G Scholz 
  
E Nothnick 
  
G Avramidis 
  
A Krause 
  
H Militz 
email: hmilitz@gwdg.de
  
W Viöl 
  
A Wolkenhauer 
  
  
  
Verklebung von wachsimprägnierter Buche unter Variation der Klebesysteme und

Keywords: 

HAL is

Beech wood was impregnated with two hot melting waxes. Contact angle measurement followed to determine hydrophobizing of such treated wood. Tensile shear tests were carried out to test the adhesion properties with three different glues under varying environmental conditions. Furthermore, wax impregnated beech was subjected to plasma treatment prior to glueing. The results demonstrate that wood treated with polar paraffin shows lower adhesion properties compared to montan wax. Therefore, montan wax was investigated more intensely.

Beech impregnated with such wax can be used for constructive building elements in the interior sector. D3 Glues for non-constructive applications were realized by using PVAc and phenol-resorcinol resin under permanent influence of humidity. Plasma treatment improves this quality to obtain D4 glue. Back-drying of the water stored specimens proves the suitability of isocyanate glue and also that of PVAc after plasma treatment for 120 s.

Einleitung

Die Hydrophobierung von Holz dient der Reduzierung der Wasseraufnahme mit dem Ziel, die Entstehung von Rissen und Verwerfungen oder die Auswaschung phenolischer Zersetzungsprodukte des UV-Abbaus zu verringern. Die Verwendung von Wachsen als Hydrophobierungsmittel wird beispielsweise von Borgin und Corbett (1970), Sell (1977), Feist und Mraz (1978) oder [START_REF] Scholz | Capillary water uptake and mechanical properties of wax soaked Scots Pine[END_REF] beschrieben.

Wachse sind Ester langkettiger Fettsäuren mit höheren Alkoholen (Fengel und Wegener 2003). Nach [START_REF] Fengel | Kurzer Grundriß der allgemeinen Tropenholzkunde[END_REF] Vollimprägnierung wurden die Proben (380 x 110 x 10 mm³) bei 20°C und 65% relativer Luftfeuchte gelagert. 

Kontaktwinkelmessung

3

  besitzen verschiedene synthetische Stoffe wie Polyolefine oder langkettige Alkane wie Fischer-Tropsch-Wachse wachsartige technische und physikalische Eigenschaften. Aufgrund dieser Eigenschaften wie Schmelzpunkt oder temperaturabhängige Viskosität werden sie von der Deutschen Gesellschaft für allerdings die Verklebung modifizierten und hydrophobierten Holzes, da viele konventionelle Leime wasserbasiert sind. Diese Erscheinung ist auch für einige tropische Kernhölzer typisch, die höhere Gehalte hydrophober Substanzen aufweisen, wohingegen höhere Phenolgehalte bindungsfördernd wirken (Harzmann 1988). Ein weiterer, bei der Holzimprägnierung mit heiß schmelzenden Wachsen, auftretender Effekt ist die mechanische Blockierung der Lumen durch eingelagertes Wachs und eine damit einhergehende Verkleinerung der für die Haftung zur Verfügung stehenden Oberfläche. Scholz et al. (2010a) beschreiben den Einfluss verschiedener Wachstypen auf die EJWWP466_source Holzfestigkeit. Der Faserverbund kann im Hinblick auf einen Holzbruch durch eine Wachsbehandlung verstärkt werden. In Abhängigkeit der Viskosität und Polarität des verwendeten Wachses können Scholz et al. (2010b) unterschiedliche Eindringtiefen in das Holz nachweisen. Auch die Schrumpfung beim Erkalten ist wachsspezifisch, so dass dabei entstehende Hohlräume verschiedenartig beschaffen sein können. Ein Einfluss des Wachstyps auf die Verklebbarkeit wurde deshalb nicht ausgeschlossen. Militz und Krause (2008) erzielten für wachsimprägnierte Kiefer unter variierenden Umgebungsbedingungen gute Verklebungsergebnisse mit Melamin-Harnstoff-Formaldehyd in Kombination mit einem Härter. Kurt et al. (2008) konnten eine Steigerung der Zugscherfestigkeiten wachsimprägnierter Kiefer durch hydroxymethyliertes Resorcin erreichen, wobei unter feuchten Umgebungsbedingungen die Ergebnisse signifikant unter denen der Kontrollen lagen. Im vorliegenden Artikel wurde der Einfluss von polarem Montanesterwachs und unpolarem Fischer-Tropsch-Wachs auf die Verklebung untersucht. Neben unterschiedlichen Wachsen und Verleimungssystemen wurde auch der Einfluss einer Plasmabehandlung unter Atmosphärendruck auf die Verklebungsqualität untersucht. Der positive Einfluss einer Plasmabehandlung auf die Oberflächen-und Verklebeeigenschaften von Holz und Holzwerkstoffen konnte bereits in vielen Untersuchungen nachgewiesen werden (Wolkenhauer et al. 2008a-c, 2009, Wolkenhauer 2009, Avramidis et al. 2010a). Da eine Plasmabehandlung die Oberflächenhydrophilität steigert und damit die Benetzung und Haftung von wässrigen Systemen fördert, könnten die Verklebeeigenschaften des durch die Wachbehandlung hydrophobierten Buchenholzes verbessert werden. Diese Steigerung der Oberflächenhydrophilität durch eine Plasmabehandlung von wachsimprägniertem Buchenholz konnte bereits in einer vorherigen Untersuchung bestätigt werden und stellt eine Verbesserung der Verklebeeigenschaften in Aussicht (Avramidis et al. 2010b). sylvatica L.) mit einer Jahrringlage zwischen 0 und 45° wurde darrgetrocknet. Anschließend erfolgte die Vollimprägnierung mit dem Montanesterwachs Licowax E (Clariant) bzw. aus dem Fischer-Tropsch-Prozess stammenden Paraffin Paraflint C80 (Sasol) unter Vakuum (0,1 bar für 60 min) und Druck (12 bar für 120 min) bei 100°C. Nach der EJWWP466_source 4

Für7

  Abbildung 1 zeigt die Ergebnisse der Zugscherprüfung wachsimprägnierter sowie nichtimprägnierter Proben in Abhängigkeit des verwendetenKlebers. In EN 301 (2006) für tragende sowie EN 204 (2001) für nichttragende Holzbauteile wird bei Beanspruchung nach A1 eine mittlere Zugscherfestigkeit von 10 N mm -² gefordert. Die unbehandelten Referenzen sowie die mit Montanesterwachs imprägnierten Proben zeigen für alle verwendeten Kleber eine Überschreitung dieser erforderlichen Zugscherfestigkeit. Diese wird von den mit Paraffin imprägnierten Proben nicht erreicht, wodurch diese Proben für den Einsatz als tragende Holzbauteile im Innenbereich ungeeignet sind. Während der Anteil des Holzbruchs bei den Referenzen je nach verwendetem Kleber zwischen 66 -81% lag, sank er bei wachsimprägnierten Prüfkörpern auf einen Holzbruchanteil zwischen 0 -28% (Tabelle 3). Als Ursache hierfür ist die Verkleinerung der für die Verklebung zur Verfügung stehenden Holzoberfläche infolge der physikalischen Abdichtung der Lumen durch die Wachsdepositen zu sehen. Nach Suchsland (1958) besteht Holz durch angeschnittene Kapillaren aus einer wellenförmigen Oberfläche. Bei unbehandeltem Holz können zusätzlich die Innenflächen zu einer Festigkeitserhöhung der Verleimung beitragen. Diese Flächen stehen jedoch den zum Teil hochviskosen Klebern

Figure 2 :Figure 2a :Figure 2b :Figure 2c :Figure 3a :

 22a2b2c3a Figure 2: Tensile shear strengths for all tested adhesives according to the conditions of A1 (for the Fischer-Tropsch-wax no tests were carried out with PH adhesive)

  

  

  

  

  

Table 2 :

 2 Adhesives and hardeners used

	Bezeichnung	Art	Hersteller	Kleber	Härter
	EPI	Copolymeres Isocyanat	Jowat	Jowacoll 102.49	Jowat 195.60 (10%)
	PVAc	Polyvinylacetat	Jowat	Jowacoll 102.26	Jowat 195.35 (5%)
	PH	Phenol-Resorcinol Harz	Dynea	Aeroduc 185	HRP 150 (17%)
	Tabelle 3: Oberflächenenergien unbehandelter und wachsimprägnierter Buche ohne und mit Plasmabehandlung

Table 2 :

 2 Surface energies of untreated and wax-impregnated beech without and with plasma treatment

	Oberflächenenergie	Gesamt (mN m -1 ) Dispers (mN m -1 )	Polar (mN m -1 )
	Referenz	55,5 ± 0,8	42,4 ± 0,4	13,0 ± 0,4
	Montanesterwachs	29,6 ± 0,4	28,9 ± 0,3	0,6 ± 0,1
	Montanesterwachs + 4 s Plasma	45,2 ± 0,4	29,4 ± 0,1	15,8 ± 0,3
	Montanesterwachs + 120 s Plasma	51,2 ± 0,7	27,1 ± 0,3	24,0 ± 0,4
	Fischer-Tropsch Wachs	27,7 ± 0,5	27,7 ± 0,4	0,02 ± 0,01
	Fischer-Tropsch Wachs + 4 s Plasma	36,9 ± 0,4	24,2 ± 0,2	12,7 ± 0,3
	Fischer-Tropsch Wachs + 120 s Plasma	46,1 ± 0,4	24,9 ± 0,2	21,1 ± 0,3
	Tabelle 4: Leimbruchanteil in Abhängigkeit von Behandlungsart, Verklebung und Beanspruchung

Table 5 :

 5 Adhesive breakage rate in dependence of treatment, glueing and test method

	Typ	Plasma		EPI			PVAC			PH	
		s	A1	A2	A3	A1	A2	A3	A1	A2	A3
	Montan-	-	91	100	58	100	100	78	72	83	94
	esterwachs	4	-	100	96	-	100	78	-	70	70
		120	-	100	80	-	100	75	-	71	71
	Paraffin	-	100	-	-	100	-	-	-	-	-
	Kontrolle	-	34	100	12	19	86	4	21	36	30

EJWWP466_source 12 Abbildung 1: Zugscherfestigkeiten aller Leime nach Beanspruchung A1 (für das Fischer-Tropsch-Wachs wurden keine Versuche mit PH durchgeführt)

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Danksagung

Die Autoren danken der Clariant Produkte Deutschland GmbH (Gersthofen) für die Bereitstellung der Wachse sowie die Finanzierung der Arbeit. Weiterhin wurde die Arbeit vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert (FKZ: 1708X08).