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Das verdichtete Holz – ein einheimisch-«exotisches» Holz.
Verdichtung ist eine Maßnahme, etwas zu komprimieren, in der Regel durch Entfernen von Hohlräumen. Für Holz sind mehrere Verdichtungsverfahren möglich. Die gebräuchlichsten sind die Imprägnierung mit einem Kunstharz sowie die Verdichtung des Materials mit z. B. einem Verfahren wie Lignostone® oder die Verdichtung des Materials nach der Aufweichung durch chemische Einwirkung und/oder Erwärmung. Dies ist der Fall beim verdichteten Thermo-Hydro-Mechanical (THM)-Holz, das an der Berner Fachhochschule im Rahmen eines Innosuisse-Projekts entwickelt wird.
In diesem von Professor Parviz Navi und seinem Team der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne) EPFL erfundenen Verfahren werden die Holzgefässe geschlossen, um das Volumen der Hohlräume im Material zu reduzieren und gleichzeitig sein Aussehen und seine Struktur zu erhalten. Entscheidend an diesem Prozess ist, dass er es ermöglicht, die Holzfasern zu verformen, ohne sie zu beschädigen.
Das Verfahren ähnelt den traditionellen Dampfbiegeverfahren für Holz, in einer extremen Variante, bei der ein Umformen möglich wird. Um dieses Ergebnis zu erzielen (Abbildung), wird das Holz 140°C-überhitztem Dampf ausgesetzt, so dass es seine Glasübergangstemperatur überschreitet, ohne dass seine Struktur durch die Temperatur zu schnell beschädigt wird und seine Kohäsion verliert. Dampf hat die Fähigkeit, die Holzstruktur sehr leicht zu durchdringen, so dass die Teile sehr schnell gleichmäßig erwärmt werden können.
Es ist also möglich, Holz durch mechanische Einwirkung zu verformen und damit zu verdichten. Die Verdichtung wird stufenweise durchgeführt, um einen Teil der durch die Verformung des Materials erzeugten Eigenspannungen abzubauen. Es ist dabei absolut nicht zwingend, das Holz bis zu seiner maximalen Dichte zu verdichten (der Punkt, ab dem die Faserstruktur zerstört wird). Der Prozess ermöglicht es, die nötige Dichte der endgültigen Verwendung des Bauteils entsprechend zu wählen.
Ist die gewünschte Form erreicht, wird die Dampftemperatur auf eine Temperatur von bis zu 200°C für eine sogenannte hygrothermische Behandlung erhöht. Unter der Einwirkung von überhitztem Dampf werden die feuchtigkeitsreaktivsten Holzkomponenten, insbesondere die Hemizellulosen, die für das Formgedächtnis des Materials maßgeblich verantwortlich sind, abgebaut. Das führt dazu, dass das Material weniger empfindlich auf Feuchtigkeitsschwankungen reagiert.
Nach einem letzten Kühl- und Dekompressionsschritt wird das Bauteil schließlich in seiner Endposition eingefroren, sobald es eine Temperatur unter 80°C erreicht. Ziel dieses an der BFH entwickelten Prozesses ist es, lokale Holzarten mit niedrigem Rückgewinnungspotenzial zu nutzen. Dies indem sie in ein widerstandsfähigeres, dichteres, härteres und homogeneres Material umgewandelt werden, das aber dennoch biologisch abbaubar und nicht chemisch behandelt ist. Die Nachfrage nach einem solchen Material steigt in der Schweiz. Denn der Import von exotischem Holz ist kompliziert und teuer, entspricht nicht der "Swissness"-Gesetzgebung und die einzigen Alternativen auf dem Markt sind teilweise synthetische Produkte, die keine natürliche Holzoptik haben.
Infos
Parviz Navi et Frédéric Heger, Comportement thermo-hydromé- canique du bois, Applications technologiques et dans les structures, Presses polytechniques et universitaires romandes, 2005, ISBN 2-88074-620-5.