Thermal conductivity and water vapour transmission properties of wood-based materials

Abstract

For several wood-based materials (plywood, OSB, melamine faced board (MFB), particle board and fibre board), the thermal conductivity was determined as a function of the temperature (ranging between 10 and 30 °C) and also the moisture content (from an oven-dry sample up to a moisture content at 80% RH). Furthermore, the water vapour resistance factor of these materials as well as of the coating (at MFB) and the diffusion coefficient were determined under dry cup (performance at low humidity dominated by vapour diffusion) and wet cup (performance at high humidity with liquid water and vapour transport) conditions.

Thermal conductivity increases with rising temperature, moisture content and density. Moreover, a clear decrease of thermal conductivity was found with decreasing particle size at the same density level, from solid wood over plywood and particle board to fibre board. The water vapour resistance factor of the wood-based materials increases with rising density and decreases with increasing moisture content. An influence of the particle and fibre board thickness was also revealed. In contrast to the remaining materials, an increase of the water vapour resistance factor with increasing moisture content was measured for the coating. The diffusion coefficient decreases with rising density and moisture content.

Zusammenfassung

An verschiedenen Holzwerkstoffen (Buchensperrholz, OSB, melaminbeschichtete Platten (MFB), Span- und Faserplatten) wurde die Wärmeleitfähigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur (Temperaturbereich zwischen 10 und 30 °C) und von der Feuchte (darrtrocken bis Ausgleichsfeuchte bei 80% relativer Luftfeuchte) bestimmt. Weiter wurden die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahlen sowohl der Holzwerkstoffe als auch der Beschichtungen (bei MFB) und die Diffusionskoeffizienten im Trocken- (Dampfdiffusion vorherrschend) und Feuchtbereich (Flüssigwasser- und Dampftransport maßgebend) ermittelt.

Die Wärmeleitfähigkeit nimmt mit zunehmender Temperatur, Feuchte und Dichte zu. Es konnte weiter bei gleicher Dichte eine deutliche Erniedrigung der Wärmeleitfähigkeit mit zunehmendem Aufschlussgrad der Holzwerkstoffe von Vollholz über Sperrholz und Spanwerkstoffe bis zu den Faserwerkstoffen festgestellt werden. Die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahlen der untersuchten Holzwerkstoffe nehmen mit zunehmender Dichte sowie mit abnehmendem Feuchtegehalt zu. Auch hat die Plattendicke von Span- und Faserplatten einen Einfluss auf die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl. Bei den Beschichtungen nimmt die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl im Gegensatz zu den übrigen Materialien mit zunehmender Feuchte zu. Der Diffusionskoeffizient nimmt mit zunehmender Dichte und Feuchte ab.