EignungundMöglichkeiten derVerwendungderPappelhölzer ...pappelholz.info/diplomarbeit.pdf ·...

von

Eignung und Möglichkeitender Verwendung der Pappelhölzerzur Herstellung von Brettschichtholz

Christian Härtel

Wiesenstraße 36 A65187 Wiesbaden(Stand: August 2002)

D I P L O M A R B E I T

Hochschule für ForstwirtschaftFachhochschule Rottenburg

Management Technik Ökologie

- NACHDRUCK -

von

Christian Härtel Wiesenstraße 36 A

65187 Wiesbaden

(Stand: Juli 2002)

Erstprüfer:

Prof. D. Hupperth Fachhochschule Rottenburg

Zweitprüfer:

Dipl.-Ing. B. Radovic Forschungs- und Materialprüfungsanstalt Stuttgart

Fachhochschule Rottenburg Hochschule für Forstwirtschaft

Schadenweilerhof 72108 Rottenburg a. N.

http://www.fh-rottenburg.de [email protected]

© 2001 D – 72108 Rottenburg Alle Rechte, insbesondere das Recht der Vervielfältigung, Verbreitung und Übersetzung vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf in irgend einer Form ohne schriftliche Genehmigung reproduziert oder über elektronische Systeme verbreitet werden. Die Genehmigung ist bei der FHR einzuholen.

Vorwort

Ich möchte dieses Vorwort dazu nutzen, um den Menschen und Institutionen zu danken, die mir bei der Verwirklichung des Projektes geholfen und zu dessen Gelingen beigetragen haben.

Mein besonderer Dank gilt dem betreuenden Professor der Fachhochschule für Forstwirtschaft D. Hupperth, der die Arbeit stets mit einem offenen Ohr begleitet hat, für sein mir entgegengebrachtes Vertrauen und dem überlassenen Frei-raum. Mein besonderer Dank gebührt auch dem Zweitkorrektor Dipl. - Ing. B. Radovic an der Forschungs- und Materialprüfungsanstalt, der durch seine wohlwollende Teilnahme und sein großes Interesse zum erfolgreichen Ab-schluss der Arbeit beigetragen hat, sowie dem gesamten Referat 14 der FMPA für die interessante und unkomplizierte Zusammenarbeit bei der Durchführung der Prüfverfahren. Weiter gilt mein besonderer Dank der Fa. Stephan Holzleim-bau, stellvertretend Herrn Dipl. - Ing. G. Freudenthaler und Herrn Dipl. - Ing. T. König, welche mir durch Ihr ernsthaftes Interesse die Möglichkeit der Versuchs-durchführung und Herstellung der BSH - Bauteile, sowie durch die Übernahme der Kosten für das Material und die Herstellung, die Durchführung der Arbeit erst ermöglicht haben. Ich wünsche der Fa. Stephan bei einer evtl. Produktein-führung alles Gute und viel Erfolg.

Ebenso gebührt mein außerordentlicher Dank der IKEA - Stiftung, stellvertre-tend Herrn M. Hildebrand, welche mir durch die Bewilligung eines großzügigen Stipendiums Bestätigung und Antrieb gab, und dadurch den Arbeitsfortschritt wesentlich erleichtert hat.

Bedanken möchte ich mich bei den Vielen im In- und Ausland, die mir durch Rat und Tat zur Seite gestanden haben und ohne deren Hinweise und Vorschläge diese Arbeit nicht denkbar gewesen wäre. Stellvertretend dem Staatl. Forstamt Rastatt, dem Bundesministerium Ernährung, Landwirtschaft und Forsten und der Food and Agriculture Organization (FAO). Vielen Dank an diejenigen, wel-che bei den Übersetzungen und Berechnungen sowie durch ihre Korrekturlese-arbeit mitgewirkt haben.

Schließlich möchte ich meiner lieben Freundin Carmen Dege für die geschenkte Inspiration und Kraft im Sinne des nachfolgenden Zitates danken, welches zum grundlegenden Leitbild der vorliegenden Arbeit wurde.

Das große Ziel der Bildung ist

nicht Wissen, sondern Handeln

(Herbert Spencer)

Inhaltsverzeichnis _____________________________________________________________________________________________________

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Inhaltsverzeichnis 1

1 Einleitung_______________________________________________________3

2 Materialien und Methoden _________________________________________6

2.1 Teil A: Die Literaturrecherche über das Holz der Pappeln __________________6

2.2 Teil B: Die Herstellung von Brettschichtholz aus Pappel ___________________6 2.2.1 Das Untersuchungsmaterial _________________________________________________6 2.2.2 Sortierung des Schnittholzes ________________________________________________7 2.2.3 Feuchtemessung, Darrprobe und Kalibrierung der Keilzinkenanlage _________________8 2.2.4 Herstellung der Musterbinder ________________________________________________8 2.2.5 Delaminierungsprüfung _____________________________________________________9 2.2.6 Keilzinkenbiegeprüfung____________________________________________________10 2.2.7 Scherprüfung der Leimfugen________________________________________________10 2.2.8 Bestimmung der Rohdichte, des E - Moduls und der Biegefestigkeit_________________11 2.2.9 Die Prüfung des Brettschichtholzes aus Pappel _________________________________12

Teil A

3 Die Pappeln ____________________________________________________16

3.1 Systematik der Pappeln______________________________________________16 3.1.1 Die Arten der Pappeln_____________________________________________________16 3.1.2 Hybride, Sorten und Klone _________________________________________________18

3.2 Die Geschichte der Pappeln in unserer Kulturlandschaft__________________19

3.3 Vom Umgang und der Verwendung der Pappelhölzer ____________________20 3.3.1 Sortierung des Rohholzes__________________________________________________21 3.3.2 Die Preise der Pappelhölzer ________________________________________________24 3.3.3 Die traditionelle und aktuelle Verwendung der Pappelhölzer _______________________25

4 Das potentielle Rohholz - Aufkommen ______________________________27

4.1 Das Rohholz - Aufkommen in Baden-Württemberg_______________________27

4.2 Das Rohholz - Aufkommen in Deutschland _____________________________28

4.3 Die Bedeutung der Pappelhölzer in Europa und der Welt _________________31

5 Das Holz der Pappeln ____________________________________________35

5.1 Beschreibung der Pappelhölzer _______________________________________35

5.2 Physikalische Eigenschaften der Pappelhölzer __________________________35 5.2.1 Die Dichte der verschiedenen Pappelhölzer____________________________________35 5.2.2 Der Feuchtegehalt von frischem Holz_________________________________________40 5.2.3 Das Quellen und Schwinden der Pappelhölzer _________________________________41 5.2.4 Die Trocknung der Pappelhölzer_____________________________________________43 5.2.5 Besondere Eigenschaften der Pappelhölzer____________________________________45

5.3 Mechanische Eigenschaften der Pappelhölzer __________________________46 5.3.1 Der E - Modul ___________________________________________________________46 5.3.2 Die Biegefestigkeit _______________________________________________________47 5.3.3 Die Druckfestigkeit _______________________________________________________49 5.3.4 Die Schlagbiegefestigkeit, Bruchschlagbarkeit, Schlagzähigkeit ____________________50 5.3.5 Die Zugfestigkeit _________________________________________________________52 5.3.6 Die Härte _______________________________________________________________53 5.3.7 Sonstige mechanische Eigenschaften ________________________________________54

Inhaltsverzeichnis _____________________________________________________________________________________________________

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Teil B

6 Die Herstellung von Brettschichtholz aus Pappel _____________________56

6.1 Die Grundgesamtheit des Schnittholzes________________________________56

6.2 Die Sortierung des Schnittholzes______________________________________57 6.2.1 Normative Grundlagen _____________________________________________________57 6.2.2 Die Sortierung des Untersuchungsmaterials ____________________________________58

6.3 Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Untersuchungsmaterials _________________________________________________62

6.3.1 Die Roh- und Darrdichte ___________________________________________________62 6.3.2 Der E - Modul ___________________________________________________________64 6.3.3 Die Biegefestigkeit _______________________________________________________65

6.4 Die Herstellung von Muster - Trägern aus Pappel ________________________69 6.4.1 Herstellungsverfahren _____________________________________________________69 6.4.2 Die Verleimung des Pappelholzes ___________________________________________70 6.4.3 Keilzinkenbiegeprüfung____________________________________________________72 6.4.4 Scherprüfung der Leimfugen________________________________________________74 6.4.5 Delaminierungsprüfung ____________________________________________________76

6.5 Die werkstofftechnische Überprüfung der Muster - Träger ________________78

6.6 Bisherige Versuche und Erkenntnisse mit dem Produkt BSH aus Pappel ___85

7 Ergebnisse und Diskussion _______________________________________90

7.1 Die technische Eignung der Pappelhölzer zur Herstellung von Brett- schichtholz ________________________________________________________90

7.1.1 Die Qualität, Sortierung und Dichte des Rund- und Schnittholzes ___________________90 7.1.2 Die mechanischen Eigenschaften der verwendeten Pappelhölzer___________________93 7.1.3 Über die Herstellung und die ermittelten mechanischen Eigenschaften von Brettschichtholz aus Pappel ________________________________________________95

7.2 Die wirtschaftliche Eignung und Möglichkeiten des Einsatzes von Pappel- hölzern zur Herstellung von Brettschichtholz ___________________________98

7.2.1 Aufkommen und Preise des Rund- und Schnittholzes der Pappeln__________________98 7.2.2 Ausbeute, Herstellungskosten und Besonderheiten______________________________99 7.2.3 Einsatz- und Absatzbereiche aufgrund der ästhetischen Wirkung der Pappelhölzer____100

8 Zusammenfassungen ___________________________________________102

8.1 Zusammenfassung_________________________________________________102

8.2 Abstract __________________________________________________________103

8.3 Résumé __________________________________________________________104

8.4 Riassunto ________________________________________________________105

9 Verzeichnisse _________________________________________________106

9.1 Literaturverzeichnis ________________________________________________106

9.2 Tabellenverzeichnis ________________________________________________115

9.3 Abbildungsverzeichnis _____________________________________________118

10 Anhang - Inhaltsverzeichnis_____________________________________120

10.1 Verzeichnis der in Deutschland zugelassenen Pappelsorten _____________121

10.2 Skizzen der Lamellenlage innerhalb der Probe - Träger __________________123

1 Einleitung _____________________________________________________________________________________________________

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1 Einleitung In früheren Zeiten wurden die Baumaterialien neben ihrer bestimmungsgemäßen Eignung vor allem nach ihrer regionalen Verfügbarkeit für das Bauwesen verwendet. Holz war über die Jahrhunderte hinweg ein sehr geschätzter Baustoff und hat die Architektur maßgeblich geprägt. Im Zuge der industriellen Revolution verlor der Bau-stoff Holz rasch an Bedeutung. Es folgte eine lange, oftmals modisch motivierte Peri-ode der generellen Geringschätzung von Holz im Bauwesen, in der viel Wissen um Eigenschaften, Besonderheiten und Verwendungsmöglichkeiten der verschiedenen Holzarten in Vergessenheit geriet.

Heute bemüht man sich in vielen Branchen zu einer nachhaltigen, auch nach ökolo-gischen Gesichtspunkten geprägten Wirtschaftsweise zu gelangen. Dabei kommt Holz wieder eine enorme Bedeutung zu. Vergleicht man alle verfügbaren Materialien hinsichtlich ihrer mechanisch - technologischen Eignung, sowie ihrer ökonomischen und ökologischen Tauglichkeit für das Bauwesen, stellt man fest, dass Holz der zu-kunftsfähigste Baustoff ist, der uns in großen Mengen zur Verfügung steht.

Langsam beginnen die pauschalierten Simplifizierungen über das Holz einer ausge-wogenen, ganzheitlichen Betrachtungsweise zu weichen. Die Ansprüche an die ein-zelnen Baumaterialien haben sich vom alten Holzzeitalter zum möglichen Beginn eines Neuen jedoch grundlegend gewandelt. Zum heutigen Tage muss ein Baustoff standardisierbar, berechenbar und damit normfähig sein. Durch die technologischen Errungenschaften des Menschen sind neue Holzwerkstoffe wie das Brettschichtholz entstanden, die uns gänzlich neue Dimensionen von menschlicher Architektur er-schlossen haben. Erstmals sind Konstruktionen aus Holz im Hochbau nicht mehr an die Abmessungen in der Natur gebunden. Das Produkt Brettschichtholz wird bis zum heutigen Tage neben geringen Mengen von Lärche und Douglasie in erster Linie aus Fichte hergestellt. Warum?

Der nächste Schritt, um dem Werkstoff Holz wieder den berechtigten Stellenwert in unmittelbarer menschlicher Umgebung zurückzugeben, ist nun die logische Fortfüh-rung der sinnvollen Kombination von günstigen Eigenschaften des Naturproduktes Holz mit den technologischen Errungenschaften des Menschen. Dies bedeutet auch, dass wir die ganze Bandbreite der natürlichen Variabilität ausnützen, um für den Menschen und damit auch der Natur die bestmögliche Lösung zu bieten.

Als ich mich Ende der neunziger Jahre, angestoßen durch ein Praxissemester wäh-rend des Studiums der Forstwirtschaft, den Pappeln näherte, war schnell die Idee vom „ungetrübten Forschergeist“ für eine Verwendung der Pappelhölzer im Bauwe-sen geboren. Das Vorhaben, die Produktentwicklung eines Brettschichtholzes aus Pappel im Entstehungsverlauf vom Rundholz bis zum Marketingkonzept umzuset-zen, war damit als Ziel formuliert. Dabei ging es mir zu keinem Zeitpunkt um die poli-tische Bewertung des Pappelanbaus, vielmehr sollte dieses vorhandenes Potential eine angemessene Wertschätzung erfahren.

1 Einleitung _____________________________________________________________________________________________________

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Während der Koordinierung und Organisation des Projektes wurde offensichtlich, was Bonnemann 1980 formulierte: „Über die Verwertbarkeit des Pappelholzes aus deutschen Anbauten herrscht bei Erzeugern und Verbrauchern Unsicherheit“. Heute, nach mehr als 20 Jahren, kommt diesem Satz leider immer noch große Bedeutung zu. Waren die Pappeln in den zwei Jahrzehnten davor Gegenstand großen Interes-ses und teils intensiver Forschungsbemühungen, so verschwanden sie in den beiden darauffolgenden Jahrzehnten fast in der Bedeutungslosigkeit. „...keine Nutzung mangels Nachfrage“, schrieb mir Prof. Dr. H. Ollmann (2000).

Von der Konzeption der Arbeit, alle Teilschritte der Wertschöpfungskette exem-plarisch durchzuführen, wissenschaftlich zu begleiten und einen Vergleich zur Fichte herzustellen, musste Abstand genommen werden. Dabei musste insbesondere auf die technische Umsetzung und wirtschaftliche Bewertung des Einschnittes von Pap-pelholz und dessen technischer Trocknung verzichtet werden, da nur sehr be-schränkt standardisierte und funktionierende Verfahren und Erfahrungswerte auf-grund mangelnder Nachfrage bei den Sägewerkern vorhanden sind. So war es nicht möglich, die geforderten Abmessungen von Schnittholz bzw. Lamellen für die Her-stellung von Brettschichtholz und dessen Trocknung „einfach“ zu ordern, ohne den Hinweis, dass gerade die Trocknung von frischem Schnittholz mit erheblichen Risi-ken und möglichem Fehlschlagen behaftet sei. Auch bei der Zusage eines mit Pap-peln erfahrenen Betriebes über die Lieferung des geforderten Schnittholzes, war die Bestellung der Lamellen in produktüblichen Abmessungen ein Sonderauftrag, was allein schon den wirtschaftlichen Vergleich zur Fichte ausschließt. Der Teufelskreis, keine verlässlichen wirtschaftlichen Daten ohne eine genügend große Nachfrage und damit Erfahrungswerte zu erhalten und andererseits die technischen Möglichkeiten nicht erfassen zu können, ohne eine nachhaltige Nachfrage nach getrocknetem Pap-pel - Schnittholz garantieren zu können, kann also im Moment nur punktuell und ver-suchsweise durchbrochen werden.

So ergab sich vom ursprünglichen, sich in der Wertschöpfungskette entwickelten Konzept eine klare Zweiteilung der Arbeit. Im Teil A werden die vorhandenen Er-kenntnisse über das Holz der Pappeln dargestellt. Hier und da ist dies, auch auf-grund der fehlenden Daten, lediglich skizzenhaft gelungen. Dennoch wurde es als wichtig empfunden, ein möglichst umfassendes Bild der Pappeln zu zeichnen, um das Verständnis für die gegenwärtige Situation des Pappelholzes in Deutschland sichtbar zu machen und weiteren Bemühungen eine geeignete Grundlage zu bieten.

Im Teil B der vorliegenden Arbeit werden sowohl die Grundlagen für die Herstellung von Brettschichtholz aus Pappel - Hölzern geschaffen, als auch der konkrete Produk-tionsprozess und anschließender Prüfung von Muster - Trägern dargestellt. Dazu wurden umfangreiche eigene Prüfverfahren zu den physikalischen und mechani-schen Eigenschaften der Pappel - Hölzer, sowie die werkstofftechnische Überprüfung durch die Forschungs- und Materialprüfungsanstalt (FMPA) angestrengt. In der ab-schließenden Ergebnisdiskussion soll die Gesamtheit der Fakten, der ermittelten Teilergebnisse und der eigenen Erfahrungen beim Umgang mit den Pappelhölzern eine Verschmelzung erfahren. Das konkrete Ziel der kritischen, offenen und sachli-chen Würdigung des Produktes soll dabei höchste Priorität erhalten.

1 Einleitung _____________________________________________________________________________________________________

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Ziel dieser Arbeit war es, gerade wegen weitverbreiteter Vorurteile, das Bewusstsein für die Vielfalt unserer verfügbaren Holzarten und deren Einsatzmöglichkeiten an dem praktischen Beispiel der Herstellung von Brettschichtholz aus Pappel zu unter-suchen und aufzuzeigen. Damit richtet sich diese Arbeit an alle, die mit Holz umge-hen, vor allem aber an all diejenigen, die im Bereich der Leimholz - Herstellung tätig sind, oder vielleicht künftig tätig sein wollen und den konstruktiven Holzbau um ein ästhetisches Element, einem nahezu astfreien Brettschichtholz aus Pappel, berei-chern möchten.

2 Materialien und Me-thoden

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2 Materialien und Methoden

2.1 Teil A: Die Recherche der Literatur über das Holz der Pappeln

Die vorliegende Literaturrecherche möchte die Ergebnisse der Forschungsbe-mühungen über die Hölzer der Pappeln in Deutschland aufzeigen. Die Darle-gung erfolgte thematisch nach Gruppierung der einzelnen physikalischen und mechanischen Kennwerte innerhalb der 3. Gliederungsebene. In diesen Kapi-teln wurden die verfügbaren Ergebnisse chronologisch geordnet. Dabei wurde die jeweilige Erstausgabe einer Erscheinung in der chronologischen Gliederung zugrundegelegt, wodurch sich die Zitierweise von der Ordnung unterscheiden kann. Die Ausarbeitung beschränkt sich zunächst auf die Darstellung der zu-gänglichen Ergebnisse früherer Untersuchungen. Auf eine Auswertung inner-halb der Kapitel wird zugunsten einer ganzheitlichen Betrachtung in der Ergeb-nisdiskussion verzichtet.

2.2 Teil B: Die Herstellung von Brettschichtholz aus Pappel

2.2.1 Untersuchungsmaterial

Das Untersuchungsmaterial wurde aus ca. 13 Stammstücken von Schwarzpap-pel-hybriden gewonnen. Eine Unterscheidung nach Sorten und Herkunft ist aufgrund der betrieblichen Abläufe der Fa. Rettenmeier als Holzlieferant nicht möglich, da der Holzeinkauf das gesamte Bundesgebiet umfasst und darüber hinaus die Unterscheidung nach Sorten auch vom Waldbesitzer nicht vorge-nommen wird. Es wurden äußerlich gute, astreine Erdstammstücke mit einem Zopfdurchmesser von 40 cm bis 50 cm (durchschnittlich 47,5 cm) ausgewählt. Der Einschnitt erfolgte mittels Bandsägen - Technik und einem Nachschnitt - Sägeaggregat. Das Schnittholz wurde sägefallend in einer Frischluft - Abluft Anlage auf eine Holzfeuchte von ca. 13% bis 14 % getrocknet und anschlie-ßend in einer Konditionierungsanlage auf die gewünschte Endfeuchte von ca. 10 % getrocknet.

Für die Durchführung der Untersuchung zur Herstellung der Musterträger konn-ten zwei verschiedene Querschnittsmaße verwendet werden. Dies waren ca. 750 lfm. getrocknetes Pappel - Schnittholz mit den Abmessungen 4000 - 5000 mm x 160


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mm x 45 mm (Länge x Breite x Dicke), sowie ca. 160 lfm. trockenes Pappel -Schnittholz von sehr unterschiedlichen Längen zwischen 1600 mm und 5000 mm. Dieser Anteil wies eine Breite von ca. 110 mm und eine Dicke von 46 bis 47 mm auf. Damit standen insgesamt ca. 6,7 m3 Pappelholz für die Versuchs-reihen zur Verfügung.

Das Schnittholz wurde am 02. Februar 2001 zur Fa. Stephan Holzleimbau an-geliefert. Im Betrieb der Fa. Stephan wurden alle Herstellungs- und Prüfungs-prozesse, mit Ausnahme der Überprüfung der verleimten Musterbinder, sowie der vierten und fünften Delaminierungsprüfung durchgeführt. Die Lagerung des Schnittholzes erfolgte zunächst für ca. 12 Tage im Schnittholzlager der Fa. Ste-phan bei einer durchschnittlichen Temperatur von 20 ° C (± 2,5 ° C) und einer relativen Luftfeuchtigkeit von rh = 35 % (± 3 %). Alle Klimawerte wurden mit Hilfe eines Rollen - Klimaschreibers erfasst.

2.2.2 Sortierung des Schnittholzes

Zum Zwecke der besseren Sortierbarkeit wurden die Bretter zunächst auf den beiden Brett - Breitseiten von 44 mm – 47 mm auf 42 mm und 44 mm Dicke in einer REX Hobel-maschine Typ Homs 630 K mit einer Vorschubgeschwindig-keit von 20 bis 24 m gehobelt.

Für die Sortierung des verwendeten Pappel – Schnittholzes wurden in erster Linie die Bestimmungen aus der DIN 40 74, sowie ergänzend, die Aussagen der DIN EN 518 zu Rate gezogen. Das Schnittholz wurde in zwei modifizierte Güteklassen nach den Merk-malsausprägungen der Tabelle 6-1 sortiert. Die Klassenbezeichnungen S 13 und S 10 wurden aus der DIN 40 74 übernommen, wobei Bretter mit Markröhre ausgeschlossen wurden, die zulässige Krümmung erhöht werden mußte und die Jahrringbreite vernachlässigt wurde. Die Sortie-rung nach der Ästigkeit erfolgte nicht absolut streng nach einzelnen Merk-malsausprägungen, sondern unter Beachtung der evtl. einzelne Fehler ausglei-chenden allgemeinen guten Qualität eines Brettes. Gerade Bretter mit annä-hernd kantenparallelen Faserverlauf und sonstigen günstigen Merkmalen, die lediglich durch einen größeren Ast in eine niedrigere Sortierklasse eingestuft werden mussten, wurden durch markieren der Aststellen und dem damit ver-bundenen späteren Kappeschnitten der ungenügenden Bereiche in der ansons-ten entsprechenden Sortierklasse gehalten.

Die Sortierung wurde im Balkenlager am 14. Februar 2001 bei folgenden Kli-madaten nach Aufzeichnung des Klimaschreibers durchgeführt: Durchschnittli-che Temperatur von 20 ° C (± 2 ° C) und eine relative Luftfeuchtigkeit von rh = 35 % (± 2 %). Die Lagerung der Bretter erfolgte bis zur Verarbeitung am 27 . Februar


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2001 unter den mit genannten Klimabedingungen im Balkenlager bei geringen Schwankungen der klimatischen Verhältnisse.

2.2.3 Feuchtemessungen, Darrprobe und Kalibrierung der Keilzinkenan-

lage

An 50 zufällig ausgewählten Brettern wurden durch elektrische Widerstands-messung mit dem Holzfeuchtemessgerät H-Di-3.10 von Bollmann mit einer Ab-lesegenauigkeit von 0,1 % orientierende Werte gewonnen. Zur Kalibrierung der Dimter – Keilzinkenanlage durchliefen 10 Bretter am 27. Februar 2001 die in-stallierte, elektrische Widerstandsmessung von Bollmann, welche durch das Handmeßgerät (Bollmann H-DI-3.10) ergänzt wurde. Von 3 Brettern wurde an der Stelle der elektrischen Messung je ein ca. 7 cm langes Stück herausge-trennt. Von diesem wurden unmittelbar danach gespaltene Späne entnommen und einer Darrprobe unterzogen. Dabei wurden die Stücke mit dem gemesse-nen Höchst- und Niedrigstwert, sowie ein Stück welches dem Mittelwert ent-spricht, ausgewählt. In einer vierten Darrprobe wurden von allen 10 Brettern Proben zu gleichen Teilen für eine durchschnittliche Wertung entnommen. Die Darrprobe wurde mittels eines Sack - Darrautomates durchgeführt.

2.2.4 Herstellung der Musterbinder

Die Verleimung der Keilzinkenstöße und die Flächenverleimung der Lamellen erfolgte mit Kauramin® Leim 681 flüssig und Kauramin® Härter 686 flüssig, wel-che von der Fa. BASF hergestellt werden. Dabei handelt es sich um die wäßri-ge Lösung eines Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Kondensations-Produktes. Alle Prüfstücke wurden unter denselben Bedingungen verleimt.

Die Rohlamellen wurden am 27. Februar 2001 in einer Dimter – Keilzinkenan-lage mit der Fräsmaschine HK 200 L keilgezinkt und der anschließenden vier-seitigen Hobelung in einer Kupfermühle Hobelmaschine unterzogen. Durch die Hobelung erfolgte die Reduzierung der Brettmaße auf eine Lamellenstärke von 38,3 mm und Lamellenbreite von 156 mm bzw. 105 mm. Am folgenden Tag wurde die Bürkle – Verleimstraße mit den keilgezinkten Lamellen mit einem be-triebsüblichen Leimauftrag von 400 g/m beschickt. Anschließend wurden 4 Stück Musterträger der Abmessungen 7000 mm x 612,8 mm x 156 mm (Länge x Höhe x Breite) in einer mit hydraulischen Druckstempeln arbeitenden Eisele - Presse bei einem Pressdruck von 0,6 N/mm gespannt. Weitere 4 Stück Mus-terträger des Abmessungen 4000 mm x 306,4 mm x 105 mm (Länge x Höhe x Breite) wurden in einer Spindelpresse mit Drehmomentschrauber gespannt. Die Aushärtung des Leimes erfolgte in gespannten über Nacht in gespanntem Zu-stand.


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Am nächsten Tag wurden die Träger gehobelt und auf die vorgegebenen Maße abgelängt. Die Träger wurden mit den Bezeichnungen G 1 bis G 4 für die gro-ßen Musterträger und K 1 bis K 4 für die kleinen Binder versehen. Es wurden 2 Stück Musterträger (G 1 und G 2) mit den Abmessungen 6500 mm x 600 mm x 140 mm (Länge x Höhe x Dicke) zugerichtet, von denen je ein Stück mit Keil-zinkenverbindungen und ohne Keilzinkenverbindungen im Bereich des Größten Biegemoments versehen war. 2 weitere Träger (G 3 und G 4) mußten aufgrund der nicht allseitig erfolgten Hobelung auf 130 mm Trägerbreite nachgehobelt werden. Der Träger G 3 wurde aus Lamellen nach der Sortierklasse S 10 her-gestellt. 4 Stück Musterträger (K 1 bis K 4) wurden auf die Abmessungen 3000 mm x 300 mm x 90 mm abgelängt und ausgehobelt. Der Träger K 2 wies keine Keilzinkenverbindungen auf. Die Hobelung der Träger erfolgte mit einer Kup-fermühle DOMA-X Hobelmaschine mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 3,4 m/min. Die Durchschnittstemperatur während der Lagerung der Träger betrug 22° C bis 23° C. Die durchschnittliche relative Luftfeuchtigkeit lag bei ca. 38 %. Zum Versand an die FMPA wurden die Muster - Träger in eine Schutzfolie ein-gepackt.

2.2.5 Delaminierungsprüfung

Die Delaminierungsprüfungen bei der Fa. Stephan wurden in einem Jung – Va-kuum – Druckbehälter und einer Novenco Typ UL – EURO – M Trockenanlage mit einer elektronischen Saas – Steuerung durchgeführt.

Es wurden 3 Durchgänge entsprechend dem Verfahren B nach DIN EN 391 mit gleichem Ablauf gefahren. Der ers-te Durchgang wurde am 01. März 2001, also einen Tag nach der Verleimung durchgeführt. Der zweite Delaminie-rungszyklus wurde 5 Tage nach der Verleimung, am 05. März 2001 und der dritte Zyklus am 13. März 2001, also am 13. Tage nach der Verleimung bewerkstelligt. Die De-laminierungsprüfungen wurden mit einem Vakuumdruck von 35 kPa, einem Überdruck bei der Druckprüfung von 5 bar und einem Trockenzyklus von 16 Stunden gefah-ren. Für die Trocknung auf die Ausgangsfeuchtigkeit ± 15

% wurde der Trockenzyklus entsprechend wiederholt.

Abbildung 1: Die Vakuum - Druck - Kesselanlage, mit der die drei ersten Delaminierungsprü-

fungen durchgeführt wurden.

Die Gewichtsbestimmung wurde mit einer digitalen Söhnle-Waage durchge-führt.


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Eine 4. und 5. Delaminierungsprüfung wurde entsprechend der DIN EN 391 im Institut der FMPA am 10. April 2001 und 18. April 2001 nach dem gleichen Ver-

fahren durchgeführt. Die Delaminierungsprüfung erfolgte mit einer Bollmann Druck - Vakuum Anlage, welche auf einen Vakuumdruck von 30 kPa und einen Druck von 5 bar eingestellt war. Die Trocknung der Proben erfolgte in einer Novenco ZL – 06 Trockenanlage, welche ebenfalls mit einer Saas – Steuerung ausgestattet war. Die Be-stimmung des Gewichts erfolgte mit einer geprüften Mett-ler – Waage, welche eine Genauigkeit von ± 10 g auf-wies.

Abbildung 2: Die Vakuum - Druck - Kesselanlage bei der FMPA, mit der die 4. und die 5.

Delaminierung durchgeführt wurde.

2.2.6 Keilzinkenbiegeprüfung

Insgesamt wurden 48 Keilzinkenbiegeprüfungen an einer Lübbert – Biege-Scher-Prüfmaschine Typ UL – EURO – M durchgeführt. Dabei wurden die Prüf-stücke nach den angewandten Sortierklassen S 13 und S 10 erfaßt. Zusätzlich wurden keilgezinkte Lamellenstücke mit rissigem Bereich um die Markröhre mit in die Prüfverfahren aufgenommen. Die Probekörper wurden am 27. Februar 2001 hergestellt und am 3. Tag nach der Verleimung, am 02. März 2001 ge-prüft. Die Prüfungen erfolgten nach den Maßgaben der DIN EN 385 und den Richtlinien der Studiengemeinschaft Holzleimbau e. V. von 1996 für die Durch-führung von Keilzinkenbiegeprüfungen.

2.2.7 Scherprüfung der Leimfugen

Die Scherprüfungen wurden anhand einer speziellen Vorrichtung an der Biege-Scher-Prüfmaschine Lübbert, Typ UL – EURO – M, nach den Maßgaben der DIN EN 392 und der Richtlinien zur Scherprüfung von der Studiengemeinschaft Holzleimbau e. V. 1996 bewerkstelligt. Dabei wurden von den 90 mm breiten Bindern je ein Prüfstab, von den 160 mm breiten Bindern entsprechend 2 Prüf-stäbe entnommen. Nach der Zurichtung mit der geforderten Genauigkeit auf 0,5 mm, wurden die Tests am 06. März 2001, dem 7. Tag nach der Verleimung ab-solviert. Dabei wurde jede Leimfuge geprüft, entsprechend ergab sich ein Prüf-umfang von 148 Leimfugen. Aufgrund der Zerstörung von 4 Leimfugen während des Prüfverfahren konnten lediglich 144 getestet werden.


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2.2.8 Bestimmung der Rohdichte, des E - Moduls und der Biegefestigkeit

Das Arbeitsverfahren zur Bestimmung der Rohdichte, des E - Moduls und der Biegefestigkeit der verwendeten Probekörper setzte sich aus mehreren Teil-schritten zusammen. Zunächst wurden aus den vorhanden Brettern 52 Probe-körper in Gebrauchsabmessungen mit den Maßen 1180 mm x 90,2 mm x 30,2 mm (Länge x Breite x Dicke) ausgehobelt. Diese wurden am 07. März 2001, dem Tag der Prüfungsreihe mit einer digitalen Söhnle - Waage gewogen. An-schließend wurde die Lübbert - Biege-Scher-Prüfmaschine Typ UL – EURO – M mit einer auf Zehntel Millimeter genauen Meßuhr versehen, um die Durch-biegung f bei einer Druckbelastung mit der Kraft F ablesen zu können. Die Pro-bestücke wurden im mittleren Bereich mit einer winkligen Markierung versehen, so dass das Prüfstück sowohl zwischen den paarigen Druckbalken und den Auflagerollen, als auch die Einrichtung der Messuhr exakt an der Mittenposition bewerkstelligt werden konnte. Bei einer Auslenkung von ca. 7 mm bis 10 mm wurde der Belastungsvorgang gestoppt, die Auslenkung und Krafteinwirkung notiert, bevor dann die Meßuhr entfernt und die Durchbiegung bis zum maxima-len Kraftmoment fortgesetzt werden konnte. Nach dem Bruch der Proben, wur-den mit dem Feuchtigkeitsmessgerät Bollmann H-DI-3.10 zwei Messungen un-mittelbar neben der Bruchstelle durchgeführt, so dass der Abstand zum Hirn-holzende der Bretter ca. 50 cm betrug. Die Ergebnisse der beiden Feuchte-messungen wurden gemittelt und dienen als Grundlage für die Dichteberech-nungen. Die Werte für die E - Moduln und der Biegefestigkeit wurden nach den folgenden Bestimmungen der DIN 52 186 berechnet.

Biegefestigkeit (max. Biegespannung B):1 B max. =

Elastizitätsmodul aus Biegung (EB)

bei zwei Lastangriffspunkten:2 EB =

Für die Einschätzung der Biegefestigkeiten von Brettern mit Ästen, sind 12 Bretter mit Erfassung der Ästigkeit nach DIN 52 186 geprüft worden. Die Mes-

1 F = Bruchlast in Newton, l = Stützweite in mm, l´= Abstand der Kraftangriffspunkte in mm,

b = Probenbreite in mm, h = Probendicke in mm 2 l = Stützweite in mm, l´= Abstand der Kraftangriffspunkte in mm, b = Probenbreite in mm, h =

Probendicke in mm, F = beliebige Kraftdifferenz im elastischen Verformungsbereich der Probe in N, f = die der Kraftdifferenz F entsprechende Durchbiegung in Probenmitte in mm

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sung der Ästigkeit und Einteilung der Sortierklassen erfolgte dabei nach den Bestimmungen und Definitionen der DIN 40 74. Bei der Biegeprüfung wurden die Proben so aufgelegt, dass sich die linke Brettseite im Zugbereich befand.

Die Berechnung der Rohdichte bei dem jeweils gemessenen und berechneten Feuchtegehalt erfolgte nach der Maßgabe der DIN 52 182 mit Hilfe der Quo-tienten von der Masse mu und des Volumens VN in g/cm . Zur besseren Ver-gleichbarkeit wurden die Rohdichtewerte dann aufgrund der unterschiedlichen Feuchtegehalte linear auf die Darrdichte umgerechnet. Die Roh- und Darrdich-tewerte wurden auf Hundertstel Gramm gerundet.

2.2.9 Die Prüfung der Brettschichtholzträger aus Pappel

Von den hergestellten Muster - Trägern wurden von beiden hergestellten Quer-schnittsmaßen die Musterträger G1, G2, G3, sowie K 1, K 2 und K 3 am 16. März 2001 an die Forschungs- und Materialprüfungsanstalt (FMPA) geliefert. Die G - Träger mit den Querschnittsmaßen 600 mm x 140 mm bzw. 130 mm (Höhe x Breite) wiesen eine Länge von 6500 mm auf, die K - Träger mit einer Höhe von 300 mm und einer Breite von 90 mm waren 3000 mm lang. Die Prü-fungen der Probe - Träger erfolgte am 26. und 27. März 2001 bei der FMPA, dem Otto-Graf-Institut an der Universität Stuttgart. Zum Einsatz kam dabei eine hydraulische Biegeprüfmaschine mit 8 Druckzylindern von je 200 KN Belastbar-keit, dem sog. „Elefanten“. Die G - Träger wurden mit 4 Druckkolben, die K - Träger mit 2 Druckkolben belastet.

Zur Bestimmung der Rohdichte wurden die G - Träger mit Hilfe einer Kaiser + Kraft Kranwaage (Typ: ZKA – 2/2t) mit einer Ablesegenauigkeit von 1 kg gewo-gen. Die Gewichtsermittlung der K - Träger erfolgte mit einer OHAUS – Waage I – 10 mit elektronischer Ableseeinrichtung IS – 65 auf 0,005 kg genau. Darauf-hin wurde mit Hilfe des Volumens die wahrscheinliche Rohdichte der Träger bei einem Feuchtegehalt von u = 10 ± 2 % ermittelt.

Neben der Rohdichte wurden entsprechend der Abmessungen bei den Muster - Trägern Nr. G 1, G 2 und G 3 die max. Biegespannung und bei den Trägern K 1, K 2 und K 3 die max. Schubspannung errechnet. Die E - Moduln der G - Träger wurden aufgrund der nahezu gleichmäßig verteilten Laststellen auf der Grundlage einer idealisierten Gleichlast berechnet. Die Messung der Auslen-kung erfolgte zweifach auf der Schwertlinie. Zum einen wurde die Messung der Durchbiegung mit Schnur und Spiegel bei okularer Ablesung, zum anderen ü-ber induktivem Wegaufnehmer mit computerunterstützter graphischer Auswer-tung bewerkstelligt.

Folgende Kennwerte wurden dabei ermittelt.


13

A

Q1,5

( )Q

4

ÄfÄf384

lÄq5

I

hbG8

1,2lÄf 2

1lpFlaA

Gesamtdurchbiegung (W):3 W = WM + WQ

Schubfestigkeit ( ) der K - Träger: 4 =

Biegefestigkeit (max. Biegespannung B)

der G - Träger:5 B max. =

E - Modul aus Biegung (EB) der G - Träger:6 EB =

E - Modul aus Biegung (EB) unter Berück-

sichtigung der Schubverformung: 7 EB =

Verformung infolge einer Kraftdifferenz des

Schubanteils im elastischen Verformungsbereich

des Trägers ( fQ): 8 fQ =

Trägheitsmoment I:9 I =

Kraftmoment M bei vier Lastangriffspunkten:10 M =

3 WM = Durchbiegung durch Biegebeanspruchung, WQ = Durchbiegung durch Schubverformung 4 Q = Bruchlast in N, A = Querschnittsfläche des Probekörpers in mm 5 M = max. Kraftmoment in N, b = Breite des Probeträgers, h = Höhe des Probeträgers 6 q = beliebige Kraftdifferenz im elastischen Verformungsbereich des Probeträgers in N, l =

Stützweite in mm, I = Trägheitsmoment in mm4, f = die der Kraftdifferenz q entsprechende Durchbiegung in Probenmitte in mm

7 q = beliebige Kraftdifferenz im elastischen Verformungsbereich des Probeträgers in N, l = Stützweite in mm, I = Trägheitsmoment in mm4, f = die der Kraftdifferenz q entsprechende Durchbiegung in Probenmitte in mm, fQ = Durchbiegung in mm, infolge der Kraftdifferenz des Schubanteils im elastischen Verformungsbereich

8 f = die der Kraftdifferenz q entsprechende Durchbiegung in Probenmitte in mm, l = Stütz-weite in mm, G = angenommener Schubmodul (500 N/mm ), b = Breite in mm, h = Höhe in mm

9 b = Breite des Probekörpers in mm, h = Höhe des Probekörpers in mm

h?b

6M

Äf

lÄq

384

5 4

I

12

hb3


14

Aus den Einzellasten (q) idealisierte Gleichlast:11 qideal =

Wirksame Querkraft (WQ) bei Prüfung

der G - Träger:12 WQ =

Wirksamer Stegquerschnitt (ASt):13 ASt =

Abbildung 3: Schematische Prüfskizze der geprüften G - Träger

10 A = Auflagekraft in N, la = Wegstrecke vom Auflagenpunkt bis zum zweiten Kraftangriffspunkt

in mm, F = Einfache Kolbenkraft in N, lp1 = Abstand zwischen den Druckkolben in mm 11 F = Kraft pro Druckkolben in N, l = Stützweite in mm 12 q = max. Kraftmoment der Biegeprüfung in N, l = Stützweite in mm, G = angenommener

Schubmodul mit 500 N/mm , ASt = wirksamer Stegquerschnitt 13 b = Breite des Trägers, h = Höhe des Trägers

l

F4

St

2

AG8

lq

1,2

hb


15

Abbildung 4: Schematische Prüfskizze der geprüften K - Träger

Abbildung 5: Versuchsaufbau

bei der Prüfung der G - Trä-

ger

Abbildung 6: Versuchsaufbau bei

der Prüfung der K - Träger

Teil A 3 Die Pappeln

16

3 Die Pappeln

3.1 Systematik der Pappeln

3.1.1 Arten der Pappeln

Mit etwa 35 – 40 Arten1 sind die Pappeln (Populus spp.) neben den Weiden (Salix spp.), die wichtigste Gattung2 in der Familie3 der Weidengewächse (Sali-aceen). Die meisten Arten finden sich in der nördlichen Hemisphäre, wobei sich die einzelnen Arten in ihrer Morphologie und ihren Ansprüchen an die standörtlichen Verhältnisse stark unterscheiden. Die verschiedenen Pappelarten sind in 6 Sektionen4 zusammengefasst. Die Sektionen, welche in Mitteleuropa aufgrund der klimatischen Verhältnisse und der Historie beim menschlichen Umgang mit den Pappeln Bedeutung besitzen, sind die drei nachfolgend genannten:

1. Aigeiros

2. Tacamahaca

3. Leuce

Des weiteren gibt es zahlreiche Arten innerhalb der Sektionen

4. Turanga

5. Leucoides

6. Abaso,

welche aber in unseren Breiten nicht angebaut werden. Sie sollen deshalb im Folgenden außer Betracht bleiben.

1 (Species). Wichtigste systematische Grundeinheit im natürlichen System, welche durch die Übereinstimmung in allen wesentlichen Merkmalseigenschaften, potentieller Fortpflanzungsfä-higkeit, und dabei durch das Hervorbringen fortpflanzungsfähiger Nachkommen, gekennzeich-net ist. Der Artname ist international durch den lateinischen Ausdruck der binären Nomenklatur festgelegt. (Gattung/Art, z. B. Populus nigra) 2 Zusammenfassung von Arten zu einer Gattung, welche zwar in einem engen Verwandt-schaftsverhältnis stehen, sich aber dennoch in wesentlichen Punkten unterscheiden. 3 Verwandtschaft von verschiedenen Arten, welche durch Zuordnung innerhalb einer Familie zum Ausdruck kommt. 4 Die Sektion ist eine Einteilung in der Hierarchie der Taxone. Sie liegt zwischen dem Gattungs- und Artbegriff.


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Die Sektionen und ihre Mitglieder im einzelnen:

Zu Nr. 1.:

Aigeiros, Schwarzpappeln: In dieser Sektion findet sich die bei uns heimische Schwarzpappel (Populus nigra), die in reiner Form heute selten anzutreffen ist.

Schwarzpappel (Populus nigra), mit der aus dem Iran oder Afghanistan stammenden Variation der Säulen- oder Pyramiden-Pappel (var. italica, var. pyramidalis, var. fastigiata). Diese ist auch unter den Namen „Spitzpappel“, „Napoleonspappel“ oder „Lombardische Pappel“ bekannt.

Amerikanische oder Kanadische Schwarzpappel (Populus deltoides, syn. Populus monilifera).

Euamericana-Bastarde5 (Populus x canadensis, syn. Populus euramerica-na). Hinter diesem Sammelbegriff verbergen sich ein Vielzahl von Hybriden wie z. B. die forstlich wichtige ‘Robusta’ oder die Altsorte ‘Harff’.

Zu Nr. 2:

Tacamahaca, Balsampappeln: Große Bedeutung besitzen diese Arten bei der Entstehung von Bastarden.

Westliche Balsampappel, Haarfrüchtige Balsampappel (Populus trichocar-pa). Hierzu zählen Sorten wie ‘Brühl’, ‘Muhle-Larsen’, ‘Scott Pauley’ und ‘Fritzti Pauley’.

Schmalblättrige Balsampappel, (Populus angustifolia).

Simons Pappel, (Populus simonii).

Maximowiczs-Balsampappel, (Populus maximowiczii). Von dieser Art wur-den mit Hilfe von Kreuzungen Sorten wie bspw. ‘Oxford’, ‘Rochester’ und ‘Androscoggin’ gebildet.

Zu Nr. 3:

Leuce, Weiß- und Filzpappeln: Zu dieser Sektion gehören zwei weitere der ins-gesamt drei heimischen Pappelarten. Dies sind die beiden eurasischen Arten

5 Syn. Hybrid. In der Forstbotanik versteht man darunter ein Kreuzungsprodukt von Eltern mit unterschiedlicher genetischer Struktur und Merkmalsausprägung.


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Weiß- oder Silberpappel (Populus alba), welche heute ebenfalls selten in reiner Form vorkommt, sowie die

Zitterpappel, Aspe, Espe (Populus tremula).

Des weiteren gehört zu dieser Sektion auch der aus den o. g. Arten entstande-ne Bastard

Graupappel (Populus canescens), sowie die

Amerikanische Zitterpappel, amerikanische Aspe (Populus tremuloides), die ebenfalls Bastarde mit Populus alba hervorbringen kann.

3.1.2 Hybride, Sorten und Klone der Pappelarten

Neben den zahlreichen Arten wird die Vielfalt der Pappeln aufgrund ihrer Befä-higung zur natürlichen Bastardisierung erhöht. Durch diese Fähigkeit kamen die ersten Kreuzungen sehr wahrscheinlich ohne das Zutun des Menschen zustan-de. Anfänglich natürliche Kreuzungen von Pappeln, auch zwischen verschiede-nen Sektionen, wurden systematisch fortgeführt, so dass neben den natürlichen Bastarden oder Hybriden, auch Sorten6 und Klone7 entstanden. Allein in Deutschland besaßen über die Jahre hinweg 72 verschiedene Sorten die Zu-lassung, von denen heute jedoch nur noch 51 zugelassen sind (siehe Zusam-menstellung im Anhang). Einen guten Eindruck von der Vielfalt züchterischen Handelns bekommt man von den Darstellungen und Auflistungen der Veröffent-lichung der Landesanstalt für Umweltschutz, Bd. 30, Handbuch Wasser 2, Pap-peln an Fließgewässern.

Aufgrund der forstlichen Aktivitäten der europäischen Länder in der Vergangen-heit, in Bezug auf Vermehrung, Verbreitung und Anpflanzung der Sorten, ist heute die Sorte Populus nigra ssp. ‘Robusta’, die wirtschaftlich wohl wichtigste Pappel. Dies findet nicht zuletzt Ausdruck darin, dass Populus nigra ssp. ‘Ro-busta’, neben Populus alba die einzige „Art“ ist, die in der EN DIN 386 für die Herstellung von Brettschichtholz aufgenommen wurde. Bei Populus nigra ssp. ‘Robusta’ handelt es sich um einen Klon der Sektion Aigereiros / Schwarzpap-peln.

„Die `robusta´ ist eine Auslese aus einer 1895 in der Baumschule Simon Louis in Plantières bei Metz aufgekommenen Sämlingsproduktion. Über die Zahl der

6 Cultivar. Die Sorte ist eine Gemeinschaft unterhalb der Artebene, die durch Züchtung hinsicht-lich verschiedener Merkmale beständig ist. 7 Als Klon bezeichnet man Individuen mit identischem Erbmaterial. Damit sind alle vegetativ vermehrten Pflanzen Klone (Stecklingsvermehrung).


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damals ausgelesenen Pflanzen, gehen die Ansichten weit auseinander. Jeden-falls wurde dieser Name schon sehr bald nach der erfolgten Auslese auf eine bestimmte Pflanze bezogen, die heute unter dem Namen `Robusta´ vermehrt wird. Die Sorte ist in ganz Europa, zumindest aber in Deutschland, Frankreich, Belgien, Niederlande, Österreich, und der Schweiz, die am häufigsten gepflanz-te Sorte“ (Zycha et al. 1959).

3.2 Geschichte der Pappel in unserer Kulturlandschaft In unserer Landschaftsgeschichte waren die Pappeln mit den drei ursprünglich beheimateten Vertretern Populus nigra (Schwarzpappel), Populus tremula (Zit-terpappel, Aspe) und Populus alba (Weiß- oder Silberpappel) wohl nur kleinflä-chig als herrschende und bestandesbildende Baumart in den heimischen Wäl-dern vorhanden. Natürliche Kreuzungen, wie etwa die Graupappel, geben ein Zeugnis der natürlichen Variabilität der Pappeln ab.

Durch die alten Handelswege nach Osten und die Entdeckung der neuen Welt wurde durch die Aktivitäten der Reisenden auch die Vielfalt der Pflanzen in Eu-ropa erhöht. Bereits im 18. Jahrhundert kam es zu Pflanzungen fremder Her-künfte. Daneben entstanden bald die ersten von Menschen gelenkten Sorten. Dank der leichten Reproduzierbarkeit durch Stecklingsvermehrung, wurden die Pappeln über die Zeit hinweg oft Gegenstand von züchterischen Aktivitäten.

Im Laufe des geschichtlichen Anbaus der Pappeln gab es verschiedene Hoch-phasen und auch Tiefphasen. Die erste wichtige „Pappelwelle“ setzte Ende der 40iger Jahre ein. Damals befürchtete man eine akute Holzverknappung und setzte deshalb auf die schnellwachsende, alle anderen Baumarten in Volumen-leistung übertreffende Baumart Pappel. Diese Wertschätzung setzte sich in kleineren Wellenbewegungen bis zum Ende der 60iger Jahre fort. Dabei etab-lierten sich die Pappeln regional unterschiedlich stark. Oft wurden die Pappeln als Alleenbäume an Wassergräben, Straßen oder als „Feldgehölze“ in Reihen gepflanzt. Insgesamt waren die Pappelanbauten sehr verstreut und mit äußerst unterschiedlichen Ausgangspositionen ausgestattet. Verschiedene Arten und Sorten wurden auf für sie sehr unterschiedlich gut geeignete Standorte ge-pflanzt. So kam es neben hohen Wuchsleistungen auch zu vielen Misserfolgen und krankheitsbedingten Totalausfällen. Wurden die Pappeln ohne beengte Klonauswahl auf geeignete Standorte gepflanzt und erfuhren eine durch den Forstmann gelenkte und gezielte Baumerziehung, können wir heute nach 40 – 50 Jahren hochwertiges Nutzholz in beachtlicher Dimension ernten. Der immer wieder aktuelle Streit über das Für und Wider von gezielten Pappelanbauten wird schon lange geführt. Hitzige Debatten darüber soll es schon Ende des 19. Jahrhunderts gegeben haben (Landesanstalt für Umweltschutz, 1996).


20

3.3 Vom Umgang und der Verwendung der Pappelhölzer Zu unterscheiden sind die Pappeln oft genug nur sehr schwer, bei den vielen Sorten hat auch der Fachmann große Schwierigkeiten. Wird nur das Holz be-trachtet, steigert sich diese Schwierigkeit ins Unmögliche. Oft wird von soge-nannten Kultursorten oder Wirtschaftspappeln gesprochen. Um welche Sorten es sich dabei handelt, ist oftmals nicht mehr bekannt. Auch im Wirtschaftswald werden verschiedene Sorten lediglich als Balsampappeln oder aber als Ro-busta - Pappeln bezeichnet. Bei der Erfassung der Pappeln wird oft von Wirt-schaftspappeln gesprochen. Diese Ungenauigkeit birgt aber spätestens dann Probleme, wenn über die Verwendung von Pappelholz aufgrund der EN DIN 386 für den statisch - konstruktiven Bereich nachgedacht wird. Falls die EN DIN 386 zu geltendem deutschen Recht würde und es damit zu einer Verwendung von Pappelholz im Hochbau kommen würde, könnten sich aufgrund der gängi-gen Praxis einer fehlenden und auch sehr schwer zu verwirklichenden Unter-scheidung der Pappelhölzer nach Sorten und Klone, für die Verwendungssitua-tion der Pappeln neue Schwierigkeiten ergeben. Auch deshalb erscheint es sinnvoll, Klongruppierungen wie z. B. Schwarzpappelhybriden als Einheit für die Sortierung nach der Festigkeit und somit der mechanischen und physikalischen Eigenschaften zu benennen. Dennoch sollte man sich darüber im Klaren sein, dass es zumindest rechtlich eine Grauzone bleibt, die verschiedenen Pappeln unter Sammelbegrifflichkeiten zusammenzufassen. Allerdings sollte bemerkt werden, dass die Situation in anderen Ländern Europas die nennenswerte An-teile von Pappelen aufzuweisen haben, wohl nicht wesentlich anders sein dürf-te.

Grundsätzlich sollte das wichtigste Unterscheidungskriterium, das nach den Erziehungsmethoden und damit den Holzeigenschaften der Pappeln sein. Zu-nächst müsste die Unterscheidung Feld- und Waldpappel für den Holzverwen-der im Vordergrund stehen. Die Feldpappeln genügen hinsichtlich der Qualität oft nur geringen Ansprüchen. Dies ist zumeist auf die nicht erfolgte Ästung der Erdstämme in der Jugendphase der Bäume zurückzuführen. Es ist auch wahr-scheinlich, dass die Zugholzausbildung, mit der erhebliche technische Proble-me einhergehen, bei den Feldpappeln signifikant höher liegt. Die Pappeln im Wald genießen zumindest dort, wo sie als eigenständiger Waldentwicklungstyp aufgrund ihrer Häufigkeit auftreten, eine standardisierte und erfolgreiche Erzie-hungsmethode. Ein homogen erzogener und geästeter Pappel - Bestand kann reichlich hochwertiges Holz hervorbringen.


21

3.3.1 Sortierung des Rohholzes Während bis in die 1. Hälfte des 19. Jahrhunderts eine Gebrauchs- und Ver-wendungssortierung angewandt wurde, gewannen nach Einführung des metri-schen Maßsystems 1871 absolute Sortierungsnormen im Folgenden größere Bedeutung, was zum Rückgang der Gebrauchssortierungen führte. Die Sortie-rungspraxis fand dann schließlich um die Jahrhundertwende in Form der Mit-tenstärkensortierung, neben der Heilbronner Sortierung den Einzug in die deut-schen Sortierungsvorschriften. Grundlage für die Rohholzsortierung in Deutsch-land ist seit 1969 die Verordnung über die gesetzlichen Handelsklassen für Rohholz (HKS). Diese wurde aufgrund der EWG - Richtlinie zur Angleichung der Rechtsvorschriften für die Rohholzsortierung geschaffen.

In jüngerer Zeit gewinnen verwendungsorientierte Sortierungsaspekte wieder mehr an Bedeutung, welche aufgrund der gesetzlichen Bestimmungen meist zusätzlich zur Handelsklassensortierung Einzug findet. Dies gilt in besonderem Maße auch für die Pappelhölzer, bei welchen sich durch den anhaltenden schlechten Absatzmarkt eine stark verwendungsorientierte Sortierungspraxis eingebürgert hat. Hinsichtlich der im Wald erzeugten sog. Wirtschaftspappeln wird zwischen zwei groben Klassen unterschieden. Zum Einen ist das die schäl-fähige Ware, solche, die für die Herstellung von Schälfurnier geeignet ist. Die-ses Holz entspricht den Güteklassen A und B. Zum Anderen ist dies die Säge-ware, die überwiegend zur Palettenherstellung verwendet wird und der Güte-klasse C entspricht. Des weiteren wird in B+ und B- Qualitäten unterschieden, die im Sinne der HKS eher einer Einteilung von A und B entsprechen würden. Da jedoch der Markt bisher kaum A - Qualitäten des Rohholzes honoriert, wird als A - Holz oftmals lediglich überstarkes und qualitativ hochwertiges Stamm-holz bezeichnet, das sich aufgrund der Dimension und dem damit sehr einge-schränkten Käuferkreis nur schwer verkaufen lässt. Dadurch kommt auch das Paradoxon zustande, das ein höherwertiges Produkt am Markt niedrigere Erlö-se erzielt, als ein qualitativ weniger gutes, aber ansonsten gleiches Produkt. Die Qualität B+ entspricht daher faktisch oftmals einem Stamm der Qualität A.

Für viele Verwendungszwecke ist die „normale“ B - Qualität ein durchaus ver-lässliches Maß, wenn es klar und einheitlich definiert wird. So auch für den Rohstoff zur Herstellung von Brettschichtholz. Der nachfolgende Sortierungs-vorschlag möchte versuchen, die Ansprüche an ein Pappelholz der Güte B, welches für die Herstellung von Brettschichtholz geeignet erscheint festzuhalten und zu verdeutlichen.


22

Tabelle 3-1: Pappel - Sortierungsvorschlag für die Güteklasse B

Merkmal Grenzwerte Dimension Länge ab 2,5 m, Mittendurchmesser ab 35 cm o. R.

Gesundheit Zulässig: Faulstellen bis 15 % des Durchmessers im Stammzentrum. Ausgeschlossen: Stauchung, Splitterung, Sonnenbrand, überwallte Stammverlet-zungen, Pappelkrebs (Braunfleckengrind)

Ästigkeit

Aststärkebereiche

Bis 4 cm

4 – 8 cm

über 8 cm

Zulässig: gesunde Äste Fauläste

2 Stk. / lfm. 1 Stk. / lfm.

1 Stk. / lfm. ½ Stk. / lfm.

0 0

Rindenmerkmale Einzelne Siegel und Gallen zulässig 2 / lfm.

Drehwuchs Bis 6 cm / lfm. zulässig

Krümmung Bis 6 cm / lfm. Pfeilhöhe zulässig, einschnürig

Lage der Markröhre Bis 20 % des Durchmessers aus der Mitte verlagert

Risse Im inneren Drittel zulässig, Ringschäle, Wundfolge-risse unzulässig

Auf europäischer Ebene wurde 1997 eine Qualitäts - Sortierung für die Pappeln verabschiedet. Die Inhalte der DIN EN 13 16 – 2, als zukünftige Sortieranwei-sung von Pappelholz ist in umseitiger Tabelle dargestellt. In der Norm wird dar-auf verwiesen, das die Klasse Po - B (Populus - B) eine normale Qualität des Holzes kennzeichnet. Die DIN EN 13 16 – 2 lässt die vertragliche Vereinbarung weiterführender Merkmale des Rohholzes offen, wodurch auch hier die Ver-wendungssortierungspraxis bestätigt wird.


23

Tabelle 3-2: Sortierregeln für Pappeln nach DIN EN 1316 - 2

Klasse Qualitätsmerkmale Po - A Po - B Po - C Mindestmaß Länge (m) (1) Zopfdurchmesser ohne Rinde (cm) (1)

3 30

2 25

2 20

Äste (mm) Gesunder unüberwallter Ast Toter Ast Faulast Überwallter Ast Durchmesser < 60 mm Durchmesser ≥ 60 mm

(2) unzulässig unzulässig (2) unzulässig

(3) (3) unzulässig zulässig unzulässig

zulässig zulässig zulässig zulässig zulässig

Exzentrizität > 10 % unzulässig zulässig zulässig Krümmung (cm / m) < 2 < 5 zulässig Ovalität (%) < 10 zulässig zulässig Kernriss (4) keine durch-

gehenden Risse

zulässig

Ringschäle unzulässig unzulässig zulässig Frostriss unzulässig unzulässig zulässig Blitzriss unzulässig unzulässig zulässig Schwindrisse unzulässig zulässig zulässig Braunstreif unzulässig unzulässig zulässig Insektenfraßgänge unzulässig unzulässig zulässig ANMERKUNGEN:

1 Länge und Durchmesser müssen mit dem in prEN 1309: 1994 festgelegten Messverfahren ermittelt werden.

2 Zwei Ausnahmen sind zulässig: entweder ein gesunder Ast (unüberwallt) mit Durchmesser < 20 mm auf der Min-destlänge des Abschnitts, oder ein überwallter Ast mit Durchmesser < 60 mm auf der Mindestlänge des Abschnitts

3 Drei Ausnahmen sind zulässig: entweder zwei gesunde Äste (unüberwallt) mit Durchmesser < 40 mm auf der Mindestlänge des Abschnitts, oder zwei tote Äste (unüberwallt) mit Durchmesser < 20 mm auf der Mindestlänge des Abschnitts, oder ein gesunder Ast (unüber-wallt) mit Durchmesser < 40 mm und ein toter Ast mit Durchmesser < 20 mm auf der Mindestlänge des Abschnitts.

4 Risse sind im inneren ¼ des Durchmesser zulässig.


24

3.3.2 Die Preise der Pappelhölzer Da die Verbuchung der Pappelhölzer im öffentlichen Wald der Bundesrepublik Deutschland meist zusammen mit der Baumart Buche erfolgt, sind die Möglich-keiten einer Auswertung und Beurteilung über die Erlössituation sehr be-schränkt. Auch in Baden - Württemberg, welches jährlich als Datengrundlage die Forststatistischen Jahrbücher vorlegt, sind Erlösauswertungen nur für den Staatswald möglich. In Tabelle 3 - 3 sind die durchschnittlichen Erlöse für den Staatsforstbetrieb Baden - Württemberg ersichtlich. Darin erfasst sind die nach der für das Land gültigen Mittenstärken - Sortierung (L - Sortierung) verkauften Mengen der Güteklasse B. Unberücksichtigt bleiben dagegen die Mengen, wel-che in Form eines L-Mischloses, d. h. vermischt mit anderen Güteanteilen ver-kauft wurden. Tabelle 3 - 3: Durchschnittliche Erlöse für den Staatsforstbetrieb

Baden - Württemberg

Wirtschaftspappel nach L - Sortierung Forst-wirt-

schafts-jahr Verkaufte Menge Durchschnittlicher Erlös

1989 5.845,37 Efm 97,23 DM 1990 2.190,80 Efm 109,39 DM 1991 892,45 Efm 109,74 DM 1992 2.632,89 Efm 103,74 DM 1993 2.709,59 Efm 92,06 DM 1994 4.591,67 Efm 81,03 DM 1995 4.339,31 Efm 78,75 DM 1996 3.993,25 Efm 83,63 DM 1997 4.160,27 Efm 92,43 DM 1998 5.807,45 Efm 101,91 DM 1999 1.629,81 Efm 108,19 DM

Durch- schnitts- werte:

3.879,29 Efm

105,81 DM

Der durchschnittliche Erlös im Staatswald lag demnach in den Jahren 1989 bis 1999 bei 105,81 DM / Efm. Für das verkaufte Pappel – Stammholz der Güte-klasse A / F / TF ergibt sich ein Durchschnittserlös von 96,92 DM je Efm. Damit liegen die Erlöse des A - Holzes unter dem durchschnittlichen Preis des B – Holzes. Der Grund hierfür ist in der überstarken Dimension des Holzes zu fin-den, für die es aufgrund des im Durchmesser beschränkten Gatterschnittver-mögens nur einen kleinen Käuferkreis gibt, welche über Bandsägentechnik ver-fügt.


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Das Staatliche Forstamt Rastatt nimmt mit einem durchschnittlichen Einschlag von 12.613 Efm Pappelholz für die Jahre 1996 bis 1999 zusammen mit den Forstamt Kehl (10.186 Efm) eine herausragende Stellung innerhalb von Baden - Württemberg bei der Bewirtschaftung der Pappeln ein. Der Holzhof Ober-schwaben ist seit zwei Jahren ein Abnehmer des Staatlichen Forstamtes Ras-tatt für starkes Pappelholz. Nachfolgend sollen die Forstwirtschaftsjahre 1998 und 1999 als Grundlage zur Darstellung der aktuellen Erlössituation dienen. Berücksichtigt wurden bei der Preisermittlung lediglich die Stärkeklassen8 B 4, B 5 und B 6, da diese Dimensionen für die Herstellung von Brettschichtholz so-wohl in technologischer, als auch in wirtschaftlicher Hinsicht besonders geeig-net scheinen. Dabei wurden folgende Preise in Abhängigkeit der Stärkeklasse erzielt.

Klasse B 4: 85,- DM

Klasse B 5: 105,- DM

Klasse B 6: 115,- DM

Der Durchschnittserlös über die drei Stärkeklassen lag 1998 bei 106,27 DM und 1999 bei 108,44 DM.

3.3.3 Die traditionelle und aktuelle Verwendung der Pappelhölzer

Gute Qualitäten von Pappelhölzer wurden traditionell zu Schälfurnier aufgear-beitet. Auch heute geht ein großer Teil des Holzes in diesen Industriezweig. Die Einsatzgebiete haben sich jedoch im Laufe der Zeit gewandelt. War früher die Zündholzindustrie ein wichtiger Abnehmer, so sind es heute die Verpackungs-mittelhersteller, die das Schälfurnier zu Spankörben für Obst und Gemüse, so-wie Käseschachteln verarbeiten. Mindestens ein Hersteller von Snowboards in der Schweiz verwendet Pappelholz als Trägermaterial. Die Lagen der Sperrhöl-zer wurden in früherer Zeit ebenso aus Pappelholz gefertigt. Die leichter zu handhabenden und offensichtlich billigeren Importe von Sperrhölzern aus Tro-penholz wie etwa aus Gabun, haben die einheimische Sperrholzproduktion auf ein sehr niedriges Niveau gesenkt. Eine Anwendung als Messerfurnier findet lediglich das aufgrund von Maserkröpfen sehr dekorative Holz der heimischen Schwarzpappeln.

Die Pappelhölzer wurden und werden in der Papier- und Zellstoffindustrie ver-wendet. Diese hatte aufgrund von Versorgungsnöten mit Rohholz in den 50er Jahren den Pappelanbau gefordert. Nach und nach gelang es jedoch andere

8 Hierbei handelt es sich um die auf Grundlage der gesetzlichen Handelsklassensortierung an-

gewandte Mittenstärken – Sortierung. Dabei werden die Mittendurchmesser ohne Rinde in dm Stufen unter Voranstellung der Güteklassen angegeben.


26

Rohstoffquellen wie die Abfälle der Sägeindustrie zu nutzen (Ollmann, 1970), so dass zum heutigen Tage relativ wenig Pappelholz in diesen Industriezweig fließt. Auch für die Herstellung von Plattenmaterialien wie MDF (Mitteldichte Faserplatte), OSB (Oriented Strand Board) und Spanplatten werden die Pap-pelhölzer wenn auch hier nur zu geringen Teilen eingesetzt. Eine Ausnahme stellt das Intrallam (LSL = Laminated Strand Lumber) dar, das in Nord - Ameri-ka ausnahmslos aus Pappelholz herstellt wird.

Als zweiter bedeutender Pappelholzverarbeiter neben der Schälindustrie tritt schließlich die Sägeindustrie auf. Dabei wird der überwiegende Anteil des Hol-zes für die Palettenherstellung und Verpackungskisten verbraucht. Daneben finden die Pappelhölzer in Nischenbereichen Verwendung. So z. B. im Prothe-senbau, früher auch für Holzschuhe und Zeichenbretter.

In Nordamerika werden Pappelhölzer für die Möbelproduktion (American Hard-wood Export Council), in der Schweiz zur Sargherstellung eingesetzt. Zycha et al. (1959), FAO (1979) nennen die Verwendung der Pappelhölzer im Bauwesen mit einer langen Tradition in Italien und dem vorderen Orient. Bont (1996) be-richtet aus dem Thurgau von über 100jährigen Häusern und Ställen, wo sich Pappelholz bestens bewährt hat. Es wurde für Balken, Decken, Wände, Böden, Außenschalungen und Möbel verwendet. Nicht haltbar dagegen sind nach ei-genen Recherchen die Ausführungen von Lange (1976), wonach der Dachstuhl des Königlichen Palastes zu Prag, dem Hradschin, sowie das Dachgebälk des Wiener Stephansdoms aus Graupappelholz bestehen sollen. Nach Auskunft des Wiener Dombaumeisters Zehetner (mündlich, 2001), bestand der Dach-stuhl des Wiener Stephansdoms bis zum völligen Ausbrennen während der letzten Kriegswochen im 2. Weltkrieg aus Lärchenholz. (Die IG - Farben nahm noch kurz vorher eine Brandschutzbehandlung vor, dabei wurden Aufzeichnun-gen über die verwendete Holzart gemacht). Nach dem Krieg erhielt der Dom einen Dachstuhl aus Stahl. Nach Auskunft des Präsidentenamtes und der Ver-waltung der Prager Burg, teilte mir Skuhravý (2001) mit, dass die Dachkonstruk-tion des königlichen Palastes zu Prag aus Tannen- und Fichtenholz erbaut wur-de.

Teil A 4 Das potentielle Rohholzaufkommen ____________________________________________________________________________

27

4 Das potentielle Rohholz - Aufkommen

4.1 Das Rohholz - Aufkommen in Baden - Württemberg

Eine wesentliche Voraussetzung für den reibungslosen Ablauf einer Wertschöp-fungskette in der produzierenden Industrie ist die Sicherung einer kontinuierli-chen Rohstoffversorgung. Für die holzbe- und holzverarbeitenden Unterneh-men ist es deshalb von großer Wichtigkeit, Kenntnisse zum Pappelholz - Vorrat und dessen perspektivischem Aufkommen zu erlangen. Einen Beitrag für die betrieblichen Entscheidungsprozesse sollen die nachfolgenden Ausführungen über den Stand und die Entwicklung des Pappelholz - Aufkommens leisten. Als geeignete Grundlage dienen die Forststatistischen Jahrbücher der Jahrgänge 1989 bis 1999 der Landesforstverwaltung Baden - Württemberg.

Der Pappelholz - Einschlag in Baden-Württemberg ist aus untenstehender Ta-belle ersichtlich. Dabei lag die Einschlagsmenge über alle Waldbesitzarten wäh-rend der Forstwirtschaftsjahre (FWJ) 1989 bis 1999 im Mittel bei 68030,60 Ern-tefestmeter1 (Efm). Betrachtet man nur die Jahre 1996 bis 1999, ergibt sich ein durchschnittlicher Einschlag von 79583,60 Efm.

Tabelle 4-1: Pappelholzeinschlag nach Waldbesitzarten getrennt in Baden-Württemberg (Datenquelle: Forststatistische Jahrbücher 1989 bis 1999)

Holzeinschlag FWJ

Gesamtwald in Efm

Staatsforst in Efm

Körperschafts- wald in Efm

Privatwald in Efm

1989 49524 10360 35661 3503 1990 63374 7624 50170 5580 1991 34723 4169 27158 3396 1992 42351 6196 33296 2859 1993 43065 6153 34137 2775 1994 49351 4884 36434 k. A. 1995 73676 9169 56815 7692 1996 78759 15606 57223 5930 1997 69883 12667 51742 5474 1998 82001 14578 58625 8798 1999 93599 15044 68588 9967

4806,60 Mittelwert 68030,60 10645 50984,90 6219,33 1 Als Erntefestmeter wird das Derbholz (Durchmesser > 8 cm mit Rinde) eines Baumes be-zeichnet, nachdem ein Volumenabzug für den allg. Ernteverlust wie z. B. das Stockholz und ein Rindenabzug erfolgt ist. Dieser entspricht i. d. R. 20 %. => 1 Vorratsfestmeter (Vfm) x 0,8 = 1 Erntefestmeter (Efm).


28

010000

2000030000

4000050000

6000070000

8000090000

100000

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

Forstwirtschaftsjahr

Pappelh

olz

ein

schla

g in

Baden-

Würt

tem

berg

in E

fm

Abbildung 7: Entwicklung des Pappelholzeinschlages in Baden - Württemberg von 1989 - 1999 (Datenquelle: Forststatistische Jahrbücher 1989 bis 1999) Nach einer Untersuchung der Forstlichen Versuchsanstalt (FVA) berichtet Kle-bes (1986) für Baden - Württemberg von einem durchschnittlichen jährlichen Pappelholzeinschlag von ca. 40 000 fm seit 1971. Die damals angestellten Prognosen eines vermehrten Einschlages auf 60 000 fm aufgrund der gegebe-nen Alterstruktur und der zurückhaltenden Nutzungen in der Vergangenheit sind wie in Tabelle 4 - 1 ersichtlich, erst Mitte der 90iger Jahre eingetreten, was wie-derum für eine Vorratshäufung von Pappelholz in Baden - Württemberg spricht.

4.2 Das Rohholz - Aufkommen in Deutschland

Für die Ermittlung von Flächen- und Vorratsanteilen der verschiedenen Baum-arten werden in Deutschland für gewöhnlich die Ergebnisse der Bundeswaldin-ventur 1986 – 1990 sowie für die neuen Bundesländer, die Ergebnisse des Da-tenspeichers Waldfonds 1993 herangezogen. Dabei handelt es sich um grund-sätzlich unterschiedliche Methoden der Datenerfassung. Die Bundeswaldinven-tur liefert als großräumige Stichprobeninventur, unter Zuhilfenahme eines quad-ratischen, systematisch angeordneten Gitternetzes leider nur unzureichend ge-naue Ergebnisse über Baumarten, die in ihrem Aufkommen sehr verstreut und mit nur geringen Anteilen an der Gesamtwaldfläche beteiligt sind. Auswertun-gen für die Pappel sind wegen des geringen Stichprobenumfanges mit hohen Stichprobenfehlern behaftet. Des weiteren werden in der Bundeswaldinventur das Vorkommen von Reihenpflanzungen und Ähnliches außerhalb von Wirt-schaftswäldern nicht erfaßt (BMELF, mündlich 2000). Der Datenspeicher Wald-fonds ist eine Sammlung von Daten, die im Rahmen periodischer Forsteinrich-tungsinventuren erhoben und jährlich über die nachgewiesenen Nutzungen und entsprechend des Zuwachses nach den Ertragstafeln fortgeschrieben wurden.


29

Darin sind Baumarten mit weniger als 10 % Anteil nicht erfaßt (BMELF, Pappel-kommission 1996).

Bei der Herleitung der Flächenanteile für die Pappeln, ermittelte die nationale Pappelkommission der Bundesrepublik Deutschland (BEMLF, 1996) folgende Werte:

70 584 ha nach der Bundeswaldinventur im früheren Bundesgebiet

32 033 ha nach dem Datenspeicher Waldfonds in den neuen Bundes-ländern

102 617 ha im gesamten Bundesgebiet

Dies entspricht einem Anteil an der Gesamtwaldfläche der Pappel von ca. 1 %. Der jährliche Zuwachs der Pappeln wird auf 5 bis 10 m³/ha, entsprechend ei-nem Gesamtzuwachs von 500 000 bis 1 000 000 m³ geschätzt. Der Pappelholz - Vorrat im Wirtschaftswald wird mit ca. 10 000 000 m³ angegeben. Der durch-schnittliche jährliche Einschlag von Pappelrohholz wurde auf 250 000 m³ bis 300 000 m³ geschätzt (BEMLF, Bericht der Pappelkommission der Bundesre-publik Deutschland 1996).

Im aktuellen Bericht der Pappelkommission der Bundesrepublik Deutschland 1999 finden die fehlenden Datengrundlagen aufgrund der gemeinsamen Erfas-sung mit der Baumart Buche über den Pappelholz - Einschlag Erwähnung. Der geschätzte Einschlag wird auf 150 000 m³ bis 300 000 m³ korrigiert.

Durch eine Umfrage bei den Länderministerien und Forstdirektionen erhielt Bu-rian 2000 interessante Ergebnisse bezüglich der Vorrats- und Einschlagsdaten für die Pappeln, sowie deren Alterklassenstruktur. Nachfolgend sollen einige Ergebnisse aus der Diplomarbeit von Burian zitiert werden. Danach ermittelte er einen Pappelholz-Anteil an der Gesamtwaldfläche der Bundesrepublik von 0,6 %. Dies entspricht einer Fläche von ca. 60 000 ha (Burian, 2000). Den Vor-rat ermittelt Burian mit einem Wert von 13,7 Mio. Vfm m. R., und weist gleich-zeitig auf den Repräsentationsgrad von 65 % seiner Untersuchungsergebnisse hin. Damit erhält er einen wesentlich größeren Vorrat im Vergleich zur Deut-schen Pappelkommission (10 Mio. Vfm m. R.), welche eine nahezu doppelt so große Fläche zugrunde gelegt hatte. Burian geht davon aus, dass der Gesamt-vorrat an Pappelholz höher einzustufen ist, als in seinen Untersuchungen und der Schätzung der Pappelkommission ermittelt wurden. Burian gibt für Nord-rhein Westfalen, Baden - Württemberg und Rheinland Pfalz folgende Vorratsan-teile an (Burian, 2000).

Nordrhein Westfalen: ca. 6 100 000 Vfm m. R.

Baden - Württemberg: ca. 2 100 000 Vfm m. R.

Rheinland Pfalz: ca. 1 250 000 Vfm m. R.


30

854.764

6.664.544

4.477.743

668.883 496.55725.596

0

1.000.000

2.000.000

3.000.0004.000.000

5.000.000

6.000.000

7.000.000

0 - 20

Jahre

21 - 40

Jahre

41 - 60

Jahre

61 - 80

Jahre

81 - 100

Jahre

101 - 120

Jahre

Vorrat (Vfm m. R.)

Brandenburg und Hessen reichen an eine Million Vfm m. R. heran. Alle anderen Bundesländer erreichen nicht die Bevorratung einer halben Million Vfm m. R., bzw. besitzen wie z. B. das Saarland und Sachsen verschwindend geringe Vor-ratsanteile von Pappeln (Burian, 2000).

Bei der Beurteilung der Rohholzversorgung sind neben den Einschlagsstatisti-ken auch die Alterstruktur, und damit die künftig zu erwartenden Einschlags-mengen von großer Bedeutung. Hinsichtlich der Alterklassenverteilung ermittel-te Burian (2000) folgende Werte:

Tabelle 4-2: Altersklassenverteilung der Pappelbestände in Deutschland nach Burian, 2000

Altersklassen (Akl.) der Pappelbestände

Vorrat Vfm m. R.

Akl. I: 0 – 20 Jahre 854.764 Vfm m. R. Akl. II: 21 – 40 Jahre 6.664.544 Vfm m. R. Akl. III: 41 – 60 Jahre 4.477.743 Vfm m. R. Akl. IV: 61 – 80 Jahre 668.883 Vfm m. R. Akl. V: 81 – 100 Jahre 496.557 Vfm m. R. Akl. VI: 101 – 120 Jahre 25.596 Vfm m. R.

Bundesweit gibt es eine starke Konzentration in der zweiten und dritten Alters-klasse, verursacht durch die Aufforstungsaktivitäten in der Nachkriegszeit und der Pappeleuphorie der 50er und 60er Jahre. In der ersten Altersklasse dage-gen ist der Flächenanteil der Pappel – Arten gering (Burian, 2000).

Abbildung 8: Pappelvorräte nach Altersklassen in der Bundesrepublik Deutschland nach Burian, 2000


31

Für die Vorratsverteilung des Pappelholzes in Deutschland lässt sich ein deutli-ches Bild zeichnen. Die Anteile der zweiten und dritten Altersklasse beinhalten ca. 80 % des gesamten Vorrates. Dabei zeigen fast alle Bundesländer eine ähnliche Vorratsverteilung, wie das Bundesergebnis sie aufweist (Burian, 2000).

Burian (2000) nennt für den jährlichen Einschlag in Nordrhein - Westfalen, Wer-te zwischen 40 000 und 80 000 Festmetern. Dabei kommen 77 % der Masse aus dem Privatwald. Weiter werden für Nordrhein - Westfalen sehr hohe Vor-ratswerte von 267 376 Vfm m. R. und Mecklenburg - Vorpommern mit 136 191 Vfm m. R genannt.

Vergleicht man die Werte von Baden - Württemberg mit denen von Nordrhein -Westfalen, kann man leicht feststellen, dass in Baden - Württemberg etwa die gleiche Menge Pappelholz jährlich eingeschlagen wird, obwohl nur ca. 30 % des Vorrates von Nordrhein - Westfalen beherbergt werden. Klebes (1986) wies darauf hin, daß die Pappel in Baden - Württemberg den Nachhaltigkeitsüberle-gungen des Altersklassenwaldes unterliegt und somit in den jüngeren Alters-klassen entsprechend mehr Fläche vorhanden ist. Entsprechend wurde auch für das Wuchsgebiet Oberrheinebene ein Waldentwicklungstyp Pappel aufge-nommen. Betrachtet man weiter die genannten Bevorratungswerte, kann davon ausgegangen werden, daß eine große Menge von starkem Pappelholz in den nächsten Jahren in Nordrhein - Westfalen geerntet werden könnte.

4.3 Die Bedeutung des Pappelholzes in Europa und der Welt

Für die Charakterisierung des Bedeutungsumfanges der Pappel in der Welt-forstwirtschaft ist in vielen Ländern die Unterscheidung von Plantagenanbau und natürlichen, meist Mischstandorten mit Dominanz der Pappel sinnvoll. Zum Einen sind die Pappeln unter den schnellwachsenden Laubbaumarten nach den Eukalyptus - Arten die zweitbedeutendsten Plantagenbaumarten der Welt (Mül-ler, 1991 nach Keresztesi, 1980), zum Anderen sind sie in diesen Gebieten der nördlichen Hemisphäre meist ursprünglich vorhanden gewesen.

Als geeignetes Datenmaterial wurden hauptsächlich die Länderberichte der Pappelkommissionen, welche im FAO - Bericht der International Poplar Com-mission (2000) zusammengefasst sind herangezogen. Des weiteren hat die Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft Arbeitsberichte über die Mittel-ost-europäischen Staaten (MOE) herausgegeben, aus denen sich die Flächen und Vorratsanteile der Pappeln bzw. Aspen leicht ersehen lassen.

In vielen Ländern Europas besitzen die Pappeln eine weitaus größere Bedeu-tung als in Deutschland. In den südeuropäischen Staaten findet dabei die wohl größte Wertschöpfung statt und auch in den ehemaligen sozialistischen Staaten


32

versprach man sich mit dem Anbau von Pappeln eine gesicherte Holzversor-gung. Nachstehende Tabelle 4-3 gibt Auskunft über die Mengen an Pappelhöl-zern in verschiedenen europäischen Staaten.

Tabelle 4-3: Die Pappelwaldfläche in Europa

Staat / Land Plantagenfläche in ha

Natürliche (Misch-) Stand-orte in ha

Produktion / Vorrat von Pappelholz

Belgien Gesamtfläche Pappeln: 40 000 ha* 40 000*

Bulgarien 25 645 ha* > 1 Mio. m³

Vorrat* Deutschland 100 ha**** 60 000 ha***** Ca. 150 000 m³

bis 300 000 m³ Einschlag*

Estland Gesamtfläche Aspen: 32 240**

6 490 000 fm Vorrat**

Finnland 80 000 ha A-spen*

21 000 000 m³ Vorrat*

Frankreich 253 700 ha* 23 800 000 m³ Vorrat*

Großbritannien Gesamtfläche Pappeln: 15 912 ha*

Italien Gesamtfläche Pappeln: 118 825 ha*

Jugoslawien 38 766 ha* Kroatien 14 169 ha* 5 360 ha* Lettland Gesamtfläche Aspen:

72 042 ha** 29 800 000 fm Vorrat**

Litauen Gesamtfläche Aspen: 53 406 ha**

18 444 000 fm Vorrat**

Niederlande

250 000 m³ Jahresein-schlag***

Polen Gesamtfläche Pappeln: 72 042 ha**

29 800 000 fm Vorrat**

Rumänien 52 824 ha* 60 732 ha* Schweden Einige hundert ha* Spanien 102 830 ha* Türkei 145 000 ha* 7 000 ha*

109 300 ha*

47 400 ha*

28 000 000 fm Vorrat**

Ungarn

Gesamtfläche Pappeln: 111 685 ha**


33

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

Deutschland

Frankreich

Italien

Ungarn

Spanien

Abbildung 9: Die Pappelwaldfläche Deutschlands im europäischen Vergleich (Fläche in ha)

Obenstehende Abbildung zeigt die Dimension des Pappelanbaus in Europa. Frankreich kann mit 253 000 ha in Europa die mit Abstand größten Pappelwald-flächen aufweisen. Auch in holzarmen Ländern wie Italien und Spanien besitzen die Pappeln größere Flächenanteile, als in Deutschland. Außerhalb Europas haben die Pappeln hinsichtlich der Holzversorgung in ver-schiedenen Staaten eine erhebliche Bedeutung. Kanada besitzt mit 3,7 Milliar-den m³ Vorrat die weltweit größten Pappelholz – Vorräte. Aber auch die USA mit ca. 707 Millionen m³ Vorrat und China mit 9 Millionen ha Pappelanbaufläche weisen riesige Flächen von Pappelhölzern aus.

Tabelle 4-4: Die Pappelwaldfläche in verschiedenen Ländern der Erde

Staat / Land Plantagenfläche in ha

Natürliche (Misch-) Stand-orte in ha

Produktion / Vorrat von Pappelholz

Ägypten 40 000 ha* Argentinien 13 791 ha* 426 280 Tonnen

Einschlag* Chile 7 500 ha* 7 500 ha

in Reihen* 900 000 m³ Vorrat*

China 6 000 000 ha* 3 000 000 ha*

Indien 40 000 ha* Irak 5 000 ha* 4 000 ha* Iran 150 000 ha* Kanada 17 800 000 ha* 3 700 000 000 m³

Vorrat* Marokko 2 000 ha* 2 500 ha* Neuseeland 1 000 000 m³

Vorrat* USA Gesamtfläche Pappel:

8 750 000 ha + Millionen von ha nicht erfasster Flächen*

ca. 707 000 000 m³ Vorrat*


34

* Quelle: FAO: International Poplar Commission. Roma, 2000

** Quelle: Roering, H.-W.: Arbeitsberichte des Instituts für Ökonomie.

Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft, Hamburg

1999 / 2000

*** Quelle: Fraanje, P. J.: Poplar wood for purlins; an evaluation of options

and environmental aspects. 1998

**** Quelle: BEMLF: Bericht der Pappelkommission. Bonn, 1999

***** Quelle: Burian, B.: Pappelvorkommen in der Bundesrepublik Deutschland.

Dipl.-Arb. Freiburg, 2000

Teil A 5 Das Holz der Pappeln _______________________________________________________________________________________________

35

5 Das Holz der Pappeln

5.1 Beschreibung der Pappelhölzer

Die Pappeln liefern ein feines, zerstreutporiges und dadurch schlichtes Holz, dessen Markstrahlen mit bloßem Auge nicht erkennbar sind. Bonnemann (1980) weist darauf hin, dass gelegentlich vorkommende Porenhäufungen im Frühholzbereich kein Differenzierungsmerkmal für eine Zuordnung sind. Die Hölzer der Pappeln sind weich, zäh - elastisch und leicht. Mit Ausnahme der Aspe/Zitterpappel besitzen alle Pappelarten und deren Sorten in frischem Zu-stand einen deutlich farblich abgesetzten Splint- und Kernholzbereich. Auch wenn es sich dabei nicht um eine echte Kernholzbildung im Sinne der damit einhergehenden Inkrustation der Zellen und Verthyllung der Gefäße handelt, sind die Eigenschaften des Holzes vom Kernbereich zumindest teilweise verän-dert (Mayer-Wegelin, 1951). Die Farbenpalette des Kernholzes bewegt sich dabei in grünlich - bräunlichen Tönen, während das Splintholz der Pappeln und das Holz der Aspe eine weißlich - gelbliche Farbe aufweist.

Beim Trocknen des Holzes gleichen sich die Farbunterschiede stark an. Teils nähert sich das farbige Erscheinungsbild des grau-braunen und dunklen Farb-kernholzes dem des hellen Splintholzes, teils ist auch beim getrockneten Pap-pelholz eine deutliche farbliche Abgrenzung des dunklen Kernholzes sichtbar. Das Farbenspektrum des Kernholzes ist dabei durchaus vielseitig. Gelegentlich auftretende sog. „schlafende Knospen“, können zu einem „augenartigen“ Er-scheinungsbild führen. Oft jedoch, zeigt das Schnittholz einen minder deutlich abgesetzten Farbkern, der sich zu einem undeutlichen Streifenbild auflösen kann. Tiedemann (1975) bestätigt eine mit der Trocknung einhergehenden Farbangleichung von Splint- und Kernholz.

5.2 Physikalische Eigenschaften der Pappelhölzer

5.2.1 Die Dichte der verschiedenen Pappelhölzer

Die Dichtewerte der verschiedenen Holzarten schwanken mehr oder weniger stark um einen Mittelwert. Betrachtet man die Verteilung der Dichtewerte von verschiedenen Holzarten stellt man fest, dass sich insgesamt für jede Holzart eine Gauß´sche Normalverteilung ergibt.


36

Im Vergleich zur Fichte scheinen die Werte für die Pappeln eine wesentlich ge-ringere Standardabweichung zu besitzen. Dennoch wurde in der Vergangenheit darüber diskutiert, ob nun die Streuung der Dichtewerte bei den Pappeln art-spezifischer Natur ist, oder gar von den verwendeten Klonen und Sorten ab-hängen. Bereits 1959 wird von im Mittel nur geringen Unterschieden der Pap-pelhölzer zwischen den Sektionen, den Arten und Sorten berichtet (Zycha et al. 1959).

Kollmann gibt die Dichtewerte für die verschiedenen Pappelarten wie folgt an:

Tabelle 5-1: Festigkeitswerte des Pappelholzes nach Kollmann (1982)

Holzart: Darrdichte (u = 0 %) Rohdichte (u = 15 %) Balsampappel 0,35 g/cm³ 0,39 g/cm³ Kanadische Pappel 0,43 g/cm³ 0,47 g/cm³ Schwarzpappel 0,37...0,41 g/cm³...0,52 0,41...0,45 g/cm³...0,56 Amerikanische Aspe 0,40 g/cm³ 0,44 g/cm³ Fichte 0,30...0,43 g/cm³...0,64 0,33...0,47 g/cm³...0,68

Mayer-Wegelin (1951) berichtet ebenfalls über sektionelle Darrdichten von:

• Schwarzpappeln: r0 = 0,41 g/cm³

• Aspen: r0 = 0,45 g/cm³

• Weißpappeln: r0 = 0,46 g/cm³

• Balsampappeln: r0 = 0,36 g/cm³

Vor allem Hanno Sachsse vom Institut für Forstbenutzung der Universität Göt-tingen ist es zu verdanken, dass heute eine Reihe von Dichte- und Festigkeits-werten der Pappelhölzer vorliegen. Bereits 1961 führte er eine vergleichende Untersuchung von einigen Festigkeitswerten mit den Sorten ‘Oxford’ und ‘Re-generata’ durch. Bei einer Anzahl von 600 geprüften Probestücken ergaben sich folgende Durchschnittswerte für die Darrdichte:

• ‘Oxford’-Pappel: r0 = 0,479 g/cm³

• ‘Regenerata’-Pappel: r0 = 0,373 g/cm³ (Sachsse, 1961)

Bei dieser Untersuchung ist nicht nur der signifikante Unterschied der Werte von Interesse, sondern des weiteren die Tatsache, dass die ‘Oxford’-Pappel trotz relativ hoher Darrdichte, die weitaus höhere Zuwachsleistung erbrachte (Sachsse, 1961).


37

Dieses Ergebnis bestätigte einen Vorversuch, bei dem die Rohdichte des Bal-sampappel-Schwarzpappelbastards ‘Oxford’ mit r0 = 0,402 g/cm³, die ‘Regene-rata’ als Schwarzpappelhybrid mit r0 = 0,334 g/cm³ ermittelt wurde. Als weiterer Gegenstand der Prüfung wurde für die ‘Wettstein’-Pappel eine Rohdichte von r0 = 0,400 g/cm³ ermittelt (Sachsse, 1961).

In einem weiteren Versuch 1965, bei dem der Einfluss der Ästung auf das Farbkern- und Zugholz der Pappel untersucht wurde, stellte Sachsse für Kern-bereich und Splintbereich getrennt, die in Tabelle 2 wiedergegebenen Werte fest. Da sich ausschließlich bei der Sorte ‘Robusta’ die mittlere Darrdichte des Kernholzes signifikant von der des Splintholzes unterschied, wurde in einem zweiten Versuch dieser Unterschied bestätigt.

Tabelle 5-2: Dichtewerte verschiedener Pappel - Sorten nach Sachsse (1965)

Sorte: Darrdichte r0 Kernholz Darrdichte r0 Splintholz ‘Robusta’ 0,367 g/cm³ 0,390 g/cm³ ‘Regenerata’ 0,329 g/cm³ 0,326 g/cm³ ‘Oxford’ 0,426 g/cm³ 0,421 g/cm³ ‘Rochester’ 0,369 g/cm³ 0,358 g/cm³ ‘Wettstein’ 0,409 g/cm³ 0,393 g/cm³ ‘Robusta’ 0,372 g/cm³ 0,406 g/cm³

In seiner Arbeit über die Eigenschaften schnellwachsender Pappeln, zitiert N. Ghelmeziu (1967) Ergebnisse nach Čemerikič (1962) und Curró (1962). Bei deren Untersuchungen wurden folgende Ergebnisse ermittelt:

Tabelle 5-3: Darrdichte nach Čemerikič (1962), zitiert bei Ghelmeziu (1967)

Klon / Sorte Darrdichte r0 Populus ‘Serotina’ 0,430 g/cm³ und 0,402 g/cm³ Populus ‘Marilandica’ 0,413 g/cm³ Populus tremula 0,502 g /cm³

Tabelle 5-4: Darrdichte nach Durró (1962), zitiert bei Ghelmeziu (1967)

Klon / Sorte Darrdichte r0 P. euramericana I. Kl. 214 0,327 ... 0,358 g/cm³ P. euramericana I. Kl. 455 0,332 ... 0,349 g/cm³ P. euramericana Kl. 45 / 51 0,367 ... 0,370 g/cm³ P. deltoides Kl. 63 / 51 0,367 ... 0,410 g/cm³ P. deltoides Kl. 77 / 51 0,355 ... 0,384 g/cm³


38

Ghelmeziu (1967) ermittelte für verschiedene Klone eine ganze Reihe von phy-sikalisch - mechanischen Kenngrößen. Er stellte nur „ziemlich unbedeutende Unterschiede zwischen den Rohdichten der verschiedenen geprüften schnell-wachsenden Pappeln“ fest. Damit widersprechen diese Resultate den meisten Angaben in der Literatur doch etwas. Die Ergebnisse sind in umseitiger Tabelle wiedergegeben.

Tabelle 5-5: Rohdichte verschiedener schnellwachsender Pappelsorten nach Ghelmeziu (1967)

Klone / Sorten Rohdichte r0 Rohdichte r15 P. ‘Marilandica’ 0,393 g/cm³ 0,451 g/cm³ P. ‘Robusta’ 0,394 g/cm³ 0,444 g/cm³ P. ‘Celei’ 0,386 g/cm³ 0,443 g/cm³ P. ‘Serotina’ 0,388 g/cm³ 0,423 g/cm³ P. ‘Grandis Arges’ 0,344 g/cm³ 0,386 g/cm³ P. ‘Virginiana Cetate’ 0,366 g/cm³ 0,410 g/cm³ Populus tremula 0,531 g/cm³ 0,540 g/cm³

Eine weitere Studie, die 1975 von Sachsse veröffentlicht wurde, kam bei einem Vergleich von Populus ‘Trichocarpa Hook Senior’ mit ‘Regenerata’ und ‘Oxford’ zu folgenden Rohdichte-Mittelwerten:

• ‘Senior’: r0 = 0,367 g/cm³

• ‘Regenerata’: r0 = 0,399 g/cm³

• ‘Oxford’: r0 = 0,415 g/cm³ Tiedemann (1975) gibt für Populus nigra ssp. Robusta Darrdichte-Werte inner-halb des Rahmens von r0 = 0,32 g/cm³ und 0,48 g/cm³ an.

Eine weitere Untersuchung zur besseren Einschätzung der Eigenschaften der Pappelsorten führte Sachsse 1979 durch. Dabei wurden verschiedene Balsam-pappelhybriden auf unterschiedliche Kennwerte geprüft.

Tabelle 5-6: Rohdichte von Balsampappelhybriden nach Sachsse (1979)

Untersuchter Klon Darrdichte r0 ‘Harff’ (Vergleichssorte der Sektion Aigeiros)

0,366 g/cm³

‘Oxford’ 0,439 g/cm³ ‘Rochester’ 0,385 g/cm³ ‘Androscoggin’ 0,395 g/cm³ ‘Tichocarpa Senior’ 0,367 g/cm³ ‘Trichocarpa 603/52’ 0,397 g/cm³ ‘Muhle Larsen’ 0,333 g/cm³ ‘Scott Pauley’ 0,327 g/cm³ ‘Fritzi Pauley’ 0,324 g/cm³


39

In einer 1980 herausgegebenen Schrift des Forschungsinstitutes für schnell-wachsende Baumarten Hannoverisch Münden, wurden die Ergebnisse einer relativ umfangreichen Untersuchungsreihe zusammengefasst. Trotz der unter-suchten Anzahl von 2360 Proben von 165 Bäumen der Sektion Aigeiros, 1646 Proben von 189 Bäumen der Sektion Tacamahaca und 505 Proben von 62 Bäumen der Sektion Leuce konnten einige Fragen nicht abschließend beant-wortet werden. Dennoch liegen von der zusammenfassenden Arbeit viele wich-tige Teilergebnisse vor, von denen einige nachfolgend zitiert werden sollen. Durch die insgesamt nur geringe Betrachtung der sortenweisen Auswertung der Messreihen, konnten eventuell vorhandene Zusammenhänge nicht hinreichend sichtbar gemacht werden.

Bei einer sortenweisen Betrachtung der Dichtewerte von Proben mit und ohne Zugholz wurden folgende Werte ermittelt.

Tabelle 5-7: Darrdichte von Proben mit und ohne Zugholz nach Bonnemann (1980)

Sorte Darrdichte r0 mit Zugholz

Darrdichte r0 ohne Zugholz

‘Robusta’ 0,4050 g/cm³ 0,3745 g/cm³ ‘Harff’ 0,3527 g/cm³ 0,3436 g/cm³ ‘Rochester’ 0,4040 g/cm³ 0,4040 g/cm³ ‘Marilandica’ 0,4209 g/cm³ 0,3930 g/cm³

Über alle Sorten hinweg wurden folgende Darrdichten der verschiedenen Pap-pelsorten ermittelt.

Tabelle 5-8: Darrdichte des Holzes verschiedener Pappelsektionen nach Bonnemann (1980)

Sektion Mittel aus Sorten Darrdichte r0 Aigeiros 26 0,356 g/cm³

Tacamahaca 18 0,385 g/cm³ Leuce 8 0,419 g/cm³

Der Zusammenhang zwischen Jahrringbreite und Dichte, welcher von vielen Autoren festgestellt wurde (R. W. Kennedy (1968) zitiert 15 Arbeiten), dass weitringiges Holz leichter sei als engringiges, konnte nicht bestätigt werden (Bonnemann 1980). Insgesamt stellt Bonnemann fest, dass zwar art- bzw. sor-tenspezifische Unterschiede bezüglich der Dichte festzustellen sind, diese aber je nach Einfluss überlagernder Faktoren wie Standort, Alter und Zugholzvor-kommen variieren.

In einem ebenfalls 1980 durchgeführten Versuch, bestätigt Sachsse seine frü-heren Ergebnisse über die Rohdichte der verschiedenen Pappelsorten. Bei der Untersuchung von 8 Klonen der Sektion Tacamahaca und 3 Klonen der Sektion Aigeiros, stellte Sachsse Zugholzanteile von 4,5 % (Harff) und 41,9 % (I 45/51)


40

fest. Die festgestellten Rohdichtewerte schwankten von r0 = 0,32 g/cm³ (Scott Pauley und Fritzi Pauley) bis r0 = 0,42 g/cm³ (Tannenhoeft und Oxford). Damit betrugen die ermittelten Unterschiede zwischen den verschiedenen Klonen nahezu 30 % (Sachsse 1980).

Kreße ermittelte 1987 in seiner Diplomarbeit eine Rohdichte für das geprüfte Pappelholz von r12 = 0,43...0,51 g/cm³, ohne dabei Angaben über die unter-suchten Sorten zu machen. Als Mittelwert gibt Kreße eine Rohdichte von r12 = 0,46 g/cm³ an.

Wagenführ nennt für die Schwarzpappel eine Darrdichte r0 = 370...410...520 kg/m³ (Wagenführ 1996). Kućera und Gfeller geben eine Darrdichte mit einer Spannweite von r0 = 0,40...0,45 g/cm³ an (Kućera, Gfeller 1994).

Gruss und Becker stellten bei der Untersuchung von 20000 Prüfkörpern der Klone Androscoggin, Muhle Larsen, Scott Pauley und Oxford eine Darrdichte zwischen

r0 = 0,38 g/cm³ bis r0 = 0,53 g/cm³

fest. Dabei kristallisierte sich ein Zusammenhang zwischen der Jahrringbreite und der Dichte des Holzes heraus. Danach wurde bei engringigem Holz eine höhere Dichte als bei schnell erwachsenem Holz festgestellt (Gruss, Becker 1994).

5.2.2 Der Feuchtegehalt von frischem Holz Hinsichtlich des Feuchtegehaltes von frischem Holz lässt sich bei den verschie-denen Autoren ein hohes Maß an Übereinstimmung feststellen. Knigge be-zeichnet das saftfrische Holz als ausgesprochen nass und nennt einen Feuch-tegehalt von 150 % und mehr (Zycha et al., 1959). Entgegen heute verbreiteter Ansicht, geht Knigge allerdings davon aus, dass der Feuchtigkeitsgehalt im Stamm vom Kern zum Splint zunimmt (Zycha et al., 1959).

An anderer Stelle berichtet Mayer-Wegelin von Untersuchungsergebnissen an frisch gefällten Schwarzpappeln von einem durchschnittlichen Wassergehalt von 150 % innerhalb des Bereiches von 120 % bis 180 (Deutscher Pappelver-ein, 1951).

Tiedemann (1975) fand Feuchtewerte bei Populus nigra ssp. robusta von 100 % bis 150 % im Splintholz und Spitzenwerte bis 290 % für den Bereich des Naßkernholzes.

Pappeln besitzen zu jeder Jahreszeit ein hohes Maß an Feuchtigkeit, wobei das Kernholz stets feuchter als das Splintholz ist (Bonnemann, 1980). Eine Über-sicht der Feuchtigkeitsgehalte der verschiedenen Sektionen, gibt nachstehende Tabelle wieder.


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Tabelle 5-9: Mittlere Feuchtigkeit in Kern und Splint von Pappeln dreier Sektionen nach Bonnemann (1980)

Sektion Stammzahl N

Holzfeuchtigkeit im Kern

Holzfeuchtigkeit im Splint

Aigeiros 91 185,73 % 113,09 % Tacamahaca 95 146,23 % 89,63 % Leuce 32 120,56 % 116,71 %

Die mittleren Werte für den Wassergehalt frisch gefällter Stämme von 120 % für Weißpappeln, 145 % für Balsampappeln und 185 % für Schwarzpappeln wer-den an anderer Stelle genannt, ohne allerdings eine Unterscheidung der Werte für den Kern- und Splintbereich vorzunehmen (Grosser/Teetz 1998).

5.2.3 Das Quellen und Schwinden der Pappelhölzer Die von Kollmann (1982) angegebenen Werte für die Schwindmaße der Pap-pelhölzer sind aus untenstehender Tabelle ersichtlich.

Tabelle 5-10: Die Schwindmaße der Pappelhölzer vom grünen bis zum darrtrockenen Zustand nach Kollmann (1982)

Pappelart Axiales Schwind-maß ßl

Radiales Schwind-maß ßr

Tangentia-les

Schwind-maß ßt

Volumen-schwind-maß ßv

Balsampappel 0,7 % 3,0 % 7,1 % 10,8 % Kanad. Pappel 0,6 % 3,9 % 9,2 % 13,7 % Schwarzpappel 0,3 % 5,2 % 8,3 % 13,8 % Amerik. Aspe 0,5 % 3,5 % 6,7 % 10,7 %

Mayer-Wegelin (1951) nennt für die Pappeln Schwindmaße, die in etwa deren von Kollmann für die Schwarzpappel entsprechen. Weiter weist er auf das Ver-hältnis des Radialschwundes zum Tangentialschwund hin, das sich bei der Pappel wie etwa 2:3, anstatt wie bei anderen Hölzern 1:2 verhält (Mayer-Wegelin, 1951).

Ghelmeziu (1967) stellt bei den Schwindmaßen nur „unbedeutende Unterschie-de“ zwischen den Sorten fest. Er zitiert die Arbeiten von E. Curró (1962) und M. Čemerikič (1962), die für verschiedene Pappelsorten die umseitig genannten Schwindmaße ermittelten.


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Tabelle 5-11: Die Holzschwindung nach P. Curró 1962, zitiert nach Ghelmeziu (1967)

Holzart ßl (längs)

ßt (radial)

ßt (tangential)

ßv (Volumen)

P. euramericana I. Kl. -455

0,08 ... 0,25 %

2,45 ... 4,45 %

6,68 ... 7,00 %

9,92 ... 11,64 %

P. euramericana Kl. 45 / 51

0,17 ... 0,21 %

4,18 ... 4,20 %

6,42 ... 6,54 %

11,30 ... 11,58 %

P. deltoides Kl. 63 / 51

0,16 ... 0,19 %

3,90 %

6,22 ... 6,26 %

10,54 ... 10,82 %

P. deltoides Kl. 77 / 51

0,19 ... 0,20 %

3,97 ... 4,02 %

6,54 ... 6,57 %

10,92 ... 11,10 %

Tabelle 5-12: Die Holzschwindung nach M. Čemerikič 1962, zitiert nach Ghelmeziu (1967)

Holzart ßr (radial) ßt (tangential) ßv (Volumen) P. ‘Serotina’ 3,11 % 8,49 ... 8,55 % 12,01 ... 12,51 % P. ‘Marilandica 2,93 % 8,50 % 11,50 % P. tremula 3,67 % 9,59 % 13,37 %

Tabelle 5-13: Die Schwindmaße verschiedener schnellwachsender Pappelsorten nach Ghelmeziu (1967)

Klone / Sorten ßl (längs)

ßt (radial)

ßt (tangential)

ßv (Volumen)

P. ‘Marilandica’ 0,5 % 3,1 % 8,7 % 12,0 % P. ‘Robusta’ 0,2 % 3,5 % 9,0 % 12,4 % P. ‘Celei’ 0,4 % 3,1 % 8,8 % 12,0 % P. ‘Serotina’ 0,4 % 2,7 % 8,7 % 11,5 % P. ‘Grandis Arges’ 0,4 % 2,3 % 8,2 % 10,6 % P. ‘Virginiana Ce-tate’

0,4 % 2,9 % 8,1 % 11,0 %

Populus tremula 0,5 % 2,3 % 7,3 % 9,9 % Tiedemann (1975) gibt die Schwindungswerte für die untersuchten Exemplare von Populus nigra ssp. Robusta mit axial: 0,1 bis 0,4 %, radial: 2,6 bis 4,1 % und tangential mit 5,4 bis 10,5 % an. Das Raumschwindmaß der Splintholzpro-ben lag zwischen 10 und 11 %, das der Kernproben zwischen 10 und 14 % (Tiedemann, 1975).

Bonnemann (1980) bescheinigt den Pappelhölzern relative Dimensionsstabilität und ordnet es seiner Dichte entsprechend bezüglich der mittleren Raum-schwindung der Fichte zu. Die berechnete Verhältniszahl von 1 : 2,48 zwischen Radial- und Tangentialschwund wird als negativ beurteilt (Bonnemann, 1980). Die von Bonnemann gemessenen Mittelwerte sind in Tabelle 4-14 wiedergege-ben.


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Tabelle 5-14: Schwindmaße des Holzes verschiedener Pappelsektionen nach Bonnemann (1980)

Sektion Axiales Schwindmaß

ßl

Radiales Schwind-maß ßr

Tangentiales Schwind-maß ßt

Volumen-schwind-maß ßv

Aigeiros 0,3 % 3,2 % 7,8 % 11,4 % Tacamahaca 0,4 % 3,2 % 8,8 % 12,4 % Leuce 0,3 % 4,1 % 8,3 % 12,6 % Mittel aus 49 Sorten

0,4 % 3,3 % 8,2 % 11,9 %

5.2.4 Die Trocknung der Pappelhölzer Wie im Abschnitt 5.2.2 dargestellt, besitzt Pappelholz in frischem Zustand er-hebliche Mengen an Wasser. Da saftfrisches Pappelholz nach einhergehendem Feuchteverlust schnell von holzbesiedelnden Pilzen angenommen wird, ist eine waldseitige Vortrocknung des Stammholzes praktisch nicht möglich. In der Pra-xis wird deshalb Pappelstammholz mit hohen Holzfeuchten eingeschnitten. Ent-sprechend weist das Schnittholz Holzfeuchten auf, die nur unwesentlich unter-halb der Stammfeuchte liegen. Dies führt dazu, dass das frische Schnittholz in der Praxis zunächst min. 3 – 4 Monate einer Freilufttrocknung unterzogen wird, bevor eine eventuelle technische Holztrocknung eingeleitet wird. Da aber die Nachfrage nach getrocknetem Pappelschnittholz sehr gering ist, liegen kaum standardisierte und vergleichbare Umgangsweisen für Pappelholz vor. Nach Rücksprache mit einigen Sägewerkern, ist die Trocknung von Pappelholz nicht ganz so einfach, wie vielfach in der Literatur erwähnt. Des weiteren liegen beim Umgang mit frischem Holz meist keinerlei Erfahrungswerte vor.

Pappelholz ist aufgrund seiner Fasermorphologie als sehr permeabel einzustu-fen. Größte Schwierigkeiten bereiten auch bei offensichtlich erfolgreicher Trocknung sog. Feuchtenester (Welling 2000, mündlich). Dabei handelt es sich um punktuelle, scheinbar wahllos auftretende Nassstellen, die teilweise auch optisch leicht wahrnehmbar sind.

Bei den Untersuchungen von Tiedemann (1975) stellte sich heraus, dass hin-sichtlich der Trocknung zwischen Splint- und Kernholz kein Qualitätsunter-schied besteht, sondern lediglich eine längere Trocknungsdauer für das Kern-holz veranschlagt werden muss. In ihren Versuchen, trocknete Tiedemann (1975) Splint- und Kernholzproben bei Normalklima bis zur Gewichtskonstanz. Dabei zeigte sich eine Trocknungsdauer für das Splintholz von 125 bis 165 Stunden, während die Kernholzproben erst nach 213 Stunden die Gewichts-konstanz erreichten.


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Für gewöhnlich wird Pappelholz in der Praxis nach vorangegangener Freiluft-trocknung im Frischluft - Abluft - Verfahren oder im Vakuum - Trockenverfahren getrocknet. Vansteenkiste, Stevens und van Acker (1997) weisen in ihrer Un-tersuchung der Hochtemperaturtrocknung von frisch gesägtem Pappelholz in einem Umlufttrockner auf sieben Arbeiten hin, welche Zugholz, Feuchtenester und/oder juveniles Holz als störende Elemente bei der technischen Trocknung von Pappelholz nennen. In diesem Modellversuch kamen gute Ergebnisse und wertvolle Erkenntnisse beim Umgang mit den Pappeln hinsichtlich der techni-schen Trocknung zu Tage.

Ein weiteres mögliches, weitgehend noch zu ergründendes Verfahren für die Trocknung von Pappelholz ist die Inkubations-/Dekompressions-Trocknung (I/D-Trocknung). Schill (1995) berichtet von guten Ergebnissen bei Modell - Versuchen mit dem neuen Verfahren, bei dem mittels Druckluft – Inkubation und anschließender Dekompression die Flüssigkeit aus dem Holz ausgetrieben wird. Aufgrund ihrer Permeabilität und des hohen Anteils an freiem Wasser scheinen die Pappelhölzer für dieses Verfahren sehr interessant. Versuche wurden bisher allerdings noch nicht unternommen.

Die Vermutung liegt nahe, dass beim Umgang mit den Pappeln mögliche Be-sonderheiten und damit notwendige Forschung im Bereich der technischen Holztrocknung in der Vergangenheit wenig Beachtung fanden. Die Angaben in der Literatur und die der Praxis, liegen nach meinen Erfahrungen doch oft sehr weit auseinander. So wird kaum gesondert auf die technische Trocknung von Pappelholz eingegangen, während Steimle (1965) in seinen Trockenfahrplänen im Vergleich zur Fichte eine um den Faktor drei höher liegende Trockenzeit für die Pappeln aufzeigt.

Ähnlich muss wohl die Situation in Frankreich gewesen sein. Dort kam es Ende der Neunziger Jahre zu Bemühungen hinsichtlich der technischen Trockenbar-keit von Pappelholz. Alèon et al. (1989) fanden in einem Forschungsprojekt gu-te Verfahren für die technische Holztrocknung, v. a. im Bereich der Hochtempe-raturtrocknung. Schnittholz in 25 mm und 49 mm Dicke wurde von verschiede-nen Klonen in unterschiedlichen Verfahren getrocknet. Dabei offenbarten sich bei Anwendung von Trockenfahrplänen mit hohen Temperaturen von bis zu 120 ° C sehr gute Ergebnisse. Zellkollapse, Rissbildungen, Verformungen und Feuchtenester lagen bei niederen Temperaturen stets höher. Dabei musste al-lerdings mit einem sog. „Top load“ (ein auf den Holzstapel gesetztes Gewicht) gearbeitet werden um gute Ergebnisse zu erhalten. Dieses Ergebnis wurde auch von Vansteenkiste et al. (1997) bestätigt. Krümmungen waren nur dann problematisch, wenn sie schon vor der Trocknung vorhanden waren. Sie wur-den bei den Trocknungsverfahren mit Top load nur unwesentlich erhöht. Häufig auftretende Wassernester bei Trocknungsdurchgängen mit geringeren Tempe-raturen konnten entweder durch Nachtrocknung bei Normalklima innerhalb von 14 - 20 Tagen oder bis 24 Tagen bei Lagerung unter Dach im Freien beseitigt werden.


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Die technische Nachtrocknung bei 120 ° C eliminierte vorhandene Wassernes-ter welche Holzfeuchten bis zu 80 % aufwiesen ebenso. Für Schnittholz von Populus nigra ssp. Robusta mit 25 mm Stärke erhielten Alèon et al. (1989) das beste Ergebnis bei einer konstanten Trockentemperatur von 120 ° C, einem Top load von 840 kg/m² und einer Luftgeschwindigkeit von 6 m/s. Dabei wurde die Luftfeuchtigkeit nicht beeinflusst und die Trockentemperatur schnell erreicht. Die Trockendauer bis zum Erreichen einer Holzfeuchtigkeit von 7,9 % betrug 50 Stunden. Auch in Frankreich besitzen die Pappelholz - Verarbeiter keine Tro-ckenöfen, in denen solch hohe Temperaturen erreicht werden könnten. Oft wird deshalb mit schlechteren Ergebnissen und/oder natürlicher Vortrocknung gear-beitet. Als weitere wichtige Voraussetzungen für eine erfolgreiche technische Holztrocknung werden neben einem schnellen Erreichen der Trockentempera-tur durch rasches Aufheizen, eine hohe (Anfangs-) Luftfeuchtigkeit genannt (Alèon et al.1989).

5.2.5 Besondere Eigenschaften der Pappelhölzer

Zugholz wird von Laubbäumen als Reaktionsgewebe in sehr unterschiedlichen Mengen ausgebildet. Bei den Pappeln ist der Zugholzanteil von besonderem Interesse, da diese in dem Ruf stehen, besonders viel Richtungsgewebe aus-zubilden. 1965 berichtete Sachsse von einem Zusammenhang zwischen erfolg-ter Ästung und vermehrter Bildung von Zugholz. Dagegen konnte Ghelmeziu (1967) weder einen Einfluss auf das Wachstum des Zugholzes durch die künst-liche Ästung feststellen, noch eine systematische Beziehung zwischen Zug-holzanteil und Baumhöhe bestätigen.

Sachsse (1980) berichtet von praktischen Erfahrungen der holzbe- und holzve-rarbeitenden Industrie, welche spürbare Nachteile bei der mechanischen Bear-beitung (fräsen, hobeln, rundschälen) bei einem Richtgewebeanteil von 20...25 % nennen. Auch bei seinen Untersuchungen hat Sachsse den Richtgewebean-teil bestimmt, und berichtet darüber zusammenfassend 1980 von einer Schwankung der Zugholzanteile zwischen 4,5 % und 41,9 %.

Bonnemann (1980) erhielt bei seinen Auswertungen bezüglich des Richtgewe-beanteils nach Aufteilung der verschiedenen Sektionen folgendes Bild:

Aigeiros: 34 %

Tacamahaca: 56 %

Leuce: 51 %


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5.3 Mechanische Eigenschaften der Pappelhölzer

5.3.1 Der E - Modul7

Im Vergleich zur Rohdichte und anderen Kennwerten ist die Anzahl der verfüg-baren Daten zum E - Modul der Pappeln ausgesprochen bescheiden. Die von Kollmann ermittelten Werte sind in nachfolgender Tabelle wiedergegeben.

Tabelle 5-15: E - Moduln verschiedener Pappelarten nach Kollmann (1982)

Holzart E – Modul (Ell12)

Balsampappel 78 000 kg/cm² Kanadische Pappel 96 000 kg/cm² Schwarzpappel 88 000 kg/cm² Amerikanische Zitterpappel 83 000 kg/cm²

Zycha et al. (1959) zitieren verschiedene Autoren, die neben Kollmann Unter-suchungen zum E-Modul der Pappelhölzer durchführten. Dabei wurde nach verschiedenen Sorten unterschieden, weshalb sie besonders interessant er-scheinen. Auch diese Angaben sollen hier wiedergegeben werden.

Tabelle 5-16: E - Moduln verschiedener Pappelhölzer, zitiert nach Zycha et al. (1959)

Art / Sorte / Klon E – Modul bei u = 12% Zitierte Quelle Populus alba 115 000 kg/cm² Kubinsky, Vojtus,

Patocka Populus x. canescens 94 000 kg/cm² Kubinsky, Vojtus,

Patocka Populus tremuloides 107 000 kg/cm² Kubinsky, Vojtus,

Patocka ‘Robusta’ 105 000 kg/cm² Campredon ‘Marilandica’ 102 000 kg/cm² Kubinsky, Vojtus,

Patocka ‘Regenerata’ 100 000 kg/cm² Kubinsky, Vojtus,

Patocka ‘Serotina’ 76 000 kg/cm² Giordano

7 Durch den E – Modul wird der Widerstand gegen elastische Verformung angegeben. Als wich-tige mechanische Kenngröße, wird der E – Modul in den einschlägigen Normenwerken im Hochbau und Herstellung von Brettschichtholz als charakteristische Festigkeitsgröße betrach-tet. Der E-Modul wird in N/mm² oder MN/m², in älteren Veröffentlichungen auch in kg/cm² oder kp/cm² angegeben.


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Ghelmeziu (1967) ermittelte die folgenden Werte für den E-Modul verschiede-ner Pappelsorten:

Tabelle 5-17: E-Modul verschiedener Pappelhölzer nach Ghelmeziu (1967)

Sorte / Klon Elastizitätsmodul aus Biegeversuch Zugversuch

P. Marilandica 78,0 kp/cm² 92,5 kp/cm² P. Robusta 92,2 kp/cm² 104,9 kp/cm² P. Celei 72,4 kp/cm² 107,0 kp/cm² P. Serotina 70,4 kp/cm² 87,7 kp/cm² P. Grandis Arges 59,9 kp/cm² 69,9 kp/cm² P. Virginiana Cetate 76,8 kp/cm² – Populus tremula 109,0 kp/cm² 122,3 kp/cm²

Bei der Untersuchung von 161 Stämmen von 20 verschiedenen Sorten wurde ein Mittelwert von Ell

12 = 8300 N/mm² festgestellt. Dabei zeigte sich zwischen der Darrdichte und dem E - Modul ein statistischer Zusammenhang von r = 0,74 (Bonnemann 1980).

Kreße ermittelte bei einem Stichprobenumfang von 64 Proben einen E - Modul von 11 266,1 N/mm², ohne dabei Angaben über das verwendete Material zu machen (Kreße, 1987).

Kućera und Gfeller (1994), sowie Sell (1989) geben für das Holz der Pappeln einen E - Modul von Ell

12 = 8 100...9 600 N/mm² an.

5.3.2 Die Biegefestigkeit Die Biegefestigkeit gibt Auskunft über den Kraftaufwand der benötigt wird, um ein Holz mithilfe einer einseitig, senkrecht wirkenden Kraft zu zerstören. Da sol-che Belastungen im Bauwesen häufig vorkommen und die Ermittlung der Bie-gefestigkeit relativ einfach ist, wird sie als charakteristische Kenngröße betrach-tet. Kollmann (1982) gibt für die Biegefestigkeit der Pappeln folgende Werte an.

Tabelle 5 - 18: Biegefestigkeit der Pappeln nach Kollmann (1982)

Holzart Biegefestigkeit δbB Balsampappel 480 kg/cm² Kanad. Pappel 600 kg/cm² Schwarzpappel 470...650 kg/cm²...940 Amerik. Zitterpappel 590 kg/cm²


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Nach farbiger Zentralzone und Splintholzzone differenzierte Eigenschaften für die Biegefestigkeit ermittelte Ghelmeziu 1967.

Tabelle 5-19: Biegefestigkeit verschiedener schnellwachsender Pappelsorten nach Ghelmeziu (1967)

Sorte / Klon Biegefestigkeit Mittelwert farbige Zentralzone Splintholz

P. ‘Marilandica’ 593 kp/cm² 544 kp/cm² 598 kp/cm² P. ‘Robusta’ 649 kp/cm² 564 kp/cm² 672 kp/cm² P. ‘Celei’ 542 kp/cm² 479 kp/cm² 600 kp/cm² P. ‘Serotina’ 542 kp/cm² 531 kp/cm² 543 kp/cm² P. ‘Grandis Arges’ 477 kp/cm² 459 kp/cm² 479 kp/cm² P. ‘Virgininana Cetate’

467 kp/cm² 413 kp/cm² 560 kp/cm²

Populus tremula (783) kp/cm² 763 kp/cm² 763 kp/cm²

Auch Sachsse ermittelte in einer Reihe von Untersuchungen immer wieder cha-rakteristische Werte für die Biegefestigkeiten der Pappelhölzer. Die vielen un-terschiedlichen Literaturquellen sind in Tabelle 5-19 zu einer Übersicht zusam-mengefasst.

Tabelle 5-20: Werte für die statische Biegefestigkeit verschiedener Klone nach Untersuchungen von Sachsse (1975, 1979, 1980)

Klon / Sorte Statische Biege-festigkeit δb

Stichproben-umfang N

Quelle

‘Senior’ 548,81 kp/cm² 160 Sachsse 1975 ‘Regenerata’ 598,70 kp/cm² 159 Sachsse 1975 ‘Oxford’ 626,23 kp/cm² 159 Sachsse 1975 ‘Rochester’ 460,89 kp/cm² 60 Sachsse 1975 ‘Trichocarpa Senior’ 548,81 kp/cm² 160 Sachsse 1975 ‘Trichocarpa 603/52’ 474,91 kp/cm² 60 Sachsse 1975 ‘Androscoggin’ 598,00 kp/cm² 308 Sachsse 1979 ‘Muhle Larsen’ 524,00 kp/cm² 49 Sachsse 1979 ‘Scott Pauley’ 558,00 kp/cm² 46 Sachsse 1979 ‘Fritzi Pauley’ 457,00 kp/cm² 15 Sachsse 1979 ‘Tannenhoeft’ 598,00 daN/cm² 160 Sachsse 1980 ‘Harff’ 512,00 daN/cm² 150 Sachsse 1980 ‘I 45 / 51 474,00 daN/cm² 160 Sachsse 1980

Einen Mittelwert von 76 N/mm² erhielt Bonnemann bei seinen Untersuchungen zur statischen Biegefestigkeit von Pappelholz. Dabei zeigte sich, dass vier von fünf untersuchten Aspensorten, sowie die Klone ‘Brabantica’, ‘Leipzig’ und ‘Ox-ford’ Werte von mehr als 85 N/mm² aufwiesen (Bonnemann, 1980).


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Kreße (1987) gibt hinsichtlich der Biegefestigkeit der untersuchten Pappeln ei-nen Mittelwert von δbB = 91,36 N/mm² an. Sell (1989) nennt Biegefestigkeits-werte von δbBll = 54...76 N/mm². Wagenführ (1996) gibt die Spannweite der Fes-tigkeitswerte für die max. Biegebeanspruchung zwischen 43...94 N/mm², mit einen mittleren Wert von 60 N/mm² an.

5.3.3 Die Druckfestigkeit Die Druckfestigkeit δd ist der Widerstand gegen eine Kraft F, die parallel oder senkrecht zur Holzfaser drückt (Lohmann, 1998). Die Druckfestigkeit parallel zur Holzfaser wird auch nachfolgend dabei mit δdll, die Druckfestigkeit quer zur Faser mit δd┴ angegeben. Von Bedeutung ist dabei v. a. die Druckfestigkeit längs zur Holzfaser.

Bei der Recherche über Versuche zur Druckfestigkeit liegen Daten nach Sorten getrennt vor. So ermittelte Sachsse in verschiedenen Untersuchungen folgende durchschnittliche Werte für die statische Druckfestigkeit parallel zur Faser:

Tabelle 5-21: Werte für die statische Längsdruckfestigkeit verschiedener Klone nach Untersuchungen von Sachsse (1961, 1975, 1976, 1979, 1980)

Klon / Sorte Statische Längs- druckfestigkeit

δdll


Quelle

‘Oxford’ 339 kg/cm² 574 Stk. Sachsse 1961 ‘Regenerata’ 289 kg/cm² 302 Stk. Sachsse 1961 ‘Wettstein 264’ 324 kg/cm² 228 Stk. Sachsse 1961 ‘Senior’ 281,68 kp/cm² 99 Stk. Sachsse 1975 ‘Regenerata’ 368,01 kp/cm² 100 Stk. Sachsse 1975 ‘Oxford’ 322,35 kp/cm² 100 Stk. Sachsse 1975 ‘Regenerata’ 271,45 kp/cm² 60 Stk. Sachsse 1975 ‘Rochester’ 229,05 kp/cm² 60 Stk. Sachsse 1975 ‘Trichocarpa senior’ 281,68 kp/cm² 99 Stk. Sachsse 1975 ‘Trichocarpa 603’ 269,91 kp/cm² 60 Stk. Sachsse 1975 ‘Harff’ 271,45 kp/cm² 60 Stk. Sachsse 1976 ‘Androscoggin’ 259 kp/cm² 100 Stk. Sachsse 1979 ‘Muhle Larsen ’ 283 kp/cm² 283 Stk. Sachsse 1979 ‘Scott Pauley’ 265 kp/cm² 343 Stk. Sachsse 1979 ‘Fritzi Pauley’ 214 kp/cm² 113 Stk. Sachsse 1979 ‘Harff’ 249 daN/m² 160 Stk. Sachsse 1980 ‘Tannenhoeft’ 248 daN/m² 160 Stk. Sachsse 1980 ‘I 45/51’ 238 daN/m² 160 Stk. Sachsse 1980


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Für die 1961 durchgeführten Untersuchungen wurde ein Korrelationskoeffizient von Rohdichte und Längsdruckfestigkeit von r = 0,73 ermittelt (Sachsse 1961). Bonnemann erhielt einen Korrelationskoeffizienten von r = 0,79 bei den 1980 veröffentlichten Forschungsergebnissen, bei denen 25 Sorten (183 Stämme) untersucht wurden (Bonnemann, 1980). Im Mittel erhielt Bonnemann einen Wert für die Längsdruckfestigkeit von 36 N/mm². Der Klon ‘Robusta’ brachte es sogar auf 46 N/mm² und übertrifft damit den Wert von Fichte mit 42 N/mm² (Bonnemann, 1980). Ebenfalls hohe Werte wurden bei der Querdruckfestigkeit ermittelt. Bonnemann nennt hier einen Mittelwert für δd┴ = 3,5 N/mm² (Fichte: 2,65 N/mm²). Dabei zeigten die Klone Brabantica mit 5,36 N/mm², Robusta 4,86 N/mm² und Oxford 5,49 N/mm² erstaunlich günstiges Verhalten (Bonnemann, 1980). Auch Ghelmeziu (1967) liefert nach Splint- und Kernholz getrennte Werte für die Druckfestigkeit parallel zur Faser. Diese sind im Einzelnen:

Tabelle 5-22: Druckfestigkeit parallel zur Faser verschiedener schnellwachsender Pappelsorten nach Ghelmeziu (1967)

Sorte / Klon Druckfestigkeit II Mittelwert farbige Zentralzone Splintholz

P. Marilandica 243 kp/cm² 215 kp/cm² 263 kp/cm² P. Robusta 279 kp/cm² 250 kp/cm² 308 kp/cm² P. Celei 240 kp/cm² 208 kp/cm² 275 kp/cm² P. Serotina 238 kp/cm² 229 kp/cm² 249 kp/cm² P. Grandis Arges 207 kp/cm² 198 kp/cm² 218 kp/cm² P. Virgininana Cetate 200 kp/cm² 182 kp/cm² 254 kp/cm² Populus tremula 477 kp/cm² 477 kp/cm² 477 kp/cm²

Kreße ermittelte die Druckfestigkeit für Pappel mit δdll

12 = 39,7 N/mm². Die Druckfestigkeit quer zur Faser gibt er mit δd┴

12 = 5,42 N/mm² an (Kreße 1987).

5.3.4 Die Schlagbiegefestigkeit, Bruchschlagbarkeit, Schlagzähigkeit Für die Prüfung der dynamischen Biegefestigkeit werden verschiedene Begriff-lichkeiten verwendet. Die Schlagbiegefestigkeit, Bruchschlagbarkeit oder auch Schlagzähigkeit kennzeichnet den Widerstand des Holzes gegen eine schlagar-tige Beanspruchung quer zur Faser, welche mit Hilfe eines Pendelschlagwerkes ermittelt wird.

Ghelmeziu (1967) berichtet hinsichtlich der Schlagzähigkeit von folgenden Wer-ten:


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Tabelle 5-23: Die Schlagzähigkeit verschiedener Pappeln nach Ghelmeziu (1967)

Sorte / Klon Schlagzähigkeit Mittelwert farbige Zentralzone Splintholz

P. Marilandica 0,33 mkp/cm² 0,28 mkp/cm² 0,37 mkp/cm² P. Robusta 0,34 mkp/cm² 0,26 mkp/cm² 0,37 mkp/cm² P. Celei 0,25 mkp/cm² 0,23 mkp/cm² 0,28 mkp/cm² P. Serotina 0,22 mkp/cm² 0,22 mkp/cm² 0,23 mkp/cm² P. Grandis Arges 0,20 mkp/cm² 0,21 mkp/cm² 0,21 mkp/cm² P. Virgininana Cetate 0,21 mkp/cm² 0,22 mkp/cm² 0,21 mkp/cm² Populus tremula 0,35 mkp/cm² 0,35 mkp/cm² 0,35 mkp/cm²

Auch Sachsse untersuchte in verschiedenen Prüfungen die Bruchschlagbarkeit verschiedener Pappelsorten.

Tabelle 5-24: Werte für die Bruchschlagbarkeit verschiedener Pappelklone nach Untersuchun-gen von Sachsse (1975, 1979, 1980)

Klon / Sorte Bruchschlagbar-keit


Quelle

‘Senior’ 34,69 kp/cm² 160 Stk. Sachsse 1975 ‘Regenerata’ 29,64 kp/cm² 159 Stk. Sachsse 1975 ‘Oxford’ 34,84 kp/cm² 160 Stk. Sachsse 1975 ‘Rochester’ 29,73 kp/cm² 60 Stk. Sachsse 1975 ‘Trichocarpa senior’ 34,69 kp/cm² 160 Stk. Sachsse 1975 ‘Trichocarpa 603/52’ 35,88 kp/cm² 60 Stk. Sachsse 1975 ‘Androscoggin’ 4,50 J/cm² 388 Stk. Sachsse 1979 ‘Muhle Larsen’ 3,00 J/cm² 112 Stk. Sachsse 1979 ‘Scott Pauley’ 3,50 J/cm² 129 Stk. Sachsse 1979 ‘Fritzi Pauley’ 3,00 J/cm² 45 Stk. Sachsse 1979 ‘Tannenhoeft’ 6,27 J/cm² 160 Stk. Sachsse 1980 ‘I 45 / 51’ 6,18 J/cm² 140 Stk. Sachsse 1980 ‘Harff’ 3,36 J/cm² 157 Stk. Sachsse 1980

Bonnemann berechnete einen Mittelwert für die Bruchschlagbarkeit verschie-dener Pappelklone von 3,91 N/cm². Dabei zeigten sich für die Sektionen fol-gende Werte:

Tacamahaca: 4,43 N/cm²

Leuce: 4,87 N/cm²

Aigeiros: 3,08 N/cm²

Einzelne Klone wiesen auch bei der Bruchschlagbarkeit deutlich höhere Werte auf. So die Aspen mit 6,28 N/cm², ‘Generosa’ 6,42 N/cm² und ‘Robusta’ 6,02 N/cm². Die Abhängigkeit der Schlagbiegezähigkeit von der Rohdichte wurde mit r = 0,79 angegeben (Bonnemann, 1980).


52

5.3.5 Die Zugfestigkeit Über die Zugfestigkeit, welche den Widerstand gegen eine Kraft die parallel oder senkrecht zur Holzfaser zieht angibt, liegen über die Pappelhölzer nur sehr vereinzelt Ergebnisse vor. Auch Kollmann (1982) liefert nur wenige Werte, so z. B. für die Kanadische Pappel eine Zugfestigkeit quer zur Faser von δzB┴

12 = 41 kg/cm². Die Längszugfestigkeit der Balsampappel gibt Kollmann (1982) mit δzBll

10 = 850 Kg/cm², die Querzugsfestigkeit mit δzB┴12 = 25 kg/cm² an. Weiter für

die Schwarzpappel: δzBll12 = 770 Kg/cm², und für die Amerikanische Zitterpap-

pel: δzB┴12 = 18 kg/cm².

Gehmelziu (1967) gibt auch hinsichtlich der Zugfestigkeit die umseitig aufge-führten und detaillierten Werte an.

Tabelle 5-25: Zugfestigkeit verschiedener Pappelsorten nach Ghelmenziu (1967)

Sorte / Klon Zugfestigkeit Mittelwert farbige Zentralzone Splintholz

P. ‘Marilandica’ 786 kp/cm² 695 kp/cm² 856 kp/cm² P. ‘Robusta’ 816 kp/cm² 736 kp/cm² 839 kp/cm² P. ‘Celei’ 767 kp/cm² 746 kp/cm² 803 kp/cm² P. ‘Serotina’ 591 kp/cm² 569 kp/cm² 630 kp/cm² P. ‘Grandis Arges’ 694 kp/cm² 659 kp/cm² 710 kp/cm² P. ‘Virgininana Ce-tate’

669 kp/cm² 582 kp/cm² 825 kp/cm²

Populus tremula 1108 kp/cm² 1108 kp/cm² 1108 kp/cm² Die Zugfestigkeit senkrecht zur Holzfaser, gibt Ghelmenziu (1967) für P. ‘Ro-busta’ radial (r) und tangential (t) mit 19 kp/cm² an. Mit Ausnahme von Populus tremula, die mit 28 kp/cm² Zugfestigkeit radial und tangential zur Faser erheb-lich über diesem Wert liegt, sind die anderen überprüften Sorten nahezu iden-tisch in den ermittelten Werten.

Bonnemann (1980) gibt als Mittelwert für die Längszugfestigkeit der untersuch-ten Pappeln einen Wert von δzBll

12 = 69 N/mm² an.

Etwas günstigere Werte nennen Sell (1989) mit δzBll12 = 69...76 N/mm², und

Wagenführ (1996) mit δzBll12 = 43...77...110 N/mm², sowie δzB┴

12 = 1,7...2,8 n/mm².


53

5.3.6 Die Härte1

Ebenso wie bei der Zugfestigkeit, liegen auch bei der Härte keine Daten aus neueren Untersuchungen vor. Eine Einschätzung möglicher Sortenunterschiede ist also auch hier nur beschränkt möglich, da alte Untersuchungen zwischen den Pappeln oft nicht unterscheiden. Nachfolgende Tabellenwerte sind von Kollmann entnommen.

Tabelle 5-26: Die Härte verschiedener Pappelhölzer nach Kollmann (1982)

Pappelarten Jankahärte Hll12 Jankahärte H┴

12 Balsampappel 210 kg/cm² 170 kg/cm² Kanadische Pappel 320 kg/cm² 240 kg/cm² Schwarzpappel 320 kg/cm² - Amerikanische Zitterpappel 230 kg/cm² 160 kg/cm²

Ghelmenziu (1967) gibt nach Sorten getrennte Werte für die Härte der Pappel-hölzer an. Die von ihm ermittelten Werte für die Schwarzpappelhybriden liegen deutlich unter denen von Kollmann (1951) ermittelten Werte für Schwarzpappel und Kanadische Schwarzpappel.

Tabelle 5-27: Die Holzhärte nach Brinell verschiedener Pappelsorten nach Ghelmenziu (1967)

Sorte / Klon Härte nach Brinell HB II ┴ r ┴ t

P. ‘Marilandica’ 3,60 kp/mm² 1,25 kp/mm² 1,28 kp/mm² P. ‘Robusta’ 3,00 kp/mm² 1,29 kp/mm² 1,23 kp/mm² P. ‘Celei’ 3,03 kp/mm² 1,30 kp/mm² 1,40 kp/mm² P. ‘Serotina’ 2,71 kp/mm² 1,01 kp/mm² 0,96 kp/mm² P. ‘Grandis Arges’ 2,61 kp/mm² 0,97 kp/mm² 1,03 kp/mm² P. ‘Virgininana Ceta-te’

3,20 kp/mm² 1,20 kp/mm² 1,26 kp/mm²

Populus tremula 3,73 kp/mm² 1,73 kp/mm² 1,71 kp/mm²

Tabelle 5-28: Die Holzhärte nach Janka verschiedener Pappelsorten nach Ghelmenziu (1967)

Sorte / Klon Härte nach Janka HB II ┴ r ┴ t

P. ‘Marilandica’ 248 kp/cm² 181 kp/cm² 197 kp/cm² P. ‘Robusta’ 278 kp/cm² 196 kp/cm² 199 kp/cm² P. ‘Celei’ 265 kp/cm² 199 kp/cm² 200 kp/cm² P. ‘Serotina’ 241 kp/cm² 161 kp/cm² 173 kp/cm² P. ‘Grandis Arges’ 213 kp/cm² 140 kp/cm² 155 kp/cm² P. ‘Virgininana Ceta-te’

241 kp/cm² 162 kp/cm² 177 kp/cm²

Populus tremula 323 kp/cm² 260 kp/cm² 268 kp/cm²

1 Als Härte des Holzes ist der Widerstand zu sehen, den das Holz dem Eindringen fremder Kör-per in seine Oberfläche entgegensetzt (Lohmann, 1998)


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Mit Werten von HBll

12 = 25...33 N/mm² (Wagenführ 24...37 N/mm²), sowie HB┴12

= 10...15 N/mm² geben Sell (1989), Kućera und Gfeller (1994), sowie Wagen-führ (1996) Werte an, die in einem sehr engen Spektrum nahezu gleich liegen.

5.3.7 Sonstige mechanische Eigenschaften In seiner umfangreichen Untersuchung macht Ghelmeziu (1967) auch Angaben zur Scherfestigkeit2, Spaltfestigkeit3 und Verdrehfestigkeit4 der geprüften Sor-ten.

Tabelle 5-29: Scherfestigkeit in Faserrichtung verschiedener Pappelsorten nach Ghelmeziu (1967)

Sorte / Klon Scherfestigkeit in Faserrichtung radial tangential

P. ‘Marilandica’ 59 kp/cm² 77 kp/cm² P. ‘Robusta’ 56 kp/cm² 78 kp/cm² P. ‘Celei’ 55 kp/cm² 79 kp/cm² P. ‘Serotina’ 51 kp/cm² 70 kp/cm² P. ‘Grandis Arges’ 43 kp/cm² 63 kp/cm² P. ‘Virginiana Cetate’ 42 kp/cm² 58 kp/cm² Populus tremula 68 kp/cm² 91 kp/cm²

Tabelle 5-30: Spaltfestigkeit verschiedener Pappelsorten nach Ghelmeziu (1967)

Sorte / Klon Spaltfestigkeit radial tangential

P. ‘Marilandica’ 4,9 kp/cm² 6,6 kp/cm² P. ‘Robusta’ 4,6 kp/cm² 6,5 kp/cm² P. ‘Celei’ 4,7 kp/cm² 6,4 kp/cm² P. ‘Serotina’ 5,0 kp/cm² 6,4 kp/cm² P. ‘Grandis Arges’ 3,7 kp/cm² 5,6 kp/cm² P. ‘Virginiana Cetate’ 4,6 kp/cm² 6,7 kp/cm² Populus tremula 6,0 kp/cm² 8,5 kp/cm²

2 Die Scherfestigkeit (Abscherfestigkeit) ist der Widerstand des Holzes gegen das Abschieben oder Abscheren von Holzschichten durch eine in der Ebene oder – seltener – quer zur Ebene der Holzschichten wirkende Kraft (Lohmann, 1998) 3 Die Spaltfestigkeit ist der Widerstand, den das Holz senkrecht einer Auftrennung durch keil-förmige Werkzeuge entgegensetzt. 4 Die Verdrehfestigkeit wird auch als Torsionsfestigkeit bezeichnet und gibt Auskunft über den Widerstand eines Holzstabes gegen den Bruch durch Verdrehen um die eigene Achse.


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Tabelle 5-31: Drehfestigkeit verschiedener Pappelhölzer nach Ghelmeziu (1967)

Klon / Sorte Drehfestigkeit P. ‘Marilandica’ 135 kp/cm² P. ‘Robusta’ 136 kp/cm² P. ‘Celei’ 141 kp/cm² P. ‘Serotina’ 134 kp/cm² P. ‘Grandis Arges’ 119 kp/cm² P. ‘Virginiana Cetate’ 122 kp/cm² Populus tremula 161 kp/cm²

Eine besondere Eigenschaft der Pappelhölzer ist die Verwollung oder Verfil-zung der Oberfläche bei Abriebsbeanspruchung. Dabei wird durch den Effekt der Verwollung der Abnutzungswiderstand5 des weichen Pappelholzes wesent-lich erhöht. So ist bekannt, dass Pappelholz in der Vergangenheit für Stallböden eingesetzt wurde (Hesmer, 1951; Grosser, Teetz 1998).

5 Unter Abnutzungswiderstand soll der Widerstand des Holzes gesehen werden, der gegen eine mechanische auf Reibung beruhende Abnutzung entgegengebracht wird.

Teil B 6 Die Herstellung von Brettschichtholz aus Pappel

56

6 Die Herstellung von Brettschichtholz aus Pappel

6.1 Die Grundgesamtheit des Pappel - Schnittholzes

Der Einkauf von Pappel - Schnittholz in Form von Rohlamellen, wie es für die Herstellung von Brettschichtholz benötigt wird, ist nach den vorliegenden Erfah-rungswerten bei der derzeitigen Organisationsstruktur der deutschen Sägein-dustrie ein Sonderauftrag. Der Grund hierfür liegt in der kaum vorhandenen Verwendung von Pappel - Schnittholz außerhalb der Palettenerzeugung. Im Anschluss an eine Betriebsbesichtigung, sagte schließlich die Fa. Rettenmeier, welche im Auftrag für die Bleistifterzeugung beachtliche Mengen an Pappelholz einschneidet, die Lieferung des gewünschten Schnittholzes zu. Nach Auskunft der Fa. Rettenmeier wurden äußerlich gute, astreine Erdstammstücke mit ei-nem Zopfdurchmesser von 40 cm bis 50 cm (durchschnittlich 47,5 cm) für die Bestellung ausgewählt.

Für die werkstofftechnische Überprüfung durch die Forschungs- und Material-prüfungsanstalt (FMPA) sollten min. drei Stück Musterbinder mit den Maßen 6,5 m Länge, 60 cm Höhe und 14 cm Breite hergestellt werden. Nach Wunsch des Leiters im Referat 14 Holz Herrn Radovic, sollte dabei mindestens ein Träger Keilzinkenverbindungen im Bereich des größten Biegemoments aufweisen. Ebenso wurde ein Biegeträger ohne Keilzinkenverbindungen im Bereich des größten Biegemoments angestrebt. Alternativ dazu, könnten Musterbinder von den Maßen 3 m Länge, 30 cm Höhe und 9 cm Breite produziert werden, die für die Überprüfung seitens der FMPA ebenfalls aussagekräftig wären.

Entsprechend erfolgte die Bestellung und Lieferung von Pappelschnittholz in folgenden Mengen und Abmessungen:

ca. 750 lfm. Rohlamellen Pappel mit 5 m Länge, 16 cm Breite und 44 – 46 mm Dicke, sowie

ca. 160 lfm. Rohlamellen Pappel mit sehr unterschiedlichen Längen zwi-schen 1,6 m und 5 m, 14 cm Breite und 46 – 47 mm Dicke

Bei der ersten optischen Einschätzung der gelieferten Rohlamellen zeigte sich, dass die gelieferte Ware nicht der gewünschten Qualität einer A – Sortierung entsprach. Laut Lieferschein handelte es sich bei der Ware um Schnittholz der Güteklasse II – III.


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Teilweise war das Schnittholz mit großen Ästen durchsetzt und v. a. die teils erhebliche Krümmung in Längsrichtung bereitete bei der Sortierung große Prob-leme. Das ursprünglich angestrebte nahezu astreine Brettschichtholz konnte ohne häufige Kappschnitte von Astbereichen nur bei ca. 40 % des gelieferten Pappel - Schnittholzes eingehalten werden. Die schmälere Brettware dagegen wies eine deutlich höhere Qualität auf. Insgesamt kann festgehalten werden, dass bei einer qualitativ guten Trocknung und dem Trennschnitt der Markröhre bei den eingeschnittenen Dimensionen des Rohholzes von geästeten Bestän-den hochwertiges Schnittholz erwartet werden kann.

6.2 Die Sortierung des Schnittholzes

6.2.1 Normative Grundlagen

In Deutschland erfolgt die Sortierung des Schnittholzes für die Verwendung in Holzbauwerken aufgrund der Maßgaben der DIN 10 52 Holzbauwerke (Teil 1 – 3). Danach muss das dort definierte Brettschichtholz charakteristische Material-kennwerte qualitativer Ausprägung aufweisen. Dies führt zu einer qualitäts- und festigkeitsorientierten Sortierung von Schnittholz für die Verwendung im Bau-wesen. Diese Grundlagen für die Sortierung von Schnittholz schlagen sich in der DIN 40 74 über die Sortierung von Nadelholz nach der Tragfähigkeit nieder. Eine Sortierung nach der Tragfähigkeit von Laubholz gibt es derzeit in Deutsch-land nicht. Während die DIN 10 52 bei der Definition von Vollholz das Laubholz explizit erwähnt, sieht sie für die Herstellung von Brettschichtholz lediglich Na-delholz vor.

Eine Verwendung von Pappelhölzern für tragende Zwecke dagegen, ist in der DIN EN 336 vorgesehen, in der die Maße und zulässigen Abweichungen gere-gelt sind. Dementsprechend finden sich auch in den normativen Ausführungen zu den Leistungs- und Mindestanforderungen an die Herstellung von Brett-schichtholz der DIN EN 386 Anmerkungen über die geeigneten Holzarten. Als einzig geeignetes Laubholz wird dort die Pappel mit der Art Populus alba (Weißpappel) und die Sorte Populus ‘Robusta’ genannt.

Zwar ermöglicht die DIN EN 386 eine Verwendung von Pappel - Schnittholz für die Herstellung von Brettschichtholz, doch gibt es auch für die anderen Holzar-ten auf europäischer Ebene keine eigenständige Sortierungsnorm die der DIN 40 74 vergleichbar wäre. Allgemeine Anforderungen an Normen über die visuel-le Sortierung nach der Festigkeit finden sich in der DIN EN 518, Bauholz für tragende Zwecke - Sortierung. Die maschinelle Festigkeitssortierung betreffend, werden die Merkmale entsprechend in der DIN EN 519 definiert. So wurde zur Durchführung der Untersuchung eine Sortieranweisung für Pappelholz analog den Sortierklassen S 13 und S 10 der DIN 4074 entworfen und angewendet.


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6.2.2 Die Sortierung des Untersuchungsmaterials

Zur Zeichnung der rechten Brettseite für die Zufüh-rung in der Keilzinkenanlage mussten bei der Sor-tierung die Hirnholzenden zum Teil angeschnitten werden, um die Jahrringgrenzen von den Säge-streifen unterscheiden zu können. Aufgrund des bei Bäumen mit höheren Durchmessern häufig auftretenden welligen und unrund gezeichneten Jahrringverlaufs, war in einigen Fällen die Identifi-kation der Brettseiten erschwert. Zur Erleichterung der visuellen Sortierung wurde die Brettware auf beiden Breitseiten vorgehobelt.

Abbildung 10: Die Dimension der Äste und der Rissbildungen im Bereich der Markröhre bei der 160 mm breiten Brettware

Abbildung 5 zeigt zwei wichtige und häufig aufgetretene Ausschlussgründe für die Sortierklasse S 13. Das Brett im Hintergrund weist im Bereich der Markröhre und des juvenilen Holzes starke Rissbildung auf. Das Brett im Vordergrund zeigt gut die Dimension von Ästen, welche - sofern vorhanden -, unweigerlich zu Kappschnitten des Bereiches führten.

Abbildung 11: Sortierausschuss

Abbildung 6 zeigt die schlechtesten Bretter, welche selbstverständlich nicht repräsentativ für das Schnittholz waren. Dennoch vermitteln sie einen Eindruck von der Dimension der Krümmungen, die auch bei anderen Untersuchungen erhebliche Prob-leme beim Umgang mit dem Schnittholz verursach-

ten. Für die Sortierung des Untersuchungsmaterial wurde ein Sortiervorschlag in enger Anlehnung an die in der DIN 4074 aufgeführten Merkmale entworfen. Mit dem Ziel ein ästhetisch anspruchsvolles Brettschichtholz erzeugen zu wol-len, wurden für die Sortierklasse S 13 Kantenäste und Kantenflächenäste aus-geschlossen, während sie innerhalb der Sortierklasse S 10 zulässig waren. Es zeigte sich jedoch, dass aufgrund der Größe der Äste, diese auch bei Sortie-rung nach S 10 i. d. R. zu einem Kappschnitt des astigen Bereichs führten, so daß der Unterschied zwischen den Sortierklassen nur wenig in Gewicht fiel. Die Sortierung von Laubholz nach der Ästigkeit auf den Breitseiten der Bretter fiel


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dabei stärker ins Gewicht, wobei auch hier, bedingt durch die geringere Anzahl der Äste aufgrund der Baummorphologie gegenüber Nadelholz eine Abstufung hinsichtlich der erwarteten Festigkeit der Träger als eher unwahrscheinlich zu erwarten war.

Die Abbildungen 12 und 13 zeigen repräsentative Bilder für Qualität und die Unterscheidung der beiden Sortierklassen. Die linke Abbildung zeigt das nach S

10 sortierte Schnittholz. Gut sichtbar ist die Dimension der Äste, und der Einfluss der Markröhre. Hauptkriteri-um jedoch, war in den meis-ten Fällen die vorhandene Krümmung. Rechts das na-hezu astfreie nach S 13 sor-tierte Schnittholz.

Abbildung 12: Schnittholz nach S 10 sortiert Abbildung 13: Schnittholz nach S 13 sortiert

Da es keinen wissenschaftlich abgesicherten Zusammenhang zwischen Jahr-ringbreite und Rohdichte gibt, und eine visuelle Sortierung nach Breite der Jahr-ringe aufgrund der undeutlichen Zeichnung nicht praktikabel erschien, wurde auf eine Berücksichtigung der Jahrringbreite verzichtet.

Hauptkriterium für die Klassenbildung bei der Sortierung waren die Krümmun-gen der Bretter. Dabei traten die vorhandenen Krümmungen der nach S 10 sor-tierten Bretter offensichtlich ins Augenmerk gegenüber dem durchschnittlichen Schnittholz der Fichte, während die nach S 13 sortierten Bretter hinsichtlich der Krümmungen nur geringfügig schlechter als das durchschnittliche Fichtenholz waren.

Auf diesen Grundlagen wurde der umseitige Entwurf einer Sortierungsanwei-sung auf der Grundlage der DIN 4074 erstellt und bei der Sortierung des Unter-suchungsmaterials entsprechend angewendet.


60

Tabelle 6-1: Sortierungsentwurf für die Pappelhölzer auf der Grundlage der DIN 40 74

Sortierkriterium S 13 S 10 Baumkante: nicht zulässig nicht zulässig

Äste: Kantenäste und Kan-tenflächenäste nicht zu-lässig. Flächenast bis 1/5 und Astansammlung bis 1/3 zulässig

Kantenäste und Kanten-flächenäste bis 1/5 der Schmalseite zulässig. Flächenast bis 1/3 und Ast-ansammlung bis ½ zulässig

Jahrringbreite: unerheblich unerheblich

Faserneigung: bis 50 mm/m bis 80 mm/m

Risse: nicht zulässig Radiale Schwindrisse zulässig, Blitz- und Frost-risse, sowie Ringschäle nicht zulässig

Verfärbungen: Bläue und Fäule nicht zulässig

Bläue und Fäule nicht zulässig

Zugholz: bleibt außer Betracht bleibt außer Betracht

Mistelbefall: nicht zulässig nicht zulässig

Insektenfraßgänge: Gehäuft auftretende braune Fraßgänge der Kambiumminerfliege, so-wie Fraßgänge von Frischholzinsekten über 2 mm Durchmesser unzu-lässig

Fraßgänge des großen Pappelbocks und Wei-denbohrers unzulässig

Krümmung:

Längskrümmung / Verdrehung:

Querkrümmung:

bis 8 mm / 2 m

bis 1/50

bis 12 mm / 2 m

bis 1/30

Markröhre: nicht zulässig nicht zulässig

Anmerkung:

Die Messung der Merkmale erfolgt analog zur DIN 40 74, bei strittigen Fällen ist diese als subsidiäre Rechtsgrundlage zu benutzen.


61

Nach der Sortierung des gesamten Schnittholzes zeigte sich folgende Mengen-verteilung

Tabelle 6-2: Ergebnis der Sortierung des Pappel - Schnittholzes

Gesamt-menge

Breite der Bretter

S 13 S 10 Ausfälle

159 Stück á 4 - 5 m = ca. 750 lfm.

160 mm 78 Stück á 4 - 5 m = ca. 368 lfm.

57 Stück á 4 - 5 m = ca. 269 lfm.

24 Stück á 4 - 5 m = ca. 113 lfm.

36 Stück á 4 - 5 m = ca. 160 lfm.

(Stücke von 1,6 m

bis 3,8 m wurden

zusam-mengefaßt)

110 mm 29 Stück á 4 - 5 m = ca. 129 lfm.

(Stücke von 1,6 m bis

3,8 m wurden zu-

sammengefaßt)

4 Stück á 4 - 5 m = ca. 18 lfm.

(Stücke von 1,6 m bis

3,8 m wurden zu-

sammengefaßt)

3 Stück á 4 - 5 m = ca. 13 lfm.

(Stücke von 1,6 m

bis 3,8 m wurden

zusammengefaßt)

Die Ausfälle wurden entweder durch massive Rissbildung im Bereich des juve-nilen Holzes und der Markröhre oder extreme Krümmungen verursacht.

Abbildung 14: Nach S 13 sortiertes Pappel - Schnittholz mit farb-lich deutlich abgesetztem Kernholzbereich

Abbildung 15: Aufgrund von Faserabweichung und Krümmungen nach S 10 sortiertes Pappel - Schnittholz


62

6.3 Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Un-tersuchungsmaterials

6.3.1 Die Roh- und Darrdichte

Für die Rohdichte bei einem Feuchtegehalt von u = 10 % ± 2 % ergibt sich ein Mittelwert von 0,447 g/cm³ und ein Zentralwert von 0,452 g/cm³. Die Standard-abweichung beträgt 0,03. Der Variationskoeffizient liegt bei 6,71 %. Damit liegt bei den verwendeten Schwarzpappelhybriden ein relativ homogenes Ergebnis vor. Die Rohdichten der 52 Proben mit dem jeweils gemessenen Feuchtegehalt sind in Tabelle 6-3 dargestellt.

Tabelle 6-3: Die Rohdichten der verwendeten Pappelhölzer

Nr. Feuchtigkeit Rohdichte ru Nr. Feuchtigkeit Rohdichte ru 1 8,05 % 0,386 g/cm³ 27 12,00 % 0,425 g/cm³

2 12,25 % 0,409 g/cm³ 28 9,70 % 0,423 g/cm³ 3 11,00 % 0,448 g/cm³ 29 9,40 % 0,473 g/cm³ 4 11,25 % 0,470 g/cm³ 30 8,30 % 0,476 g/cm³ 5 8,06 % 0,423 g/cm³ 31 8,85 % 0,464 g/cm³ 6 10,50 % 0,457 g/cm³ 32 11,05 % 0,439 g/cm³ 7 8,65 % 0,400 g/cm³ 33 8,30 % 0,476 g/cm³ 8 10,90 % 0,457 g/cm³ 34 9,45 % 0,473 g/cm³ 9 9,95 % 0,408 g/cm³ 35 8,25 % 0,468 g/cm³ 10 12,60 % 0,446 g/cm³ 36 10,80 % 0,481 g/cm³ 11 11,85 % 0,420 g/cm³ 37 11,00 % 0,504 g/cm³ 12 9,50 % 0,409 g/cm³ 38 11,25 % 0,422 g/cm³ 13 9,90 % 0,425 g/cm³ 39 9,65 % 0,471 g/cm³ 14 8,10 % 0,481 g/cm³ 40 10,85 % 0,431 g/cm³ 15 14,20 % 0,456 g/cm³ 41 7,85 % 0,467 g/cm³ 16 12,05 % 0,478 g/cm³ 42 15,10 % 0,426 g/cm³ 17 11,00 % 0,415 g/cm³ 43 9,85 % 0,436 g/cm³ 18 12,70 % 0,496 g/cm³ 44 8,80 % 0,411 g/cm³ 19 9,75 % 0,499 g/cm³ 45 9,70 % 0,474 g/cm³ 20 9,15 % 0,439 g/cm³ 46 11,05 % 0,386 g/cm³ 21 10,45 % 0,493 g/cm³ 47 9,10 % 0,464 g/cm³ 22 16,70 % 0,425 g/cm³ 48 10,60 % 0,417 g/cm³ 23 11,15 % 0,453 g/cm³ 49 11,05 % 0,481 g/cm³ 24 15,35 % 0,448 g/cm³ 50 9,30 % 0,464 g/cm³ 25 11,15 % 0,389 g/cm³ 51 13,65 % 0,451 g/cm³ 26 10,40 % 0,481 g/cm³ 52 8,65 % 0,454 g/cm³


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Die entsprechenden Kenngrößen für die Darrdichte sind in der folgenden Tabel-le zusammengestellt.

Tabelle 6-4: Die Darrdichten der verwendeten Pappelhölzer

Nr. Darrdichte r0 Nr. Darrdichte r0 1 0,357 g/cm³ 27 0,379 g/cm³

2 0,364 g/cm³ 28 0,386 g/cm³ 3 0,404 g/cm³ 29 0,432 g/cm³ 4 0,422 g/cm³ 30 0,440 g/cm³ 5 0,390 g/cm³ 31 0,426 g/cm³ 6 0,414 g/cm³ 32 0,395 g/cm³ 7 0,368 g/cm³ 33 0,440 g/cm³ 8 0,412 g/cm³ 34 0,432 g/cm³ 9 0,371 g/cm³ 35 0,433 g/cm³ 10 0,396 g/cm³ 36 0,434 g/cm³ 11 0,375 g/cm³ 37 0,454 g/cm³ 12 0,374 g/cm³ 38 0,379 g/cm³ 13 0,386 g/cm³ 39 0,430 g/cm³ 14 0,445 g/cm³ 40 0,389 g/cm³ 15 0,399 g/cm³ 41 0,433 g/cm³ 16 0,426 g/cm³ 42 0,370 g/cm³ 17 0,374 g/cm³ 43 0,396 g/cm³ 18 0,440 g/cm³ 44 0,377 g/cm³ 19 0,455 g/cm³ 45 0,432 g/cm³ 20 0,402 g/cm³ 46 0,347 g/cm³ 21 0,446 g/cm³ 47 0,425 g/cm³ 22 0,364 g/cm³ 48 0,377 g/cm³ 23 0,407 g/cm³ 49 0,433 g/cm³ 24 0,388 g/cm³ 50 0,424 g/cm³ 25 0,350 g/cm³ 51 0,397 g/cm³ 26 0,435 g/cm³ 52 0,418 g/cm³

Bei der Messung und Berechnung der Darrdichte wurde eine Spannweite zwi-schen 0,347 g/cm³ und 0,455 g/cm³ festgestellt.

Für die Darrdichte ergibt sich ein arithmetischer Mittelwert von 0,405 g/cm³ (Median: 0,403 g/cm³). Die Standardabweichung beträgt 0,029. Daraus ergibt sicht ein Variationskoeffizient von 7,16 %. Damit liegen die Mittelwerte im Be-reich der in der Literatur angegebenen Größen.


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6.3.2 Der E - Modul

Das arithmetische Mittel für den E - Modul betrug für die 52 geprüften weitge-hend fehlerfreien Gebrauchsproben 10899,62 N/mm². Für den Median errech-net sich ein Wert von 10575 N/mm². Die Standardabweichung beträgt dabei 1534,82. Daraus errechnet sich ein Variationskoeffizient von 7,1 %. Es zeigte sich ein Zusammenhang zwischen E - Modul und Rohdichte durch einem Korre-

lationskoeffizienten nach Pear-son von r = 0,68; für die Bezie-hung von Darrdichte zu E - Modul ergab sich ein Korrelati-onskoeffizient von 0,74. Den gleichen Wert stellte Bonne-mann (1980) fest.

Abbildung 16: Der Versuchsaufbau zur Ermittlung der E - Moduln

Tabelle 6-5: Die E – Moduln der verwendeten Pappelhölzer

Nr. E - Modul EB Nr. E - Modul EB Nr. E - Modul EB 1 9 507 N/mm² 19 11 857 N/mm² 37 12 788 N/mm²

2 7 466 N/mm² 20 10 575 N/mm² 38 10 285 N/mm² 3 11 019 N/mm² 21 13 395 N/mm² 39 13 112 N/mm² 4 10 203 N/mm² 22 7 922 N/mm² 40 10 183 N/mm² 5 10 335 N/mm² 23 - 41 13 163 N/mm² 6 10 347 N/mm² 24 10 086 N/mm² 42 9 893 N/mm² 7 10 083 N/mm² 25 - 43 11 871 N/mm² 8 10 959 N/mm² 26 13 012 N/mm² 44 11 562 N/mm² 9 9 099 N/mm² 27 - 45 12 635 N/mm² 10 9 111 N/mm² 28 9 889 N/mm² 46 - 11 8 463 N/mm² 29 10 917 N/mm² 47 11 613 N/mm² 12 9 483 N/mm² 30 11 746 N/mm² 48 9 485 N/mm² 13 9 459 N/mm² 31 13 486 N/mm² 49 - 14 10 443 N/mm² 32 - 50 9 229 N/mm² 15 12 172 N/mm² 33 12 958 N/mm² 51 - 16 10 311 N/mm² 34 12 652 N/mm² 52 11 903 N/mm² 17 9 738 N/mm² 35 11 801 N/mm² 18 10 815 N/mm² 36 13 452 N/mm²

Der nach DIN 52186 errechnete Mittelwert für den E - Modul von rd. 9673 N/mm² zeigt ein unerwartet gutes Ergebnis. Der ermittelte E - Modul ist damit deutlich höher gegenüber den Angaben von Bonnemann (1980), welcher einen mittleren E - Modul von 8300 N/mm² festgestellt hatte. Dagegen liegt das Un-


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tersuchungsergebnis im Bereich anderer Werte, die in der Literatur genannt werden.

Abbildung 17: Abhängigkeit des E - Moduls von der Rohdichte

Mit einem Korrelations-koeffizienten nach Pearson von r = 0,68 liegt ein enger Zusam-menhang von E - Modul und Rohdichte vor. Da-bei steht einer mittleren Rohdichte von 0,447 g/cm³ ein mittlerer E - Modul von 9673 N/mm² gegenüber.

6.3.3 Die Biegefestigkeit

Die mittlere Biegefestigkeit der nach S 13 sortierten, Lamellen – Stücke lag bei den 52 durchgeführten Versuchen bei 65, 736 N/mm², bei einer Standardab-weichung von 15, 963. Die Berechnung des Medians ergab einen Wert von 67,659 N/mm². Der Variationskoeffizient liegt bei 24,28 %. Die Prüfkörper wie-sen im Belastungsbereich keine Äste auf.

Abbildung 18: Biegefestigkeits-versuch


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Neben langfaserigen, splittrigen Bruchbildern kam es auch zu erstaunlich kurz-faserigen Brüchen. Der Bruch erfolgte dabei meist schnell und kam plötzlich ohne deutliche Ankündigung zustande.

Abbildung 19: Ansicht der kurzfase-rige Brüche

Tabelle 6-6: Die Biegefestigkeit der verwendeten Pappelhölzer

Nr. Biegefestigkeit Bll Nr. Biegefestigkeit Bll

1 68,776N/mm² 27 42,763 N/mm² 2 58,984 N/mm² 28 59,046 N/mm² 3 54,984 N/mm² 29 40,106 N/mm² 4 75,430 N/mm² 30 71,729 N/mm² 5 71,020 N/mm² 31 88,354 N/mm² 6 80,514 N/mm² 32 38,050 N/mm² 7 72,739 N/mm² 33 89,982 N/mm² 8 82,757 N/mm² 34 87,240 N/mm² 9 61,824 N/mm² 35 74,214 N/mm² 10 62,946 N/mm² 36 82,270 N/mm² 11 54,872 N/mm² 37 85,184 N/mm² 12 61,301 N/mm² 38 68,301 N/mm² 13 56,890 N/mm² 39 92,296 N/mm² 14 75,505 N/mm² 40 55,275 N/mm² 15 73,786 N/mm² 41 94,439 N/mm² 16 70,496 N/mm² 42 63,073 N/mm² 17 46,499 N/mm² 43 51,076 N/mm² 18 73,113 N/mm² 44 77,813 N/mm² 19 88,887 N/mm² 45 69,586 N/mm² 20 79,318 N/mm² 46 33,080 N/mm² 21 55,545 N/mm² 47 67,016 N/mm² 22 57,488 N/mm² 48 47,734 N/mm² 23 54,722 N/mm² 49 48,162 N/mm² 24 48,592 N/mm² 50 57,675 N/mm² 25 27,423 N/mm² 51 54,846 N/mm² 26 83,298 N/mm² 52 81,241 N/mm²


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Abbildung 20: Die Abhängigkeit von Biegefestigkeit zur Rohdichte

Die Beziehung von der Biegefestigkeit zur Roh- und Darrdichte ist mit r = 0,51 und r = 0,53 nicht so eng wie bei Betrachtung der Beziehungen der E – Moduln zur Roh- und Darrdichte.

Für eine orientierende Aussage wurde an 12 Brettern mit Ästen im Bereich des größten Biegemomentes die Biegefestigkeit bestimmt. Die Ästigkeit der ver-wendeten Bretter wurde nach DIN 40 74 gemessen. Die Querschnittsmaße der Bretter betrugen 129,5 mm Breite x 42,2 mm Dicke. Die ermittelten Ergebnisse der Festigkeitswerte in Abhängigkeit der Ästigkeit sind in Tabelle 6-6 enthalten.

Tabelle: 6-7: Biegefestigkeit von astigen Brettern

Nr. Sortierklasse (nach DIN 4074)

Ästigkeit (nach DIN 4074)

Astbeschreibung Biegefestigkeit

1 S 13 20 % Kantenast (schwarz) 39,99 N/mm² 2 S 10 22 % Einzelast (gesund) 43,78 N/mm² 3 S 13 14 % Astansammlung 48,80 N/mm² 4 S 13 15 % Einzelast (gesund) 45,07 N/mm² 5 S 13 17 % Einzelast (gesund) 43,67 N/mm² 6 S 13 12 % Einzelast (gesund) 29,26 N/mm² 7 S 7 44 % Einzelast (gesund) 13,59 N/mm² 8 S 13 18 % Streifast (gesund) 66,12 N/mm² 9 S 13 17 % Einzelast (gesund) 59,86 N/mm² 10 S 7 35 % Kantenflächenast 32,39 N/mm² 11 S 13 5 % Kantenast (gesund) 49,27 N/mm² 12 S 10 23 % Einzelast (gesund) 57,26 N/mm²

Mittelwert: 20,17 % 44,09 N/mm²


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Abbildung 21: Bruchbild von Brett Nr. 7

Der schräg verlaufende Ast, welcher zu einer Ästigkeit von 44 % führt, ist die Ursache für den geringen Wert der ermittelten Biegefestigkeit von 13,59 N/mm². Gut sichtbar ist der gesunde Flächenast auf der rechten Brettseite, welche sich auf der linken Brettseite als nicht gesund überwall-ter Kantenast zeigt.


Die Abbildung 15 stellt den Rissverlauf des einseitig aufge-treten Astes im Brett Nr. 4 gut dar. Bei einer Ästigkeit von 15 % erreichte das Brett eine Bie-gefestigkeit von 45,07 N/mm².


Der Riss am Kantenfläche-nast von 19 mm Durchmes-ser, welcher zu einer Sortie-rung nach S 7 führt, zeigt mit der erreichten Biegefestigkeit von 32,39 N/mm² deutlich

seine Wirkung. Gut sichtbar ist der kurzfaserige Bruch vor dem Kantenfläche-nast mit Fortsetzung im Bereich des gestörten Faserverlaufes am Streifast.


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6.4 Die Herstellung von Muster - Trägern aus Pappel

6.4.1 Herstellungsverfahren

Für die Kalibrierung der Keilzinkenanlage durchliefen 10 zufällig ausgewählte Bretter die stationäre, elektrische Holzfeuchtemesseinrichtung. Die ermittelten Werte wurden mit den Messungen des elektrischen Handfeuchte - Messgerätes abgeglichen. Dabei zeigten sich zwischen stationärer und mobiler elektrischer Feuchtemessung Abweichungen von durchschnittlich 0,6 %. Der festgestellte Höchstwert der Abweichung betrug dabei 3 %. Betrachtet man lediglich die an-deren neun Werte, beträgt die Differenz der beiden Mittelwerte nur 0,2 %. Um beide Geräte kalibrieren zu können, wurden von den beiden Brettern mit dem Höchst- und Niedrigstwert, sowie einem Brett, welches dem gemessenen Mit-telwert von 8,4 % entsprach, unmittelbar an den Messstellen Späne für Darr-proben entnommen. Für eine orientierende Aussage wurde eine Mischdarrpro-be aus Spänen aller Bretter zu etwa gleichen Anteilen gebildet. Aufgrund der Ergebnisse in Tabelle 6-7 konnten für die Abweichungen der Werte zwischen den Darrproben der für Fichte eingestellten stationären elektrischen Wider-standsmessung und des für Weißpappel eingestellten mobilen elektrischen Wi-derstandsmessgerätes, keine wesentlichen Zusammenhänge festgestellt wer-den. Aufgrund der Ergebnisse wurden die Einstellungen der el. Wiederstand-messung an der Keilzinkenanlage von 10 % ± 2 % für den Versuch beibehalten.

Tabelle 6-8: Gemessene Feuchewerte mit unterschiedlichen Verfahren

Probe Darrprobe Stationäre elektri-sche Holzfeuchte-messung (Keilzin-kenanlage)

Mobile elektrische Holzfeuchte-messung

Maximal-wert

13,5 % 16,3 % 13,3 %

Minimal-wert

7,2 % 7,5 % 7,5 %

Mittelwert 9,0 % 8,4 % 8,2 % Misch- probe

9,1 % 9,23 % (errechneter Mittelwert)

8,56 % (errechneter Mittelwert)

Vergleicht man den arithmetischen Mittelwert der 50 durchgeführten Messun-gen mit dem mobilen elektrischen Feuchtemessgerät von 10,6 % mit dem an 111 gemessenen Werten der 140er Brettware an der Keilzinkenanlage von 10,24 %, scheint doch nur ein geringer Unterschied zwischen mobiler und stati-onärer Messeinrichtung zu bestehen. Und dies, obwohl die Einrichtungen für unterschiedliche Holzarten (Weißpappel und Fichte) eingestellt waren.


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Insgesamt wurden 111 Bretter mit den Querschnittsmaßen 155 mm x (44) mm (Breite x Dicke) und 44 Bretter mit den Abmessungen 110 x (44) mm (Breite x Dicke) durch die Keilzinkenanlage geführt. Bei der 160er Brettware wurden 18 Bretter wegen zu hoher Holzfeuchte und 14 Bretter aufgrund zu geringem Feuchtegehalts ausgeworfen. Dies entspricht zusammen einer Fehlerquote von 28,8 %. Hinsichtlich der 110er Brettware mußten 2 Stück aufgrund erhöhter Feuchte und 11 Stück aufgrund zu geringer Holzfeuchte ausgesondert werden. Die Fehlerquote liegt entsprechend bei 29,5 %.

6.4.2 Die Verleimung des Pappelholzes

Im allgemeinen wird von einer guten Verleimfähigkeit der Pappelhölzer berichtet. Auch in anderen Bereichen der Pappelholzverarbeitung werden im allg. keine Sonderbehandlungen durchgeführt. Manchmal wird den Pappelhölzern allerdings eine besondere Saugfähigkeit zugeschrieben, wodurch es zu der Er-fordernis eines höheren Leimauftrages kommt. Bei der durchgeführten Flächenverleimung zur Herstellung der Musterträger wurde die für den modifizierten Melaminharz – Leim übliche Auftragsmenge von 400 g/m² gewählt. Besonderheiten konnten dabei nicht beobachtet werden.

Abbildung 24: Die Lamellen nach der Keilzinkung und Hobelung

Schwierigkeiten bereiteten die Krümmungen der Lamellen. Bei der Keilzinkung führte die Pressung der Verbindung des öfteren zum Scherbruch der äußeren Zinkenflanken, welche durch die Hobelung der Träger jedoch wieder be-seitigt wurden. Die vierseitige Hobelung im Anschluss der Keilzinkenpressung reichte nicht aus, um die für den rei-bungslosen Pressvorgang notwendigen Geradlinigkeit der Lamellen zu sorgen. So mussten beim Pressvorgang in der Spindelpresse mit Hilfe eines ca. 2000 kg Gewichtes die Lamellen plangedrückt werden.

Abbildung 25: Lamelle nach der Leimbenetzung auf der Förderstrecke zur Spannvorrichtung


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Abbildung 26: Die mit Leim benetzten Lamellen vor dem Pressen

Der Querdruck der Spannstäbe in der hydrauli-schen Presse reichte nicht aus, um ein befriedi-gendes Ergebnis hinsichtlich der Lamellenüber-stände beim ausgehärteten Träger zu errei-chen. Abbildung 27: Die Lamellenüberstände vor der Pressung in der hydraulischen Presse

Abbildung 27: Die Lamellenüberstände vor der Pressung

in der hydraulischen Presse

Abbildung 28: Ausgehärteter Träger vor der Hobelung

Aufgrund der Lamellenüberstände bei den ausgehärteten Trägern von bis zu 30 mm, mussten zwei Stück der insgesamt vier hergestellten großen Träger (6500 mm × 600 mm × 140 mm) auf 130 mm Breite gehobelt werden, um eine saube-re Oberfläche zu erreichen.


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6.4.3 Keilzinkenbiegeprüfungen

Von den 48 durchgeführten Keilzinkenbiegeprüfungen entfielen 35 auf Lamel-lenstücke der Sortierklasse S 13, 9 Stück auf die Sortierklasse S 10 und 4 Stück mit Markröhre. Die statistischen Daten sind in Tabelle 6-9 aufgeführt.

Tabelle 6-9: Die Mittelwerte der Keilzinkenbiegeprüfungen

Sortierklasse Arithmetischer Mittelwert

Median (Zentralwert)

Gesamt: 39,13 N/mm² 39,76 N/mm² S 13 40,86 N/mm² 40,94 N/mm² S 10 34,13 N/mm² 34,44 N/mm² Markröhre 35,24 N/mm² 34,05 N/mm²

Insgesamt ergab sich eine Standardabweichung von 6,41. Daraus errechnet sich ein Variationskoeffizient von 16,38 %.

Der Durchschnittswert der Keilzinkenbiegefestigkeit liegt damit über dem gefor-derten Wert für die Nadelholzsortierklasse S 13. Der Maximalwert der geprüften Keilzinkenverbindungen lag bei 51,49 N/mm². Mit Ausnahme der beiden Proben Nr. 43 und Nr. 48 lagen alle geprüften Stücke in dem geforderten Rahmen der

Festigkeitswerte für Keil-zinkenbiegeprüfungen der Studiengemeinschaft Holz-leimbau e. V.. Danach darf keine Probe den charakteris-tischen Wert der jeweiligen Sortierklasse um mehr als 10 % unterschreiten.

Abbildung 29: Keilzinkenbiegeprüfung der Sortierklasse S 13

Bei der Beurteilung des Bruchbildes wird für gewöhnlich zwischen einem Scherbruch in den Zinkenflanken (S), dem Bruch im Zinkengrund (G), dem Bruch neben der Zinkung (A) und einem Mischbruch (M) zwischen S,G und A unterschieden.

Von den 48 geprüften Keilzinkenverbindungen wurden 25 Scherbrüche in den Zinkenflanken, 15 Mischbrüche, 2 Brüche am Zinkengrund und 6 Brüche neben der Zinkung festgestellt.


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Abbildung 30: Bruchbild eines Scherbruches in den Zinkenflanken

Tabelle 6-10: Die Keilzinkenbiegefestigkeit des Untersuchungsmaterials

Nr. Sortier-klasse

Keilzinken-biegefestigkeit

Nr. Sortier-klasse

Keilzinken-biegefestigkeit

1 S 13 49,11 N/mm² 25 S 13 41,67 N/mm² 2 S 13 35,81 N/mm² 26 S 13 35,75 N/mm² 3 S 13 34,60 N/mm² 27 S 13 39,61 N/mm² 4 S 13 39,84 N/mm² 28 S 13 44,13 N/mm² 5 S 13 37,27 N/mm² 29 S 13 37,75 N/mm² 6 S 13 39,68 N/mm² 30 S 13 42,89 N/mm² 7 Markröhre 34,05 N/mm² 31 S 13 36,59 N/mm² 8 Markröhre 33,38 N/mm² 32 S 13 50,03 N/mm² 9 Markröhre 41,17 N/mm² 33 S 13 51,49 N/mm² 10 S 10 27,89 N/mm² 34 S 13 40,65 N/mm² 11 S 10 30,50 N/mm² 35 S 13 40,47 N/mm² 12 S 13 40,21 N/mm² 36 S 13 35,00 N/mm² 13 S 13 43,67 N/mm² 37 S 13 49,42 N/mm² 14 S 10 35,87 N/mm² 38 S 13 44,23 N/mm² 15 S 13 43,94 N/mm² 39 S 13 47,35 N/mm² 16 S 13 41,53 N/mm² 40 S 13 44,72 N/mm² 17 S 10 38,89 N/mm² 41 S 13 45,12 N/mm² 18 S 10 36,65 N/mm² 42 S 10 43,40 N/mm² 19 S 10 34,75 N/mm² 43 S 13 24,75 N/mm² 20 S 10 29,32 N/mm² 44 S 13 32,30 N/mm² 21 S 13 37,82 N/mm² 45 S 13 42,36 N/mm² 22 Markröhre 32,36 N/mm² 46 S 13 45,51 N/mm² 23 S 10 29,90 N/mm² 47 S 13 49,12 N/mm² 24 S 13 40,94 N/mm² 48 S 13 24,67 N/mm²


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6.4.4 Scherprüfung der Leimfugen

Zur Qualitätsüberprüfung der Leimfugen wurden entsprechend den Anforderun-gen der Studiengemeinschaft Holzleimbau e. V. nach dem Gütezeichen Holz-leimbau RAL RG 421 Festigkeitsprüfungen der Leimfugen durchgeführt.

Bei insgesamt 144 Prüfungen ergibt sich ein Mittelwert von 8,44 N/mm². Der Median liegt bei 8,51 N/mm². Für die Standardabweichung ergibt sich ein Wert von 1,67 und für den Variationskoeffi-zienten entsprechend ein Wert von 19,78 %.

Abbildung 31: Detailbild einer gebrochenen

Leimfuge

Mit einem Mittelwert von 8,44 N/mm² ist die Verleimfestigkeit als ausgespro-chen gut zu beurteilen. Die Verleimfestigkeit liegt damit deutlich über der von der Studiengemeinschaft Holzbau e. V. geforderten Festigkeit von i.d.R. 6,0 N/mm².

Diesen guten Ergebnissen kommt insbesondere Aufmerksamkeit zu im Hinblick auf die Beurteilung der Güte der Verleimung im Zusammenhang mit den Er-gebnissen der Delaminierungsversuche. Durch die erzielten Werte kann der Pappel eine ausgesprochen gute Verleimfähigkeit zugesprochen werden.

Wie aus umseitiger Tabelle 6-11 ersichtlich, lagen nur wenige Werte unterhalb des tolerierbaren Rahmens für die Verleimgüte. Diese Probestücke besaßen sichtbar offene Leimfugen welche vermutlich nicht mit dem erforderlichen Pressdruck gespannt worden, was wahrscheinlich auf die vorhandenen Krüm-mungen und Minderdicken der Lamellen zurückzuführen ist. Lässt man die 3 Minimalwerte der fehlerhaften Verleimungen außer Betracht, ergibt sich für das arithmetische Mittel ein Wert von 8,57 N/mm². Es ergibt sich dann eine Stan-dardabweichung von 1,42 und daraus entsprechend ein Variationskoeffizient von 16,57 %.

Abbildung 32: Ein Prüfstab in der Apparatur zur Bestimmung der Scherfestigkeit der Leim-fugen


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Tabelle 6-11: Die Scherfestigkeit der Leimfugen aller hergestellten Probeträger

Nr. Scher- festigkeit

Nr. Scher-festigkeit

Nr. Scher-festigkeit

Nr. Scher- festigkeit

1 11,40 N/mm² 37 12,51 N/mm² 73 9,56 N/mm² 109 10,09 N/mm² 2 10,12 N/mm² 38 7,01 N/mm² 74 8,51 N/mm² 110 1,83 N/mm² 3 11,40 N/mm² 39 7,90 N/mm² 75 9,94 N/mm² 111 8,42 N/mm² 4 9,05 N/mm² 40 8,51 N/mm² 76 8,03 N/mm² 112 8,68 N/mm² 5 9,50 N/mm² 41 9,60 N/mm² 77 8,80 N/mm² 113 7,56 N/mm² 6 9,09 N/mm² 42 8,45 N/mm² 78 8,86 N/mm² 114 9,79 N/mm² 7 10,10 N/mm² 43 7,20 N/mm² 79 7,55 N/mm² 115 7,23 N/mm² 8 8,74 N/mm² 44 9,16 N/mm² 80 9,77 N/mm² 116 7,39 N/mm² 9 8,10 N/mm² 45 7,38 N/mm² 81 8,56 N/mm² 117 8,31 N/mm² 10 7,28 N/mm² 46 8,12 N/mm² 82 8,00 N/mm² 118 8,69 N/mm² 11 9,80 N/mm² 47 7,84 N/mm² 83 8,47 N/mm² 119 7,04 N/mm² 12 8,92 N/mm² 48 7,02 N/mm² 84 10,43 N/mm² 120 8,42 N/mm² 13 10,34 N/mm² 49 9,36 N/mm² 85 7,10 N/mm² 121 8,90 N/mm² 14 10,81 N/mm² 50 8,30 N/mm² 86 10,46 N/mm² 122 7,51 N/mm² 15 9,16 N/mm² 51 8,39 N/mm² 87 8,41 N/mm² 123 6,98 N/mm² 16 8,19 N/mm² 52 7,78 N/mm² 88 8,10 N/mm² 124 8,87 N/mm² 17 9,02 N/mm² 53 9,65 N/mm² 89 9,30 N/mm² 125 6,48 N/mm² 18 9,53 N/mm² 54 11,00 N/mm² 90 8,12 N/mm² 126 4,59 N/mm² 19 10,14 N/mm² 55 11,19 N/mm² 91 8,49 N/mm² 127 6,50 N/mm² 20 10,82 N/mm² 56 10,20 N/mm² 92 8,47 N/mm² 128 8,31 N/mm² 21 10,34 N/mm² 57 10,11 N/mm² 93 6,24 N/mm² 129 7,04 N/mm² 22 10,14 N/mm² 58 9,93 N/mm² 94 7,31 N/mm² 130 7,89 N/mm² 23 8,83 N/mm² 59 4,87 N/mm² 95 7,79 N/mm² 131 8,78 N/mm² 24 11,57 N/mm² 60 9,00 N/mm² 96 8,04 N/mm² 132 8,99 N/mm² 25 9,33 N/mm² 61 10,44 N/mm² 97 11,12 N/mm² 133 8,50 N/mm² 26 8,39 N/mm² 62 6,86 N/mm² 98 9,94 N/mm² 134 7,68 N/mm² 27 5,02 N/mm² 63 6,32 N/mm² 99 9,72 N/mm² 135 2,00 N/mm² 28 7,88 N/mm² 64 8,62 N/mm² 100 9,02 N/mm² 136 8,50 N/mm² 29 7,92 N/mm² 65 7,20 N/mm² 101 7,86 N/mm² 137 7,18 N/mm² 30 6,40 N/mm² 66 7,16 N/mm² 102 9,85 N/mm² 138 7,86 N/mm² 31 7,87 N/mm² 67 9,92 N/mm² 103 8,94 N/mm² 139 8,96 N/mm² 32 4,75 N/mm² 68 8,60 N/mm² 104 10,34 N/mm² 140 10,10 N/mm² 33 7,72 N/mm² 69 6,18 N/mm² 105 8,12 N/mm² 141 2,91 N/mm² 34 6,38 N/mm² 70 9,06 N/mm² 106 9,41 N/mm² 142 8,51 N/mm² 35 8,16 N/mm² 71 10,74 N/mm² 107 9,75 N/mm² 143 5,11 N/mm² 36 8,97 N/mm² 72 7,67 N/mm² 108 8,58 N/mm² 144 8,61 N/mm²


76

6.4.5 Delaminierungsprüfungen

Insgesamt sind 5 Delaminierungsprüfungen durchgeführt worden. Alle Proben wurden von den hergestellten Musterträgern entnommen. Dabei wurde der 1. Delaminierungszyklus bereits am 1. Tag nach der Verleimung begonnen. Durch die Aushärtezeit des verwendeten modifizierten Melaminharz-Leimes, welche vom Hersteller BASF mit 3 Tagen angegeben wird, fiel das Ergebnis entspre-chend schlecht aus. Bei diesem Durchgang betrug der Anteil der delaminierten Leimfugen nahezu 90 %. Die Ergebnisse der weiteren 4 Delaminierungszyklen, die hinsichtlich des zeitlichen Abstandes der guten fachlichen Praxis entspre-chen, sind in Tabelle 6-8 wiedergegeben. Die Resultate der Delaminierungsprü-fungen sind von hohen Anteilen offener Leimfugen geprägt. Nach den Ergeb-nissen wurde kein Probestück den Anforderungen nach DIN EN 391, welche eine max. zulässige Delaminierung von 4 % der Leimfugen zulässt, gerecht. Wichtiger jedoch als das Ergebnis an sich, sind die Betrachtungen und Bemü-hungen um mögliche Ursachen für diese Resultate.

Tabelle 6-12: Ergebnisse der Delaminierungsprüfungen

Tag der Delaminie-rung

Entspricht dem ...Tag nach der Verleimung

Durchschnittli-cher Anteil der offenen Leim-fugen

Anteil der offenen Leimfugen nach G und K Trägerab-schnitten getrennt

G - Träger K - Träger

05. März 2001 5. Tag 54,07 % 53,38 % 54,75 % 12. März 2001 12. Tag 44,96 % 45,11 % 44,80 % 10. April 2001 41. Tag 14,31 % 19,52 % 9,10 % 18. April 2001 49. Tag 11,48 % 11,24 % 11,71 %

Bei den Delaminierungsversuchen bestätigte sich die enorme Wasseraufnah-mefähigkeit der Pappelhölzer. Die nach dem Verfahren B der DIN EN 391 be-handelten Probestücke wiesen nach der Vakuum/Druck Behandlung Wasser-gehalte von ca. 220 % bis 260 % auf. Auch Tiedemann (1975) nennt eine ma-ximale Wasseraufnahme von Populus nigra ssp. Robusta von 250 %. Entspre-chend dauerten die Trockenvorgänge sehr lange. Nach ca. 40 Stunden Tro-ckenzeit lagen die meisten Probestücke im Bereich des ursprünglichen Gewich-tes ±15 %. Damit liegt die Trocknungszeit bei dem ca. 2,5fachen des gewöhnli-chen Zeitrahmens für die Fichte. Ähnliches ist auch von dem Holz der Weißtan-ne bekannt, welches ebenso wie das der Pappeln auch im lebenden Baum ei-nen Nasskern mit sehr hohem Wassergehalt besitzen kann. Im Einzelnen kön-nen folgende Faktoren von Bedeutung sein. Sofern man die mangelhafte Mi-schung des Leimes ausschließen kann, welches die guten Resultate aus den Scherprüfungen der Leimfugen nahe legen, richtet sich das Augenmerk der Be-trachtung auf die Vorgänge während des Trocknens.


77

Abbildung 33: Delaminierungsprobe nach dem Trocknen

Bei einer Temperatur im Trockenofen von 65° C bis 75° C, einer relativen Luft-feuchte von 8 % bis 10 % und einer zirkulierenden Luftgeschwindigkeit von 2 m/s bis 3 m/s kann von einer scharfen Trocknung gesprochen werden. Dies hat zur Folge, dass die äußeren Schichten des Holzes sehr schnell trocknen, wäh-rend im inneren des Holzes über lange Zeit noch sehr hohe Feuchtegehalte vorhanden sind. Nach 20stündiger Trocknung wiesen die Proben noch Feuch-tegehalte von über 40 % auf und lagen damit noch oberhalb des Fasersätti-gungspunktes. Zu diesem Zeitpunkt war bereits eine Volumenänderung des Holzes in Verbindung mit lokalen Einfällen an der Holzoberfläche eingetreten. Auch waren erste delaminierte Leimfugen vorhanden. Der Verdacht des Zellkol-lapses bestätigte sich mit dem Blick durch die Lupe. Aufgrund der unterschiedli-chen Feuchtegehalte während der Trocknung entstehen im Holz enorme kapil-lare Zugspannungen welche in Verbindung mit kollabierten Zellen den Wasser-transport zur Oberfläche abreißen lassen können (Welling, mündl. Mitteilung 2001).

Abbildung 34: Detailaufnahme einer Delaminierungsprobe nach dem Trockenvorgang mit Schwundrissen


78

6.5 Die werkstofftechnische Überprüfung der Muster - Träger

Für die bei der Forschungs- und Materialprüfungsanstalt geprüften Träger er-gaben sich die in Tab. 6-9 festgestellten Rohdichten. Der Mittelwert für die Rohdichte lag dabei bei 428,20 kg/m³.

Tabelle 6-13: Die Rohdichten der geprüften Musterträger

Träger Nr. Rohdichte bei u = 10 ± 2 % G 1

(6500 mm x 600 mm x 140 mm) 417,77 kg/m³

G 2 (6500 mm x 600 mm x 140 mm)

443,42 kg/m³

G 3 (6500 mm x 600 mm x 130 mm)

438,08 kg/m³

K 1 (3000 mm x 300 mm x 90 mm)

421,57 kg/m³

K 2 (3000 mm x 300 mm x 90 mm)

417,73 kg/m³

K 3 (3000 mm x 300 mm x 90 mm)

430,65 kg/m³

Im folgenden sollen der Prüfablauf der einzelnen Träger und die jeweiligen Er-gebnisse dokumentiert werden.

Die G - Träger wurden mit Laststufen von 15,5 KN pro Kolben, entsprechend bei 4 Kolben mit 62 KN belastet. Nach dem Erreichen der ersten Laststufe wur-den die Träger entlastet und erneut mit der ersten Laststufe belastet. Dabei zeigten die Träger G 1, G 2 und G 3 jeweils die gleiche Durchbiegung. Insge-samt wurden 4 Laststufen angefahren und jeweils die Durchbiegung zur Be-rechnung der E - Moduln abgelesen.

Abbildung 35: Der Träger G 1 im Biegeversuch


79

Der Träger G 1 wies im Bereich des größten Biegemoments innerhalb der 4 untersten Lamellen keine Keilzinkenverbindungen auf (siehe Anhang Lamellen-skizze - Trägeraufbau). Bei einer Gesamtbelastung von 400 KN erfolgte der Anbruch der untersten Lamelle. Bei der weiteren Belastung kam es unter einer Bruchlast von 488,8 KN zur Zerstörung des Trägers.

Abbildung 36: Der Träger G 1 beim Bruch der ersten Lamelle

Daraus errechnet sich für die Biegefestigkeit bei einer Bruchlast von 400 KN eine max. Biegespannung von 48,21 N/mm². Für die Bruchlast von 488,8 KN entsprechend eine Biegefestigkeit von 58,92 N/mm².

Abbildung 37: Das Bruchbild des Trägers G 1

Unter Berücksichtigung des Schubverformungsanteils von ca. 12 % errechnet sich für den Träger G 1 ein E - Modul von 9652 N/mm².

Der Träger G 2 wies Keilzinkenverbindungen im Bereich des größten Biege-moments auf (siehe Anhang Lamellenskizze - Trägeraufbau. Der Bruch des Trägers erfolgte bei einer Gesamtlast von 330 KN. Daraus errechnet sich eine Biegefestigkeit von 39,78 N/mm².


80

Abbildung 38: Biegeprüfung des Trägers G 2

Abbildung 39: Bruchbild des Trägers G 2

Dabei erfolgte der Bruch im Holz, während die Keilzinkenverbindungen der Belastung stand-hielten. Unter Berücksichtigung des Schubverformungsanteils von ca. 12 % be-rechnet sich für den Träger G 2 ein E - Modul von 9981 N/mm². Das Bruchbild war kurzfaserig, Schubfalten waren nicht vorhanden.

Abbildung 40: Bruchbild des Trägers G 3

Der aus S 10 sortierten Brettern hergestellte Trä-ger G 3 wies eine Bruch-last von insgesamt 386 KN auf. Entsprechend ergibt sich eine Biegefestigkeit von 50,11 N/mm². Unter Berücksichtigung des Schubverformungsanteils von ca. 12 % berechnet sich der E - Modul von 9868 N/mm².


81

Tabelle 6-14: Ergebnisse der Biegeprüfung der G - Träger

Träger Nr. Sortierklasse der Lamellen

Biege- festigkeit

E - Modul mit Schubverformung

G 1 S 13 48,21 N/mm² (58,92 N/mm²)

9852 N/mm²

G 2 S 13 39,78 N/mm² 9981 N/mm² G 3 S 10 50,11 N/mm² 9868 N/mm² Mittelwert 46,03 N/mm²

(49,60 N/mm²) 9900 N/mm²

Die Abbildung 31 zeigt die Prüfverlauf als Auszug eines Rollenschreibers. Da-bei gibt die x – Achse die Durchbiegung pro Teilstrich in 10mm und die y – Ach-se die dazugehörige Kraft pro Kolben in 10 KN pro Teilstrich an. Gut zu sehen ist der Bruch der untersten Lamelle des Trägers G 1 bei (4 x)100 KN, bevor dann die Zerstörung bei 120,2 KN (x 4 Kolben) erfolgte.

Abbildung 41: Prüfdiagram der G - Träger

G 1

G 2

G 3

0 10 20 30 Durchbiegung in mm

0

1

0

20

30

40

5

0

60

70

80

9

0 B

elas

tung

in K

N


82

Die Prüfung der K - Träger erfolgte entsprechend den Abmessungen (Länge: Höhe < 10) auf Schubfestigkeit. Hierbei wurde lediglich eine Laststufe von 22 KN pro Kolben, entsprechend 44 KN Gesamtlast angefahren, bei der die Durchbiegung abgelesen wurde. Nach der Entlastung und Wiederbelastung wurde keine Differenz hinsichtlich der Durchbiegung festgestellt. Anschließend wurde unter stetiger Kraftzunahme bis zum Schubbruch der Träger hochgefah-ren.

Abbildung 42: Prüfung des Trägers K 1

Der Träger K 1 wurde mit einer Gesamtlast von 146,6 KN belastet.

Bei dieser Last erfolgte ein Schubbruch im Bereich des rechten Auflagers. Der Bruch erfolgte dabei im oberen Drittel des Trägers, d. h. außerhalb des größten Schubmoments. Bei der Betrachtung zeigte sich die fehlerhafte 2. Leimfuge am rechten Auflager des Trägers. Damit hatte der Träger seine max. Schubspannung nicht erreichen können. Entsprechend errechnet sich für den Träger eine Schubfestigkeit von 4,07 N/mm².

Abbildung 43: Der Bruch durch die Leimfuge des Trägers K 1

Abbildung 44: Prüfung des Trä-gers K 2

Der Träger K 2 war ohne Keilzinkenverbindungen gefertigt worden. Die Zer-störung erfolgte bei einer

Belastung mit 210 KN. Dies entspricht einer max. Schubspannung von 5,83 N/mm². Der Bruch erfolgte am rechten Auflagers, im unteren Drittel des Trä-gers, welcher somit wiederum nicht im Bereich der max. Schubspannung lag.


83

Abbildung 45: Schubfalten nach Belastung des Trä-gers K 2

Der Bruch des Trägers K 3 erfolgte im Be-reich der max. Schubspannung bei einer Belastung von 214 KN. Damit erreichte der Träger K 2 eine Schubfestigkeit von 5,94 N/mm².

Abbildung 46: Schubbruch des Trägers K 3

Abbildung 46 zeigt den Bruch des Trä-gers K 3 durch den mittleren Bereich. Damit erfolgte der Bruch im Bereich der maximalen Schub-spannung. Die Ergeb-nisse der Träger sind in Tabelle 6 -15 zu-sammengestellt. Es ergibt sich für die drei geprüften Probe - Träger ein Mittel-wert für die Schubfestigkeit von 5,28 N/mm².

Tabelle 6-15: Die Ergebnisse der Schubfestigkeitsprüfungen

Träger Nr. Sortierung der Lamellen

Schubfestigkeit

K 1 S 13 4,07 N/mm² K 2 S 13 5,83 N/mm² K 3 S 13 5,94 N/mm²

Mittelwert 5,28 N/mm²


84

Abbildung 47 zeigt die Belastungskurven der K - Träger. Auf der x - Achse ist wiederum die Durchbiegung in 10 mm pro Teilstrich aufgetragen, auf der y - Achse ist die Krafteinwirkung in 10 KN pro Teilstrich und Druckkolben zu ent-nehmen. Abbildung 47: Prüfdiagramm der K - Träger K 2

K 1 K 3

0 10 20 30 0 10 20 30 Durchbiegung in mm

0

10

2

0

30

40

50

60

70

8

0 B

elas

tung

in K

N

B


85

6.6 Bisherige Versuche und Erkenntnisse mit dem Produkt BSH aus Pappel

Abhängig von der Umsetzung der Europäischen Normen in national - staatli-ches Recht ist es möglich, dass in anderen Ländern der Europäischen Union bereits Brettschichtholz aus Pappel hergestellt und verwendet werden könnte. Hinweise auf ein solches Produkt liegen insbesondere aus Frankreich vor, wo das Centre Technique du Bois et de l`Ameublement (CTBA) aufgrund fehlender Verwendungsmöglichkeiten und steigenden Holzeinschlages der Pappeln in der Vergangenheit verschiedene Untersuchungen zur Verwendung der Pappelhöl-zer durchführte. Insbesondere die Untersuchung von Blachon (1987) beschäf-tigte sich mit der Sortierung und Herstellung von BSH – Träger aus den Pap-pelhölzern. Aufgrund der französischen Norm NF B 52001 ist es dort möglich, Pappelhölzer im Hochbau zu verwenden, was in den 80er Jahren bereits zum Einsatz von BSH aus Pappel in einigen Pilotprojekten geführt haben soll (Fraanje, 1998).

Im Jahre 1993 gab es an der Universität Metz Untersuchungen zu den Festig-keitseigenschaften glasfaserverstärkten Brettschichtholzes aus Pappelholz.

Fraanje (1998) berichtet von der Verwendung der Pappelhölzer für die Herstel-lung von Brettschichtholz in Ungarn (Kaijli, 1977) und dem ehemaligen Jugos-lawien (Milosavljevic, 1983).

In der ehemaligen DDR arbeitete Kreße (1987) in Zusammenarbeit mit der Bau-forschungsanstalt (Baufa) und dem Fertighaushersteller des Kombinates Neu-ruppin an der Verwirklichung und Erforschung der Möglichkeiten des Einsatzes von Pappelhölzern für die Herstellung von Brettschichtholz.

Aber auch auf dem Gebiet der alten Bundesrepublik Deutschland wurden in der Vergangenheit Musterträger aus Pappelholz hergestellt. Die FMPA prüfte be-reits 1974 einige solcher Brettschichthölzer.

Die Ergebnisse der mechanischen und physikalischen Eigenschaften der 1974 durch die Forschungs- und Materialprüfungsanstalt (FMPA) durchgeführten Un-tersuchungen sind in umseitiger Tabelle aufgeführt.


86

Tabelle 6-16: Prüfergebnisse der FMPA von Pappel - Brettschichtholzträgern 1974

Trägermaß Breite x Höhe

Aufla-ge-

länge

Last-stellen

Bruch-last

Maximale Biege-

spannung

Maximale Schub-

spannung

E - Modul

Mittlere Holz-

feuchte

159 mm x 622 mm

6000 mm

4 52400 kp

383 kp/cm²

39,7 kp/cm²

101000 kp/cm²

10,5 %

120 mm x 1013 mm

9000 mm

8 42560 kp

233 kp/cm²

26,3 kp/cm²

109000 kp/cm²

9,9 %

120 mm x 600 mm

6000 mm

4 21200 kp

221 kp/cm²

22,0 kp/cm²

91000 kp/cm²

7,0 ->24 %

120 mm x 600 mm

6000 mm

4 31520 kp

328 kp/cm²

32,8 kp/cm²

91000 kp/cm²

7,0 – 22,2 %

120 mm x 600 mm

6000 mm

4 25520 kp

266 kp/cm²

26,5 kp/cm²

91000 kp/cm²

6,6 – 16,9 %

Bei den 1987 durchgeführten Untersuchungen von Blachon kamen die Klone ‘Robusta’, ‘I 45/51’ und ‘I 214’ zum Einsatz. Dabei wurden bei einer Holzfeuchte von u = 12 % durchschnittliche Rohdichten von 450 kg/m³ für das Holz von ‘Ro-busta’, 410 kg/m³ für den Klon ‘I 45/51’ und 380 kg/m³ für ‘I 214’ festgestellt. Geprüft wurden bei der Untersuchung auch unterschiedliche Sortierklassen der visuellen und maschinellen Sortierung und deren Festigkeitseigenschaften. Verschiedene Sortierklassen und Klone wurden dann auch bei der Fertigung der BSH - Träger verwendet und getestet. Zum Einsatz kam dabei ein Resor-zinharz - Kleber. Dabei zeigten sich zwischen den Klonen Robusta’ und ‘I 45/51’ bezüglich der mechanischen und physikalischen Eigenschaften nur wenig Un-terschiede, während der Klon ‘I 214’ hinsichtlich der Rohdichte und den Festig-keitswerten geringere Werte aufwies (Blachon, 1987). In der nachfolgenden Tabelle sind die nach Sortierklassen getrennten Festigkeitseigenschaften wie-dergegeben.

Tabelle 6-17: Einfluss der Sortierung auf die Festigkeitseigenschaften der Lamellen nach Blachon (1987)

Sortier-klasse

Classe B Panache Classe S Visuel Iso- grecomat

Mittelwert Biegefestig-keit

30,3 Mpa 39,0 Mpa 43,0 Mpa 44,5 Mpa 44,8 Mpa

Mittelwert E - Modul

10220 Mpa 12380 Mpa 12525 Mpa 13040 Mpa 12800 Mpa

Mittelwert Rohdichte

432 kg/m³ 474 kg/m³ 482 kg/m³ 476 kg/m³ 472 kg/m³


87

Insgesamt wurden bei der Untersuchung 30 Muster - Träger geprüft. Die dabei ermittelten Festigkeitswerte sind in Tabelle 6-18 aufgezeichnet.

Tabelle 6-18: Zusammenfassung der Ergebnisse der BSH-Trägerprüfung aus Pappel nach Blachon (1987)

Rèf poutre

Clône Classement Humi-dité

Masse Volumique

Module élasticité

Contrainte rupture

Ver-suchs-träger

Klon / Klonge- mische

Sortierklasse Holz-feuchte

Rohdichte E - Modul Biege-festigkeit

A1 Robusta C 123 13 % 487 kg/m³ 11600 MPa 29,3 MPa A2 Robusta C 123 13 % 487 kg/m³ 12200 MPa 46,5 MPa A3 Robusta C 123 14 % 478 kg/m³ 12000 MPa 45,7 MPa A4 Robusta C 123 14 % 475 kg/m³ 12500 MPa 38,0 MPa A5 Robusta C 123 13 % 481 kg/m³ 12300 MPa 45,6 MPa B1 I 45/51 C 123 12 % 481 kg/m³ 12500 MPa 49,9 MPa B2 I 45/51 C 123 13 % 463 kg/m³ 12300 MPa 45,4 MPa B3 I 45/51 C 123 11 % 487 kg/m³ 13200 MPa 33,6 MPa B4 I 45/51 C 123 11 % 500 kg/m³ 13200 MPa 39,0 MPa B5 I 45/51 C 123 12 % 493 kg/m³ 13200 MPa 25,7 MPa C1 I 214 C 123 12 % 438 kg/m³ 10600 MPa 30,2 MPa C2 I 214 C 123 12 % 460 kg/m³ 10700 MPa 39,8 MPa C3 I 214 C 123 11 % 402 kg/m³ 9500 MPa 23,8 MPa C4 I 214 C 123 13 % 420 kg/m³ 9500 MPa 32,1 MPa C5 I 214 C 123 11 % 438 kg/m³ 10800 MPa 25,7 MPa P1 Robusta/

I 214 C 123 11 % 475 kg/m³ 12800 MPa 42,0 MPa

P2 Robusta/ I 214

C 123 12 % 463 kg/m³ 12300 MPa 42,5 MPa

P3 Robusta/ I 214

C 123 12 % 463 kg/m³ 12300 MPa 40,9 MPa

P4 Robusta/ I 214

C 123 12 % 469 kg/m³ 12600 MPa 44,3 MPa

P5 Robusta/ I 214

C 123 12 % 500 kg/m³ 11900 MPa 25,3 MPa

V1 Robusta Visuel 10 % 481 kg/m³ 12600 MPa 40,7 MPa V2 Robusta Visuel 13 % 487 kg/m³ 13600 MPa 39,6 MPa V3 Robusta Visuel 13 % 475 kg/m³ 12800 MPa 47,6 MPa V4 Robusta Visuel 12 % 472 kg/m³ 13100 MPa 47,5 MPa V5 Robusta Visuel 13 % 469 kg/m³ 13100 MPa 46,9 MPa I1 Robusta ISO grecomat 13 % 484 kg/m³ 13200 MPa 41,3 MPa I2 Robusta ISO grecomat 13 % 463 kg/m³ 12700 Mpa 28,7 MPa I3 Robusta ISO grecomat 11 % 463 kg/m³ 12600 MPa 42,8 MPa I4 Robusta ISO grecomat 12 % 469 kg/m³ 12600 MPa 50,2 MPa I5 Robusta ISO grecomat 12 % 490 kg/m³ 13500 MPa 36,1 MPa


88

Das Kombinat Baufa, Forschungsinstitut prüfte 1989 ebenfalls BSH – Bauteile für den Einsatz in landwirtschaftlichen Stallungsgebäuden mit den Quer-schnittsmaßen 288 mm x 97 mm (Höhe x Breite). Die ermittelten Kennwerte bei Prüfung der Träger sind in Tabelle 6-19 aufgeführt.

Tabelle 6-19: Prüfwerte von 6 Prüfbalken aus Pappelholz nach Baufa (1989)

Trä-ger Nr.

Holz-feuchte

u

Rohdichte Biege- festigkeit

E - Modul aus Bie-

gung

KZV (250 mm)

Bemer-kungen

1 9,8 % 487 kg/m³ 27,8 N/mm²

9130 N/mm²

< Astbruch

2 10,1 % 578 kg/m³ 26,2 N/mm²

9050 N/mm²

> Keilzink.

3 10,2 % 448 kg/m³ 28,2 N/mm²

9230 N/mm²

< Keilzink.

4 10,1 % 472 kg/m³ 30,4 N/mm²

10030 N/mm²

> Astbruch

5 10,7 % 460 kg/m³ 26,6 N/mm²

9310 N/mm²

< Astbruch

6 10,6 % 486 kg/m³ 22,0 N/mm²

8610 N/mm²

< Astbruch

Mittel-werte

10,3 % 479 kg/m³ 26,9 N/mm²

9230 N/mm²

Vor dem Hintergrund, dass manche Klone der Pappeln nur sehr bedingt für die Herstellung von Brettschichtholz und die Verwendung als Bauholz geeignet sind und auch in Frankreich sehr viel Holz unterschiedlicher Klone vorhanden ist, wurde 1993 an der Universität Metz die Verbesserung der mechanischen Ei-genschaften von BSH aus Pappel durch Glasfaserverstärkung untersucht. In Modellversuchen verfolgte man v. a. die beiden Ziele der Stabilitätssteigerung und der Homogenisierung der Festigkeitseigenschaften von schlechteren La-mellen. In dieser Untersuchung wurden 275 Lamellenstücke hinsichtlich der E -Moduln untersucht. Dabei erhielten Jodin et al. (1993) eine zweigipflige Vertei-lung. Insgesamt lagen die Werte zwischen 3000 MPa und 18000 MPa, die bei-den Hochpunkte kamen durch die Beiden Sorten I 214 bei 6000 MPA bzw. für Robusta bei 12000 MPa zustande. Der E - Modul auf Zugbelastung lag bei 8616 MPa. Die Rohdichte der verwendeten Pappelsorten betrug zwischen 0,36 kg/dm³ und 0,48 kg/dm³.


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Die nachfolgende Tabelle 6-20 zeigt die ermittelten Festigkeitseigenschaften der Musterstücke bei verschiedener Lamellenanzahl mit und ohne Glasfaser-verstärkung.

Valeurs moyennes du module d`élasticité et de la contrainte à rupture en flexion de poutres lamellées renforcées

Tabelle 6-20: Durchschnittliche E - Moduln- und Biegefestigkeitswerte von Brettschichtholz - Trägern

Nom-bre de

plis

Type de poutre E (MPa) δ E (renforcé non renforcé)

δ rupt (MPa)

Lamellen-

anzahl

Trägertyp / Anzahl der Glasfaserschichten

E – Modul in MPa

Veränderung der modifizier-

ten Träger

Biege-festigkeit in

MPa

5

non renforcé*

renforcé une couche**

renforcé deux couche***

7453 (± 3%)

8223 (± 5%)

8960 (± 4%)

-

10 %

20 %

61 (± 8%)

59 (± 17%)

60 (± 23%)

7

non renforcé*



6274 (± 6%)

6687 (± 3%)

7035 (± 1%)

-

7 %

12 %

44 (± 16%)

49 (± 7%)

54 (± 14%)

9

non renforcé*



6384 (± 9%)

6275 (± 4%)

6310 (± 1%)

-

- 2 %

- 1 %

-

-

-

* ohne Glasfaserverstärkung

** modifizierte Träger mit einer Glasfaserschicht

*** modifizierte Träger mit zwei Glasfaserschichten

Bei der Interpretation der Werte obenstehender Tabelle ist zu beachten, dass es sich bei den Untersuchungen um Modellversuche handelte, der Nachweis über die Auswirkungen in Gebrauchsmuster – Größe muss dabei erst noch er-bracht werden. Beachtlich ist auch, dass mit steigender Lamellenanzahl die po-sitiven Eigenschaften der Glasfaserlage verloren gehen. Interessant war das Bruchverhalten, welches beobachtet wurde. Jodin et al. (1993) berichten von Brüchen der untersten Lamellen bis zu den Glasfaserschichten. Danach konn-ten die Träger noch mit 90 % der Beanspruchung tragen. Weiter weisen Jodin et al. (1993) darauf hin, dass bei nachweislich verbesserten Festigkeitseigen-schaften von Pappel - BSH - Trägern mit Glasfaserverstärkung die Sortierung des Pappel-Schnittholzes vereinfacht werden könnte.

Teil B 7 Ergebnisse und Diskussion

90

7 Ergebnisse und Diskussion

Mit der Betrachtung der Untersuchungsergebnisse, deren Einbin-dung in bereits vorhandene Erkenntnisse über die Pappelhölzer und die Herstellung von Brettschichtholz aus Pappel, gehen ver-schiedene Diskussionsebenen einher. Zum einen ist dies die technische Eignung der Pappelhölzer zur Herstellung von Brett-schichtholz, welche zumindest zu Teilen relativ klar und eindeutig beurteilt werden kann, zum anderen die wirtschaftliche Beurtei-lung, welche aufgrund des fehlenden Materials von sehr vielen theoretischen Annahmen ausgehen muss. Schließlich kann die Frage nach der Ästhetik, der optischen Wirkung eines Produktes von hoher Bedeutung für eine wirtschaftliche Umsetzung, und da-mit der Gesamtbeurteilung einer Produktentwicklung und dessen potentielle Einsatzbereiche und Anwendungsmöglichkeiten sein. Diese Betrachtung soll deshalb innerhalb der Diskussion der wirt-schaftlichen Eignung und Möglichkeiten mit einbezogen werden. Daraus ergeben sich die zwei nachfolgenden Diskussionsebenen der technischen und wirtschaftlichen Betrachtungsweise.

7.1 Die technische Eignung der Pappelhölzer zur Herstellung von Brettschichtholz

7.1.1 Die Qualität, Sortierung und Dichte des Rund- und Schnittholzes

Die vorliegende Untersuchung hatte zum Ziel, ein nahezu astfreies Brett-schichtholz herzustellen. Dies erfordert eine bestimmte Behandlung und Erzie-hung der Bäume, sowie eine geeignete Dimension des Rohholzes. Das ange-botene Pappel - Rohholz in Deutschland ist aufgrund der vielfältigen Anbaufor-men als Wald- und Alleenbaum, in Streifen, Reihen, Trupps oder Gruppen in-nerhalb und außerhalb des Waldes entsprechend inhomogen. Damit einher ge-hen v. a. große Unterschiede in Ästigkeit und Zugholzausbildung. Beide Merk-male sind für die Herstellung eines Brettschichtholzes aus Pappelholz nachtei-lig.

Gesunde, primäre Äste sind aufgrund des physiologischen Erscheinungsbildes von Laubbäumen wegen ihrer Dimension enorm festigkeitsverringernd. Nicht gesund überwallte Äst aufgrund der häufig auftretenden Faulstellen im Bereich des Astes gleichsam. Das übermäßige Auftreten von Richtungsgewebe (Zug-


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holz) erschwert erheblich die mechanische Bearbeitung (Sachsse, 1980). Die Einschnittstechnik scheint dabei von großer Bedeutung zu sein. Schlechte Er-gebnisse erzielten Mahler, Klebes (1989) mit dem Einschnitt von Pappelholz mittlerer Dimension unter Verwendung von Profilspanertechnik. Im gleichen Versuch dagegen zeigte das mit Gattertechnik eingeschnittene Pappelholz eine deutlich höhere Qualität hinsichtlich der auftretenden Krümmungen. Bei der Be-triebsbesichtung eines Bandsägewerkes, welches vorwiegend starkes Pappel-holz einschneidet, konnte ich mich von den guten Resultaten mit dieser Technik überzeugen.

Die Bemessung der Ästigkeit des Pappel - Schnittholzes nach den Maßgaben der DIN 4074, wie sie auch bei dieser Untersuchung angewendet wurde, be-dingt eine größere Dimension des Rohholzes. Damit können Wasserreiser und die überwallten Astnarben nach erfolgter Ästung im Jugendstadium der Bäume meist toleriert werden, während Primäräste aufgrund ihrer Dimension unweiger-lich zu Kappschnitten am Schnittholz führen. Damit sind äußerlich fehlerfreie, in der Jugend geästete Stämme ab einer Stärkeklasse B 4 für die Herstellung ei-nes astfreien Brettschichtholzes aus Pappelholz geeignet. Dieses wird i. e. L. im Wald erzeugt, die Feld- und Flurpappeln dagegen wurden meist nicht geästet und haben einen entsprechend geringeren astfreien Stammmantel.

Das in dieser Untersuchung verwendete Schnittholz stammte von äußerlich gu-ten Stämmen, was im Idealfall an 5 m langen ast- und schadstellenfreien Bret-tern zu sehen war. Probleme bereiteten die Krümmungen des Schnittholzes, welche aufgrund des wohl geeigneten Bandsägeeinschnitts vermutlich durch die technische Trocknung hervorgerufen wurden. Nach meinen Recherchen stellt die technische Trocknung den ausschlaggebenden Faktor bei der Erzeu-gung von qualitativ hochwertigen Pappel - Schnittholz dar. Dies spiegeln auch die Erfahrungen von Sägewerkern wider, welche beim Umgang mit Pappel-schnittholz hinsichtlich der technischen Trocknung von vielen Schwierigkeiten berichten. Dagegen wird in der Literatur oft die Problemlosigkeit der Pappel - Schnittholz - Trocknung genannt (vgl. Grosser, Teetz, 1998).

Derzeit erfolgt die Bereitstellung von hochwertigem, künstlich getrocknetem Pappelschnittholz der zumeist kleinen Laubholzsägewerke im Anschluss an ei-ne Vortrocknung von mehreren Monaten Dauer an der Luft. Aufgrund der wirt-schaftlichen Notwendigkeiten wird es bei einer größeren Nachfrage nach ge-trocknetem Pappel - Schnittholz jedoch kaum möglich sein, mit der schonenden Freiluft - Vortrocknung zu arbeiten. Die Bewerkstelligung der erfolgreichen, qua-litativ hochwertigen technischen Trocknung, ist und bleibt somit ein wichtiges Erfolgsmoment hinsichtlich einer höherwertigen Verwendung der Pappelhölzer. Die Bewältigung der auftretenden Probleme hinsichtlich Krümmungen und loka-len Feuchtenestern bleibt die dringlichste Aufgabe zur Bereitstellung von Pap-pel - Schnittholz. Die auftretenden Feuchtenester führen entweder zum Aus-schluss des betreffenden Brettes bei der Holzfeuchtemessung der Keilzinken-anlage oder aber zur Verleimung von Holzstellen mit nicht geeigneten Holz-feuchtewerten.


92

Die strittige Frage, ob die botanischen Arten, die Sorten oder gar Klone der Pappeln Holz von stark unterschiedlichen physikalisch - mechanischen Eigen-schaften hervorbringen, kann mit der Auswertung und Interpretation der ver-wendeten Literatur und den eigenen Beobachtungen nicht abschließend beant-wortet werden. Jedoch kann die vorliegende Arbeit einen Beitrag zum mögli-chen Umgang mit den gegebenen Unsicherheiten leisten.

Die Rohdichte wird als Leitgröße für eine erste grobe Charakterisierung eines Holzes zu Rate gezogen. Betrachtet man die Rohdichten eines genügend gro-ßen Kollektivs einer Holzart, ergibt sich hinsichtlich der Rohdichte eine statisti-sche Normalverteilung (Gauß´sche Glockenkurve). Diese erhält man auch bei der Betrachtung verschiedener Arten, Sorten und Klone der Pappelhölzer. Von hoher beschreibender Bedeutung ist dabei auch die Streuung der Werte um den Mittelwert (Standardabweichung bzw. Variationskoeffizient). Vergleicht man die Angaben und Ergebnisse verschiedener Autoren, kommt man zu dem über-raschenden Ergebnis, das die Dichtewerte der Pappeln weniger stark variieren, als z. B. die der Fichte (vgl. Kollmann 1951, Bonnemann 1980). Kollmann (1982) gibt die Minimal- und Maximalwerte für die Rohdichte der Fichte mit 0,33 g/cm³ bis 0,68 g/cm³, für die Schwarzpappel mit 0,41 g/cm³ bis 0,56 g/cm³ an.

Die Schwierigkeiten der Verwendung und Sortierung von Pappelholz kann also nicht in der Heterogenität der Rohdichten der verschiedenen Pappelhölzer ma-nifestiert werden. Der nicht eindeutige Zusammenhang zwischen Jahrringbreite und Rohdichte wirft jedoch Schwierigkeiten bei der Klassifizierung in verschie-dene Sortierklassen auf. Es ist davon auszugehen, dass der von einigen Auto-ren festgestellte Zusammenhang zwischen Jahrringbreite und Dichte der Pap-pelhölzer wohl von anderen Faktoren wie Zugholzausbildung und Standort ü-berlagert wird (vgl. Bonnemann, 1980). Für die praktische Verwendung der Pappelhölzer hinsichtlich einer Sortieranweisung wäre eine klare Definition ei-nes gesetzmäßigen Zusammenhanges ohnehin nicht von hohem Nutzen, da aufgrund der oft undeutlichen Zeichnung der Jahrringgrenzen eine visuelle Sor-tierung nach Jahrringbreite nahezu unmöglich wäre. Damit wäre eine Klassifi-zierung von Pappel - Schnittholz nach der Rohdichte lediglich mit einer zumin-dest teilweisen maschinellen Sortierung möglich.

Das verwendete Untersuchungsmaterial von Schwarzpappelhybriden wies bei einer mittleren Rohdichte von 0,447 g/cm³ eine Standardabweichung von 0,03 auf. Daraus ergibt sich ein Variationskoeffizient von 6,7 %. Trotz der wahr-scheinlichen Verwendung verschiedener Sorten von Pappeln, da die Stämme von großen Kollektiven nach äußeren Merkmalen ausgesucht wurden, ist das Ergebnis der Schwarzpappelhybriden sehr homogen.

Eine Zusammenfassung von Sortenkollektiven mit einem ohnehin zu erwarten-den hohen Anteil der häufigsten Sorte ‘Robusta’ und deren relativ gut bekann-ten Eigenschaften erscheint deshalb sinnvoll und erstrebenswert. Ebenso könn-te eine Negativauslese von Sorten vorgenommen werden, welche nachweislich geringere Festigkeitswerte aufzeigen. Dies würde v. a. die in früherer Zeit an-gebauten Sorten der Sektion Tacamahaca wie z. B. Scott Pauley und Fritzi


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Pauley oder I 214 betreffen. Ob allerdings eine entsprechende Unterscheidung v. a. im Hinblick auf die Holzströme aus dem Privatwald möglich wäre, ist doch sehr zweifelhaft. Daraus folgt, dass entweder der Kreis der Holzlieferanten für eine Verwendung im Hochbau nach dem Kriterium der Sortenherkunft entspre-chend geführt werden sollte, oder sich eine Verwendung an die ganze Band-breite der natürlichen Variabilität anpassen muss. Die DIN EN 386 in welcher die geeigneten Holzarten zur Herstellung von Brettschichtholz definiert werden, sieht neben der Art Populus alba, lediglich Populus nigra ssp. ‘Robusta’ vor. Damit würde sich die Verwendung aufgrund der selten vorkommenden Populus alba auf die Sorte ‘Robusta’ beschränken. Eine baurechtliche Zulassung mit der Verwendung eines Sortenkollektives wäre deshalb von grundlegender Bedeu-tung für den erfolgreichen Einsatz von Pappelhölzern zur Herstellung von Brett-schichtholz.

7.1.2 Die mechanischen Eigenschaften der verwendeten Pappelhölzer

In der vorliegenden Untersuchung wurden als wichtige mechanische Kenngrö-ßen der E - Modul und die Biegefestigkeit des verwendeten Schnittholzes un-tersucht. Dabei zeigte sich ein statistischer Zusammenhang zwischen Darrdich-te und E - Modul durch einen Korrelationskoeffizienten nach Pearson von r = 0,74, während der Zusammenhang von Darrdichte zu Biegefestigkeit lediglich mit r = 0,58 festgestellt wurde.

Der mit 10899 N/mm² ermittelte mittlere E - Modul der Prüfstücke in Gebrauchs-abmessungen liegt über den Angaben von Kollmann (1981), Ghelmeziu (1967) und Bonnemann (1980), welche jedoch eine ähnlich deutliche statistische Be-ziehung zur Dichte ermittelten. Auch dem von Kreße (1987) ermittelten E - Mo-dul von 11266,1 N/mm² steht eine Rohdichte von 0,46 g/mm³ gegenüber. Somit kann mit Hilfe der Literaturrecherche und der eigenen Erfahrungen ein enger Zusammenhang von der Dichte zum E - Modul bei den Pappelhölzern unter-stellt werden.

Die ermittelten Werte für die Biegefestigkeit mit einem Mittelwert von 66,736 N/mm² liegen in ihrer Einordnung zur der, in Literatur angegebenen Größen, in einem mittleren Bereich. Sachsse (1961,1975,1979 und 1980) lieferte stets niedrigere Werte. Während Kollmann (1982) und Ghelmeziu (1967) nur gering-fügig niedrigere Werte nennen. Bonnemann (1980) gibt trotz des geringen E – Moduls von 8300 N/mm² eine mittlere Biegefestigkeit von 76 N/mm² an.

In der vorliegenden Untersuchung liegt für den Zusammenhang von Biegefes-tigkeit und Darrdichte mit r = 0,58 im Vergleich zum E – Modul ein niedriger Korrelationskoeffizient vor. Auch Bonnemann (1980) erhielt diesbezüglich einen Korrelationskoeffizienten von r = 0,56 g/cm³. Bei den Untersuchungen von Sachsse (1979) war der Zusammenhang von Darrdichte und Biegefestigkeit


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ebenfalls gering, während die Ergebnisse Ghelmezius (1967) einen engen Zu-sammenhang aufweisen. Insgesamt lässt sich jedoch feststellen, dass der Zu-sammenhang von Dichte und Biegefestigkeit im Vergleich von Dichte und E - Modul wesentlich geringer ist.

Die ermittelten Biegefestigkeiten, sowie der Vergleich zu den in der Literatur benannten Größen weisen die relativ leichten Pappelhölzer als zähe und trag-fähige Holzarten aus. Kollmann (1982) gibt die Biegefestigkeit der Fichte mit 66...78 N/mm² an. Damit könnte man die Biegefestigkeit der Pappelhölzer ge-ringfügig unter denen der Fichte einordnen.

Auch hinsichtlich weiterer mechanischer Festigkeitseigenschaften der Pappel-hölzer liegen eine Reihe von Untersuchungen der bereits genannten Autoren vor. So erhält Sachsse (1961,1975,1979,1980) signifikant niedrigere Werte ge-genüber der Fichte, als Kollmann (1982), der für die Schwarzpappel umgerech-net einen mittleren Wert von 35 N/mm² angibt, oder Bonnemann (1980), wel-cher über alle Sorten einen Mittelwert von 36 N/mm², für Robusta sogar einen Größe von 46 N/mm² benennt. Die Druckfestigkeit parallel zur Faser wird für Fichte nach DIN 68364 mit 40 N/mm² und nach HRW (1939) und Kollmann (1982) mit 43...50 N/mm² angegeben (Grosser, Teetz 1998). Auch hinsichtlich der Zugfestigkeit liegen die Angaben von Kollmann (1982) und Bonnemann (1980) nur wenig unterhalb der Kennwerte für Fichte.

Die in der vorliegenden Untersuchung ermittelten charakteristischen Kennzah-len für die geprüften Pappelhölzer sind in nachfolgender Tabelle den bekannten Werte für die Fichte gegenübergestellt.

Tabelle7-1: Vergleichende Darstellung der ermittelten Kennwerte für die geprüften Pappelhölzer mit den Werten für Fichte

Kennwerte Pappel Fichte Darrdichte 0,405 g/cm³ 0,43 g/cm³

(Grosser, Teetz 1998)

Biegefestigkeit bei u = ca. 12 %

66,736 N/mm² 68 N/mm²

(Grosser, Teetz 1998 nach DIN 68364)

E - Modul bei u = ca. 12 %

10899 N/mm² 10000 N/mm²

11000 N/mm² (Grosser, Teetz 1998 nach DIN 68364 bzw. HRW und Kollmann)


95

7.1.3 Über die Herstellung und die ermittelten mechanischen Eigenschaf-ten von Brettschichtholz aus Pappel

Die mechanischen Eigenschaften eines Brettschichtholzes sind neben dem verwendeten Holz, v. a. von der Güte der Keilzinkenverbindungen, sowie der Verleimung der Lamellenlagen abhängig.

Die durchgeführten 48 Keilzinkenbiegeprüfungen ergaben über die Sortierklas-sen hinweg einen arithmetischen Mittelwert von 39,13 N/mm². Für die nach S 13 sortierten Lamellen errechnet sich im Mittel ein Wert von 40,86 N/mm². Für die nach S 10 sortierten Lamellen 34,13 N/mm² und für die Probestücke mit Markröhre ergibt sich eine Keilzinkenbiegefestigkeit von 35,24 N/mm². Damit erfüllt der Mittelwert die Anforderungen der DIN 68 140 für Keilzinkenverbin-dungen von Holz, welche für die Sortierklasse S 13 eine charakteristische Bie-gefestigkeit von 35 N/mm² fordert. Auch die darüber hinausgehende Forderung der Qualitätsbestimmungen der Studiengemeinschaft Holzleimbau e. V., wo-nach keine geprüfte Probe den charakteristischen Wert der jeweiligen Sortier-klasse um mehr als 10 % unterschreiten darf, wurde mit zwei Ausnahmen er-füllt. Damit kann davon ausgegangen werden, dass die Anwendung der Be-stimmungen von Nadelhölzern hinsichtlich der Keilzinkenprüfung ohne eine Modifizierung möglich und auch sinnvoll wäre, da die Pappelhölzer auch hier in der Tendenz nur geringfügig niedrigere Werte als die Nadelhölzer liefern.

Bei der Beurteilung der Bruchbilder präsentierte sich häufiger ein glattes Bruch-bild in den Zinkenflanken, an welchen nur schlecht sichtbar Leimbelag vorhan-den war. Erst durch das Heraustrennen der Zinken und der genaueren Betrach-tung wurde der vorhandene Leimbelag auch mit Hilfe der Ziehklinge sichtbar. Bei der Herstellung der Keilzinken, war das Bild des aus den Fugen austreten-den Leimes als normal zu beurteilen. Hier kommt eventuell die Fähigkeit zur hohen Feuchtigkeitsaufnahme des Pappelholzes zum Tragen. Zur Findung der optimalen Leimauftragsmenge wäre diesbezüglich zu prüfen, ob ein erhöhter Leimauftrag auch zu höheren Keilzinkenfestigkeiten führt.

Zur Einschätzung der Verleimgüte zwischen den Lamellen, wurden entspre-chend der DIN EN 392 und den Bestimmungen der Gütegemeinschaft Holz-leimbau e. V. insgesamt 144 Scherprüfungen der Leimfugen durchgeführt. Ge-fordert wird dabei eine Verleimfestigkeit von 6,0 N/mm². Mit einem arithmeti-schen Mittelwert von 8,46 N/mm² ist die Verleimgüte mit einem Leimauftrag von 400 g/m² Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Kondensations-Leim als ausgespro-chen gut zu beurteilen.

Die Delaminierungsprüfungen, welche durch die gezielte Aufnahme und Abga-be von Wasser das Quellen und Schwinden des Holzes verursachen und auf-grund des Feuchtegefälles im Holz zu Zugspannungen führt, wird bei Nadelholz zur Gütebeurteilung der Leimfugen benützt. Wie im Kapitel 6.4.5 Delaminie-rungsprüfungen aufgezeigt, führt die Anwendung der Delaminierungsprüfungen nach DIN EN 391 bei einem Holz mit enormer Wasseraufnahmefähigkeit, ex-tremerem Trocknungsgefälle und kapillarem Sog sowie Zellkollapsen offensicht-


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lich zu anderen Ergebnissen als bei den Nadelhölzern. Erst nach 7 Wochen Aushärtezeit wurden passable Ergebnisse erzielt. Eine praktikable und praxiso-rientierte Anwendung der Delaminierung zur Beurteilung der Verleimgüte ist nach den gemachten Erfahrungen bei den Pappelhölzern sehr fraglich. Zu-nächst sollten neben den Vorgängen im Holz, der Einfluss von verschiedenen Leimen in umfangreicheren Versuchsreihen aufgezeigt werden.

Die Pappeln besitzen nach Kollmann (1982) mit 13,7 % Volumenschwindung für die Kanadische Pappel, 13,8 % für die Schwarzpappel eine höhere Volu-menschwindung als die Fichte mit 12 % nach Grosser, Teetz (1998). Tiede-mann (1975) nennt für die Schwarzpappelsorte ‘Robusta’ eine Volumenschwin-dung für den Splintbereich von 10 % - 11 %, für den Kernbereich von 10 % - 14 %. Bonnemann (1980) gibt die durchschnittliche Volumenschwindung der Sor-ten aus der Sektion Aigeiros mit 11,4 % an. Damit liegt die Volumenschwindung der Schwarzpappelhybriden wohl etwas über der Volumenschwindung von Fichte. Das äußerst unterschiedliche Verhalten der Hölzer beim Delaminie-rungsvorgang lässt sich damit aber nur schwer erklären.

Wie im Kapitel 6.4.5 dargestellt, kann es bei dem extrem nassen Pappelholz zu enormen kapillaren Zugspannungen kommen, welche in Verbindung mit kolla-bierten Zellen zu einem Abreisen des Wassertransportes führen können. Wie sich das Trockenverhalten ändert und möglicherweise die Trocknungsdauer aufgrund der Zellkollapse verlängert, darüber lassen sich nur Vermutungen an-stellen. Wenn man bedenkt, dass an die Stelle von intakten Zellen nach dem Kollabieren, Luft als guter Isolator tritt, erscheint eine zeitliche Verzögerung der Trocknung zumindest möglich.

Insgesamt verliefen die Verleimung und Aushärtung ohne Auffälligkeiten. Prob-leme bereiteten die großen Lamellenüberstände, welche auf die Krümmungen des Schnittholzes zurückzuführen waren. Ein reibungsloser Produktionsablauf mit den Hölzern der Pappeln erfordert eine Qualitätssteigerung hinsichtlich der Krümmungen des getrockneten Schnittholzes. Anzustreben wäre hierbei die Einhaltung der in der DIN 40 74 für Nadelholz genannten Werte bezüglich der zulässigen Krümmungen.

Bei der werkstofftechnischen Überprüfung der Musterbinder an der Forschungs- und Materialprüfungsanstalt (FMPA) ergab sich für die Muster - Träger ein durchschnittlicher E - Modul von 9 900 N/mm². Damit liegt der ermittelte E - Modul für ein Brettschichtholz aus Pappel unter dem in der DIN 1052 genann-ten E - Modul für Brettschichtholz aus Nadelholz von 11 000 N/mm². Dem ermit-telten Wert für Pappel BSH - Träger liegt in der Berechnung ein angenommener Schubmodul den Nadelhölzern entsprechend von 500 N/mm² zugrunde. Die geprüften Träger aus Pappelholz zeigten tendenziell einen geringeren E - Mo-dul auf, als er üblicherweise für Nadelholz angenommen wird. Diese geringen Steifigkeitseigenschaften führen lediglich zu einer Einordnung zwischen C 18 und C 22 nach der DIN EN 338.


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Die durchschnittliche Biegefestigkeit der G - Träger wurde mit 49,6 N/mm² er-mittelt. Die zulässige Biege - Spannung nach DIN 1052 für Brettschichtholzträ-ger aus Nadelholz der Güteklasse BS 14 beträgt entsprechend 14 N/mm². Da-mit erfüllen die hergestellten BSH - Bauteile aus Pappel die 3,5fache Sicherheit der geforderten Werte. Auf die europäische Klassifizierung der DIN EN 338 be-zogen, welche eine Verwendung von Pappel vorsieht, bedeuten die Biegefes-tigkeiten eine Einordnung nach C 40, der höchsten Klasse für Nadel- und Pap-pelhölzer.

Mit einer durchschnittlichen Schubfestigkeit von 5,28 N/mm² lieferte die Prüfung der K - Träger sehr gute Ergebnisse. In der DIN 1052 wird die zulässige Span-nung für die Schubspannung für BSH beider Güteklassen mit 1,2 N/mm² ge-nannt. Damit erreichten die Träger mehr als die 4fache Sicherheit. Die höchste Güteklasse C 40 nach DIN EN 338 für Nadel- und Pappelhölzer nennt als cha-rakteristischen Wert eine Schubfestigkeit von 3,4 N/mm².

Die ermittelten, guten Eigenschaften der Brettschichtholzträger aus Pappel sind in nachfolgender Tabelle den charakteristischen Kenngrößen für Nadelholz ge-genübergestellt.

Tabelle7-2: Die ermittelten Kennzahlen für Brettschichtholz aus Pappel im Vergleich zu den charakteristischen Werten für Nadelholz

Kennwerte Pappel Nadelholz Keilzinkenbiegefestig-keit der Lamellen

39,13 N/mm² 35 N/mm² (Mindestwert nach DIN 68 140 für die Klasse S 13)

Scherfestigkeit der Leimfugen im Träger

8,85 N/mm² 6 N/mm² (Mindestwert nach Gütege-meinschaft Holzleimbau)

E - Modul der BSH - Trä-ger

9900 N/mm² BS 11: 11 000 N/mm²

BS 14: 12 000 N/mm² (nach DIN 1052)

Biegefestigkeit der BSH - Träger

49,60 N/mm² BS 11: 11 N/mm²

BS 14: 14 N/mm² (Zu-lässige Spannungen nach DIN 1052)

Schubfestigkeit der BSH - Träger

5,28 N/mm² BS 11 / BS 14:

1,2 N/mm² (Zu-lässige Spannungen nach DIN 1052)


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Die in dieser Arbeit dargestellten Bemühungen früherer Untersuchungen kön-nen nur bedingt Auskunft zu Fragen der technischen Eignung der Pappelhölzer zur Herstellung von Brettschichtholz geben. So sind bspw. die Versuchsanord-nungen und Versuchsdurchführungen des Centre Technique du Bois et de l`Ameublement (CTBA) nicht immer nachvollziehbar, zudem sich offensichtlich in den europäischen Ländern die Prüfverfahren doch erheblich unterscheiden. Bei den Arbeiten von Kresse (1987) und der Baufa (1989) wurden leider keine Angaben über die Sortierung oder Ästigkeit des verwendeten Materials ge-macht. Auch bezüglich der Mindestanforderungen der Keilzinkenverbindungen kann keine eindeutige Aussage getroffen werden. So müssen die vorliegenden Untersuchungen mit der gebührenden Vorsicht bewertet und interpretiert wer-den.

7.2 Die wirtschaftliche Eignung und Möglichkeiten des Einsatzes von Pappelhölzern zur Herstellung von Brettschichtholz

Elementare Bedeutung für eine Produktumsetzung haben nach Klärung der technischen Fragestellungen die wirtschaftlichen Aspekte der Umsetzbarkeit. Hinsichtlich eines Brettschichtholzes aus Pappel sind dabei das perspektivische Aufkommen der Pappelhölzer, die Preisentwicklung im Vergleich zu konkurrie-renden Holzarten, sowie Betrachtung der Gesichtspunkte bezüglich der Aus-beute, den Produktionsverfahren und eventuellen Besonderheiten von Bedeu-tung. Schließlich sollte aufgrund der spezifischen Eigenschaften eines neu kon-zipierten Produktes über die Platzierung der Innovation am Markt und der dar-aus folgenden zielorientierten Einordnung in Marktsegmente im Sinne von Ein-satzbereichen nachgedacht werden.

7.2.1 Aufkommen und Preise des Rund- und Schnittholzes der Pappel-hölzer

Bedingt durch verschiedene Pappelholz – Wellen v. a. unmittelbar nach Ende des Krieges bis in die 70er Jahre hinein, besitzen heute die Altersklassen II und III (21 bis 60 Jahre) die weitaus größten Vorratsanteile. Burian (2000) geht von einem Anteil von 80 % des gesamten Vorrates in den beiden genannten Alters-klassen aus. Mit einem Gesamtvorrat in Deutschland von über 10 000 000 m³ der II. und III. Altersklasse wird in den nächsten Jahren eine große Menge der Pappelhölzer in ein hiebsreifes Alter hineinwachsen. Des weiteren fand in den letzten Jahren und Jahrzehnten aufgrund des fehlenden Absatzes der Pappel-hölzer in weiten Teilen Deutschlands eine Vorratsanhäufung statt, welche sich auch in den höheren Altersklassen und damit dem Vorhandensein von ausge-sprochenem Starkholz niederschlägt. Damit kann man sagen, dass in wirt-schaftlicher Hinsicht sowohl aktuell, als auch mittel- und langfristig das Angebot


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an Pappelhölzern gesteigert werden könnte. Forstlich betrachtet kann langfristig mit einem Rückgang der Pappelhölzergerechnet werden, da in der I. Altersklas-se bundesweit geringe Vorratsanteile vorhanden sind. Für eine differenziertere Beurteilung der künftigen Entwicklung des Anteils der Pappelhölzer jedoch, sind genaue Angaben über die Flächenverteilung der Altersklassen notwendig.

In Baden - Württemberg stammt der Pappelholzanfall überwiegend aus den Rheintalforstämtern, in welchen die Bewirtschaftung der Pappeln den Nachhal-tigkeitsüberlegungen entspricht (Klebes, 1986). Daraus ableitend kann man da-von ausgehen, dass in Baden - Württemberg in Zukunft auch die steigende Masse des Einschlags erbracht werden kann.

In vielen anderen Ländern der Erde besitzen die Pappeln für die Holzversor-gung eine große Bedeutung. Kanada, die USA und China besitzen riesige Holzvorräte von Pappeln. Aber auch in Europa ist der Pappelanbau forstlich ein Wirtschaftsfaktor. In Frankreich, Italien oder Spanien genießen die Pappelhöl-zer eine wesentlich höhere Wertschätzung, was sich in guten Export-Verkaufserlösen widerspiegelt.

So betrugen die durchschnittlichen Preise des vom Staatlichen Forstamt Rastatt an den Holzhof Oberschwaben verkauften Pappel - Rohholzes der Stärkeklas-sen B 4 bis B 6 in den Jahren 1998 und 1999 ca. 107,- DM. Dies entspricht auch in Etwa dem Durchschnittspreis der letzten 10 Jahre für das im Staatswald Baden - Württemberg verkaufte Pappel - Stammholz der Güteklasse B. Der Durchschnittspreis von Fichten - Stammholz der Güteklasse B betrug für die Jahre 1996 und 1997 im Staatswald Baden - Württemberg im Durchschnitt na-hezu 150,- DM (Ebert, 1999). Damit erhält man bei einem direkten Vergleich der Produktion von Schnittholz, welches für die Herstellung von Brettschichtholz geeignet erscheint, einen um ca. 29 % niedrigeren Beschaffungspreis für das Pappel - Rohholz gegenüber dem Fichten - Rohholz. Es ist davon auszugehen, dass ein Teil der Einsparmöglichkeiten durch noch teurere Einschnittverfahren und längere Trocknungsdauer der Pappelhölzer gegenüber der Fichte wieder wettgemacht würden. Das Centre Technique du Bois et de l ` Ameublement, CTBA (1987) nennt einen wirtschaftlichen Vorteil des Pappelschnittholzes von 10 % bis 15 %. Daraus ableiten ließe sich ein theoretischer Preis für Pappel - Schnittholz, messbar ist dieser aufgrund des nicht vorhandenen Schnittholz-markes nicht. Dieser könnte zukünftig wieder näher rücken, wenn durch die ge-nerelle Dimensionssteigerung des Rundholzes bedingt, moderne Bandsägen-technik weiteren Einzug in der Sägeindustrie halten würde.

7.2.2 Ausbeute, Herstellungskosten und Besonderheiten

Eine genaue Berechnung der Ausbeute des Schnittholzes in Bezug auf die erstellen Lamellenlänge ist aufgrund der vielfältigen Prüfungsverfahren und dem Bestreben eine insgesamt möglichst große Ver- und Anwendungsausbeu-te zu erhalten, nicht möglich. Bei der überschlägigen Kalkulation ergibt sich hin-


100

sichtlich der Ausbeute des Schnittholzes im Verhältnis zur hergestellten Lamel-lenlänge eine Wertschöpfung für die 110er Brettware von ca. 85 %. Bei der qualitativ schlechteren 160er Brettware sank die Ausbeute auf ca. 75 %. Zu be-rücksichtigen ist dabei zum Einen die sehr sorgfältig erfolgte visuelle Sortierung des Schnittholzes, welchem dadurch ein gewisser Optimierungsansatz zuteil wurde, zum Anderen die anzustrebende qualitative Verbesserung des Schnitt-holzes hinsichtlich der Krümmungen und dem Ausschluss der Markröhre, des-sen Einfluss und Rissbildung erhebliche Mengen an Verschnitt entstehen ließ.

Aufgrund der Krümmungen des Schnittholzes v. a. bei der 160er Breite, waren häufige Kappschnitte nötig, um die Zuführung zur Keilzinkenanlage zu ermögli-chen. Trotz dieses vorsorglichen Bemühens, wirkten sich die Krümmungen in der Keilzinkenanlage und auch bei der Verleimung sehr leistungsmindernd aus. Auch traten Störungen des Produktionsablaufs bei der Zuführung zur Keilzin-kenanlage wegen Klemmen und Verhaken der krummen Brettware häufig auf.

Der gewählte Leimauftrag von 400 g/m², welcher bei Nadelholz und der Ver-wendung von Melaminharz – Leim üblicherweise eingesetzt wird, hat sich als ausreichend erwiesen. Fraanje (1998) zitiert Fournier (1996), welcher den Leimauftrag bei der Produktion von Brettschichtholz aus Pappel in Frankreich mit 450 g/m² bis 500 g/m² angibt. Wie jedoch der Versuch gezeigt hat, müssen bei Verwendung von Pappelhölzern nicht zwangsläufig ein höherer Leimauftrag und dadurch höhere Kosten resultieren.

7.2.3 Einsatz- und Absatzbereiche aufgrund der ästhetischen Wirkung der Pappelhölzer

Die Prüfungen der hergestellten Muster - Träger haben gezeigt, dass der Ver-wendung der Pappelhölzer zur Herstellung von Brettschichtholz aus Sicht der Festigkeitseigenschaften nichts im Wege steht. Insgesamt liegen die mechani-schen Kenngrößen meist geringfügig unter denen der Fichte. Eine Verwendung in ähnlich vielgestaltiger Form wäre demnach möglich.

Durch die hohe Permeabilität der Pappelhölzer ist die Imprägnierbarkeit äußerst gut, wie auch weitere Veredelungen wie der Providing Lastin Advanced Timber Option (Plato) - Prozess und die Acetylierung bei den Pappelhölzern ihre An-wendung finden.


101

Abbildung 48: Decklamellenansicht der Probe - Träger

Das nahezu astfreie Produkt Brettschichtholz aus Pappel könnte aufgrund sei-nes edlen Charakters eine interessante Alternative zum einheitlichen und ver-trauten Bild der Holzkonstruktionen aus Fichte bieten. Die optische Wirkung von Holzkonstruktionen wäre mit den fein gezeichneten Hölzern der Pappeln durch die Astreinheit mit einem ganz anderen ästhetischen Anspruch versehen, als der gewohnte Blick es kennt. Damit ergibt sich mit der Entwicklung dieses neu-en Produktes die Möglichkeit weitere Freunde und Befürworter für den kon-struktiven Holzbau zu gewinnen.

Abbildung 49: Die Muster -Träger nach der Hobelung

Teil B 8 Zusammenfassungen

102

8 Zusammenfassungen

8.1 Zusammenfassung

In der vorliegenden Untersuchung werden die Eignung und Möglichkeiten einer Verwendung der Pappelhölzer zur Herstellung von Brettschichtholz untersucht. Ziel des interdisziplinären Projektes war es, die unterschiedlichen Aspekte auf dem Weg zur Verwirklichung einer Produktinnovation zu beleuchten und darzu-stellen, sowie die Umsetzungswürdigkeit durch die gewonnenen Erkenntnisse beurteilen zu können.

Dabei wurde die verfügbare Literatur zu den physikalisch - mechanischen Ei-genschaften der Pappelhölzer, dem potentiellen Rohholzaufkommen und der Besonderheiten der Pappelhölzer in biologischer, kulturgeschichtlicher, wirt-schaftlicher und mechanisch - technischer Hinsicht dargestellt. Weiter wurden einschlägige Versuche mit den Pappelhölzern und die werkstofftechnische Überprüfung von Probe - Trägern durchgeführt, sowie ein Erfahrungsbericht des Produktionsprozesses wiedergegeben.

Die Ergebnisse der Prüfung der physikalisch - mechanischen Eigenschaften und deren Einordnung in die Erkenntnisse früherer Untersuchungen, sowie die Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften der werkstofftechnischen Überprü-fung der Probe – Träger bescheinigen die Eignung des Einsatzes zu tragenden Zwecken. Im wirtschaftlichen Vergleich zur Fichte kann die Alternative Pappel-holz tendenziell sehr günstig eingeschätzt werden.

In Kombination mit der optischen Wirkung eines solchen astfreien Produktes, welches sich wesentlich von herkömmlichem Brettschichtholz unterscheidet, kann von einer interessanten und umsetzungswürdigen Innovation für den kon-struktiven Holzbau gesprochen werden.


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8.2 Abstract

The subject of this study deals with the investigation of the suitability and the potentialities of using poplar - wood to produce glued laminated timber (glue-lam). It was the aim of this interdisciplinary project to examine the different as-pects of a product innovation. The obtained results should be able to allow an assessment referring to the worthiness of a conversion.

Therefore, the first part of the study describes physical - mechanical properties, potential amounts of raw wood and the characteristics of this special type of wood concerning biological, cultural - historical, economical and mechanical – technical aspects by means of available literature. Furthermore, the second part reports on the realisation of pertinent experiments with poplar – wood, on the experiences made with production of glulam and on the results of the material testing.

The results delivered by the investigation of the physical – mechanical proper-ties according to former examinations, and the stability and stiffness properties of the material testing provide the suitability for constructional use. Economically compared with spruce, poplar wood could be a promising alternative.

In combination with the optical effect of such n knot-free product which differs essentially to customary gluelam, an interesting and valuable innovation in tim-ber construction has been proved.


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8.3 Résumé

L’étude suivante traite de l’aptitude et des possibilités de l’emploi des peupliers pour la production de lamelles collé. Le but de ce projet interdisciplinaire était d’analyser et de présenter les différents aspects dans la réalisation d’une inno-vation d’un produit. Les résultats obtenus devraient permettre un jugement vis á vis de la qualité de la réalisation.

La première partie de l’étude décrit les caractères physiques et mécaniques, les réserves de bois et les particularités de cette essence au niveau de la biologie, de l’histoire de la civilisation, de l’économie et des aspects mécaniques et tech-niques trouvés dans la littérature. La deuxième partie traite de la réalisation de testes effectués avec les peupliers, des expériences faites avec la production de lamelles colées et des résultats obtenus lors des testes techniques effectués sur des échantillons.

Les résultats des essais accomplis sur les propriétés physiques et mécaniques et leur comparaison avec des résultats de testes plus anciens, ainsi que les propriétés de stabilité et de rigidité attestent la qualification de ce produit pour la construction. Comparé économiquement avec l’épicéa, le peuplier pourrait être une alternative promettant.

Vu ceci en combinaison avec les effets optiques d’un tel produit sans nœuds, ce qui est l’essentielle différence envers les autres lamelles colées, n peut par-ler d’une intéressante et réalisable innovation pour la construction avec le bois.


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8.4 Riassunto

Nella ricerca annessa vengongo esaminate le idoneitá e le possiblitá nell’utilizzo dei pioppi per la produzione di legno lamellato-incollato. Il fine di questo progetto interdisciplinale era di evidenziare i diversi aspetti che protano alla realiszzazsione id un’innovazione produttiva, come pure la messa in pratica di queste conoscenze.

Per l’espisizione di questo lavoro è stata utilizzata la letteratura disponiblie sulle qualitá fisiche, meccaniche dei legni di pioppi, la potenziale risorsa di legno grezzo e le particolarietá del pioppi, sotto il punto di vista biologico, culturale, economico e meccanico-technico. Oltre a questo sono stati analizzati diversi relativi tentativi col pioppo e sono state effettuate ricerche con prove di materiali di fabbricazione, come pure un protocollo dei diversi esperienze.

I risultati delle qualitá fisiche e meccaniche e la loro clasificazione, tenendo con-to delle prove precedenti come pure della solidità e della rigiditá delle prove ef-fettuate sui materiali di fabbricazione, ertificano l’idoneitá dell’impiego per mol-teplici scopi. Nel confronto economico con l’abete rosso l’alternativa pioppo è stata stimata tendenzialmente più propizia, più favorevole.

In combinazione con l’effetto ottico di questi prodotti senza rami, i quali si diffe-renziano in sostanza dal usuale legno lamellato-incollato, si può parlare di un’innovazione molto interessante e attuabile anche nella lavorazione estruttiva del legno.

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Wicht, H.: Die Pappel - vielgeliebt und vielgehaßt. Vortrag. Unveröffentlichtes Manuskript. Karlsruhe. 1998

Zehetner, W: Mündliche Mitteilung, 2001

Zimmermann, G.: Die Rohholzsortierung in Deutschland: 4. Auflage. Straßen-haus: Euting, 1993

Zombori, I., Gerencsér, K., Fronius, K.: Die Bedeutung der Pappel in der un-garischen Forst- und Holzwirtschaft. In: Holz - Zentralblatt, (1994), Nr. 105, S. 1624

Zycha, H.; Röhrig, E. ; Rettelbach, B. ; Knigge, W.: Die Pappel: Anbau - Pflege - Verwertung. Hamburg: Verlag Paul Parey, 1959

9 Verzeichnisse

115

9.2 Tabellenverzeichnis

Tabelle Nr.:

Titel: Seite:

3 - 1 Pappel - Sortierungsvorschlag der Güteklasse B 22 3 - 2 Sortierregeln für Pappeln nach DIN EN 1316 - 2 23 3 - 3 Durchschnittliche Erlöse für den Staatsforstbetrieb

Baden - Württemberg 24

4 - 1 Pappelholzeinschlag nach Waldbesitzarten getrennt in Baden - Württemberg (Datenquelle: Forststatistische Jahrbücher 1989 bis 1999)

27

4 - 2 Altersklassenverteilung der Pappelbestände in Deutschland nach Burian, 2000

30

4 - 3 Die Pappelwaldfläche in Europa 32 4 - 4 Die Pappelwaldfläche in verschiedenen Ländern

der Erde 33

5 - 1 Dichtewerte des Pappelholzes nach Kollmann (1982)

36

5 - 2 Dichtewerte verschiedener Pappel - Sorten nach Sachsse (1965)

37

5 - 3 Darrdichte nach Čemerikič (1962), zitiert bei Ghelmeziu (1967)

37

5 - 4 Darrdichte nach Durró (1962), zitiert bei Ghelmeziu (1967)

37

5 - 5 Rohdichte verschiedener schnellwachsender Pappelsorten nach Ghelmeziu (1967)

38

5 - 6 Rohdichte von Balsampappelhybriden nach Sachsse (1979)

38

5 - 7 Darrdichte von Proben mit und ohne Zugholz nach Bonnemann (1980)

39

5 - 8 Darrdichte des Holzes verschiedener Pappelsektionen nach Bonnemann (1980)

39

5 - 9 Mittlere Feuchtigkeit in Kern und Splint von Pappeln dreier Sektionen nach Bonnemann (1980)

41

5 - 10 Die Schwindmaße der Pappelhölzer vom grünen bis zum darrtrockenen Zustand nach Kollmann (1982)

41

5 - 11 Die Holzschwindung nach P. Curró 1962, zitiert nach Ghelmeziu (1967)

42

5 - 12 Die Holzschwindung nach M. Čemerikič 1962, zitiert nach Ghelmeziu (1967)

42

5 - 13 Die Schwindmaße verschiedener schnellwachsender Pappelsorten nach Ghelmeziu (1967)

42

5 - 14 Schwindmaße des Holzes verschiedener Pappelsektionen nach Bonnemann (1980)

43

5 - 15 E - Moduln verschiedener Pappelarten nach Kollmann (1982)

46

9 Verzeichnisse

116

Tabelle Nr.:

Titel: Seite:

5 - 16 E - Moduln verschiedener Pappelhölzer, zitiert nach Zycha et al. (1959)

46

5 - 17 E - Modul verschiedener Pappelhölzer nach Ghelmeziu (1967)

47

5 - 18 Biegefestigkeit der Pappeln nach Kollmann (1982) 47 5 - 19 Biegefestigkeit verschiedener schnellwachsender

Pappelsorten nach Ghelmeziu (1967) 48

5 - 20 Werte für die statische Biegefestigkeit verschiedener Klone nach Untersuchungen von Sachsse (1975, 1979, 1980)

48

5 - 21 Werte für die statische Längsdruckfestigkeit verschiedener Klone nach Untersuchungen von Sachsse (1961, 1975, 1976, 1979, 1980)

49

5 - 22 Druckfestigkeit parallel zur Faser verschiedener schnellwachsender Pappelsorten nach Ghelmeziu (1967)

50

5 - 23 Die Schlagzähigkeit verschiedener Pappeln nach Ghelmeziu (1967)

51

5 - 24 Werte für die Bruchschlagbarkeit verschiedener Pappelklone nach Untersuchungen von Sachsse (1975, 1979, 1980)

51

5 - 25 Zugfestigkeit verschiedener Pappelsorten nach Ghelmenziu (1967)

52

5 - 26 Die Härte verschiedener Pappelhölzer nach Kollmann (1982)

53

5 - 27 Die Holzhärte nach Brinell verschiedener Pappelsorten nach Ghelmenziu (1967)

53

5 - 28 Die Holzhärte nach Janka verschiedener Pappelsorten nach Ghelmenziu (1967)

53

5 - 29 Scherfestigkeit in Faserrichtung verschiedener Pappelsorten nach Ghelmeziu (1967)

54

5 - 30 Spaltfestigkeit verschiedener Pappelsorten nach Ghelmeziu (1967)

54

5 - 31 Drehfestigkeit verschiedener Pappelhölzer nach Ghelmeziu (1967)

55

6 - 1 Sortierungsentwurf für die Pappelhölzer auf der Grundlage der DIN 40 74

60

6 - 2 Ergebnis der Sortierung des Pappel - Schnittholzes 61 6 - 3 Die Rohdichten der verwendeten Pappelhölzer 62 6 - 4 Die Darrdichten der verwendeten Pappelhölzer 63 6 - 5 Die E - Moduln der verwendeten Pappelhölzer 64 6 - 6 Die Biegefestigkeit der verwendeten Pappelhölzer 66 6 - 7 Biegefestigkeit von astigen Brettern 67 6 - 8 Gemessene Feuchewerte mit unterschiedlichen

Verfahren 69

6 - 9 Die Mittelwerte der Keilzinkenbiegeprüfungen 72

9 Verzeichnisse

117

Tabelle Nr.:

Titel: Seite:

6 - 10 Die Keilzinkenbiegefestigkeit des Untersuchungsmaterials

73

6 - 11 Die Scherfestigkeit der Leimfugen aller hergestellten Probeträger

75

6 - 12 Ergebnisse der Delaminierungsprüfungen 76 6 - 13 Die Rohdichten der geprüften Musterträger 78 6 - 14 Ergebnisse der Biegeprüfung der G - Träger 81 6 - 15 Die Ergebnisse der Schubfestigkeitsprüfungen 83 6 - 16 Prüfergebnisse der FMPA von Pappel -

Brettschichtholzträgern 1974 86

6 - 17 Einfluss der Sortierung auf die Festigkeitseigenschaften der Lamellen nach Blachon (1987)

86

6 - 18 Zusammenfassung der Ergebnisse der BSH -Trägerprüfung aus Pappel nach Blachon (1987)

87

6 - 19 Prüfwerte von 6 Prüfbalken aus Pappelholz nach Baufa (1989)

88

6 - 20 Durchschnittliche E - Modul- und Biegefestigkeits-werte von Brettschichtholz - Trägern

89

7 - 1 Vergleichende Darstellung der ermittelten Kennwerte für die ge*prüften Pappelhölzer mit den Werten für Fichte

94

7 - 2 Die ermittelten Kennzahlen für Brettschichtholz aus Pappel im Vergleich zu den charakteristischen Werten für Nadelholz

97

10 - 1 Verzeichnis der zugelassenen Schwarzpappelsorten in Deutschland

121

10 - 2 Verzeichnis der zugelassenen Pappelsorten anderer Sektionen

122

Teil B 9 Verzeichnisse

118

9.3 Abbildungsverzeichnis

Abbildung

Nr.:

Titel:

Seite:

1 Die Vakuum - Druck - Kesselanlage, mit der die drei ersten Delaminierungsprüfungen durchgeführt wurden.

9

2 Die Vakuum - Druck - Kesselanlage bei der FMPA, mit der die 4. und 5. Delaminierung durchgeführt wurde.

10

3 Schematische Prüfskizze der geprüften G - Träger 14 4 Schematische Prüfskizze der geprüften K - Träger 15 5 Versuchsaufbau bei der Prüfung der G - Träger 15 6 Versuchsaufbau bei der Prüfung der K - Träger 15 7 Entwicklung des Pappelholzeinschlages in Baden

- Württemberg von 1989 - 1999 (Datenquelle: Forststatistische Jahrbücher 1989 bis 1999)

28

8 Pappelvorräte nach Altersklassen in der Bundesrepublik Deutschland nach Burian, 2000

30

9 Die Pappelwaldfläche Deutschlands im europäischen Vergleich

33

10 Die Dimension der Äste und der Rissbildungen im Bereich der Markröhre bei der 160 mm breiten Brettware

58

11 Sortierausschuss 58 12 Schnittholz nach S 10 sortiert 59 13 Schnittholz nach S 13 sortiert 59 14 Nach S 13 sortiertes Pappel - Schnittholz mit

farblich deutlich abgesetztem Kernholzbereich 61

15 Aufgrund von Faserabweichung und Krümmungen nach S 10 sortiertes Pappel - Schnittholz

61

16 Der Versuchsaufbau zur Ermittlung der E - Moduln 63 17 Abhängigkeit des E - Moduls von der Rohdichte 65 18 Biegefestigkeitsversuch 65 19 Ansicht der kurzfaserige Brüche 66 20 Die Abhängigkeit von Biegefestigkeit zur

Rohdichte 67

21 Bruchbild von Brett Nr. 7 68 22 Bruchbild von Brett Nr. 4 68 23 Bruchbild von Brett Nr. 10 68 24 Die Lamellen nach der Keilzinkung und Hobelung 70 25 Lamelle nach der Leimbenetzung auf der

Förderstrecke zur Spannvorrichtung 70

26 Die mit Leim benetzten Lamellen vor dem Pressen 71

Teil B 9 Verzeichnisse

119

Abbildung Nr.:

Titel: Seite:

27 Die Lamellenüberstände vor der Pressung in der hydraulischen Presse

71

28 Ausgehärteter Träger vor der Hobelung 71 29 Keilzinkenbiegeprüfung der Sortierklasse S 13 72 30 Bruchbild eines Scherbruches in den

Zinkenflanken 73

31 Detailbild einer gebrochenen Leimfuge 74 32 Ein Prüfstab in der Apparatur zur Bestimmung der

Scherfestigkeit der Leimfugen 74

33 Delaminierungsprobe nach dem Trocknen 77 34 Detailaufnahme einer Delaminierungsprobe nach

dem Trockenvorgang mit Schwundrissen 77

35 Der Träger G 1 im Biegeversuch 78 36 Der Träger G 1 beim Bruch der ersten Lamelle 79 37 Das Bruchbild des Trägers G 1 79 38 Biegeprüfung des Trägers G 2 80 39 Bruchbild des Trägers G 2 80 40 Bruchbild des Trägers G 3 80 41 Prüfdiagram der G - Träger 81 42 Prüfung des Trägers K 1 82 43 Der Bruch durch die Leimfuge des Trägers K 1 82 44 Prüfung des Trägers K 2 82 45 Schubfalten nach Belastung des Trägers K 2 83 46 Schubbruch des Trägers K 3 83 47 Prüfdiagramm der K - Träger 84 48 Decklamellenansicht der Probe - Träger 101 49 Die Probe -Träger nach der Hobelung 101

Anlage C G 1 Trägerskizze mit Lage der Keilzinkenverb. 123 Anlage D G 2 Trägerskizze mit Lage der Keilzinkenverb. 124 Anlage E G 3 Trägerskizze mit Lage der Keilzinkenverb. 125 Anlage F K 1 Trägerskizze mit Lage der Keilzinkenverb. 126 Anlage G K 2 Trägerskizze mit Lage der Keilzinkenverb. 127 Anlage H K 3 Trägerskizze mit Lage der Keilzinkenverb. 128

15 Anhang

120

15 Anhang - Verzeichnis Anlage A: Verzeichnis der zugelassenen Schwarzpappelsorten in Deutschland Anlage B: Verzeichnis der zugelassenen Pappelsorten anderer Sektionen Anlage C: Trägerskizze G 1 mit Lage der Keilzinkenverbindungen Anlage D: Trägerskizze G 2 mit Lage der Keilzinkenverbindungen Anlage E: Trägerskizze G 3 mit Lage der Keilzinkenverbindungen Anlage F: Trägerskizze K 1 mit Lage der Keilzinkenverbindungen Anlage G: Trägerskizze K 2 mit Lage der Keilzinkenverbindungen Anlage H: Trägerskizze K 3 mit Lage der Keilzinkenverbindungen

15 Anhang

121

Anlage A: Verzeichnis der zugelassenen Schwarzpappelsorten in Deutschland

Tabelle : Verzeichnis der zugelassenen Schwarzpappelsorten in Deutschland S c h w a r z p a p p e l n

Lfd. Nr.

Handelsname Jahr der Zulassung

1 Allenstein 1961 2 Bietigheim 1961 3 Blanc du Poitu 1961 4 Dolomiten 1961 5 Drömling 1961 6 Flachslanden 1961 7 Gelrica 1961 8 Grandis 1961 9 Harff 1961

10 Heidemij 1961 11 I 214 Casale 1961 12 Jacometti 78 B 1961 13 Lingenfeld 1961 14 Löns 1961 15 Marilandica 1961 16 Neupotz 1961 17 Robusta 1961 18 Tarif du Champagne 1961 19 Büchig 1973 20 Lampertheim 1973 21 Ostia 1973 22 Rintheim 1973

Populus x euramerica

23 Tannenhoeft 1979 24 Lincoln 1973 25 Marquette 1973

Populus deltoides:

26 Peoria 1973

15 Anhang

122

Anlage B: Verzeichnis der zugelassenen Pappelsorten anderer Sektionen

Tabelle : Verzeichnis der zugelassenen Pappelsorten anderer Sektionen

Lfd. Nr.

Handelsname Jahr der Zulassung

G r a u - P a p p e l n 27 Enninger 1962

28 Ingolstadt 3 a 1962 29 Rudolf Schmidts

Graupappel 1962

30 Schleswig 1 1962 31 Schülp Marsch 1962

Populus x canescens:

32 Honthorpa 1976 B a l s a m - P a p p e l n

33 Brühl 1970 34 Muhle Larsen 1973 35 Scott Pauley 1973 36 Columbia River 1981

Populus trichocarpa

37 Fritzi Pauley 1981 P. maximowiczii x P. x berolinensis

38 Oxford 1961

P. maximowiczii x P. nigra var. plantierensis

39 Rochester 1961

P. maximowiczii x P. trichocarpa

40 Androscoggin 1967

P. maximowiczii x P. nigra

41 Max 1981

A s p e n 43 Tapiau 1976

44 Ahle 1981 45 Molmke 1981

P. tremula x P. tremula

46 Olbe 1981 42 Astria 1976 47 Beberbeck 1981 48 Münden 1981 49 Vaake 1981 50 Holsatia 1986

P. tremula x P. tremuloides

51 Vorwerksbusch 1986

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10.2 Anhang - Skizzen Lage de Lamellen und Keilzinken innerhalt der Probe-Träger

123

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10.2 Anhang - Skizzen Lage de Lamellen und Keilzinken innerhalt der Probe-TrägerA

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10.2 Anhang - Skizzen Lage de Lamellen und Keilzinken innerhalt der Probe-TrägerA

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