Um neue Materialien und Konstruktionen entwickeln zu können, wird erst einmal Geld benötigt. Dazu gab es wertvolle Tipps von Dr. Rainer Hagenbeck vom Forschungszentrum Jülich, der Einblicke in nationale und europäische Förderprogramme gewährte, wobei er u.a. Förderberatungen und Förderdatenbanken vorstellte.
Aus dem Hause BASF Polyurethanes GmbH berichtete Anja Oltmanns über Folienbeschichtungen von Fassaden und lud die Teilnehmer zu einer Werksbesichtigung nach Lemförde ein, wo man bei der BASF die Abteilungen für Permaskinfolien, für Hartintegral- und Klebstoffsysteme und für Hartschaumstoffe kennen lernen konnte.
Neue Möglichkeiten im Fensterbau
Der zweite Tag begann mit einem Vortrag von Peter Thorning (Fiberline A/S, Dänemark), der faserverstärkte Verbundwerkstoffe als neue Möglichkeiten im Fenster- und Fassadenbau vorstellte. Zur Einführung wies er darauf hin, dass faserverstärkte Verbundwerkstoffe keine verstärkten Kunststoffe darstellten, sondern aus zusammengeklebten Fasern bestünden. Er zeigte die vielen Vorteile auf, die das Material vorweisen könne: Diese speziellen Verbundwerkstoffe können kaum durch Chemikalien und Witterung angegriffen werden und erreichen die Festigkeiten von Stahl. Auch der Energieeinsatz läge bei der Herstellung deutlich unter dem von Stahl oder Aluminium und sogar unter dem von PVC. Die Wärmeleitfähigkeit läge etwa im Bereich von Holz oder PVC. Neben spektakulären Verwendungen wie im Bereich der Windkraftanlagen zeigte Thorning den Einsatz als tragende Bauteile auf, die im Brückenbau Verwendung fänden. Als Profile für den Fassadenbau ließen sich heute Elemente bis zu einer Länge von 24 m herstellen. Als Kernaufgabe des Unternehmens bezeichnete Thorning die Kooperation mit einem Kunden im Fenster- und Fassadenbereich, bei der es darum gehe, das Profildesign, die mechanischen Anforderungen und die dynamischen Oberflächenanforderungen, etc. festzulegen. Dafür sei ein tiefergehendes Materialverständnis bis hin zur Faserausrichtung notwendig, das vom Hersteller über die Lieferkette bis zum Verarbeiter reichen müsse. Alleine durch Einsatz eines anderen Harzsystems ließen sich Materialfestigkeiten um 40 Prozent erhöhen.
Er machte klar, dass erste Einsätze des noch neuen Materials wegen mangelnder Produktionsmasse teurer als bisherige Lösungen seien: „Das erste Fenster mit Faserverbundwerkstoffen ist zwangsläufig teurer als eines aus PVC oder Aluminium“. Die Vorteile seien jedoch sichtbar: „Heute werden die architektonischen Anforderungen mit den herkömmlichen Materialien nicht mehr bewältigt. Die Fensterrahmen werden immer dicker. Man kauft doch kein Fenster wegen des Rahmens, sondern wegen des Glases. Wir können dafür sorgen, dass wir wieder schlanke Rahmen bekommen, die energetisch besser sind als das Beste, was man sonst noch haben kann.“ Dabei stecke man noch in der Entwicklungphase und die ohnehin schon guten Lambda-Werte könnte man noch deutlich optimieren.
Fenster ohne sichtbaren Rahmen
Im skandinavischen Raum gebe es tausende Fenster aus diesem Material. „Die Architekten möchten eine Verglasung, bei der man den Rahmen nicht mehr sieht und die energetisch hervorragend sind“, so sein Statement. Er zeigte eindrucksvolle architektonische Lösungen von Gebäuden mit großformatiger Verglasung und minimalen Rahmenansichten, sowie eine 8 m hohe verklebte Fassade aus Faserverbundwerkstoff und Glas. Dabei wurde die thermische Ausdehnung der Fassade vom Glas bestimmt, denn Faserverbundwerkstoff besitze eine geringere als Floatglas. Ideal sei eine Verklebung von Rahmen und Glasfläche. Beim Einstieg eines Fensterherstellers in die Verarbeitung von Faserverbundwerkstoffen sei mit Werkzeugkosten ab ca. 30000 Euro für die Profilierung zu rechnen.
Pappeln für Holzfenster?
Um das traditionelle Fensterbaumaterial Holz ging es bei dem Vortrag von ift-Mitarbeiter Benno Bliemetsrieder. „Einsatz von modifizierten Hölzern – Verbesserung der Dauerhaftigkeit und Energieeffizienz” war das Thema. „Ausgehend von naturbelassenem Holz, das wir von der Holzartenliste kennen, wäre es nötig, dass Eigenschaften wie Quellen und Schwinden, kapillare Wasseraufnahme, aber auch Ligninabbau gesenkt werden“. Weiter solle die Dauerhaftigkeit verbessert werden und die elastische und mechanische Eigenschaften zumindest gleich bleiben oder sich möglichst nicht zu weit verschlechtern. Die Modifizierung solle die Struktur und Farbe des Holzes beibehalten, sodass die Gebrauchstauglichkeit eines solchen Fensters erhalten bleibe und sich die Wartungsintervalle möglichst verlängerten. Als Modifizierungsverfahren nannte er die Hitzebehandlung (Thermoholz), die Acetylierung, Melaminharz, Furfurylierung und Öle und Wachse. Aus dem aktuellen Forschungsprogramm „Holzfenster 2012“ zitierte er die Untersuchung über die Veränderung der Wärmeleitfähigkeit durch Holzmodifizierung. Durch die unterschiedlichen Modifizierungsvarianten werden die Rohdichte und die Ausgleichsfeuchte des Materials verändert und diese sind die Hauptparameter für die Wärmeleitfähigkeit, so Bliemetsrieder.
Dann ging er auf die Pappel ein, die derzeit ein sehr interessantes Holz für die Streichholzherstellung sei und daher undenkbar für den Einsatz bei Fenstern. Dieses Holz weise eine schlechte Dauerhaftigkeit auf, es sei schlecht gleichmäßig trockenbar, was die Maßhaltigkeit verschlechtere. Jedoch sei in Europa ein mengenmäßiges Potenzial vorhanden, um ein höherwertiges Produkt daraus zu machen. Positiv sei zu vermerken, dass die Pappel von Natur aus eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweise. Durch die thermische Modifizierung würden die Rohdichte und die Ausgleichsfeuchte weiter abgesenkt. In einer höheren Dichtesortierung ergäben sich dabei LambdaWerte von 0,085 W/mK, bei der niedrigeren Dichtesortierung sogar bei unter 0,080 W/mK. Diese Werte legten den Gedanken nahe, die Pappel für die Fensterherstellung mit einzusetzen. In einer Untersuchung wurde festgestellt, dass der Schraubenausziehwiderstand bei thermisch modifizierter Pappel gegenüber unbehandelten Hölzern wie Meranti oder Eiche signifikant geringer sei. Dieser Nachteil könne jedoch in einem Kantelverbund relativiert werden. „Das Verwindungsverhalten von Kantelaufbauten aus Holzarten mit unterschiedlichem Quell- und Schwindverhalten wurde mit verschiedenen Kantelaufbauten mit je 4 Lamellen verglichen, bei denen jeweils 2 Mittellamellen aus thermisch modifizierter Pappel bestanden. Dabei gab es diverse Kombinationen, die in der Klasse 1 lagen“, führte Bliemetsrieder aus.
Erst Praxistests würden über die Eignung dieser Kombinationen für den Alltag Auskunft geben. Aus den bisherigen (orientierenden) Untersuchungen, die jedoch keine Bemessungswerte darstellten, bestünden keine Bedenken gegen den Einsatz von thermisch modifizierter Pappel in Fenstern.
Bei einem Test an einem Fenster mit dem Kantelaufbau außen Accoya, mittig zwei Lagen thermisch modifizierte Pappel und raumseitig Fichte (siehe dazu auch nebenstehenden Kastentext) seien eindringliche Dauerfunktionsprüfungen durchgeführt worden und es konnten im Vergleich zu einem regulären Kantelaufbau keine Nachteile feststellt werden. Bei einer WK2-Prüfung konnten die Prüfer ein derartiges Fenster nicht aufbrechen: die Hebelwirkung der eingesetzten Schraubenzieher verpuffte im weichen (Pappel)Holz – es fehlte das „Gegenlager“ für die Werkzeuge. Fazit: modifizierte Hölzer können für den Einsatz in der Fensterherstellung geeignet sein.
Weiter ging es auf der Tagung mit Claus Karrer vom FIW (Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.V.), der über Hochleistungsdämmstoffe für energieeffiziente Bauelemente referierte. Uwe Lehrack (IGV, Institut für Getreideverarbeitung) stellte Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen zum Einsatz im Bauwesen vor und Prof. Franz Feldmeier, Hochschule Rosenheim, hatte die Verglasung als Thema: „Flächengewicht von Mehrscheiben-Isoliergläsern – Chancen und Grenzen beim Einsatz dünner Glasscheiben“ hieß sein Beitrag. —
Stöckel setzt auf Pappelholz
Mit dem neuen Klimafenster wollen die Fenstermacher von Stöckel den Beweis erbringen, dass Holz mehr als ein natürlicher Werkstoff mit Tradition ist. Die Aufteilung der neuen Fensterkantel in drei Funktionsebenen ermögliche es, auch bisher gegensätzliche Forderungen in einem Holzfenster zu vereinigen. Hierfür ist der Einsatz speziell modifizierter Hölzer wie Accoya, Pappel und Fichte maßgeblich verantwortlich. Alle Hölzer stammen aus nachhaltig beforstetem Anbau und können umweltfreundlich recycelt werden.
Für die Außenseite des Fensters wird Accoya eingesetzt. Es handelt sich hierbei um ein strukturell modifiziertes Kiefernholz, das dadurch besonders widerstandsfähig und langlebig wird. Das Quellen, Schwinden, die Rissbildung und der Verzug des Holzes ist vermindert worden. Es bilde die ideale Außenhaut für ein Holzfenster – schließlich biete es zusätzlich Schutz gegen Schädlingsbefall bei Dauerhaftigkeitsklasse 1.
Der mittlere Teil der Fensterkantel könnte auch als „Dämmebene“ bezeichnet werden. Hierfür wird thermisch modifizierte Pappel oder naturbelassene Fichte mit einem zusätzlichen Dämmkern im Blendrahmen eingesetzt. Mit einem Uw von http://www.stoeckel.de
