• Fehler: Rissbildung
• Substrat: Aluwabenkernplatte und Eichenfurnier
• Ursache: Holzporen als langgezogene Kanalstrukturen erzeugen innerhalb des Furniers eine Schwächung in der Holzstruktur, die durch die Ausbürstung zusätzlich verstärkt wird
• Mögliche Lösung: Einsatz eines elastischeren Klebstoffs oder Einbringen einer zusätzlichen spannungsabbauenden Schicht

Rissbildungen in der Oberfläche im Bereich der Wischbeize in Folge der Wechselklimabelastung bei 30-facher Vergrößerung. Quelle: IHD, Prof. B. Weiß

Holz wird bevorzugt im Innenausbau zum Erzielen einer natürlichen und hochwertigen Optik genutzt. Im Schiffsinnenausbau sind jedoch zusätzlich hohe Brandschutzanforderungen und Ansprüche an das Gewicht der Bauelemente zu erfüllen, sodass hier gern auf Aluwabenkernplatten als Substrat zurückgegriffen wird. Dass diese Hybridwerkstoffe im doppelten Sinne spannend sind, zeigt das folgende Fallbeispiel.

Im vorliegenden Fall wurden Wandelemente für den hochwertigen Schiffsinnenausbau aus der Materialkombination Aluwabenkernplatte und Eichenfurnier gefertigt. Das zusätzlich brandgehemmt ausgestattete Furnier wurde gedoppelt mittels PUR-Klebstoff auf die Aluminiumoberfläche geklebt. Zum Erzielen einer intensiveren Optik wurde das obere Furnier ausgebürstet und vor der Lackierung mit einer zusätzlichen cremefarbigen Wischbeize behandelt, um die ausgebürsteten Vertiefungen aufzufüllen. Abschließend erfolgte eine Decklackierung zum Oberflächenschutz.

Nach Einbau der fertigen Wandelemente in der Werft kam es durch Ausfall der Klimatisierung zu unerwarteten wechselklimatischen Belastungen im Schiff, in deren Folge die Oberflächen teilweise mehrere Zentimeter lange, massive Rissbildungen zeigten (s. Abbildung). Der Auftraggeber wollte das Problem analysieren, um daraus nicht nur eine Lösung für den weiteren Einbau ableiten zu können, sondern das Produkt auch gegenüber Wechselklimaschwankungen zu verbessern. Die sich im Furnier gebildeten Risse waren ausschließlich im Bereich der ausgebürsteten und mit Wischbeize ausgefüllten Strukturen lokalisiert. Bei der Betrachtung der Risse im Querschnitt fiel auf, dass die Risse dann großteils durch beide Furniere gingen, in denen die Poren der Eiche partiell oder auch vollständig mit Wischbeize aufgefüllt waren. Holzporen als langgezogene Kanalstrukturen erzeugen innerhalb des Furniers eine Schwächung in der Holzstruktur, die durch die Ausbürstung zusätzlich verstärkt wird. Die Verklebung zwischen Furnier und Aluminiumsubstrat zeigte keine signifikanten Auffälligkeiten. Warum kam es also zur Rissbildung im Furnier?

Einerseits ist das Furnier durch die tiefe Bürstung grundsätzlich strukturell geschwächt. Andererseits ist die in der Bürstung eingesetzte Wischbeize stark füllstoffhaltig und damit, im Gegensatz zum Furnierholz, spröde. Während das Echtholzfurnier auf Änderung der Luftfeuchtigkeit reagiert, treten Dimensionsänderungen bei Aluminium vorrangig bei Temperaturänderungen auf. Diese Effekte sind häufig diametral, da mit sinkender Temperatur typischerweise die relative Luftfeuchtigkeit steigt. Somit kommt es beim Trägermaterial Aluminium im Zuge einer Abkühlung zu einem Schrumpf und beim Furnier zu einer Ausdehnung. Dies erzeugt Spannungen im Verbund. Der eingesetzte PUR-Klebstoff besitzt zwar einerseits eine sehr gute Haftung auf Aluminium und auch auf Holz sowie eine hervorragende Feuchtebeständigkeit, andererseits härtet dieser Klebstoff hart und wenig elastisch aus. Somit kann dieser die zuvor beschriebenen Spannungszustände nur wenig ausgleichen. Folglich treten die Risse im Zuge des Spannungsabbaus im schwächsten Element des Aufbaus auf, nämlich in der unelastischen, hoch gefüllten Wischbeize in einem durch die Bürstung strukturell geschwächten Furnierbereich. Für die Schadensvermeidung gibt es grundsätzlich verschiedene Möglichkeiten. Das Vermeiden solcher extremen Wechselklimabelastungen durch Klimatisierung ist ein offensichtlicher Weg. Eine andere Möglichkeit, zu hohe Spannungen zwischen Furnier und Aluwabenkernplatte zu vermeiden, ist der Einsatz eines elastischeren Klebstoffs, z. B. eines Hotmelts, sofern dieser die anderen Anforderungen an Feuchtebeständigkeit und Haftungsvermögen erfüllt. Eine dritte Option ist das Einbringen einer zusätzlichen spannungsabbauenden Schicht wie z. B. einem elastischen Vlies. Letzteres wurde schließlich als Lösung genutzt, wodurch auch in einer nachträglich durchgeführten Wechselklimalagerung die Rissbildungen auf ein Minimum reduziert werden konnten, sodass unter Berücksichtigung eines üblichen Sichtabstandes keine Oberflächenschäden erkennbar waren.

Somit sind beim Einsatz der Verbundelemente bei einer funktionierenden Klimatisierung, die in solchen Schiffen üblich ist, überhaupt keine Rissbildungen zu erwarten und selbst bei größeren, unerwarteten klimatischen Schwankungen sind die auftretenden Schäden vernachlässigbar klein.

Florian KettnerDr.

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