Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM)
Wiener Str. 12
28359 Bremen

2220HV050A

01.05.2021

Es wurde eine technische Gelatine identifiziert, die sich aufgrund ihrer hervorragenden Haftung auf Holz und ihrer etwas höheren Wasserbeständigkeit für die Modifizierung eignet. Verschiedene Strategien zur Verbesserung der Feuchtigkeitsbeständigkeit wurden getestet, wobei die Vernetzung mit Gallussäure die besten Ergebnisse lieferte. Die Gelatine wurde zusätzlich mit Füllstoffen modifiziert, was zu einer besseren Füllung des Klebespaltes und höheren mechanischen Festigkeiten im gequollenen Zustand führte. Die Kombination der Technischen Gelatine mit Gallussäure und Füllstoffen lieferte sehr gute Verarbeitungseigenschaften und eine deutlich verbesserter Feuchtigkeitsbeständigkeit. Es wurden erfolgreiche Strategien für Glutinleime entwickelt, die auf andere Produkte übertragbar sind. Positive Ergebnisse wurden hinsichtlich des Verhaltens von Glutin mit verleimten Hartholzstäben bei Raumtemperatur erzielt. Erste Tests zeigten eine optimale Leimschichtdicke, wobei modifizierte Formulierungen die Scherfestigkeit auf 5,4 MPa verbesserten und Kreide zu einer 27%igen Erhöhung führte. Es wurden Verschiebungen im Holzauszug festgestellt, und Scherfestigkeitsprüfungen bestätigten Korrelationen zwischen den Prüfmethoden. Verschiedene Klebstoffformulierungen wurden unter Umweltbedingungen getestet. Die Glutin-Basisformulierung zeigte eine durchschnittliche Verringerung der Zugfestigkeit um 80 %, aber durch gezielte Modifikationen konnte die Scherfestigkeit deutlich erhöht werden und lag nur 20 % unter der eines Epoxidharzes. Die vorherrschende Versagensart der Klebungen war ein Bruch der Holzfügeteile, was auf den Ligninabbau und den negativen Einfluss von Feuchtigkeit auf die Holzfestigkeit zurückzuführen ist. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass modifizierte Glutinleime bei Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit gut funktionieren. Bei längerer Einwirkung von hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich

Das erste Ziel des Vorhabens ist es zu erforschen, inwiefern die heute verwendeten eingeklebten Stahlstäbe in Nadelholz durch Stäbe aus Laubholz in lastabtragenden Funktionen substituiert werden können, um den Einsatz von Laubholz als potentielle Holzquelle zu erhöhen und den enormen, bei der Stahl-Herstellung anfallenden CO2-Ausstoß zu senken. Das zweite Ziel besteht darin, für die Laubholzverbindungselemente Klebstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen zu finden, die sowohl bei der Herstellung als auch bei Recycling-Fragestellungen eine sinnvolle Lösung darstellen und eine wiederholte stoffliche Nutzung von Rohstoffen möglich machen. Dabei steht steht die Erhöhung der Feuchtebeständigkeit von natürlichen Klebstoffen durch gezielte Modifikation vorhandener Klebstoffsysteme im Fokus. Das dritte Ziel ist die Erarbeitung von Bemessungsregeln für eingeklebte Laubholzverbindungselementen, um deren Einsatz im Holzbauingenieurwesen voranzutreiben.