Tischlerische Bauprodukte und Bauelemente müssen hygienisch, ansprechend und bei ihrer Nutzung komfortabel sein; sie können in Rahmen-, Platten- und Rahmen-Platten-Produkte mit geradlinigen und gekrümmten Formen eingeteilt werden.
Verhalten von Holz bei Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen
Unter dem Einfluss von Temperatur und Feuchtigkeit kann Holz seine Abmessungen in ziemlich großen Grenzen verändern. So ändert Holz beispielsweise beim Trocknen von der Hygroskopizitätsgrenze (Feuchtigkeit) bis zum vollständig trockenen Zustand, abhängig von der Holzart, seine Abmessungen längs der Fasern um 0,1 bis 0,3%, in radialer Richtung um 3 bis 6% und in tangentialer Richtung um 6 bis 10%.
So verändert sich im Laufe des Jahres die Feuchtigkeit von Außentüren aus Buche von 10 bis 26%. Das bedeutet, dass jedes 100 mm breite Brett in diesen Türen seine Abmessungen bei Feuchtigkeitsaufnahme um 5,8 mm vergrößert und sich beim Trocknen um den gleichen Betrag verkleinert. In diesem Fall entstehen zwischen den Brettern Fugen.
Dies lässt sich vermeiden, wenn Tischlerprodukte so konstruiert werden, dass die unvermeidlichen Veränderungen einzelner Produktteile frei erfolgen können, ohne Form und Festigkeit zu beeinträchtigen. Bei der Herstellung einer Rahmentür mit Füllung sollte diese in die Nuten der senkrechten Rahmenfriese eingesetzte Füllung beispielsweise ein Spiel von 2 bis 3 mm haben, dabei aber auch im vollständig getrockneten Zustand nicht aus der Nut herauskommen (Abbildung 1).
Abbildung 1: Querschnitt einer Rahmentür mit Füllung
Tischlerprodukte sollten aus schmalen massiven oder verleimten Leisten hergestellt werden (Brettfüllungen für Türen, Tischlerplatten usw.).
Belastungsrichtung und Verbindung der Elemente
Tischlerische Bauelemente sind bei ihrer Nutzung keinen größeren statischen oder dynamischen Belastungen ausgesetzt. Dennoch sollte bei der Konstruktion dieser Produkte darauf geachtet werden, dass die Belastungsrichtung mit der Faserrichtung des Holzes übereinstimmt oder nur geringfügig von ihr abweicht. Andernfalls kann die Festigkeit der Elemente erheblich verringert werden.
Elemente tischlerischer Bauprodukte werden in gerader Richtung oder unter einem Winkel mittels Zapfen und Aussparung — Schlitz, Klebstoff, Schrauben, Metallband und Nägeln — miteinander verbunden.
Zapfen und Aussparung
Am häufigsten werden die Elemente mittels Zapfen und Aussparung verbunden. Die Festigkeit der Zapfen-Aussparungs-Verbindung hängt von der Feuchtigkeit des Materials und der Genauigkeit ab, mit der Zapfen und Aussparung hergestellt werden.
Die meisten tischlerischen Bauelemente werden mit einem einfachen oder doppelten Zapfen verbunden, der eine flache oder runde Form hat. Bei der Herstellung von Türen werden jedoch in großem Umfang Runddübel verwendet, um senkrechte und waagerechte Elemente, Türrahmen mit Füllung usw. zu verbinden. Diese Verbindungen verringern die Festigkeit des Produkts nicht und ermöglichen gegenüber anderen Verfahren eine Holzeinsparung von 17%.
Bei der Herstellung von Türen, eingebauten Wohnmöbeln, Aufzugskabinen usw. werden die Stirnseiten von Brettern und Balken mit einem Doppelzapfen, mit Zapfen und Aussparung sowie mit einem gezahnten Zapfen und einer gezahnten Aussparung verbunden. In diesen Fällen werden Bretter und Leisten mit flachen oder runden Zapfen und Aussparungen oder mit eingesetzten Holzdübeln verbunden (Abbildungen 2, 3 und 4).
Abbildung 2: Verleimte und mit Furnier beschichtete Türelemente
Abbildung 3: Details der Brettverbindungen
Abbildung 4: Verbindung senkrechter und waagerechter Türteile mittels eingesetzter Runddübel
Maßverhältnisse von Zapfen und Elementen
Damit ein Produkt fest ist und eine ausreichende Steifigkeit besitzt, muss ein bestimmtes Verhältnis zwischen den Abmessungen des Zapfens und der Elemente bestehen. Folgende Maßverhältnisse werden empfohlen:
- Die Breite des Kerns muss der Hälfte der Breite des Elements entsprechen, in dem sich die Nut befindet;
- die Länge des Zapfens sollte der gesamten Breite des Balkens oder Bretts abzüglich der Verbindungsschultern entsprechen;
- die Dicke des geraden Zapfens wird mit 1/3 bis 1/7 und die Dicke des Doppelzapfens mit 1/3 bis 2/9 der Elementdicke ausgeführt;
- die Größe der Schulter beträgt beim ersten Zapfen 1/3 bis 2/7 und beim Doppelzapfen 1/5 bis 1/6 der Elementdicke;
- die Breite der Aussparung für einen Doppelzapfen sollte der Dicke des Zapfens selbst entsprechen.
Es gibt verschiedene Verbindungstypen. Die wichtigsten davon sind in Abbildung 5 dargestellt.
Abbildung 5: Verschiedene Arten von Tischlerverbindungen
Verleimen von Platten, Feder und Nut
In der Praxis werden Platten meistens mit Klebstoff an den Kontaktflächen oder mit Feder und Nut mit einem Fremdfederstück verbunden. Wenn Balken über ihre Breite miteinander verleimt werden, müssen die Verbindungsflächen der Balken glatt gebohrt, schnell zu Platten zusammengesetzt und in einer Keilzwinge gespannt werden. Die verleimten Platten sollten auf beiden Seiten auf einer zweiseitigen Hobelmaschine gehobelt werden, um die beim Verleimen entstandenen Unebenheiten zu entfernen.
Feder und Nut können rechteckig, dreieckig, halbkreisförmig, oval oder schwalbenschwanzförmig sein. Dieses Verfahren wird am häufigsten zur Herstellung von Türfüllungen, Parkett sowie senkrechten und waagerechten Türelementen aus Reststücken auf speziellen Verbindungsmaschinen — Verbindungsautomaten — eingesetzt und erfordert einen hohen Holzverbrauch; deshalb sollte es nur in Ausnahmefällen angewendet werden.
Eine Verbindung mit Fremdfeder wird bei der Herstellung von Parkettböden verwendet. Die Fremdfeder wird aus weichen Holzarten gefertigt.
Schrauben, metallische Verbindungsmittel und Holzdübel
Mit Schrauben werden Elemente von Fenstern und Türen, eingebaute Wohnmöbel, Aufzugskabinen usw. verbunden. Bevor die Schrauben eingedreht werden, sollten sie mit Stearin, in Pflanzenöl gelöstem Graphit, Fett oder Ähnlichem bestrichen werden.
An den Stellen, an denen die Schrauben eingesetzt werden, sollten Bohrungen angebracht werden, deren Tiefe ungefähr der doppelten Gewindetiefe entspricht. Müssen zwei dickere Elemente verbunden werden, wird eine Bohrung mit einem dem Schraubendurchmesser entsprechenden Durchmesser angebracht.
Verbindungen mit eisernen Verbindungsmitteln (Abbildung 6) werden in der Praxis nicht häufig eingesetzt, können aber bei Verbindungen senkrechter mit waagerechten Elementen, bei Türfriesen und bei Türen mit Füllung verwendet werden.
Abbildung 6: Verbindungen mit eisernen Verbindungsmitteln
Nagelverbindungen werden nicht zum Verbinden von Tischlerelementen verwendet. Holzdübel kommen bei der Herstellung von Fenstern, Türen und anderen tischlerischen Bauprodukten, zur zusätzlichen Verbindung von Elementen an ihren Verbindungsstellen sowie zur Verhinderung der Verformung verschiedener Rahmen während ihrer Nutzung zum Einsatz.
Verleimung und Zusammenbau von Konstruktionen
Ein charakteristisches Merkmal von Tischlerverbindungen mit Zapfen besteht darin, dass sie nur unter Verwendung von Klebstoff ausgeführt werden können. Diese Verbindungen dürfen nicht ohne Verleimung ausgeführt werden. Verleimte Elemente müssen mindestens 6 Stunden lang unter einem Druck von 2 bis 12 kg/cm² in der Zwinge gespannt bleiben.
Massive Elemente von Tischlerprodukten können durch Verleimen kleinerer Elemente aus einer Holzart sowie durch Kombination wertvoller Holzarten mit gewöhnlichem Holz zusammengesetzt werden. Senkrechte und waagerechte Elemente von Fenstern, Türen, Kästen und anderen Produkten können aus verleimtem Nadelholz hergestellt werden, das mit 8–10 mm dicken Eichenbrettchen beschichtet ist (Abbildung 7). Für das Verleimen der Elemente und ihre Holzbeschichtung sollten vorzugsweise wasserbeständige Phenol-Formaldehyd-Klebstoffe verwendet werden.
Abbildung 7: Verleimte Fenster- und Türelemente mit Plättchen aus hartem Laubholz beschichtet
Rahmen- und Rahmen-Platten-Konstruktionen werden mithilfe mechanischer, hydraulischer oder pneumatischer Zwingen zusammengebaut.
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