt.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein wesentlich breiteresSpektrum von Holzarten verwendbar ist, da die thermische Behandlung vielebestehende Nachteile neutralisiert. So kann etwa Schwarzkiefer nicht fürBauelemente eingesetzt werden, da der Harzanteil zu groß ist. Beim Einsatz alsthermisch modifiziertes Holz ist dies jedoch aufgrund der chemischenVeränderungen kein Problem. Ebenso können Laubhölzer wie etwa Pappel, dienormalerweise zu anfällig gegenüber Pilzbefall oder Insekten sind, vorteilhaft alsThermoholz eingesetzt werden.

Wie an sich bekannt, können je nach Anforderung auch zusätzliche Schichtenvorgesehen werden, wie etwa eine Papierschicht zur Verringerung derWinddurchlässigkeit oder eine Textilschicht für entsprechende akustischeEigenschaften.

Im Hinblick auf die Biegefestigkeit ist es von besonderem Vorteil, wenn dieAußenschichten aus unbehandeltem Holz bestehen.

Als besonderes günstig hat es sich herausgestellt, wenn die Verbindung derSchichten über Dübel erfolgt. Auf diese Weise ist es möglich, auf Werkstoffe wieMetalle und auf Leim zu verzichten, so dass das Bauelement tatsächlichausschließlich aus Holz hergestellt werden kann. Im Zusammenhang mit dervorliegenden Erfindung besitzen die Dübel aber auch den zusätzlichen Vorteil, dassdie mechanisch hoch belastbaren Außenschichten direkt kraftschlüssig miteinanderverbunden werden können, und damit die Kräfte nicht wie bei einer Leimverbindungüber die Lagen aus thermisch behandeltem Holz geleitet werden.

Generell ist allerdings die Verwendung von Nägeln, Schrauben,

Kunststoffverbindern und auch von Leim als Verbindungsmittel grundsätzlich möglich. Insbesondere kann die Verbindung auch über Gratleisten erfolgen, so wiedies in der EP 1 734 200 A beschrieben ist.

Besonders günstig ist es, wenn zumindest zwei Innenschichten aus thermischmodifiziertem Holz bestehen. Dabei sollte vorzugsweise die Orientierung derBrettern oder Pfosten aus thermisch modifiziertem Holz in den beiden Schichtenunterschiedlich sein. Dies bedeutet, dass die Längsrichtung der Bretter oder Pfostenin der einen Schicht beispielsweise um 90° gegenüber der Längsrichtung in derbenachbarten Schicht verdreht ist.

Eine weitere Erhöhung der thermischen Isolationswerte kann dadurch erreichtwerden, dass die Bretter oder Pfosten mindestens einer Schicht an ihrer Oberflächeprofiliert ausgebildet sind. Durch diese Profilierung werden kleinräumigeLuftkammern hergestellt, die die Übertragung von Wärme verringern.

Bei Bauelementen mit hohen statischen Anforderungen hat es sich als besondersvorteilhaft herausgestellt, wenn mindestens eine Mittelschicht zu einem Anteilzwischen 50% und 90% aus thermisch modifiziertem Holz und ansonsten ausunbehandeltem Holz besteht. Hinsichtlich der Wärmedämmung und im Hinblick aufden Feuchtigkeitshaushalt des Bauteils wird bei dieser Maßnahme nahezu dergleiche Erfolg erzielt wie bei einem Bauteil, bei dem die betreffende Schichtvollständig aus thermisch modifiziertem Holz besteht. In Hinblick auf die Festigkeitwird jedoch eine gitterartige Struktur geschaffen, die wie bei einerLeichtbaukonstruktion hoch belastbar ist. Insbesondere wird dies dann erreicht,wenn die mindestens eine Mittelschicht in vorbestimmten Abständen Bretter oderPfosten aus unbehandeltem Holz aufweist, zwischen denen jeweils mehrere Bretteroder Pfosten aus thermisch modifiziertem Holz angeordnet sind.

Eine besonders begünstigte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass dieBretter oder Pfosten der Außenschichten aus Nadelholz bestehen, während dieBretter oder Pfosten der Innenschichten zumindest teilweise aus thermischmodifiziertem Laubholz bestehen. Die strukturell belasteten Teile des Bauelementswerden so aus entsprechend beständigem Nadelholz, wie etwa Fichte, Tanne o. dgl.hergestellt, während die thermisch modifizierten Holzteile aus Hölzern wie Birkeoder Pappel hergestellt werden können, die unbehandelt aufgrund ihrer Anfälligkeitgegenüber Schädlingsbefall nicht eingesetzt werden könnten. Durch einen solchen

Verbund können somit die Vorteile auch von sonst nicht verwendbaren Holzartengenutzt werden.

In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand des in der Figur dargestelltenAusführungsbeispiels näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Teil eineserfindungsgemäßen Bauelements in einer Schrägansicht.

Das Bauelement von Fig. 1 besteht aus insgesamt sechs Schichten 1, 2, 3, 4, 5, 6aus Brettern oder Pfosten, die schichtweise übereinandergelegt sind. Eine ersteAußenschicht 1 besteht aus unbehandeltem Holz. Drei Innenschichten 2, 3, 4 sindzumindest überwiegend aus thermisch modifiziertem Holz hergestellt. Eine weitereInnenschicht 5 und eine zweite Außenschicht 6 bestehen aus unbehandeltem Holz.

Die Schichten 1, 3 und 6 sind so orientiert, dass die Längsrichtung der Bretter oderPfosten parallel zur Richtung des Doppelpfeils 8 ist, während die Schichten 2 und 4senkrecht dazu orientiert sind. In der Innenschicht 5 verlaufen die Bretter oderPfosten schräg dazu, was eine entsprechende Versteifung in der Flächenebenebewirkt.

In den Innenschichten 3 und 4 besteht jeweils jedes fünfte Brett 3a, 4a ausunbehandeltem Holz, während die übrigen Bretter aus thermisch modifiziertem Holzbestehen. Dadurch kann eine erhöhte Strukturfestigkeit erzielt werden.

Die Bretter oder Pfosten der Innenschichten 2, 3, 4 und 5 können untereinandergegebenenfalls auch Abstände aufweisen, um Installationskanäle zu bilden oderdergleichen.

Das erfindungsgemäße Bauelement besitzt hervorragende mechanische undbauphysikalische Eigenschaften.

Claims (10)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Bauelement hauptsächlich bestehend aus Holz, mit einer ersten Außenschicht (1), mindestens einer Innenschicht (2, 3, 4, 5) und einer zweiten Außenschicht(6), welche Schichten (1, 2, 3, 4, 5, 6) aus Brettern oder Pfosten bestehenund durch Verbindungselemente (7) miteinander verbunden sind, dadurchgekennzeichnet, dass mindestens eine Innenschicht (2, 3, 4, 5) ganz oderüberwiegend aus thermisch modifiziertem Holz besteht.
2. 2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieAußenschichten (1, 6) aus Brettern oder Pfosten aus unbehandeltem Holzbestehen.
3. 3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieVerbindung der Schichten (1, 2, 3, 4, 5, 6) über Dübel (7) erfolgt.
4. 4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass zumindest zwei Innenschichten (2, 3, 4, 5) aus thermisch modifiziertemHolz bestehen.
5. 5. Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieOrientierung der Bretter oder Pfosten aus thermisch modifiziertem Holz in denzumindest zwei Innenschichten (2, 3, 4, 5) unterschiedlich ist.
6. 6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass Bretter oder Pfosten mindestens einer Schicht (1, 2, 3, 4, 5, 6) an ihrerOberfläche profiliert ausgebildet sind.
7. 7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass mindestens eine Innenschicht (2, 3, 4, 5) zu einem Anteil zwischen 70%und 90% aus thermisch modifiziertem Holz und ansonsten aus unbehandeltemHolz besteht.
8. 8. Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass diemindestens eine Innenschicht (2, 3, 4, 5) in vorbestimmten Abständen Bretteroder Pfosten aus unbehandeltem Holz aufweist, zwischen denen jeweils mehrere Bretter oder Pfosten aus thermisch modifiziertem Holz angeordnetsind.
9. 9. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass die Bretter oder Pfosten von mindestens zwei Schichten (1, 2, 3, 4, 5, 6)unterschiedlich orientiert sind.
10. 10. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass die Bretter oder Pfosten der Außenschichten (1, 6) aus Nadelholzbestehen, während die Bretter oder Pfosten der Innenschichten (2, 3, 4, 5)zumindest teilweise aus thermisch modifiziertem Laubholz bestehen.