Zusammenhang von Spanqualität und Platteneigenschaften: Eine Untersuchung von Spänen verschiedener Hersteller

Die Eigenschaften von Spanplatten werden unter anderem von der Qualität der eingesetzten Deck- und Mittelschichtspäne beeinflusst. Neben anderen Merkmalen ist die Spangröße - genauer die Partikelgrößenverteilung - eine wichtige Einflussgröße für die Spanqualität. Bestimmt wird die Partikelgröße vornehmlich mit Hilfe der Siebanalyse, da deren Durchführung einfach ist und technisch mit der Fraktionierung des erzeugten Spangutes in Deck- und Mittelschichtspäne in der industriellen Praxis vergleichbar ist. Mit dem Ziel Zusammenhänge zwischen der Spanqualität und den Platteneigenschaften aufzeigen zu können, wurden an Deck- und Mittelschichtspänen verschiedener Hersteller ausgewählte Qualitätscharakteristika (z.B. Partikelgrößenverteilung nach Siebanalyse) bestimmt sowie aus diesen Spänen dreischichtige Prüfspanplatten mit einer Dichte von 650 kg/m3 hergestellt und deren physikalische und mechanische Eigenschaften bestimmt. Anhand der untersuchten Charakteristika konnte gezeigt werden, dass Späne verschiedener Hersteller sich insbesondere in ihrer Partikelgrößenverteilung sowie Schüttdichte voneinander unterscheiden. Gleichwohl unterschieden sich die Eigenschaften der Spanplatten aus Spänen verschiedener Hersteller häufig signifikant. Im Fall der Biegeeigenschaften wurde die Partikelgrößenverteilung der Deckschichtpartikel als wichtige Einflussgröße gefunden. Mit dem Vorhandensein gröberer Partikel in der Deckschicht wurden höhere Biegeeigenschaften gemessen. Die Querzugfestigkeit wurde als weniger von der Partikelgröße in der Mittelschicht, sondern vielmehr mit der Dichte des zur Spanherstellung verwendeten Holzes in Verbindung gebracht. Die Dickenquellung scheint weniger mit der Partikelgröße, sondern vielmehr mit dem zur Spanherstellung eingesetzten Altholzanteils in Verbindung zu stehen.Particleboard properties are influenced by, inter alia, the quality of the face and core layer particles. Among other things, particle size - more precisely particle size distribution - is one of the most important characteristic values for particle quality. Particle size is determined primarily by sieve analysis because of its easy feasibility and similarity to the technical process of face and core layer particle fractionation in industrial practice. With the aim of finding interrelations between particle quality and panel properties, the face and core layer particles of various producers were characterized (e.g., determination of particle size distribution by sieve analysis), and three-layered particleboards with a density of 650 kg/m3 were manufactured and the panel properties subsequently determined. Quality characterization showed that particles from different producers differ in particle size distribution and, in particular, in bulk density. Further on, the properties of such particle-manufactured panels were found to be significantly different from each other. In the case of bending properties, the particle size distribution of the face layer particles was found to be an important influencing parameter. Higher bending properties were measured with the presence of coarse particles in the face layer particle size distribution. Internal bond strength was found to be less influenced by the particle size of the core layer particles than by the density of the wood used for particle manufacture. Thickness swelling seems to be less influenced by the particle size than by the amount of waste wood used for particle manufacture

Untersuchung der Faserqualität von TMP für die MDF-Produktion: Abschlussbericht zum FNR-Vorhaben "Fiber-Impact" (FKZ: 22013211)

Projektbeschreibung: Ungeachtet ihrer Bedeutung für den Produktionsprozess sowie die Eigenschaften der hergestellten Faserplatten wird die Qualität von thermo-mechanisch aufgeschlossenen Faserstoffen (engl.: thermo-mechanical pulp; kurz: TMP) vornehmlich über eine haptische und visuelle Begutachtung durch den Maschinenführer vorgenommen, da geeignete Messsysteme derzeit nicht verfügbar sind. Dieses Verfahren ist im hohen Maße von der prüfenden Person abhängig sowie das Ergebnis nur begrenzt quantifizierbar und daher für eine objektiv-gezielte Produkt- und Prozessoptimierung ungeeignet. Während im Rahmen von zwei Vorgängerprojekte Hard- und Software zur automatisierten Bildanalyse-basierten Vermessung von TMP entwickelt wurde, hatte das aktuelle Vorhaben die Untersuchung des Einflusses der Rohstoffheterogenität und der Produktionsbedingungen - insbesondere der Refiner-Parameter - auf die Faserstoffqualität sowie den Einfluss der Faserstoffqualität auf die Eigenschaften von Mitteldichten Faserplatten (engl.: medium-density fiberboard; kurz MDF) zum Ziel. Hierfür wurden zunächst Kenngrößen entwickelt, mit denen die Qualität von Faserstoffen beschrieben werden können. Anschließend wurden verschiedene Faserstoffe erzeugt, mit dem zuvor entwickelten Messgerät charakterisiert und die erzielten Ergebnisse mit den Prozessparametern der Faserstofferzeugung sowie den mechanisch-technologischen Eigenschaften der aus diesen Faserstoffen hergestellten MDF in Zusammenhang gestellt. Die wissenschaftlich-technischen Ergebnisse wurden während der Aufstellung der Messgerätes in der Produktion eines MDF-Herstellers unter industriellen Bedingungen überprüft. [...]Project description: Despite its importance for the production process and properties of fiberboard, the quality of thermo-mechanical pulp (TMP) is principally determined with a haptic and visual inspection by skilled personnel, as adequate measurement systems are currently not available. This approach depends greatly on the person testing the material, and the results obtained are only quantifiable to a limited extent. Results are therefore unsuitable for objective product and process optimization. While the hardware and software of the automated image-based fiber analysis system applied were developed in the context of two previous projects, the current project aimed to investigate the influence of fiber composition and process parameters, particularly the refining parameters, on the fiber quality and the impact of the fiber quality on the properties of medium-density fiberboard (MDF). With this objective, characteristic values have been developed in order to quantify the fiber quality. Various fibers were produced and characterized. The obtained results were correlated with the parameters of the fiber production process as well as the mechanical properties of MDF made from these fibers. The scientific-technical results were verified in industrial trials when the measuring device was installed in the production process of an MDF manufacturer. [...

Feasibility of In Vivo Metal Artifact Reduction in Contrast-Enhanced Dedicated Spiral Breast Computed Tomography

Background: Radiopaque breast markers cause artifacts in dedicated spiral breast-computed tomography (SBCT). This study investigates the extent of artifacts in different marker types and the feasibility of reducing artifacts through a metal artifact reduction (MAR) algorithm. Methods: The pilot study included 18 women who underwent contrast-enhanced SBCT. In total, 20 markers of 4 different types were analyzed for artifacts. The extent of artifacts with and without MAR was measured via the consensus of two readers. Image noise was quantitatively evaluated, and the effect of MAR on the detectability of breast lesions was evaluated on a 3-point Likert scale. Results: Breast markers caused significant artifacts that impaired image quality and the detectability of lesions. MAR decreased artifact size in all analyzed cases, even in cases with multiple markers in a single slice. The median length of in-plain artifacts significantly decreased from 31 mm (range 11–51 mm) in uncorrected to 2 mm (range 1–5 mm) in corrected images (p ≤ 0.05). Artifact size was dependent on marker size. Image noise in slices affected by artifacts was significantly lower in corrected (13.6 ± 2.2 HU) than in uncorrected images (19.2 ± 6.8 HU, p ≤ 0.05). MAR improved the detectability of lesions affected by artifacts in 5 out of 11 cases. Conclusion: MAR is feasible in SBCT and improves the image quality and detectability of lesions.</p

Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen von Holz und Holzwerkstoffen

Verschiedene Hölzer und Holzwerkstoffe werden aufgrund zahlreicher vorteilhafter Eigenschaften als Bauprodukt in Gebäuden verwendet. Als potenzielle Emissionsquelle können sie damit, wie auch andere im Innenraum verbaute Bauprodukte, eine Auswirkung auf die Innenraumluftqualität haben. Aus diesem Grund ist ein Verständnis der Emissionen holzhaltiger Produkte von Bedeutung. Daher wird in folgender Abhandlung das Emissionsverhalten von Vollhölzern sowie daraus hergestellten Holzwerkstoffen dargestellt. Dabei werden die wesentlichen flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) und deren flächenspezifischen Emissionsraten aufgezeigt sowie die das Emissionsverhalten beeinflussenden Faktoren erörtert. Zudem wird die zeitliche Dynamik der Emissionen beleuchtet, die zur Folge hat, dass die Emissionsraten immer nur eine Momentaufnahme zu einem bestimmten Messzeitpunkt darstellen. Eine vergleichende Betrachtung der einzelnen Holzprodukte bezüglich ihres Emissionsverhaltens wird damit ermöglicht. Hingegen erlaubt dies nicht zwingend, den tatsächlichen Beitrag der Holzproduktemissionen auf die VOC-Konzentrationen im Innenraum zu beurteilen. Dies wird entscheidend von der realen Einbausituation des Produktes sowie den Materialinteraktionen und klimatischen Gegebenheiten innerhalb des Raumes bedingt.Various woods and wood-based materials are used as building products in constructions due to their numerous beneficial properties. As a potential source of emissions, they can thus have an impact on indoor air quality, such as other building products used indoors. For this reason, an understanding of the emissions of wood-containing products is important. Therefore, the following document describes the emission behaviour of solid wood and wood-based materials made from it. The main volatile organic compounds (VOCs) and their area-specific emission rates are shown and the factors influencing the emission behaviour are discussed. In addition, the temporal dynamics of the emissions are highlighted, which means that the emission rates always only represent a snapshot at a specific point in time. This makes it possible to compare the emission behaviour of the individual wood products. However, this does not necessarily allow the actual contribution of wood product emissions to indoor VOC concentrations to be assessed. This is decisively conditioned by the real installation situation of the product as well as the material interactions and climatic conditions within the room

Entwicklung leichter Holzwerkstoffe unter Anwendung definierter Spanorientierung und Partikelmorphologie - Schlussbericht zum Teilvorhaben 1

[Aufgabenstellung] Vor dem Hintergrund der Förderung stofflicher Auf- und Verarbeitung nachwachsender Roh- und Reststoffe zu biobasierten Produkten, war die Entwicklung einer dreischichtigen dichtereduzierten Spanplatte, die trotz einer Dichte von unter 500 kg/m3 die Festigkeitseigenschaften konventioneller Spanplatte erfüllt, Ziel des Projektes. Unter Spanplatte ist hier ein nach EN 309 definierter Plattenwerkstoff zu verstehen, der aus Holzspänen verschiedenen Ursprungs (Rundholz, Sägeabfälle oder Altholz) hergestellt wird und die in EN 312 für den Plattentyp P2 festgelegten Produkteigenschaften erfüllt. Die jährliche Produktionsleistung an Spanplatten beträgt laut dem Jahresbericht 2016-2017 des Europäischen Holzwerkstoffverbandes (kurz EPF für engl. European Panel Federation) in 2016 allein für Deutschland 5,5 Millionen m3. Eine Reduktion des Holzeinsatzes bei ansonsten gleichem Produktionsvolumen und Produkteigenschaften würde eine Steigerung der Materialeffizienz bedeuten und somit helfen, Ressourcen zu schonen. Bei perspektivisch steigender Nachfrage nach Holz - aufgrund der Erschließung neuer und Ausweitung bestehender Anwendungsfelder von Holz als Rohstoff- und Energiequelle sowie der Angleichung des weltweiten Konsumverhaltens auf westliches Niveau - könnte der reduzierte Holzeinsatz zur Spanplattenherstellung einen Beitrag zur langfristigen Sicherung der Rohstoffversorgung leisten. Mit dem Projektziel werden somit die förderpolitischen Ziele des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) verfolgt. Neben der langfristigen Sicherstellung der Rohstoffversorgung und Effizienzsteigerung, kann eine Reduktion der Dichte konventioneller Spanplatten von ca. 650 kg/m3 auf unter 500 kg/m3 aus unternehmerischer Perspektive weiter die Absicht verfolgen, Platten mit einem geringen Gewicht für Leichtbauanwendungen anzubieten. Aufgrund der engen Korrelation zwischen Plattendichte und mechanischen Platteneigenschaften ist eine simple Reduktion des Holzeinsatzes zur Reduktion Plattendichte nicht möglich. Soll eine Dichtereduktion unter Erhalt der Festigkeitseigenschaften konventioneller Platten erreicht werden, so sind Maßnahmen zur Kompensation der Eigenschaftsverschlechterung zu ergreifen. [...] In diesem Projekt wurde beabsichtig, die mit Dichtereduktion gegenüber konventionell hergestellten Spanplatten einhergehenden Festigkeitseinbußen über 1. den Einsatz von Spänen innovativer Geometrie und/oder 2. die Veränderung der Spanorientierung zu kompensieren. Idee war hierbei, dass über die Geometrie (negative Korrelation zwischen Schüttdichte und Verdichtungswiderstand) bzw. die Orientierung (höhere Druckfestigkeit von Holz in longitudinaler als in tangentialer oder radialer Holzrichtung) der eingesetzten Späne ein Anstieg des Verdichtungswiderstandes der Mittelschicht zu erzielen. Trotz einer geringeren Mittelschichtdichte sollten so Platten vergleichbarer Deckschichtdichten und entsprechend unveränderter Eigenschaften hergestellt werden können. Ergänzend zur Untersuchung des Einflusses der Spangeometrie und der Spanausrichtung auf die Eigenschaften von dichtereduzierten Spanplatten wurden weiter der Einfluss des Klebstoffanteils in Deck- und Mittelschicht sowie die Effekte von flächigen Spänen als Deckschichtmaterial untersucht

Erarbeiten eines objektiven Verfahrens unter Berücksichtigung der Besonderheiten von Holz und Holzwerkstoffen bei der Bewertung ihres Einflusses auf die Innenraumluftqualität (HoInRaLu). TV 1: Untersuchungen unter realen Raumluftbedingungen

Der Mensch hält sich überwiegend in Innenräumen auf. Somit ergibt sich die Forderung nach einer unbedenklichen Innenraumluftqualität. Neben zahlreichen anderen Faktoren wie Lüftungs- und Nutzerverhalten wird die Innenraumluftqualität auch von den verwendeten Bauprodukten beeinflusst, somit auch von Holz und Holzwerkstoffen. Es existieren Bewertungskriterien für diese Eigenschaft, die aber Besonderheiten der Holzverwendung derzeit unberücksichtigt lassen. Daher sollten in diesem Forschungsvorhaben wissenschaftlich belastbare Kriterien für die Bewertung der Abgabe von flüchtigen organischen Verbindungen von Holz-Bauprodukten unter Berücksichtigung von realistischen Einbaubedingungen erarbeitet werden. Ziel war eine Bewertung der Produkte im Hinblick auf ihre beabsichtigte Verwendung in unterschiedlichen Bauteilen zu ermöglichen, bei der auch unterschiedliche Einflussfaktoren einer realistischen Einbausituation betrachtet werden. Dazu wurden vier Modellhäuser mit unterschiedlichen Wandkonstruktionen und Materialkombinationen gefertigt und auf dem Gelände des Thünen-Instituts aufgestellt. Die Baumaterialien, die zur Errichtung der Modellhäuser verwendet wurden, wurden normgerecht in Emissionskammern hinsichtlich ihrer VOC-Abgabe geprüft. Diese Ergebnisse wurden mit der Raumluftkonzentration der Modellhäuser verglichen. Um eine Aussage über zu erwartende langfristige Raumluftkonzentrationen flüchtiger organischer Verbindungen und deren Abhängigkeit von den jahreszeitlichen Temperatur- und Luftfeuchteänderungen zu erhalten, wurden die Modellhäuser über einen Zeitraum von 114 Wochen regelmäßig beprobt. Daraus sollte abgeschätzt werden, ob eine Aussage über das Langzeitverhalten der Materialien bei einer Untersuchung über den normativ vorgesehenen Zeitraum von 28 Tagen repräsentativ ist. Darüber hinaus sollten in der Arbeit weitere Einflussfaktoren auf die Raumluftkonzentration systematisch bewertet werden: Innen- und Außenklima sowie Luftwechselraten. Aus den Erkenntnissen sollten Schlussfolgerungen für eine zukünftige Betrachtung von Holzprodukten im verbauten Zustand bezüglich ihrer Emissionsbewertung gezogen und Handlungsempfehlungen für Anwender, Industrie, Behörden, Ausschreibung und Auftragsvergabe abgeleitet werden. Die Kammermessungen ergaben, dass die eingesetzten Konstruktionsmaterialien aus Holz flüchtige organische Verbindungen in erwartetem Umfang abgaben: Produkte aus Nadelholz emittierten hauptsächlich Terpene, neben Aldehyden und organischen Säuren. Vollholzelemente aus Kiefer wiesen im Vergleich die höchsten Konzentrationen auf. Holzwerkstoffe emittierten VOC wie der Rohstoff, aus dem sie hergestellt waren, allerdings veränderten sich die Verhältnisse der Stoffzusammensetzung durch die Herstellungsprozesse. Die Messungen von OSB und Spanplatten ergaben höhere Aldehyd-Emissionen und die der Dämmstoffe hauptsächlich Essigsäure-Emissionen. In der Raumluft der Modellhäuser wurden vorrangig Aldehyde und Terpene, und damit VOC, die die Holzmaterialien emittierten, gemessen. Zu Beginn der Messungen nahmen die Konzentrationen aller VOC ab. In den Frühlings- und Sommermonaten stiegen die Konzentrationen wieder an, sanken dann wiederum im darauffolgenden Herbst und Winter. Die Ausgangskonzentrationen wurden während des gesamten Verlaufs nicht wieder erreicht. Es wird somit erkennbar, dass die Konzentrationen in den Modellhäusern dem Grunde nach abnahmen, wie dies auch bei den Produktprüfungen über einen Zeitraum von 28 Tagen und länger zu beobachten ist. Allerdings wird diese Konzentrationsabnahme von den Außen- und Innentemperaturen überlagert: Bei höheren Temperaturen sind die Konzentrationen grundsätzlich höher. Die höchsten Werte wurden jeweils im Sommer und die Minima im Winter gemessen. Grundsätzlich hatte der Luftwechsel einen Einfluss auf die Raumluftkonzentration der Modellhäuser, der im Bereich zwischen 0 h-1 und 0,5 h-1 deutlicher war als zwischen 0,5 h-1 und 1 h-1. [...]People spend most of their time indoors. Hence there is a demand for a good indoor air quality. Various factors have an effect on the indoor air quality. These are for example the ventilation and occupant's behaviour, but also wood and wood-based products as building materials. Criteria for evaluation of the air quality do not take the specific of the usage of wood into consideration. Therefore, in this research project, scientifically reliable criteria should be evaluated for the release of volatile organic compounds from wood-based products at realistic installation situations. The objective was the evaluation of a material considering their specific intended use. Therefore, four model houses with different wall constructions and material combinations were constructed on the site of the Thünen Institute in Hamburg. All construction materials used were tested in standardised emission chambers regarding their VOC-release. The results of these emission tests were compared with the VOC concentration in the model houses. In order to determine the long-term VOC concentrations of the model houses and their dependence on seasonal changes of temperature and air humidity, the houses were regularly tested over a period of 114 weeks. This was tested to provide a statement if the long-term emission of materials is representative against the determination over the standardised test duration of 28 days. Furthermore, other parameters, like indoor and outdoor climate as well as air change rates, were analysed for their effect on indoor air concentration. Finally, conclusions will be drawn on the emission evaluation of wood-based products with regard to their intended use. In addition, the results will be used to recommend courses of action for users, industry, authorities, as well as the tendering and awarding of contracts. The chamber tests showed that the wood-based construction materials emitted volatile organic compounds to an expected extent: In addition to aldehydes and organic acids, soft wood products emitted mainly terpenes. Solid pine wood elements had the highest emission rates. Wood-based panels released the same compounds as their constituents, but their ratios of composition differed. This was due to the process parameters during production. The chamber tests of OSB and particle board resulted in higher aldehyde emissions whereas acetic acid dominated the emissions of the insulating material. Aldehydes and terpenes, and thus the main VOC emitted by the wood-based materials, were primarily measured in the air of the model houses. At the beginning of the measurements, concentrations of all VOC decreased. As the experiment progressed the concentrations increased during spring and summer and diminished again in the following autumn and winter. The initial high VOC concentrations were not reached again during the entire measurement period. This revealed that the concentrations of VOC basically declined, as also observed at the emissions tests of the products. However, this decrease in concentration is superimposed by the outdoor and indoor temperatures: At higher temperatures the concentrations are generally higher. The highest values were measured in summer and the lowest values in winter. In principle, the air exchange rate had an influence on the indoor air concentration in the model houses, especially in the range from 0 h-1 to 0.5 h-1 as opposed to 0.5 h-1 and 1 h-1. [...