E. Roffael

Zum Sorptionsverhalten von Holzspanplatten

ZusammenfassungZur Untersuchung des Einflusses der Holzart auf das Sorptionsverhalten von Spanplatten wurden Versuchsplatten aus strukturell und chemisch sehr verschiedenen Hölzern (zum Teil mit Rinde) mit Methandiisocyanat, Harnstofformaldehydharz und Phenolformaldehydharz als Bindemittel verwendet. Die für 20°C aufgenommenen Sorptionsisothermen lassen durchweg nur unbedeutende Unterschiede zwischen den Gleichgewichtsfeuchtigkeitsbeträgen der nach Holzart verschiedenen Platten jeweils gleicher Verleimungsart erkennen, die in ihrer Größe den zwischen den verwendeten Holzarten bestehenden Unterschieden im Sorptionsverhalten entsprechen. Vergleichsweise stärkeren Einfluß hatte die Holzart auf die Dickenquellung der Platten. Eine Preßzeitverlängerung bewirkte bei Verwendung von Methandiisocyanat als Bindemittel durchweg eine deutliche Zunahme der Querzugfestigkeit der Platten, hatte jedoch keinen Einfluß auf deren Sorptionsverhalten. Auch bei PF-Spanplatten wirkte sich die Preßzeit auf das Sorptionsverhalten nicht aus. Somit ergaben sich keine Anhaltspunkte für einen Zusammenhang zwischen der Verleimungsfestigkeit und dem Sorptionsverhalten von Holzspanplatten.AbstractThe sorptional behaviour of particleboards made from wood species of widely differing morphological structure and chemical composition was investigated. Diisocyanate (MDI), urea-formaldehyde (UF), and alkaline phenol-formaldehyde resins (PF) were used as binders. In the case of UF- and MDI-boards the sorption isotherms reveal that, using the same binder, differences in the equilibrium moisture content (E. M. C) between particleboards from different wood types were generally more or less of the same order as among the wood species themselves. More pronounced differences were found between the thickness swelling of the boards. Increasing the pressing time had no bearing on the sorption behaviour of particleboards. Also with PF-resins, the used wood species and the pressing time had practically no influence on the equilibrium moisture content. Consequently, no correlation seems to exist between bonding strength of particle boards and their sorptional behaviour.

Abgabe von flüchtigen organischen Säuren aus Holzspänen und Holzspanplatten

ZusammenfassungDie Abgabe von flüchtigen Holzsäuren aus Buchen-, Kiefern-, Fichten-und Eichenspänen wirde bei 100% rel. Luftfeuchte und bei Temperaturen von 40°C und 103°C mit Hilfe der WKI-Flaschenmethode und der Ionenchromatographie quantitativ bestimmt. Es wurde keine direkte Beziechung zwischen der, Abgabe von flüchtigen Säuren und dem Acetylgruppengehalt der untersuchten Hölzer festgestellt. Holzspanplatten geben im allgemeinen eine höhere Menge an flüchtigen Säuren ab als die Späne, aus denen sie, hergestellt sind. Hierbei spielt auch der Bindemitteltyp eine besondere Rolle. Bei PF-Spanplatten ist die Abgabe an Essigsäure besonders groß im Vergleich zu UF-Spanplatten. Im letzteren Plattentyp ist der Formaldehydgehalt des eingesetzten Harzes von Bedeutung. Je größer das Molverhältnis U: Fist, desto geringer ist die Säureabgabe aus den Spanplatten. Den Ergebnissen ist weiterhin zu entnehmen, daß auch Rindenplatten Ameisen- und Essigsäure abgeben.AbstractVolatile acids released from beech, pine, spruce and oak chips at 100% rel, humidity and different temperatures (40°C, 103°C) were determined quantitatively using the WKI-bottle-method followed by ionic chromatography. No straightforward relationship has been found between the acetyl content of wood chips and the emanation of acids therefrom. In spite of their lower acetyl group content, oak chips release much more acetic and formic acid compared to beech chips. Due to the high acidity of aak chips no catalyst is needed for bonding them using acid curing urea formaldehyde resins (UFresins) as in the case of bonding pine chips by high molar ratio resins. Not only wood but also particleboards release volatile acids. The amount of acids released depends on the bonding agent as well as on the wood species used. In general, particleboards emit more volatile acids than the wood chips used for their preparation. PF-partiecle-boards release more acetic acid than UF-boards. In UF-boards the molar ratio plays an important role. High formaldehyde content in the resin used increase the liberation of acids. According to the results, bark boards emit also formic and acetic acids.

Über chemische Veränderungen in Holzspänen bei der Herstellung von Harnstoff-Formaldehydharz-gebundenen Spanplatten

ZusammenfassungDas Pressen von Holzspänen unter den Bedingungen der Spanplattenherstellung ruft darin verschiedene chemische Veränderungen hervor. Allein infolge thermischer Behandlung (ohne Zufuhr von chemischen Stoffen) nimmt der pH-Wert und der Acetylgruppengehalt der Späne ab. Die Wirkung des Preßvorgangs auf diese Eigenschaften ist in anwesenheit von Härtungsbeschleuniger und Formaldehyd besonders ausgeprägt. Die Späne setzen je nach Holzart unterschiedliche Mengen an flüchtigen Säuren frei, die bei Eichenholzspänen bemerkenswert groß sind. Durch den Preßvorgang werden ferner die Hemicellulosen anhydrolysiert, mithin nimmt der Gehalt an löslichen Kohlenhydraten zur. Das Ausmaß der Veränderung in Holzspänen hängt nicht nur von der Holzart ab, sondern auch von der Lage der Späne in den Spanmatten.AbstractPressing of wood chips under particleboard production conditions leads to various chemical changes within the chips. Thermal treatment along leads to a decrease in pH-value as well as in acetyl group content. The action of thermal treatment is aggravated in the presence of a hardener and formaldehyde. Wood chips liberate different amounts of volatile acids depending on the wood species. In oak chips the amount of volatile acids is remarkably high. During the press cycle prehydrolysis occurs, due to which the hemicellulose content decreases and the soluble carbohydrate fraction increases. The extent of change in the above mentioned properties depends not only on wood species used but also on the location of the wood chips within the mat during the pressing cycle.

Untersuchungen über den Zusammenhang zwischen dem Molverhältnis und der formaldehydabgabe bei Harnstoff-Formaldehyd-Leimharzen

ZusammenfassungUntersucht wurde der Einfluß des Molverhältnisses Harnstoff zu Formaldehyd in Harnstoff-Formaldehyd-Leimharzen auf die nachträgliche Formaldehydabgabe aus unter bestimmten Bedingungen kondensierten Harzen und aus mit Leimharzen gebundenen Holzspanplatten. Die Ergebnisse zeigten, daß die Verminderung des Formaldehydanteils im Leimharz die Formaldehydabgabe sowohl aus den kondensierten Harzen als auch aus den Spanplatten wesentlich verringert. Bei den Spanplatten ergab sich unabhängig von der Bestimmungsmethode (WKI-Flaschen-, Perforator-, Gasanalysen-methode) ein nahezu linearer Zusammenhang zwischen Formal-dehydabgabe und Molverhältnis. Der Einfluß der Hydrolyse auf die kondensierten Leimharze sowie der Einfluß der Rohdichte und der Feuchtigkeit der Spanplatten auf das Formaldehydabgabepotential werden diskutiert.AbstractThe paper reports on the influence of the molar ratio of urea: form-aldehyde in UF-resins on the formaldehyde emission from resins as well as from particle boards bonded therewith. The results show that a lowering of the formaldehyde content in a UF-resin essentially decreases the formaldehyde emission from the resin as well as from particle boards. In the case of particle boards an almost linear relation between molar ratio and formaldehyde emission was found, independently from the method used for emission measurement. The influence of moisture content and density of particle boards on their form-aldehyde release is furthermore discussed.

Über die Herstellung von Holzspanplatten auf Basis von Sulfitablauge. IV. Verwendung von Sulfitablauge in Kombination mit alkalischen Phenolharzen

Zusammenfassung Die Untersuchungen zeigen, daß Natriumund Ammoniumsulfonate (Umsalzungen aus Calciumund Magnesium-Sulfitablaugen) in Kombination mit den alkalischen Phenolharzen bei der Verleimung von Spanplatten unter mehr oder minder industrieüblichen Beleimungsund Preßbedingungen verwendet werden können. Die Ergebnisse lassen deutlich werden, daß bei der Herstellung von dreischichtigen 20 mm dicken Spanplatten aus Kiefernholz Natrium-Sulfitablauge in der Deckschicht bis zu 35 % an Stelle des verwendeten Phenolharzes benutzt werden kann, ohne daß die physikalisch-technischen Eigenschaften der hergestellten Platten merklich beeinträchtigt werden. Aus den Ergebnissen geht außerdem deutlich hervor, daß je nach Preßbedingungen bis zu etwa 50% des Harzes durch Natrium-Sulfitablauge in der Deckschicht ersetzt werden können, ohne daß die physikalisch-technischen Eigenschaften der Platten bei einer Rohdichte um 0,7 g/cm unterhalb derjenigen der DIN-Werte absinken. Bei einschichtigen 20 mm dicken Platten läßt sich nach bisherigen Untersuchungen etwa 25% des Phenolharzes durch Sulfitablauge ersetzen. Die Festigkeitsund Quellungseigenschaften der so verleimten Platten sind u. a. sehr stark vom pHWert der Sulfitablauge und Alkaligehalt des verwendeten Harzes abhängig. Der pH-Wert der verwendeten Suhltablauge scheint nach bisherigen Untersuchungen zwischen 7—10 ein Optimum in bezug auf die Festigkeitseigenschaften der hergestellten Kiefernplatten zu haben.

Einfluß der latenten Acidität in Buchenholzspänen auf deren Verleimbarkeit mit Harnstoff-Formaldehydharzen

ZusammenfassungDie Behandlung von Buchenholzspänen mit 6%iger Ammoniaklösung bei 100°C verändert die Acidität und die Verleimbarkeit der Späne mit säurehärtenden Harnstoff-Formaldehydharzen erheblich. Die aus ammoniakbehandelten Spänen hergestellten Spanplatten wiesen trotz höherer Verdichtung in den Außenzonen deutlich niedrigere Biegefestigkeitswerte auf als die der aus unbehandelten Spänen hergestellten Platten. Auch die Querzugfestigkeit und die Dikkenquellung wurden negativ beeinflußt. Hingegen wirkte sich die Ammoniakbehandlung der Späne auf die Formaldehydabgabe der hergestellten Platten, wenn auch mäßig, vermindernd aus. Die Ergebnisse zeigen ferner, daß die Ammoniakbehandlung der Späne die Bildung von flüchtigen Säuren bei ihrer thermischen Behandlung verringert und die Reaktivität gegenüber den säurehärtenden UF-Harzen beeinträchtigt hat. Insgesamt ergibt sich, daß die latente Acidität der Späne die Verleimung mit UF-Harzen entscheidend beeinflußt.AbstractThe treatment of beech chips with ammonia solution (6%) at 100°C drastically changed its acidity and its gluability with acid curing urea formaldehyde resins. Particleboards made with ammonia-treated chips were of lower bending strength and lower internal bond, and showed higher thickness swelling than boards made with untreated chips. In contrast, the ammonia treatment slightly decreased the formaldehyde release of the particleboards before ageing. Ammonia-treated chips release lower amounts of volatile acids by thermal ageing as compared to untreated chips. The treatment has also a negative effect on the interaction between chips and resin. The results show clearly that the inherent acidity in wood has a decisive effect on its gluing behavior with UF-resins.

Formaldehydabgabe und Festigkeitsausbildung bei der Verleimung von Eichenspänen mit Harnstofformaldehydharzen

ZusamenfassungDie Untersuchung zeigen deutlich, daß die Zugabe von Härter in der Zusammensetzung 15% Ammoniumchlorid, 30% Harnstoff, 20% Ammoniak (25% und 35% Wasser bei der Herstellung von einschichtigen Kiefernspanplatten einen positiven Einfluß auf die Querzugfestigkeit und Dickenquellung sowie eine vermindernde Wirkung auf die Formaldehydabspaltung sowohl wärend des Pressens als auch nach der Lagerung hat. Im Unterschied dazu bewirkt, die Zugabe des Härters bei der Verleimung von Spänen des alten Eichenholzes zwar eine Verminderung der Formaldehydabspaltung, hat jedoch eine Verschlechterung einiger physikalisch-technologischer Eigenschaften zur Folge. Weiterhin geht aus den Untersuchungen klar hervor, daß Eichenspanplatten nach dem Pressen weniger Formaldehyd abgeben als Kiefernspanplatten, die unter den gleichen Beleimungs- und Preßbedingungen hergestellt wurden. Der negative Einfluß des Härters auf die physikalisch-technologischen Eigenschaften von Eichenspanplatten scheint nach den bisherigen Untersuchungen auf die härtungsbeschleunigende Komponente, nämlich das Ammoniumchlorid, zurückzuführen zu sein. Bei der Herstellung von Eichenspanplatten ohne Ammoniumchlorid konnte die Formaldehydabspaltung erheblich vermindert werden, ohne die physikalische-technologischen Eigenschaften der Platten nachteilig zu beeinflussen.SummaryThe present paper aims at evaluating the influence of hardener with the following composition: 15% of ammonium chloride, 30% of urea, 20% of ammonium hydroxide (25 per cent), and 35% of water on the physical-technological properties and formaldehyde liberation of one-layer particleboard made from pine and oak wood. The results show that the addition of such a hardener in mounts of 10% (based on fluid binder) has an upgrading effect on the transverse tensile strength and thickness swelling of pine boards. It also markedly reduces the formaldehyde liberation during the pressing and storage of particleboard. In the case, of oak particleboard, the addition of hardener reduces the formaldehyde liberation during pressing and subsequent storage, but negatively affects bending strength and thickness swelling. Moreover, the investigations reveal that the negative influence of the hardner, is due to the ammonium chloride component. Producing particleboard without ammonium chloride, suagsequent formaldehyde liberation is reduced without impairing the technological properties of particleboard.

Mitteldichte Faserplatten (MDF) aus jungem Pappelholz unterschiedlicher Eigenschaften

The morphological structure and proximate chemical composition of 5-year-old and 16-year-old poplar wood samples and the properties of MDF made from them were examined and compared.

Formaldehydbestimmung nach der WKI-Flaschen-Methode und hiervon abgeleiteten Verfahren

ZusammenfassungDie WKI-Flaschen-Methode ist ein einfaches, vielseitig anwendbares Verfahren zur Bestimmung der Formaldehydabgabe, mit dem Holzwerkstoffe sowie andere formaldehydabgebende Stoffe (Dispersionsfarben, Tapeten, Tapetenrohpapiere, Teppichböden) untersucht werden können. Die Methode wird kritisch betrachtet und ihre Vorteile gegenüber dem Perforator-Verfahren umrissen. Hierzu gehöre die weitgehende Unabhängigkeit der Ergebnisse von der Plattenfeuchte sowie das Vermögen feine, mit dem Perforator-Verfahren kaum nachweisbare Unterschiede deutlich zu erfassen. Mit Einschränkungen ist die WKI-Flaschen-Methode auch für furnierte oder anders beschichtete Holzwerkstoffe anwendbar. Die von der WKI-Flaschen-Methode abgeleiteten Verfahren werden kurz erläutert.AbstractThe WKI-method is a simple and practice related technique for determinating formaldehyde release from particleboards and other formaldehyde emitting substances (dispersion paints, wet-strength paper, wall-paper, carpets). A detailed comparison between the WKI-method and the perforator method is given. The results obtained by the WKI-method are less sensitive to the board moisture content. Moreover, with the WKI-method boards with subtle differences in formaldehyde release can be differentiated, where the perforator method fails. Using this method, the formaldehyde release of different formaldehyde emitting materials such as overlay papers can be evaluated. An overview is given to newly developed methods based on the principal of the WKI-method.

Zur Bedeutung von schnellwüchsigen Baumarten als Rohmaterial für die Holzwerkstoffherstellung unter besonderer Berücksichtigung von Pappelholz für Spanplatten

ZusammenfassungIn der Bundesrepublik Deutschland ist das Interesse für die Verwendung von Holz aus Kurzumtriebplantagen gestiegen. Dies trifft insbesondere für Pappelholz zu. In der Arbeit wurde deshalb ein kurzer Abriß über die Verwertung von Pappelholz aus Kurzumtriebplantagen gegeben. Entrindetes Pappelholz bietet viele Vorteile als Rohstoff für Spanplatten. Es ist mit den konventionellen anorganischen und organischen Bindemitteln gut verleimbar. Die Mitverwendung der Rinde wirkt sich auf die physikalisch-mechanischen Eigenschaften der Platten negativ aus, die Formaldehydabgabe der Spanplatten wird durch ihre Mitverwendung jedoch verringert. Infolge der relativ niedrigen Rohdichte des Pappelholzes eignet es sich für die Herstellung von Spanplatten mit niedriger Rohdichte und hohen Festigkeitseigenschaften. Über das Verhalten von Zugholz und jungem Holz bei der Verleimung ist kaum etwas bekannt. Zum Schluß der Arbeit werden Untersuchungsergebnisse vorgestellt, die die Eigenschaften von UF- und PF-gebundenen Spanplatten aus unentrindeten 5jährigen Balsam-Pappeln verschiedener Klone betreffen. Die Ergebnisse zeigen, daß zwischen den Festigkeitseigenschaften von Spanplatten aus verschiedenen Klonen keine signifikanten Unterschiede bestehen. UF-gebundene Spanplatten weisen bei einem Rindenanteil von etwa 25% noch DIN-gerechte Qualitäten auf, auch die Biegefestigkeit und Dickenquellung von PF-gebundenen Spanplatten entsprechen den DIN-Vorschriften, eine Ausnahme ist die Kochfestigkeit. Diese lang entweder geringfügig oberhalb oder unterhalb der DIN-Anforderung.AbstractIn the Federal Republic of Germany increasing attention is paid to the possibilities of using midi- and minirotation poplar wood as raw material for wood-based panels. In the article a brief account is given on the state of knowledge regarding the behaviour of poplar wood in particleboard manufacture. Debarked poplar chips are easily bondable with conventionel organic and inorganic binders. The use of a high amount of bark is deleterious to the physical-mechanical properties of boards, however, bark decreases the formaldehyde release of wood-based panels significantly. Due to its low density, poplar wood can be used for the production of high strength particleboards at low density level. The paper shows that no comprehensive data is available on the behaviour of tension wood towards bonding. Moreover, no detailed information is accessible on the gluability of juvenile wood. In the paper experimental results are reported concerning the properties of particleboards from 5-year old balsam poplar trees using UF- and PF-resins as binders. The results indicate clearly that there are no significant differences in the bonding strength between different clones. Using UF-resins boards with acceptable quality can be made from chips containing about 25% bark. The PF-bonded boards showed acceptable dry bonding strength. However, the wet strength was fast above or fast below the value required by the standard.