18 Februar 2003

Thermoanalytische Untersuchung der Reaktion von Polyaminen mit Holzkomponenten

Polyamine werden üblicherweise bei der Papierherstellung eingesetzt um die Trocken- bzw. Nassfestigkeit des Papiers zu erhöhen. Darüber hinaus lassen sich einige Produkte dieser Polymerklasse auch als Bindemittel zur Herstellung von Mitteldichten Faserplatten (MDF) verwenden.

In vorhergehenden Versuchen am Institut für Holzchemie und chemische Technologie des Holzes wurde festgestellt, dass Wirkstoffmengen von 1-2% Polyamin ausreichen, um Werkstoffe mit hohem Festigkeitsniveau zu erhalten. Über die Wirkweise der eingesetzten Polymere ist bislang wenig bekannt.

Vor diesem Hintergrund sind wir am Institut für Holzchemie und chemische Technologie des Holzes der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft der Frage nachgegangen, ob es zwischen Polyaminen und Holzkomponenten unter Temperatureinfluss zur Ausbildung von chemischen Bindungen kommen kann.

Zunächst wurden Fichtenfasern mit dem zur MDF-Herstellung geeigneten Polyethylenimin (PEI) beleimt und kurzzeitig auf 100°C, 130°C bzw. 160°C erwärmt. Bei der anschließenden erschöpfenden Heißwasser-Extraktion der Fasern zeigte sich, dass durch die Hitzebehandlung offenbar eine zusätzliche Verankerung des Polymers an der Faser bewirkt wird. So lassen sich von Fasern, die 3 Minuten bei 100°C behandelt wurden, nur noch 30% des ursprünglich auf der Faser vorhandenen Polyethylenimines entfernen. Nach 3 Minuten bei 160°C verbleiben nahezu 90% des Polymers auf der Faser. Reines, auf 160°C erhitztes Polyethylenimin löste sich dagegen in heißem Wasser wieder vollständig auf.

Mischungen von Polyethylenimin mit Fasermehl, sowie mit verschiedenen Holzkomponenten wurden unter Einsatz der Dynamischen Differenzkalorimetrie (DDK bzw. DSC) untersucht. Dabei lässt sich eine exotherme Reaktion zwischen Polyaminen und Fichtenfasern beobachten. Die Reaktion beginnt bei 100°C und erreicht ihr Maximum bei 130°C. Dagegen zeigen weder die reinen Polyamine noch die unbeleimten Fichtenfasern eine Reaktion in diesem Temperaturbereich.

Ziel des vom Holzabsatzfonds über die DGfH geförderten Forschungsvorhabens am Ordinariat für Holztechnologie der Universität Hamburg und der Institute für Holzphysik, Holzchemie und Holzbiologie der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft ist es, wesentliche Einflussfaktoren der VOC-Emissionen zu ermitteln. Im Vordergrund der Untersuchungen stehen hierbei die Einführung eines Probennahme- und Prüfverfahrens, die Entwicklung verschiedener Möglichkeiten zur Kontrolle von VOC-Emissionen aus Holzwerkstoffen sowie deren Reduzierung.

Kontakt:
Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft
21027 Hamburg
Tel.: 040-739 62-0
Fax: 040-739 62-480
E-Mail: bfafh@holz.uni-hamburg.de
Internet: www.bfafh.de

Source: Bundesforschungsanstalt für Forst- + Holzwirtschaft, BFH-Nachrichten 40. JAHRGANG Heft 4/2002.

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