Sperrholz

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Hintergrund

Sperrholz besteht aus drei oder mehr dünnen Holzschichten, die mit einem Klebstoff miteinander verbunden sind. Jede Holzschicht oder Schicht wird normalerweise so ausgerichtet, dass ihre Maserung im rechten Winkel zur angrenzenden Schicht verläuft, um das Schwinden zu reduzieren und die Festigkeit des fertigen Stücks zu verbessern. Das meiste Sperrholz wird zu großen, flachen Platten gepresst, die im Hochbau verwendet werden. Andere Sperrholzstücke können zu einfachen oder zusammengesetzten Kurven zur Verwendung in Möbeln, Booten und Flugzeugen geformt werden.

Die Verwendung dünner Holzschichten als Konstruktionsmittel geht auf ca. 1500 v. Chr. zurück. als ägyptische Handwerker dünne Stücke aus dunklem Ebenholz an die Außenseite einer Zedernholzschatulle banden, die im Grab von König Tut-Ankh-Amon gefunden wurde. Diese Technik wurde später von den Griechen und Römern verwendet, um feine Möbel und andere dekorative Gegenstände herzustellen. In den 1600er Jahren wurde die Kunst, Möbel mit dünnen Holzstücken zu dekorieren, als Furnieren bekannt, und die Stücke selbst wurden als Furniere bekannt.

Bis Ende des 18. Jahrhunderts wurden die Furnierstücke vollständig von Hand geschnitten. 1797 meldete der Engländer Sir Samuel Bentham Patente an, die mehrere Maschinen zur Herstellung von Furnieren umfassten. In seinen Patentanmeldungen beschrieb er das Konzept, mehrere Furnierschichten mit Leim zu einem dickeren Stück zu laminieren – die erste Beschreibung dessen, was wir heute Sperrholz nennen.

Trotz dieser Entwicklung dauerte es noch fast hundert Jahre, bis laminierte Furniere außerhalb der Möbelindustrie kommerzielle Verwendung fanden. Um 1890 wurden erstmals Leimholz zum Bau von Türen verwendet. Als die Nachfrage wuchs, begannen mehrere Unternehmen mit der Produktion von mehrschichtigen Brettschichtholzplatten, nicht nur für Türen, sondern auch für den Einsatz in Eisenbahnwaggons, Bussen und Flugzeugen. Trotz dieser verstärkten Verwendung erzeugte das Konzept der Verwendung von "geklebten Hölzern", wie einige Handwerker sie sarkastisch nannten, ein negatives Image für das Produkt. Um diesem Image entgegenzuwirken, trafen sich die Brettschichtholzhersteller und einigten sich schließlich auf den Begriff „Sperrholz“, um das neue Material zu beschreiben.

Im Jahr 1928 wurden in den Vereinigten Staaten die ersten Sperrholzplatten in Standardgröße von 1,2 x 2,4 m (4 Fuß x 8 Fuß) zur Verwendung als allgemeines Baumaterial eingeführt. In den folgenden Jahrzehnten ermöglichten verbesserte Klebstoffe und neue Produktionsverfahren die Verwendung von Sperrholz für die unterschiedlichsten Anwendungen. Heute hat Sperrholz für viele Bauzwecke Schnittholz ersetzt, und die Sperrholzherstellung ist zu einer weltweiten Industrie mit mehreren Milliarden Dollar geworden.

Rohstoffe

Die äußeren Sperrholzschichten werden jeweils als Vorderseite und Rückseite bezeichnet. Das Gesicht ist die Oberfläche, die genutzt oder gesehen werden soll, während die Rückseite ungenutzt oder verborgen bleibt. Die Mittelschicht wird als Kern bezeichnet. Bei Sperrhölzern mit fünf oder mehr Lagen werden die Zwischenschichten als Querbänder bezeichnet.

Sperrholz kann aus Harthölzern, Weichhölzern oder einer Kombination aus beiden hergestellt werden. Einige gängige Harthölzer sind Esche, Ahorn, Mahagoni, Eiche und Teak. Das am häufigsten verwendete Nadelholz zur Herstellung von Sperrholz in den Vereinigten Staaten ist Douglasie, obwohl auch verschiedene Arten von Kiefer, Zeder, Fichte und Rotholz verwendet werden.

Verbundsperrholz hat einen Kern aus Spanplatten oder Vollholzstücken, die Kante an Kante verbunden sind. Es ist mit einer Vorderseite und Rückseite aus Sperrholzfurnier versehen. Verbundsperrholz wird dort verwendet, wo sehr dicke Platten benötigt werden.

Die Art des Klebstoffs, der verwendet wird, um die Holzschichten miteinander zu verbinden, hängt von der spezifischen Anwendung für das fertige Sperrholz ab. Weichholzsperrholzplatten, die für die Installation an der Außenseite einer Struktur bestimmt sind, verwenden aufgrund ihrer hervorragenden Festigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit normalerweise ein Phenol-Formaldehyd-Harz als Klebstoff. Weichholz-Sperrholzplatten, die für die Installation im Inneren einer Struktur bestimmt sind, können einen Blutprotein- oder Sojabohnenprotein-Klebstoff verwenden, obwohl die meisten Weichholz-Innenplatten jetzt mit dem gleichen Phenol-Formaldehyd-Harz hergestellt werden, das für Außenplatten verwendet wird. Hartholzsperrholz, das für Innenanwendungen und im Möbelbau verwendet wird, wird normalerweise mit einem Harnstoff-Formaldehyd-Harz hergestellt.

Einige Anwendungen erfordern Sperrholzplatten mit einer dünnen Schicht aus Kunststoff, Metall oder harzimprägniertem Papier oder Gewebe, die entweder auf die Vorder- oder Rückseite (oder beides) geklebt ist, um der äußeren Oberfläche zusätzliche Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und Abrieb zu verleihen oder ihre Farbe zu verbessern. haltende Eigenschaften. Ein solches Sperrholz wird als überlagertes Sperrholz bezeichnet und wird üblicherweise in der Bau-, Transport- und Landwirtschaftsindustrie verwendet.

Andere Sperrholzplatten können mit einer flüssigen Beize beschichtet werden, um den Oberflächen ein fertiges Aussehen zu verleihen, oder können mit verschiedenen Chemikalien behandelt werden, um die Flammbeständigkeit oder Beständigkeit des Sperrholzes gegen Fäulnis zu verbessern.

Sperrholzklassifizierung und -einstufung

Es gibt zwei große Klassen von Sperrholz, jede mit ihrem eigenen Sortiersystem.

Eine Klasse ist als Bau und Industrie bekannt. Sperrhölzer dieser Klasse werden hauptsächlich wegen ihrer Festigkeit verwendet und nach ihrer Bewitterungsfähigkeit und der Furnierqualität auf Vorder- und Rückseite bewertet. Die Belichtungsfähigkeit kann je nach Klebstoffart innen oder außen sein. Furnierqualitäten können N, A, B, C oder D sein. Die Klasse N weist sehr wenige Oberflächenfehler auf, während die Klasse D zahlreiche Äste und Risse aufweisen kann. Sperrholz, das für Unterböden in einem Haus verwendet wird, wird beispielsweise mit "Interior C-D" bewertet. Dies bedeutet, dass er eine C-Seite mit einer D-Rückseite hat und der Kleber für den Einsatz an geschützten Orten geeignet ist. Die Innenlagen aller Bau- und Industriesperrhölzer bestehen aus Furnier der Güteklasse C oder D, unabhängig von der Bewertung.

Die andere Klasse von Sperrholz ist als Hartholz und dekorativ bekannt. Sperrhölzer dieser Klasse werden hauptsächlich wegen ihres Aussehens verwendet und werden in absteigender Reihenfolge der Feuchtigkeitsbeständigkeit als Technisch (Außenbereich), Typ I (Außenbereich), Typ II (Innenbereich) und Typ III (Innenbereich) eingestuft. Ihre Gesichtsfurniere sind praktisch fehlerfrei.

Größen

Sperrholzplatten reichen in der Dicke von. 06 Zoll (1,6 mm) bis 3,0 Zoll (76 mm). Die gängigsten Dicken liegen im Bereich von 0,25 Zoll (6,4 mm) bis 0,75 Zoll (19,0 mm). Obwohl der Kern, die Querbänder und die Vorder- und Rückseite einer Sperrholzplatte aus unterschiedlich dicken Furnieren bestehen können, muss die Dicke jedes einzelnen um die Mitte herum ausgeglichen sein. Vorderseite und Rückseite müssen beispielsweise gleich dick sein. Ebenso müssen die oberen und unteren Querbänder gleich sein.

Die gängigste Größe für Sperrholzplatten im Hochbau ist 1,2 m breit und 2,4 m lang. Andere gebräuchliche Breiten sind 3 Fuß (0,9 m) und 5 Fuß (1,5 m). Die Längen variieren von 8 Fuß (2,4 m) bis 12 Fuß (3,6 m) in Schritten von 1 Fuß (0,3 m). Spezielle Anwendungen wie der Bootsbau können größere Platten erfordern.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Die zur Herstellung von Sperrholz verwendeten Bäume haben im Allgemeinen einen kleineren Durchmesser als die zur Herstellung von Bauholz verwendeten Bäume. In den meisten Fällen wurden sie in Gebieten angebaut und angebaut, die der Sperrholzfirma gehören. Diese Bereiche werden sorgfältig verwaltet, um das Baumwachstum zu maximieren und Schäden durch Insekten oder Feuer zu minimieren.

Hier ist eine typische Abfolge von Arbeitsgängen für die Verarbeitung von Bäumen in Standard-Sperrholzplatten (1,2 m x 2,4 m):

Die Stämme werden zuerst entrindet und dann in Schälblöcke geschnitten. Um die Blöcke in Furnierstreifen zu schneiden, werden sie zunächst eingeweicht und dann zu Streifen geschält.

Bäume fällen

• 1 Ausgewählte Bäume in einem Gebiet werden als bereit zum Fällen oder Fällen markiert. Das Fällen kann mit benzinbetriebenen Kettensägen oder mit großen hydraulischen Scheren erfolgen, die an der Vorderseite von Radfahrzeugen, sogenannten Fällern, montiert sind. Mit Kettensägen werden die Äste von den umgestürzten Bäumen entfernt.
• 2 Die beschnittenen Baumstämme oder Baumstämme werden von Radfahrzeugen, sogenannten Skiddern, zu einer Ladefläche geschleppt. Die Stämme werden auf Länge geschnitten und auf LKWs für die Fahrt zum Sperrholzwerk verladen, wo sie zu langen Stapeln, sogenannten Log Decks, gestapelt werden.

Vorbereiten der Protokolle

• 3 Wenn Stämme benötigt werden, werden sie von gummibereiften Ladern von den Stammdecks aufgenommen und auf einen Kettenförderer gelegt, der sie zur Entrindungsmaschine bringt. Diese Maschine entfernt die Rinde entweder mit scharfzahnigen Schleifscheiben oder mit Hochdruckwasserstrahlen, während der Stamm langsam um seine Längsachse gedreht wird.
• 4 Die entrindeten Stämme werden auf einem Kettenförderer in die Mühle transportiert, wo eine riesige Kreissäge sie in etwa 2,5 m bis 2,6 m lange Abschnitte schneidet, die für die Herstellung geeignet sind standardmäßige 2,4 m lange Blätter. Diese Stammabschnitte werden als Schälerblöcke bezeichnet.

Furnier herstellen

• 5 Bevor das Furnier geschnitten werden kann, müssen die Schälblöcke erhitzt und eingeweicht werden, um das Holz aufzuweichen. Die Blöcke können gedämpft oder in heißes Wasser getaucht werden. Dieser Vorgang dauert je nach Holzart, Blockdurchmesser und anderen Faktoren 12-40 Stunden.
• 6 Anschließend werden die beheizten Schälblöcke zur Schäldrehmaschine transportiert, wo sie automatisch ausgerichtet und nacheinander der Drehmaschine zugeführt werden. Während die Drehmaschine den Block schnell um seine Längsachse dreht, schält eine durchgehende Messerklinge eine kontinuierliche Furnierschicht von der Oberfläche des sich drehenden Blocks mit einer Geschwindigkeit von 300-800 Fuß/min (90-240 m/min). Wenn der Durchmesser des Blocks auf etwa 230-305 mm reduziert wird, wird das verbleibende Holzstück, der als Schälerkern bekannt, aus der Drehmaschine ausgeworfen und ein neuer Schälblock wird zugeführt.
• 7 Die aus / der Schäldrehmaschine austretende lange Furnierplatte kann sofort verarbeitet, in langen, mehrstöckigen Trays gelagert oder auf Rollen aufgewickelt werden. In jedem Fall beinhaltet der nächste Prozess das Schneiden des Furniers in nutzbare Breiten, normalerweise etwa 1,4 m (4 Fuß-6 Zoll), um Standard-Sperrholzplatten mit einer Breite von 1,2 m (4 Fuß) herzustellen. Gleichzeitig suchen optische Scanner nach Abschnitten mit inakzeptablen Fehlern, und diese werden ausgeschnitten, sodass Furnierstücke mit weniger als Standardbreite übrig bleiben. Die nassen Furnierstreifen werden zu einer Rolle gewickelt, während ein optischer Scanner alle unzulässigen Holzfehler erkennt. Nach dem Trocknen wird das Furnier sortiert und gestapelt. Ausgewählte Furnierabschnitte werden miteinander verleimt. Eine Heißpresse wird verwendet, um das Furnier zu einem festen Stück Sperrholz zu versiegeln, das besäumt und geschliffen wird, bevor es mit der entsprechenden Qualität gestanzt wird.
• 8 Anschließend werden die Furnierabschnitte sortiert und sortenrein gestapelt. Dies kann manuell oder automatisch unter Verwendung optischer Scanner erfolgen.
• 9 Die sortierten Abschnitte werden einem Trockner zugeführt, um ihren Feuchtigkeitsgehalt zu reduzieren und sie schrumpfen zu lassen, bevor sie zusammengeklebt werden. Die meisten Sperrholzfabriken verwenden einen mechanischen Trockner, in dem die Stücke kontinuierlich durch eine beheizte Kammer bewegt werden. In einigen Trocknern werden Heißluftstrahlen mit hoher Geschwindigkeit über die Oberfläche der Stücke geblasen, um den Trocknungsprozess zu beschleunigen.
• 10 Wenn die Furnierabschnitte aus dem Trockner kommen, werden sie nach Sorte gestapelt. Unterbreite Abschnitte haben zusätzliches Furnier, das mit Klebeband oder Kleber aufgespleißt wird, um Stücke für die Verwendung in den Innenschichten geeignet zu machen, in denen Aussehen und Stärke weniger wichtig sind.
• 11 Die quer eingebauten Furnierabschnitte – der Kern bei dreischichtigen Platten oder die Querbänder bei fünfschichtigen Platten – werden in Längen von etwa 1,3 m (4 ft-3 in) geschnitten.

Formen der Sperrholzplatten

• 12 Wenn die entsprechenden Furnierabschnitte für eine bestimmte Sperrholzlage zusammengestellt sind, beginnt der Prozess des Auflegens und Zusammenklebens der Stücke. Dies kann manuell oder halbautomatisch mit Maschinen erfolgen. Im einfachsten Fall von Dreischichtplatten wird das Rückenfurnier flach gelegt und durch einen Leimverteiler geführt, der eine Leimschicht auf die Oberseite aufträgt. Anschließend werden die kurzen Kernfurniere quer auf die beleimte Rückseite gelegt und die gesamte Platte ein zweites Mal durch den Leimverteiler geführt. Schließlich wird das Deckfurnier auf den beleimten Kern gelegt und das Blech mit anderen Blechen gestapelt, die darauf warten, in die Presse zu gehen.
• 13 Die beleimten Bogen werden in eine Heißpresse mit mehreren Öffnungen geladen. Druckmaschinen können 20-40 Blatt gleichzeitig verarbeiten, wobei jedes Blatt in einem separaten Schacht geladen wird. Wenn alle Blätter geladen sind, presst die Presse sie unter einem Druck von etwa 110-200 psi (7,6-13,8 bar) zusammen und erhitzt sie gleichzeitig auf eine Temperatur von etwa 230-315 °F (109,9-157,2 °C). C). Der Druck gewährleistet einen guten Kontakt zwischen den Furnierschichten und die Hitze bewirkt, dass der Leim richtig aushärtet, um maximale Festigkeit zu erreichen. Nach einer Zeit von 2-7 Minuten wird die Presse geöffnet und die Bogen werden entladen.
• 14 Die Rohbleche durchlaufen dann eine Reihe von Sägen, die sie auf ihre endgültige Breite und Länge beschneiden. Hochwertigere Bleche durchlaufen einen Satz von 1,2 m breiten Bandschleifern, die sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite schleifen. Platten mittlerer Qualität werden manuell punktgeschliffen, um raue Bereiche zu säubern. Einige Platten werden durch einen Satz Kreissägeblätter geführt, die flache Rillen in die Stirnfläche schneiden, um dem Sperrholz ein strukturiertes Aussehen zu verleihen. Nach einer Endkontrolle werden verbleibende Mängel behoben.
• 15 Die fertigen Bögen sind mit einem Gütezeichen versehen, das dem Käufer Informationen über Belichtungsbewertung, Güte, Werksnummer und andere Faktoren gibt. Bögen der gleichen Güteklasse werden zu Stapeln zusammengebunden und zum Lager transportiert, um auf den Versand zu warten.

Qualitätskontrolle

Genau wie bei Holz gibt es kein perfektes Stück Sperrholz. Alle Sperrholzstücke weisen eine gewisse Anzahl von Mängeln auf. Die Anzahl und Lage dieser Fehler bestimmt die Sperrholzqualität. Standards für Bau- und Industriesperrholz werden durch den Produktstandard PS1 definiert, der vom National Bureau of Standards und der American Plywood Association erstellt wurde. Standards für Hartholz und dekorative Sperrhölzer werden von ANSIIHPMA HP definiert, das vom American National Standards Institute und der Hardwood Plywood Manufacturers' Association erstellt wurde. Diese Normen legen nicht nur die Sortiersysteme für Sperrholz fest, sondern legen auch Konstruktions-, Leistungs- und Anwendungskriterien fest.

Die Zukunft

Obwohl Sperrholz Bäume ziemlich effizient nutzt – sie im Wesentlichen zerlegt und zu einer stärkeren, brauchbareren Konfiguration wieder zusammenfügt – gibt es immer noch erhebliche Abfälle im Herstellungsprozess. In den meisten Fällen werden nur etwa 50-75% des nutzbaren Holzvolumens eines Baumes zu Sperrholz verarbeitet. Um diese Zahl zu verbessern, sind mehrere neue Produkte in Entwicklung.

Ein neues Produkt heißt Oriented Strand Board, das hergestellt wird, indem der gesamte Stamm in Strands zerkleinert wird, anstatt ein Furnier vom Stamm abzuschälen und den Kern zu verwerfen. Die Stränge werden mit einem Kleber vermischt und zu Schichten verpresst, wobei die Maserung in eine Richtung verläuft. Diese komprimierten Schichten werden dann wie Sperrholz rechtwinklig zueinander ausgerichtet und miteinander verklebt. Oriented Strand Board ist so stark wie Sperrholz und kostet etwas weniger.