© F. SCHAUDIENST, Ö. YILDIZ, TU-Berlin © F. SCHAUDIENST
Bild 4
Bild 3
Spannungs-Dehnungslinie für Schulterstäbe aus Baytec Spray VP PU 0310/0309 ohne Deckbeschichtung Stress-strain diagram for Baytec Spray VP PU 0310/0309 without coating
führten die beiden Fachgebiete „Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen“ und „Bauphysik und Baukonstruktion“ vom Institut für Bauingenieurwesen der TU-Berlin ein gemeinsames, vom BMVBS gefördertes Forschungsprojekt zum Thema „Hybride Holzkonstruktionen mit Polyurethan“ durch [4]. Es wurden drei PURBeschichtungen auf fünf Untergründen untersucht: Von der AB-Polymerchemie AB PUR 550, von Bayer Baytec Spray VP PU 0310/0309 und von BASF Conipur M 803 FL. Als Untergründe wurden Brettschichtholz, Brettsperrholz, OSB- und MDF-Platten und Furnierschichtholz eingesetzt, alle mit der Grundierung Conipur 73 vorbehandelt. Zunächst wurden Zugversuche an der Polyurethan-Folie selbst durchgeführt (Bild 2). Beispielhaft zeigt Bild 3 die Arbeitslinien für die Zugversuche mit Baytec Spray VP PU 0310/0309 ohne Deckbeschichtung. Die Einflüsse der Deckbeschichtung und der unterschiedlichen Alterungsmethoden auf die Zugfestigkeit des Materials sind in Tab. 1 stellvertretend am Beispiel der Beschichtung AB PUR 550 der Firma AB-Polymerchemie dargestellt. Wie zu erwarten, stieg der E-Modul der Proben an, wenn die für den UV-Schutz notwendige Deckbe-
Tab. 1
Haftzugtests auf OSB und BSP: Immer Bruch im Holz Resistance to delamination on OSB and CLT substrate: Failure always occurs in the timber
schichtung (hier Conipur TC-459) aufgebracht wurde, umgekehrt reduzierte sich dadurch die Bruchspannung um ca. 10 %. Die im Versuch angewandten Alterungsmethoden entsprachen der ETAG 005 und führten zu einer zusätzlichen Reduktion der Bruchspannung um weitere ca. 10 %. Die gemessenen Bruchdehnungen lagen im Bereich von 250 bis 330 %. Anschließend wurden Haftzugversuche sowohl an ungealterten als auch an, entsprechend der ETAG 005, wassergealterten Probekörpern durchgeführt. Dabei konnte für alle untersuchten Untergründe und Beschichtungsmaterialien ein Versagen innerhalb des Holzes und nie in der Kontaktfläche PUR-Holz festgestellt werden (Bild 3). Die Haftzugfestigkeit wird somit allein von der Querzugfestigkeit des Holzes bestimmt. Des Weiteren wurden Versuche zur Rissüberbrückung der PUR-Beschichtung auf Brettschichtholz, OSB, Brettsperrholz und Furnierschichtholz durchgeführt, wobei zunächst eine Rissaufweitung von 0 auf 1,5 mm untersucht wurde. Im Gegensatz zu den Schulterstäben ist die zugehörige Dehnung in der Beschichtung zunächst theoretisch unendlich hoch, denn die Bezugslänge der Verformung entspricht der Rissbreite im Ausgangszustand, also 0 mm. Tatsächlich löst sich aber im Bereich des Risses das PUR-Elastomer etwas vom Untergrund, bzw. kleine Teile des Untergrunds lösen sich zusammen mit dem PUR ab, sodass die Bezugslänge tatsächlich eine endliche Größe hat – und damit auch die Dehnungen im PUR. Die Versuche mit 75 wärmegealterten und 75 ungealterten Probekörpern wurden bei –30 °C durchgeführt. Dabei wurde die Rissrichtung jeweils parallel und senkrecht zur Faserrichtung angeordnet, um die Anisotropie des Holzes zu
Zugspannungen beim Bruch der Schulterstäbe aus AB-Polymerchemie AB PUR 550 Tensile stresses at failure for shouldered test bars, AB-Polymerchemie AB PUR 550
Alterungsart
ohne Deckbeschichtung Medianwert der Medianwert der Zugfestigkeit Bruchdehnung
mit Deckbeschichtung Medianwert der Medianwert der Zugfestigkeit Bruchdehnung
ungealtert
9,5 N/mm2
336 %
8,4 N/mm2
283 %
290 %
8,7
N/mm2
272 %
N/mm2
271 % 271 %
9,4
N/mm2
wärmegealtert
8,8
N/mm2
307 %
7,9
UV-Alterung
7,5 N/mm2
348 %
7,2 N/mm2
wassergealtert
Bautechnik 91 (2014), Heft 1
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V. Schmid, Ö. Yildiz: Highly elastic polyurethane coating with 2 to 3 mm thickness for constructive wood protection