Nachhaltiger Einsatz von Lärchenholz im Außenbereich durch Klassifizierung der Dauerhaftigkeit mittels innovativer Meßmethoden

In der Holzindustrie ist heute die rasche und sichere Bestimmung von Holzeigenschaften wie Dichte, Biegefestigkeit oder Astigkeit Stand der Technik. Allerdings gibt es momentan keine industriell einsetzbare Methode zur raschen Beurteilung und Klassifizierung der Eigenschaft "Natürliche Dauerhaftigkeit". Die Natürliche Dauerhaftigkeit von Holz definiert sich aus der Widerstandsfähigkeit der Holzarten gegen den Masseverlust durch Pilz- und Insektenbefall, der z.T. auf toxisch wirkende Inhaltsstoffe zurückzuführen ist. Die Frage nach der natürlichen Dauerhaftigkeit ist eine der wesentlichen im Bezug auf die Verwendbarkeit von Holz im Außenbereich. Ziel dieses Projektes ist es, durch Entwicklung innovativer Technologien die natürliche Dauerhaftigkeit von Lärchenholz rasch und einfach bestimmbar zu machen, was deutlich den Einsatz naturbelassenen Holzes forcieren und die Position des nachhaltig produzierten Holzes im Wettstreit mit anderen Materialien verbessern wird. Eigene wissenschaftliche Untersuchungen geben berechtigte Hoffnungen auf eine künftige technische Umsetzung. Mit derzeit verfügbaren Geräten und Methoden werden bei unterschiedlichen Praxisbedingungen jene Grundlagen erarbeitet, die Voraussetzung für eine erfolgreiche Implementierung als Industriegerät sind.

Holz, das im Außenbereich eingesetzt wird, ist ständigen Witterungseinflüssen (UV-Strahlung der Sonne, Austrocknung, Regen usw.) ausgesetzt, die seine Oberfläche angreifen. Die damit verbundenen Änderungen der Holzfeuchte ermöglichen zudem einen Befall durch Schadorganismen wie Pilze und Insekten.

Zielsetzungen:

• Kenntnis der Variabilität der natürlichen Dauerhaftigkeit von in Österreich verwendetem Lärchenholz.
• Erforschung von Zusammenhängen zwischen natürlicher Dauerhaftigkeit, Kernholzfarbe und Extraktstoffgehalt von Lärchenkernholz aus Österreich sowie Importlärche.
• Kenntnis über den Einfluss von "Störgrößen" wie Astigkeit, Druckholz; sowie Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Oberflächenbeschaffenheit.
• Erforschung der Leistungsfähigkeit verschiedener Aufnahmegeräte, bei unterschiedlichen Einsatzbedingungen (off-line, on-line).
• Optimierung der Auswertung aufgenommener Spektren und Modellerstellung.
• Verifizierung der neuen Messmethode unter Praxisbedingungen.
• Erste Schritte zur weiteren Umsetzung.

Vier Unternehmenspartner der Holzindustrie, die heimische und importierte Lärche in unterschiedlicher Weise verarbeiten, erstellen jene Anforderungen, die in der Grundlagenforschung Aufnahme finden:

• Erfassen visueller und NIR Spektren mittels Farbzeilenkameras von Schnittholz der Lärche (heimisch, Sibirische L.)
• Durchführung von Pilzabbauversuchen
• Holzchemische Untersuchungen und Einsatz spektroskopischer Methoden zur Aufnahme von Spektren im Infrarotbereich
• Statistische Auswertung: Kalibrationsmodelle und Validierung (Verifzierung)

Die Methodik des Projektes konzentriert sich auf eine Kombination mehrerer opto-spektroskopischer Messverfahren, verbunden mit Extraktstoffermittlung (nasschemisch), künstlicher Bewitterung sowie Pilzabbauversuche. Bei den opto-spektroskopischen Methoden sollen spektrale Kameras mit einem Wellenlängenbereich von 400nm bis 1100nm bzw. auch 1750nm, sowie Fourier-Transform Infrarot-Spektrometer im Bereich von 1000- 2000nm eingesetzt werden. Die beteiligten Forschungspartner können hier weitreichende und die für Österreich kompetenteste Erfahrung am Gebiet der spektralen Holzanalyse vorweisen. Beim Einsatz der Nahen-Infrarotspektroskopie können mittels Faseroptiksonden berührungslos Spektren von Holzoberflächen aufgenommen und ausgewertet werden, wobei die Messung in weniger als einer Minute abgeschlossen ist.

Die theoretische Grundlage geht auf Wasserstoffstreckschwingungen in Reflexions-Spektren zurück. Diese Signale beinhalten eine Fülle chemischer und physikalischer Informationen, welche bei vorhandenen Kalibrationsmodellen die Natürliche Dauerhaftigkeit von Holz rasch angeben können. Parallel dazu werden spektrale Kameras eingesetzt, die zwar einen etwas eingeschränkten Scanningbereich haben, dafür aber Vorteile wie Mobilität sowie leichte Verfügbarkeit mitbringen. Durch einen breiten Einsatz opto-spektroskopischer Methoden kann eine optimale Kalibration mit Holzinhaltsstoffen, bzw. mit Masseverlust-Daten bei Pilzabbauversuchen (Dauerhaftigkeitsklassen) erreicht werden. Die Untersuchungen zur Dauerhaftigkeit (Pilzabbauversuche) werden nach den Europäischen Normen EN 113 und EN 330 in Labor- und Freilanduntersuchungen durchgeführt.

Gelingt es als Ergebnis dieses Projektes, eine sichere Methode zur Vorhersage der Dauerhaftigkeit zu entwickeln, so kann dies ein weiteres starkes Argument für die Verwendung der Lärche im Außenbereich als z.B. Fassade darstellen. Damit würden die heimischen Fertighausfirmen, welche bereits jetzt mit der Verwendung von Holz als Werkstoff der Zukunft gute Aufklärungsarbeit- und somit einen wichtigen Beitrag zur CO2 Problematik- leisten, weitere wissenschaftlich belegbare Argumente in die Hand bekommen, welche im Rahmen ihrer Werbelinie stark kommuniziert werden würde. Ein anderer Einsatzbereich wäre z.B. Holzbrücken oder Balkone, wo hohe Dauerhaftigkeit auch Teil der Standsicherheit ist.