Holz als Roh- und Werkstoff53 (z995) 357-367 ~ Springer-Verlag 1995

Zum Verhalten des Splint- und Kernholzes der L rche (Larix decidua) bei der Herstellung von feuchtebest ndigen Spanplatten unter Einsatz verschiedener Bindernittel

B. Dix, E. Roffael

Aus Splint- und Kernholz yon 20-, 40- und 102j/ihriger L/irche wurden Sp/ine hergestetlt und chemisch charakterisiert. Aus den Sp/inen wurden einschichtige, 20 mm dicke Spanplatten mit Metamin-Harnstoff-Phenol-Formaldehydharz (MUPF-Harz), Phenolformaldehydharz (PF-Harz), polymerem Diphenylmethandiisocyanat (PMDI) und Tannin- formaldehydharz (TF-Harz) als Bindemittel gefertigt und ihre physikahsch-technologischen sowie chemischen Eigenschaften ermittelt. Weiterhin wurde der Einflug yon Kernholzextrakt der L/irche auf pH-Wert, Viskosit~it und Gelierzeit der Bindemittel bestimmt.

Kern- und Splintholzsp~ine unterscheiden sich in ihren chemischen Eigenschaften; das Alter der B~iume kann die chemischen Eigenschaften der Sp/ine beeinflussen. Die Dickenquellung, Wasseraufnahme und Ausgleichsfeuchte der Kernholzspanplatten sind bei allen Bindemitteltypen niedriger als die der Splintholzspanplatten. Weiterhin sind - unabh~ingig yon dem Bindemitteltyp - die Biege- und Querzugfestigkeitswerte (V 20, V 100) der Platten aus dem Kernholz der 20- und 40j/ihrigen L/irche im allgemeinen h6her als die der Sphntholzspanplatten. Die Festigkeitswerte sowohl der Kern- als auch der Splintholzspanplatten nehmen mit zunehmendem Baumalter ab. Die w/il3rigen Extrakte der Kernholzspanplatten weisen bei allen Bindemitteltypen im Vergleich zu den Splintholzspanplattenextrakten einen niedrigeren pH-Wert und eine h6here Pufferkapazit~it auf. Weiterhin ist bei allen Kern- und Splintholzspanplatten die Abgabe an Essigs/iure deutlich h6her als die an Ameisensaure. Ferner geben mit MUPF und TF-Harz gebundene Kernholzspanplatten tiberwiegend weniger Formaldehyd ab als die Splintholzspanplatten.

Die Zugabe der Kernholzextrakte erniedrigt den pH-Wert bei PF- und MUPF-Harz und verl~ingert dadurch die Gelierzeit bei MUPF-Harz. Bei PF-Harz war eine geringfiigige Verktirzung der Erh~rtungsdauer festzustellen. Die Kernholzextrakte erh0hen die Viskosit/it der TF-Harze und verlangem die Gelierzeit, ohne den pH-Wert stark zu ver/indern.

B. Dix Wilhelm-Klauditz-Institut - Fraunhofer-Arbeitsgruppe ffir Holzforschtmg - Bienroder Weg 54 E, D-38108 Braunschweig

E. Roffael Institut Rir Forstbenutzung der Universit~it G6ttingen, Bfisgenweg 4, D-37077 GSttingen

Diese Arbeit wurde gef'6rdert mit Mitteln des Bundesministeriums ffir Wirtschaft (BMWi) fiber die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V. (AiF).

Die Autoren danken den Herren T. Schwarz, H. Miertzsch, I. Sturma, R. Lelis und ]. Ziesel ffir ihre Mitarbeit.

Moisture resistant particleboards from sap- and heartwood chips of larch (Larix deddua), bonded with different resin systems Chips from sap- and heartwood of 20, 40 and 102-year-old larch (Larix decidua) were prepared and chemically characterized. From the chips one-layer boards of 20 mm thickness were prepared using melamine-urea-phenol- formaldehyde resin (MUPF-resin), phenolformaldehyde resin (PF-resin), polymeric diisocyanate (PMDI), and tannin- formaldehyde resin (TF-resin). The physical and chemical properties of the boards were determined. Moreover, the influence of hot water extractives on the pH-value, viscosity and gelation time of the resins was assessed.

Sap- and heartwood chips are different in their chemical properties as well as in bonding behaviour. The age of the tree has also an influence on the bonding characteristics of the chips. Thickness swelling, water absorption and equilibrium moisture content of heartwood boards were always lower than those of sapwood boards. Moreover, bending and internal bond strength of heartwood boards made from 20- and 40-year-old trees are much higher than those produced from sapwood. The strength properties of the boards deteriorate, however, with increasing age of the tree. This applies for both heartwood and sapwood boards. The water extractives of heartwood boards are of lower pH-value and higher buffering capacity than the corresponding boards from sapwood. Moreover, the emanation of acetic acid from heartwood boards is much higher than that of formic acid. In addition, boards from heartwood are in general of lower formaldehyde release compared with boards from sapwood. The addition of heartwood extractives to MUPF-resin increases the viscosity and gelation time of the resin and decreases its pH-value, whereas in case of PF-resin no such increase in the gelation time was registered. The extracts of heartwood increase the viscosity and gelation time of TF-resin.

1 Einleitung Nach DIN 68 800, Teil 5 miissen bei erh6hter Feuchtebeanspruchung Holzwerkstoffe fiir tragende und aussteifende Zwecke gegen Pilze geschiitzt werden; bei Holzwerkstoffen fiir nichttragende Zwecke ist dies zweckm/iflig. Bislang werden ffir die Herstellung yon Spanplatten des Normtyps V 100 G - derzeit etwa 0,5.. . 0,7% der Gesamtproduktion an Spanplatten in der Bundesrepublik (DGfH-UA 3.5 1994) - chemische Holzschutzmittel eingesetzt, die speziell fiir diesen Zweck zugelassen sind (DIN 68 763).

Der Entwurf der DIN 68 000, Teil 2 (Dezember 1994) ermSglicht kfinftig auch den Einsatz yon biozidfreien Holzwerkstoffen bei Auflenwanden unter bestimmten Bedingungen. Die Anwendung yon geschiitzten Platten wird nur noch in sehr eingeschranktem Marl vorgeschrieben. In der europ~ischen Norm EN 312 ist die Verwendung yon V 100G- Platten nicht mehr vorgesehen. In der Norm sind Nutzungsklassen definiert, wobei die Nutzungsklasse 1 und

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2 bis zu einem Feuchtebereich yon max. 20% ftir Spanplatten vorgesehen sind; dies bedeutet den Ausschlu~ yon V 100 G-Platten (Radovic 1993). Da jedoch V 100 G-Platten nicht in der europ~iischen Norm vertreten sind, koUidiert die nationale Norm nicht mit europ~ischen Normen und mui3 nicht zurtickgezogen werden (Barghoorn 1994).

Auf die Problematik yon holzschutzmittelhaltigen Holzwerkstoffen bei der Herstellung, Anwendung und Entsorgung wurde in der Literatur mehrfach hingewiesen (vgl. z.B. Bringezu 1989, Willeitner 1990, Marutzky 1990a,b, Graf 1991). Hiervon ausgehend stellt sich die Frage nach alternativen Holzschutzmitteln, die eine gute biologische Wirksarnkeit aufweisen und zugleich toxikologisch weniger bedenldich sowie ffir die Umwelt bei der Anwendung und am Einsatzort weniger belastend sind. Als eine M6glichkeit bietet sich die Nutzung bestimmter holzeigener, biologisch resistenter Inhaltsstoffe an.

Ziel der Untersuchungen war es, die biologische Resistenz des Kernholzes der in der Bundesrepublik Deutschland vorkommenden extraktstoffreichen wichtigen Baumarten wie Kiefer, Liirche und Douglasie (Dauerhaffigkeitsldasse 3-4) bei der HersteUung yon Spanplatten mit feuchtebest~indiger Verleimung und hoher Resistenz gegen holzzerst6rende Pilze (Normtyp V 100 G) zu nutzen. Zur weiteren Erh6hung der biologischen Resistenz soUten auch Bindemittel mit ausgepr~igten fungiziden Eigenschaften (Tannin- formaldehydharze) eingesetzt werden. Weiterhin war Ziel der Untersuchungen, den Einflui] der Kerninhaltsstoffe auf die Verleimung des Holzes und die Eigenschaften der Spanplatten aufzuzeigen.

Die Extraktstoffe der Kernh61zer k6nnen in verschiedener Weise (physikalisch und chemisch) die Verleimung mit konventionellen und nicht konventionellen Bindemitteln beeinflussen (vgl. Lelis et aL 1992). Der erste TeLl der Untersuchungen betraf die Verleimbarkeit yon Splint- und Kernholz verschiedener Holzarten mit iiblichen Bindemitteln. Uber das Verhalten yon Splint- und Kernholz der Kiefer bei der Verleimung mit polymerem Diisocyanat (PMDI) und Harnstoff-Formaldehydharz (UF-Harz) berichteten Lelis et al. (1992, 1993). Weiterhin wurde ebenfalls yon Lelis et al. (1994) die Verleimbarkeit von Kern- und Splintholz der Douglasie mit Phenolformaldehydharz (PF-Harz), Melamin-Harnstoff- Phenol-Formaldehydharz (MUPF-Harz) und PMDI untersucht. Aus den Ergebnissen geht der gtinstige Einfluf] des Kernholzes auf die DickenqueUung, Wasseraufnahme und das Sorptionsverhalten hervor.

In der vorliegenden Arbeit wird fiber die Eigenschaften yon Spanplatten aus Splint- und Kernholz der L[irche mit PF-Harz, MUPF-Harz, PMDI und TF-Harz berichtet. Da der Anteil an Extraktstoffen von verschiedenen Einflut]faktoren abh~mgt wie Standort, Baumalter, Jahreszeit etc. (Wazny und Krajewski 1984, Lange et al. 1989), wurde der Einflut] des Baumalters auf die Platteneigenschaften in die Untersuchungen einbezogen.

Literaturangaben entsprechend vermOgen z.B. die Extraktstoffe des L~rchenholzes mit dem Formaldehyd zu reagieren, ein Gemisch aus Ltirchenholzextraktstoffen und Formaldehyd ist als Bindemittel fiir Holzwerkstoffe vorgeschlagen worden (Weiflmann 1985). Es hat sich herausgestellt, dab Spanplatten aus LArchenholz mit formaldehydreichen Harzen besonders hohe Biegefestigkeiten aufweisen (Roffael 1975). Uber die Wirkung des im Kernholz der IAirche in Mengen yon 5. . . 30% vorkommenden Arabinogalactans (Timell 1989) bei der Verleimung mit unterschiecUichen Bindemitteln liegen keine Ergebnisse systematischer Untersuchungen vor. Inwieweit eine Reaktion

zwischen dem Holz und Formaldehyd bei der Herstellung yon UF-Spanplatten die biologische Resistenz beeinfluf3t, wie Dewispelaere et al. (1977) bei VoUholz nachgewiesen haben, ist nicht ausreichend untersucht (Parameswaran und Roffael 1985). Uber die Resistenz yon Spanplatten aus dem Kern- und Splintholz der Kiefer, Douglasie und L/irche gegeniiber Pilzen (Braunfauleerreger Coniophora puteana) wird in einer sp~iteren Mitteilung berichtet.

2 Material und Methoden

2.1 Untersuchungsmaterial Liirchenb~ume (Larix decidua) aus 20-, 40- und 102jiihrigen Best~nden des Forstamtes Lonau/Herzberg wurden im August 1992 eingeschlagen (ca. t0-15 Bfiume pro Baumaker). Bei diesem Standort war der Bestockungsgrad ffir die unterschiedlichen Altersstufen nicht unbedingt gleich. Anschliet~end wurden die Stiimme entrindet und in Splint- und Kernholz getrennt. Aus dem Kern- und Splintholz wurden SpAne hergestellt, die bei ca. 40 ~ auf eine Feuchte yon etwa 3% getrocknet wurden. FOr die Bestimmung des Grob- und Feinanteils sowie fiir die Ermitflung der wichtigsten chemischen Eigenschaften wurde das Spanmaterial fraktioniert, hierffir wurden Siebe mit den Maschenweiten 0,2 mm, 0,5 mm, 1,0 mm und 2,0 mm verwendet.

2.2 Chemische Charakterisierung der Splint- und Kemholzsp~tne An den Spiinen der Fraktion > 1 mm < 2 mm wurden der Lignin-, Pentosan-, Extraktstoff- und Kohlenhydratgehalt bestimmt. Ferner wurden einige verleimungsrelevante Eigenschaften wie pH-Wert, Pufferkapazitiit und Gehalt an fliichtigen S~iuren ermittelt.

2.2.1 Ligningehalt Kern- und Splintholzsp~ne wurden mit dest. Wasser 2 hunter Rfickflu~ extrahiert, anschlietlend wurden sie mit Ethanol/ Cydohexan (v: v = 1:2) fox 6 h in einer Soxhletapparatur extrahiert. An den extrahierten Sp~nen wurde der Ligningehalt nach Halse (1926) ermittelt.

2.2.2 Pentosangehalt Die Bestimmung des Pentosangehaltes (Hemicellulosengehalt) der Sp~ine wurde (lurch Hydrolyse mit Bromwasserstoffs~ure nach Jayme und Bfittel (1968) ermittelt.

2.23 Extraktstoffgehalt

2.23.1 Heigwasserextraktion 2 g atro Sp~ine wurden rnit 100 rnl dest. Wasser 2 h unter Rticktiut] extrahiert, anschliegend wurde der Extrakt abfikriert; das atro-Gewicht der extrahierten Spane wurde aufdie Einwaage bezogen, die Differenz ergab den Extraktstoffgehalt.

2.2.3.2 Ethanol/Cydohexanextraktion 6 g atro Spiine wurden mit 200 ml Ethanol/Cyclohexan (v: v = 1:2) fox 6 h in einer Soxhletapparatur extrahiert. Danach

wurden die Extrakte im Rotationsverdampfer eingeengt und im Vakuum-Exsikkator bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Das Gewicht des Extraktes wurde auf die Einwaage bezogen.

2.2.4 I(ohlenhydratgehalt Fein gemahlene Sp~ine wurden 2 hunter R/.ickflufl extrahiert. Der Gehalt der w/iflrigen Extrakte an 16slichen Kohlenhydraten wurde als Summenwert bestimmt. Hierzu wurden 2,0 ml Extrakt unter Umschiitteln mit 5,0 rnl Reagens (0,4 g 1-Naphthol in 100 ml konz. Schwefelsiure) versetzt, 30 min stehengeIassen und anschlieflend 10 m i n i m siedenden Wasserbad erhitzt. Nach 10 min Kiihlen im Eisbad wurde die optische Dichte der L6sung mittels eines Spektrometers bei einer WellenlLnge yon 570 nm gegen eine Blindprobe ermittelt.

2.2.5 pH-Wert, Pufferkapazitat und Gehalt der Extrakte an flilchtigen S~luren Eine 5 g atro entsprechende Spanmenge wurde mit Wasser bis zu einem Gesamtgewicht yon 155 g versetzt und bei 20 ~ fiir 24 h geschiittelt. Anschlieflend wurde im w/iflrigen Auszug der pH-Wert bestimmt. 20 ml des w~iflrigen Auszuges wurden mit 0,01 mol/l NaOH-L6sung his zu pH 7 titriert, der Verbrauch an NatriumhydroxidliSsung (Pufferkapazit~it) wurde ermittek.

Die fliichtigen S~iuren (Ameisen- und Essigs~iure) bzw. ihre Ionen in den Extrakten wurden ionenchromatographisch bestimmt.

2.2.6 Abgabe an fltlchtigen ~uren Weiterhin wurden fiir die Kern- und Splintholzsp/ine die Abgabe an flfichtigen Siuren nach der WKI-Flaschen-Methode (Roffael 1975, 1989) ermittelt.

2.3 Bestimmung der Wechselwirkung zwischen Bindemitteln und Extraktstoffen Verschiedenen Bindemitteln (PF-Harz, MUPF-Harz und TF-Harz) wurden Heit~wasserextrakte aus dem Kernholz der 126jiihrigen Kiefer zugegeben; der Anteil an Kernholzextrakt im Bindemittel betrug 10% und 20%. Nach Zusatz der in TabeUe 1 beschriebenen H~rtungsbeschleuniger wurden der pH-Wert, die Gelierzeit bei 90 ~ bzw. die B-Zeit (mit Hilfe der B-Zeitplatte der Fa. Bachofer entsprechend DIN 16 916, Tefl 2) bei 150 ~ sowie die Gebrauchsdauer

(Viskositiit des Leimharzes bis zu einer 6stiindigen Lagerung bei Raumtemperatur) bestimmt.

2.4 Herstellung von Spanplatten und Ermittlung ihrer Eigenschaften Aus nicht fraktionierten Kern- und Splintholzspiinen wurden 20 mm dicke, einschichtige Spanplatten mit PF-Harz, MUPF-Harz, PMDI bzw. TF-Harz unter den in Tabelle 1 angegebenen Bedingungen hergestellt. Das Format der Spanplatten war 50 mm x 50 mm, die Soll-Rohdichte betrug 700 kg/mk Es wurden jeweils 3 Platten/Variante hergestellt. Die Platten wurden nach der HersteUung 3 Tage in einem Temperkasten gelagert und anschlieflend bei 20 ~ relative Luftfeuchte 3 Wochen klimatisiert und danach auf eine Dicke yon 19 mm geschliffen.

F/Jr die Eigenschaftsuntersuchungen wurden Proben aus den Platten geschnitten und bei 20/65 (DIN 50 014) bis zur Gewichtskonstanz (3 bis 7 Tage) klimatisiert. FOr die Spanplatten wurden die physikalisch-technologischen Eigenschaften wie Rohdichte (DIN 52 3619), Biegefestigkeit (DIN 52 362), Querzugfestigkeit (DIN 52 365), Kochquerzugfestigkeit (DIN 52 365 und DIN 68 763), Dickenquellung (DIN 52 364) und Wasseraufnahme (DIN 52 351) ermittelt. Ferner wurden fiir ausgewiihlte Platten die Rohdichteproflle nach einem yon May et al. (1976) beschriebenen Verfahren aufgenommen. An den Platten wurden weiterhin der pH-Wert und die Pufferkapazitiit der w~rigen Extrakte sowie die Siiureabgabe nach der WKI-Flaschen-Methode (Roffael 1975, 1989) ermittelt. Darfiber hinaus wurde an den MUPF- und TF-gebundenen Platten der Formaldehydgehalt nach der Perforator-Methode (EN 120) und die Formaldehydabgabe nach der WKI-Flaschen-Methode bestimmt.

3 Ergebnisse und Diskussion

3.1 Charakterisierung der Splint- und Kernholzspane Die prozentuale Verteilung der Fraktionen aus den Splint- und KernholzspLnen ist in Bitd 1 dargesteUt. Daraus ist zu ersehen, daft die Kernholzspiine einen h6heren Grobanteil (Spanfraktion > 2 mm) aufweisen als die Splintholzspiine. Demgegeniaber besteht zwischen den anderen Frakfionen aus Kern- und Splintholzspiinen kein grof~er Unterschied. Weiterhin nimmt mit zunehmendem Baumalter der Feinanteil der Spiine ( < 0,2 mm und > 0,2 < 0,5 mm) zu und der Grobanteil ab.

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Tabelle 1. Herstellungsbedingungen fiir Spanplatten aus Kern- und Splintholz der IArche Bindemittel

(Handelsname) Bindemittelaufwand (% bezogen auf atro Holz) H~'-ter bzw. Hgrtungsbeschleuniger

Hydrophobierungsmittel Prefltemperatur Pressenschlieflzeit Preflzeit

PF-Harz MUPF-Harz PMDI TF-Harz

Bakelite HW 2509 8%

Kauramin Desmodur PU GT 5 536 + H 1520 E 11% 6% 14%

Ammoniumnitrat - Formaldehyd 2,4% bezogen auf Fliissigharz (63%ig) keins keins keins 190 ~ 190 ~ 190 ~ 30 s 30 s 30 s 300 s 300 s 360 s

Kaliumcarbonat (50%i$), 6% bezogen auf Fltis- sigharz (48%ig) keins 220 ~ 30 s 300 s

360

.~ loo - ~ % o

80 k, 70 ~0

-~ 60

g 4o

g 2o N

0 -

20 .Tohre

1

!

Splint- Kern- hotz hoLz

L.O J-e hre

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Splint- Kern- holz hoLz

102 .Iohre

II

i

Splint- Kern- hoLz holz

[ ] <O, 2mm [ ] _>O,2<O,Smm [ ] ->0,5 <1ram

[ ] -='1 < 2ram

[ ] - 2mm

Bild 1. Verteilung yon Sp/inen aus Kern- und Splintholz der L~irche in Fraktionen in Abh~ngigkeit yore Baumalter Fig. 1. Particle size distribution of chips made from heart- and sap- wood of larch versus tree age

3.2 Chemische Charakterisierung der Spane

3.2.1 L i g n i n g e h a l t

Der Ligningehalt der L~irchenkern- und -splintholzspane �9 in Tabelle 2 aufgef'tihrt. Der Unterschied im Ligningehalt zwischen Splint- und Kernholzspanen �9 gering, der Ligningehalt der Kernholzsp~ne liegt etwas h6her als der yon Splintholzsp~nen.

3.2.2

Pentosangehalt Die Ergebnisse der Pentosanbestimmung (HemiceUulosengehalt) an den L/irchensplint- und -kernholzsp~inen sind in Tabelle 2 dargestellt. Der

Pentosangehalt der Splint- und Kernholzsp~ne we�9 keine signifikanten Unterschiede auf.

3 . 2 . 3

E x t r a k t s t o f f g e h a l t

Die Kernholzsp~ne zeigen einen deutlich hOheren Gehalt an mit Heiflwasser und Ethanol/Cyclohexan extrahierbaren Stoffen als die SplintholzspLne (Tabelle 2). Dies steht in Ubereinstimmung mit den Ergebnissen an Kern- und Splintholzsp~.nen der Kiefer und Douglasie (Lelis et al. 1992, 1994). Der Gehalt des L~irchenkern- und -splintholzes an mit Ethanol/Cyclohexan extrahierbaren Stoffen bleibt mit zunehmendem Alter der B~ume nahezu unveriindert. Demgegeni~ber hat das Kernholz der 102j/ihrigen L~che einen deuflich h6heren Gehalt an mit Wasser extrahierbaren Inhaltsstoffen (24,4%) als das der 20j~ihrigen B~iume (8,3%). Dies �9 auf den hohen Gehalt an Kohlenhydraten (Arabinogalactanen) zurtickzuffihren.

Burmester et al. (1982) stellten auch im Extraktgehalt (Wasser- und Benzol/Ethanol-Extrakte) des Kern- und Splintholzes der Dirche jahreszeifliche Ver/inderungen in Zusammenhang mit den Wachstumsvorgangen fest.

3.2.4 Gehalt an Kohlenhydraten Die Heit~wasserextrakte der L~rchenkernholzsp~ine we�9 einen h6heren Gehalt an Kohlenhydraten als die der Splintholzsp~ne auf (Tabelle 2). Ferner �9 im Kernholz der 102jfihrigen L~irche der Gehalt an Kohlenhydraten deutlich h0her als im Kernholz der 20- und 40j~ihrigen B[iume. Durch die relativ niedrigeren pH-Werte des Kernholzes im Vergleich zu Sptintholz, die auch noch altersabh~ngig sind (Bild 6) tritt womSglich eine Art Vorhydrolyse be�9 der Extraktion auf, die zur vermehrten Bildung yon Kohlenhydraten fiihrt. Die Ergebnisse diirfen jedoch nicht dahingehend interpret�9

Tabel le 2. Chemische Eigenschaften yon Kern- und Splintholzsp~inen der L~rche unterschiedlichen Alters

Eigenschaft

Ligningehalt (%)

Pentosangehalt (%)

Extraktstoffgehalt (%) - Heiflwasser - Ethanol/Cyclohexan

pH-Wert t)

Pufferkapazit~iP ) (mMol NaOH/IO0 g atro SpLne)

Gehalt an ,,freien" Kolilen- hydraten 2)+3~ (%)

Gehalt an flfichtigen Sau- ren ~) (rag/100 g atro Spine)

- Essigs~ure - Ameisens~ure

Baumalter

20 Jahre 40 Jahre 102 Jahre

Kern Splint Kern Splint Kern Splint

28,9 27,4 29,3 27,8 28,6 28,5

7,4 7,5 6,7 7,0 5,6 6,0

8,3 1,5 3,5 2,0 24,4 1,9 4,6 1,8 3,0 1,2 3,8 1,3

4,69 5,16 5,02 5,39 4,18 4,99

1,94 0,62 1,23 0,59 3,14 0,82

5,0 1,5 3,4 0,7 17,0 1,6

11,53 10,47 16,29 7,53 45,19 11,16 6,49 5,97 3,03 4,17 3,22 6,75

t) Kaltwasserextrakt 2) Heigwssserextrakt 3) berechnet als Glucose

werden, dat~ Kernholz grunds~itzlich einen h6heren Kohlenhydratgehalt aufweist als Splintholz. Dies ist iiblicherweise umgekehrt.

L~irchenholz hat Literaturangaben entsprechend (Timell 1989) einen hohen Anteil an Arabinogalactanen (etwa 5... 30%). Burmester et al. (1982) wiesen in Wasserextrakten des Splint-und Kernholzes der L~irche nach Hydrolyse die monomeren Zucker Arabinose, Galactose, Glucose, Mannose und Xylose in verschiedenen Anteilen nach. Im Baum liegen sie als Mono-, Oligo- und wasserl6sliche Polysaccharide vor. Die Zucker waren jahreszeitlichen Schwankungen unterworfen.

3.2.5 pH-Wert und Pufferkapazitat Der pH-Wert vom Kaltwasserextrakt der t 02j~ihrigen L/irche ist geringftigig niedriger (Kernholz: pH-Wert ca. 4,2; Splintholz: pH-Wert ca. 5,0) als der von Extrakten der 20- und 40j~hrigen L/irche (Kernholz: pH-Wert ca. 4,7... 5,0; Splintholz: pH-Wert ca. 5,2... 5,4) (Tabelle 2).

Die Pufferkapazit~it yon Extrakten des Kernholzes der 102j~ihrigen L~irche ist deutlich h6her (3,1 mMol NaOH/100g atro Sp/ine) als die yon Extrakten des Kernholzes der 20- und 40j/ihrigen L/irche (1,2... 1,9 mMo| NaOH/100g atro Sp~ine). Die Pufferkapazit~it des Splintholzextraktes schwankt in Abh~ingigkeit vom Baumalter, ohne eine Grundtendenz erkennen zu lassen.

3.2.6 Gehalt der Extrakte an flUchtigen Sliuren Die 20-, 40- und 102j/ihrigen L~irchen zeigen keinen groflen Unterschied im Gehalt der Splintholzextrakte an fliichtigen S/iuren (Tabelle 2). Demgegeni~ber weist der Kernholzextrakt der 102j~ihrigen L~irche im Vergleich zu den Extrakten der 20- und 40j/ihrigen B~iume einen sehr hohen Gehalt an Essigs/iure bzw. Acetationen auf. Diese Ergebnisse gehen konform mit dem niedrigeren pH-Wert und der h6heren Pufferkapazit~it dieses Extraktes sowie mit dem hohen Gehalt an mit Wasser extrahierbaren Stoffen (Arabinogalactan). Der hohe Gehalt an Acetationen ist vermutlich auf Oxydations-

und Hydrolysevorg~ge in den extraktstoffreichen Kernholzspanen zurfickzuftihren.

3.3 Einflufl der Kernholzextrakte auf die Leimeigenschaften Ffir die Ermittlung des Einflusses der Kernholzextrakte auf die Eigenschaften der Bindemittel wurden Abmischungen aus den Heil~wasserextrakten des 40- und 102jLlarigen L~irchenkernholzes und MUPF-Harz, PF-Harz bzw. TF-Harz hergestellt. Die Harze wurden um 10% und 20% durch die Kernholzextrakte substituiert. An den Leim- Extrakt-Abmischungen wurden pH-Wert, Gelierzeit und Gebrauchsdauer (Topfzeit) ermittelt. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 3 und 4 dargestellt. Der Zusatz der Kernholzextrakte erniedrigt bei dem MUPF- und PF-Harz den pH-Wert; demgegeniiber bleibt der pH-Wert bei dem TF-Harz unver~ndert. Die Gelierzeit yon MUPF- und TF-Harz wird durch den Kernholzextrakt vedangert, demgegentiber scheint bei PF-Harz die Aush~irtungszeit durch den Kernholzextrakt geringfiigig verkfirzt zu werden.

Die Viskosit/it des MUPF- und PF-Harzes bleibt nach Zusatz von 10% und 20% Larchenkernholzextrakt fiber einen Zeitraum yon 6 h ann~hernd gleich (Tabelle 4). Der Kernholzextrakt fOhrt jedoch bei dem Tanninformaldehy'dharz zu einer deutlichen Erh6hung der Viskosit/it innerhalb yon 6 h, insofern wird die Gebrauchsdauer des TF-Harzes durch den L~irchenkernholzextrakt stark verkfirzt. Die starke Verminderung der Gebrauchsdauer der TF-Harze durch den L/irchenkernholzextrakt ist vermutlich auf den hohen Gehalt der Extrakte an polymeren Kohlenhydraten zurfickzufiihren. Bei Tanninformaldehydharzen beeinflussen nichtphenolische Extraktstoffe wie Zucker, Aminos/iuren, Pektine etc., insbesondere die kolloidal wirkenden Bestandteile, u.a. die Viskosit/it (z.B. Plomley et al. 1976, Pizzi I978, Hillis 1981, Dix und Marutzky 1984) und die Bindefestigkeit (z.B. Hemming-way 1978). So tragen z.B. pektinartige Polysaccharide zu einem Viskosit/itsanstieg bei, demgegent/ber erniedrigen einfache Zucker die Viskosit/it der Tanninformaldehydharze nur geringfiigig (Pizzi 1980).

361

Tabelle 3. Einflufl yon Kernholzextrakten der L~irche auf den pH-Wert und die Gelierzeit von MUPF-Harz, PF-Harz und TF-Harz l)

Bindemittel Kernholzextrakt Extraktanteil pH-Wert Gelierzeit % s

MUPF-Harz - 8,71 138 L~irche, 40 Jahre 10 7,73 ca. 150

20 7,22 ca. 160-1702) L~irche, 102 Jahre 10 8,18 ca. 150

20 7,74 ca. 160-1702~

PF-Harz - 14,00 ca. 1303) Lgrche, 40 Jahre 10 13,82 ca. 1103)

20 13,55 ca. 105 ~ L~rche, 102 Jahre 10 13,81 ca. 1053)

20 13,62 ca. 1053)

TF-Harz - 8,80 89 L~irche, 40 lahre 10 8,80 100

20 8,76 121 L~rche, 102 Jahre 10 8,78 97

20 8,84 117

~) Harze und H~irtungsbeschleuniger s. Tabelle 1 2~ starke Ausflockungen vor dem Gelieren ~ B-Zeit (150 ~

362

Tabelle 4. Einflufl von Kernholzextraken der L~irche auf die Gebrauchsdauer yon MUPF-Harz, PF-Harz und TF-Harz ~1

Bindemittel Kernholzextrakt Extraktanteil Viskosit~it (m Pa.s) bei 1000 s- % nach

Oh l h 2h 3h 4h 5h 6h

MUPF-Harz - - 35 34 35 34 35 38 40 LMche, 40 Jahre 10 47 48 52 54 58 63 68

20 70 70 72 74 75 78 n.b 2) L~rche, 102 lahre 10 35 34 37 38 41 46 51

20 41 42 45 47 n.b 2)

PF-Harz - - 203 193 204 211 215 215 224 L~rche, 40 Jahre 10 263 205 227 247 272 256 257

20 317 312 324 335 352 324 340 L~rche, 102 Jahre 10 196 175 194 197 187 202 205

20 209 230 236 226 237 222 264

TF-Harz - 112 354 665 2810 6560 n.b L~rche, 40 Jahre 10 143 298 652 1710 2455 n.b.

20 199 262 468 956 2080 3290 L3rche, 102 Jahre 10 111 222 491 1875 2705 n.b.

20 110 167 253 480 1205 2555

~ Harze und H~irtungsbeschleuniger s. TabeUe 1 27 starke Ausflockungen n.b.: nicht bestimmt

n.b.

6235

3.4 Eigenschaften der Spanplatten

3.4.1 Physikalisch-technologische Eigenschaften Die Ergebnisse der physikal isch-technologischen Eigenschaftspriifungen der mit PMDI, PF-Harz, MUPF-Harz und TF-Harz gebundenen Kern- und Spl intholzspanplat ten der L~irche s ind den Tabellen 5 bis 8 zu entnehmen.

3.4.1.1 Rohdichte, Rohdichteprofil In Bild 2 sind als Beispiet die Rohdichteprofi le ffir die mit PMDI gebundenen Spanplat ten aus d e m Kern- und Splintholz der 20j~ihrigen L~rche dargestellt. Aus dem Bild ist zu ersehen, daft im Bereich der Mittelschichten ke ine ausgepr~igten Unterschiede zwischen den Splintholz- u n d Kernholz- spanpla t ten bestehen, im Bereich der Deckschichten weisen die aus dem Kernholz hergestell ten Pla t ten eine geringftigig

Tabelle 5. Physikalisch-technologische Eigenschaften von PF-gebundenen Spanplatten aus Kern- und Splintholz der L~irche

Baumaher Hirchenholz Rohdichte Biegefestigkeit Querzugfestigkeit DickenqueUung Wasseraufnahme (kg/m 3) (N/mm 2) (N/mm ~) (%) (%)

20 Jahre Kernholz 678 18,6 Splintholz 688 13,7

40 Jahre Kernholz 683 16,0 Splintholz 684 13,7

102 Jahre Kernholz 686 13,7 Splinholz 688 13,7

V20 VlO0 2h 24h 2h 24h

0,79 0,30 10,1 13,5 45,9 59,7 0,53 0,22 15,2 17,1 63,3 68,1

0,74 0,33 11,3 13,9 54,3 61,9 0,44 0,17 16,2 18,1 69,0 73,0

0,43 0,15 7,7 10,5 48,6 51,0 0,58 0,23 12,3 14,1 63,6 65,9

Tabelle 6. Physikalisch-technologische Eigenschaften yon MUPF-gebundenen Spanplatten aus Kern- und Splintholz der ~ r c h e

Baumalter IArchenholz Rohdichte Biegefestigkeit Querzugfestigkeit Dickenquellung Wasseraufnahme (kg/m 3) (N/ram 2) (N/ram 2) (%) (%)

20 Jahre Kernholz 679 Splintholz 678

40 Jahre Kernholz 690 Splintholz 692

102 Jahre Kernholz 689 Splintholz 682

V20 V100 2h 24h 2h 24h

15,4 0,91 0,21 2,2 6,5 28,6 50,6 20,0 1,17 0,37 4,4 10,0 28,0 54,9

21,9 1,43 0,38 2,8 9,2 18,9 49,4 19,8 1,26 0,36 8,3 12,0 49,2 67,6

20,2 1,08 0,32 3,6 9,5 16,3 39,8 16,9 0,98 0,26 8,2 12,0 44,2 66,3

Tabelle 7. Physikalisch-technologische Eigenschaften yon PMDl-gebundenen Spanplatten aus Kern- und Splintholz der L~irche unterschiedlichen Alters

Baumalter Hirchenholz Rohdichte Biegefestigkeit Querzugfestigkeit Dickenquellung Wasseraufnahme (kg/m 3) (N/mm 2) (N/mm 2) (%) (%)

20 Jahre Kernholz 691 23,1 Splintholz 684 21,1

40 Jahre Kernholz 690 21,5 Splintholz 692 17,4

102 Jahre Kernholz 700 14,9 Splintholz 693 16,6

V20 Vl00 2h 24h 2h 24h

1,50 0,50 2,9 9,7 11,6 31,9 1,42 0,47 3,8 13,1 16,0 39,6

1,35 0,50 2,4 8,5 10,4 27,8 1,03 0,34 3,5 13,4 13,7 35,5

0,75 0,23 2,2 7,5 13,6 31,8 1,04 0,32 4,0 12,7 16,1 36,5

363

Tabelle 8. Physikalisch-technologische Eigenschaften yon TF-gebundenen Spanplatten aus Kern- und Splintholz der L~irche

Baumalter L/irchenholz Rohdichte Biegefestigkeit Querzugfestigkeit Dickenquellung Wasseraufnahme (kg/m 3) (N/mm 2) (N/mm 2) (%) (%)

20 Jahre Kernholz 737 Splintholz 739

40 Iahre Kernholz 730 Splintholz 735

102 Jahre Kernholz 725 Splintholz 742

V20 V100 2h 24h 2h 24h

24,2 1,80 0,56 2,5 8,3 16,8 41,3 23,7 1,48 0,40 7,6 12,4 38,4 58,6

21,3 1,49 0,44 2,8 8,8 16,7 41,0 19,5 0,97 0,20 7,3 13,0 34,6 60,2

15,5 1,08 0,21 2,7 7,6 23,9 47,5 19,1 1,08 0,21 9,4 13,8 47,5 63,5

1200

i ...... _= 600 ~ ~ ~ . . . . . . ~'"

1200

400

200

0 I [ I I I I

0 2 4 6 8 10 12 14

a Probendicke

I I I

1 6 m m " 2 0

kg/m 3

8 0 0

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600

400

200

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o

0 I I I I I I I I I

0 2 4 6 8 10 12 14 16 r a m 2 0 b Probendioke

Bild2. RohdichteErofil yon PMDl-gebundenen Spanplatten aus Kern- (a) und Splintholz (b) der 20j~hrigen L~irche Fig. 2. Density profile of PMDI-bonded particleboards made from heart- (a) and sapwood (b) of 20-year-old larch

hOhere Verdichtung auf; diese n immt mit dem Baumalter ab. Die h6here Verdichtung im Deckschichtbereich der Kernholzspanplatten ist im wesenttichen auf die niedrigere Rohdichte des Kernholzes zuriickzuftihren (Lelis et al. 1993).

3.4.1.2 Biege- und Querzugfestigkeit (V 20, V 100) Die Ergebnisse der Biege- und Querzugfestigkeitspriifungen der L~irchenkernholz- und -splintholzspanplatten lassen folgende Schlfisse zu:

- Unabh~ngig vom Bindemitteltyp sind die Biege- und Querzugfestigkeitswerte (V 20, V 100) der Spanplatten aus dem Kernholz der 20- und 40j~hrigen L~che h6her als die der Splintholzspanplatten.

- Die Biege- und Querzugfestigkeitswerte sowohl der Kern- als auch der Splintholzspanplatten nehmen - unabh~ingig vom Bindemitteltyp - mit zunehmendem Baumalter ab. Insbesondere weisen die Spanplatten aus dem Kernholz der 102j~ihrigen L~che eine vergleichsweise niedrige Festigkeit auf, die Festigkeit der Kernholzspanplatte der 102j/ihrigen L~che ist niedriger als die der Splint- holzspanplatte. Dies ist vermutlich auf den hohen Gehalt der Kernholzsp~ine an mit Wasser extrahierbaren Inhaltsstoffen (Arabinogalactane) zurfickzuf0hren, die sich auf die Verleimung negativ auswirken.

- Die Biege- und Querzugfestigkeiten der mit PMDI, MUPF-Harz und TF-Harz als Bindemittel hergestellten Spanplatten sind deutlich h6her als die der mit PF-Harz gebundenen.

- Die Anforderungen an Flachpret~platten des Typs V 100 (DIN 68 768) werden yon den mit PMDI, MUPF und TF-Harz gebundenen Spanplatten aus dem Kernholz der 20- und 40j~hrigen Hirche sowie von der PF-gebundenen Kernholzspanplatte der 20j~hrigen L/irche erfiillt.

364

Die Untersuchungen yon Lelis et al. (1993, 1994) zur Verleimung yon Splint- und Kernholz der Kiefer und Douglasie mit verschiedenen Bindemitteln flihrten z.T. zu/ihnlichen Ergebnissen. In 0bereinstimmung hiermit steht die Feststellung, daft die Querzugfestigkeit yon MUPF-gebundenen Spanplatten aus Douglasienkernhoh und PMDI- und UF-gebundenen Spanplatten aus dem Kiefernkernhoh hOher liegt als die der entsprechenden Splinthohspanplatten. Demgegeni~ber weisen unabhiingig yore Bindemitteltyp die Douglasiensplinthohspanplatten hOhere Biegefestigkeitswerte auf als die Douglasienkernhohspanplatten. Zwischen den UF-gebundenen Kiefernkernhoh- und -splinthohspanplatten stellten Lelis et al. (1993) keine nennenswerten Unterschiede in der Biegefestigkeit fest. Die Unterschiede in den Festigkeitswerten der Spanplatten aus dem Kern- und Splinthoh der L/irche, Douglasie und Kiefer sind vermuflich u.a. auf das Baumaher und die Extraktstoffe bzw. den Extraktstoffgehalt zuriickzuf/ihren.

3.4.1.3 Dickenquellung und Wasseraufnahme Aus den Ergebnissen der Dickenquellung und Wasseraufnahme der PF-, MUPF-, PMDI-und TF-gebundenen L/irchenkernhoh- und -splinthohspanplatten l/i6t sich folgendes ableiten:

- Die Dickenquellung und Wasseraufnahme (2 h, 24 h) liegt flit die Kernhohspanplatten - unabhgngig yore Bindemitteltyp - niedriger als die der Splinthohspanplatten. Dies ist auf die in den ZeUw~den des Kernholzes eingelagerten Extraktstoffe zuriickzufiihren, die wegen ihrer hydrophoben Eigenschaften eine Quellungsvergtitung bewirken.

- Die niedrigste DickenqueUung und Wasseraufnahme nach 2 h zeigen die Spanplatten, die mit PMDI als Bindemittel hergestellt wurden. Die h6chsten Dickenquellungs- und Wasseraufnahmewerte nach 2 h haben die PF-gebundenen Spanplatten. Der Unterschied in der Dickenquellung zwischen den mit PMDI, MUPF- und TF-Harz hergestellten Platten ist nach 24 h Wasserlagerung praktisch nicht mehr vorhanden.

3.4.1.4 Ausgleichsfeuchte Die Kernhohspanplatten haben ~iberwiegend eine niedrigere Ausgleichsfeuchte nach Lagerung im Normal (20/65)- oder Feuchtldima (20/85, 20/95) als die Splintholzspanplatten (TabeUe 9). Die Ausgleichsfeuchten der PMDI- und MUPF-gebundenen Spanplatten nach Lagerung im Normalklima betr~igt ca. 9%, h6here Ausgleichsfeuchten (ca. 10... 13%) zeigen die PF- und TF-gebundenen Spanplatten.

Hinsichtlich des Baumalters kann kein EinfluB auf die Ausgleichsfeuchte festgestellt werden.

3.4.2 Chemische Eigenschaften Bei der Herstellung von Spanplatten erfahren die Sp~ine beim Pressen mit den Bindemitteln verschiedene, teilweise erhebliche VerLnderungen in ihren chemischen Eigenschaften. Neben den physikalisch-technologischen Eigenschaften wurden daher an den Spanplatten aus dem Kern- und Splintholz der L/irche einige chemische Eigenschaften ",vie pH-Wert, Pufferkapazit~t, Gehalt an fl~ichtigen S~iuren und bei ausgew~ihhen Platten die Formaldehydabgabe ermittelt.

3.4.2.1 pH-Wert und Pufferkapazit~t Die Ergebnisse der pH-Werte und Pufferkapazit~iten der Kern- und Splinthohspanplatten sind in den Bildern 3. . . 6 zusammengestellt. Daraus lgSt sich folgendes ersehen:

- Der w~iflrige Extrakt der Kernholzspanplatten weist einen niedrigeren pH-Wert auf als der der Splinthohspanplatten.

- Der pH-Wert der PF-, MUPF- und PMDI-gebundenen Spanplatten aus dem Kernholz der 102j~ihrigen L~che ist geringfligig niedriger als der yon Spanplatten aus dem 20-

[]

9

8

7

-6

3

2

1 0

20 Iohre 102 .Tohre

8.36 ,9~1

i ii! iilii'

iii i' iiii'

Kern Splint holz hotz

IJ] .l'ohre

8.35 8.53

i'J ii!

Kern Sprint hotz hotz

7,72

iii'~

Kern Sprint hotz holz

[]

5,0 4.5 4.0 ~ -

3,0 o~ O O 2,5 _~o c. ,r-

2,0 ~

1,0 -6

5

Bild 3. pH-Wert und Pufferkapazit~t der w~igrigen Extrakte yon PF-gebundenen Spanplatten aus Kern- und Splinthoh der L~che in Abh~ngigkeit yore Baumalter Fig. 3. pH-value and buffering capacity of extracts from PF-bonded particleboards made from heart- and sapwood of larch versus tree age

Tabelle 9. Ausgleichsfeuchte yon Spanplatten aus L/irchenkern- und -splinthoh nach Lagerung ira Normalklima (20 ~ relative Luftfeuchte) und Feuchtldima (20 ~ bzw. 95% relative Lufffeuchte) in Abhgngigkeit vom Baumalter (20, 40 and 102 Jahre)

Spanplatte 20/65 20/85 20/95

20 40 102 20 40 102 20 40 102 Jab.re Jahre Jahre Jahre Jahre Jahre Jahre Jahre Jahre

PMDI-Splinthohplatte 9,6 9,5 9,6 16,2 15,6 15,8 24,2 25,0 28,7 P M D I - K e r n h o h p l a t t e 9,3 8,9 9,2 15,3 14,9 16,1 24,6 22,5 23,9 MUPF-SpHnthohplatte 8,9 9,0 8,7 14,7 14,8 15,8 25,7 24,6 28,5 MUPF-Kernholzplatte 8,7 8,5 8,7 14,4 14,5 14,8 25,2 24,2 25,5 PF-Splinthohplatte 10,5 10,7 10,5 20,0 20,1 20,8 32,7 31,8 36,8 PF-Kernhohplatte 10,3 10,2 10,7 19,6 19,3 19,8 29,3 30,8 31,9 TF-Splinthohplatte 12,2 12,5 12,6 17,3 17,3 17,6 29,7 28,2 31,8 TF-Kernhohplatte 11,8 12,7 12,6 16,9 16,7 17,5 28,7 26,1 25,3

[ ] 6

~, 4

' 3 - c

2

20 3ahre 40 3"ohre 102 J'ohre [ ] 4,0 q

,6 ~ 4,94 4,84 4,87 4,67 3,5 a_

.... 4.09 3,0

?+=++ ,,++++ ++,=,!++++ , ,,++ 6 6 1,0 "Sz

o-- 5 0,5 :E

:.i~:: 0 ~.E Kern- Splint- Kern- Splint- Kern- Spl.int- holz hotz hol,z holz holz holz

Bild 4. pH-Wert und Pufferkapazit~it der w/iflrigen Extrakte von MUPF-gebundenen Spanplatten aus Kern- und Splintholz der L/irche in Abh/ingigkeit vom Baumalter Fig. 4. pH-value and buffering capacity of extracts from MUPF-bonded particleboards made from heart- and sapwood of larch versus tree age

[ ] 6

5

I - r 3 r~

2

20Eohre LO%ohre 1025ohre

4,87

iiii

Kern- Splint- hotz holz

4,96 4,64

Kern- Splint- hotz hotz

,,5Z

Kern- Splint- holz hotz

[]

3,5 a.

2,5 ~-o o o

2,0 g

1,0 "5

0,5 E 0

Bild 5. pH-Wert und Putferkapazit~t der w~flrigen Extrakte yon PMDI-gebundenen Spanplatten aus Kern- und Splintholz der IArche in Abh~ingigkeit vom Baumalter Fig. 5. pH-value and buffering capacity of extracts from PMDI-bonded particleboards made from heart- and sapwood of larch versus tree age

[ ]

7

6

5 "E

I

~ 3

2

20 .]'oh re

6,54 6.37 y:..:

f::~:;

+

Kern SpLint holz hotz

40 3"ohre

6,/.8 6,50

iii!iN1 Kern Spl,int hol.z hotz

102 5ohre

6,&1 6,51

!i

::C::

Kern SpLint hotz hotz

[]

45 4,0 ~"

3 , 5 ~ 3,0:o

2,5 o . \

2,0 t -O

1,0~ ~ - E 0,5 --

0

Bild 6. pH-Wert und Pufferkapazit~t der wg6rigen Extrakte von TF-gebundenen Spanplatten aus Kern- und Splinthotz der Larche in Abhiingigkeit vom Baumalter Fig. 6. pH-value and buffering capacity of extracts from TF-bonded particleboards made from heart- and sapwood of larch versus tree age

und 40j~ihrigen Holz. Die Ergebnisse stehen in Ubereinst immung mit den Feststellungen an den Kern-

ist bei allen Verleimungen (iberwiegend h6her als die yon Extrakten der Splintholzspanplatten.

3.4.2.2 Gehalt an flflchtigen Sauren In weiteren Untersuchungen wurde der Gehalt an Ameisen- und Essigs/iure bzw. ihren Ionen in den w~iflrigen Ausztigen der hergestellten Kern- und Splintholzspanplatten bestimmt (Bild 7-9). Aus den Ergebnissen ist folgendes zu ersehen:

- Bis auf wenige Ausnahmen enthalten die Extrakte der Kernholzspanplatten einen h6heren Gehalt an Essigs/iure bzw. Acetationen als an Ameisens~iure bzw. Formiationen. Der Unterschied ist besonders deutlich bei den TF-gebundenen Spanplatten zu sehen. Der Gehalt der w/iflrigen Extrakte der Kernholzsp~ine an Essigs/iure war ebenfalls h6her als der an Ameisens~iure (Tabelle 2), insofern hat auch dies zum hohen Gehalt der Spanplattenextrakte an Essigs/iure beigetragen.

- Bei den MUPF-gebundenen Spanplatten enthalten die w/i6rigen Extrakte aus dem Kernholz einen h6heren Gehalt an Essigs/iure als die der Splintholzspanplatten. Demgegeniiber ist beztiglich des Gehalts der Extrakte an Ameisens~iure zwischen dem Kern- und Splintholz keine Grundtendenz erkennbar.

o 50 o 45 20 3"ohre 40 5ohre 102.Tohre

'6 40 [] Ameisens~ure o ~ 35 [ ] Essigsaure

-~ 25 21,66 : O

E 15 15,05 2 13,73 ,11 24 ~/~106112, 05

_~ 0 :o Kern- Splint- Kern- Splint- Kern- Splint-

holz holz hol,z holz holz holz

Bild 7. S~iuregehalt der wgflrigen Extrakte yon MUPF-gebundenen Spanplatten aus Kern- und Splintholz der L~rche in Abh~ingigkeit vom Baumalter Fig. 7. Acid content in extracts of MUPF-bonded particleboards made from heart- and sapwood of larch versus tree age

o. 50

*5/,5

~40 ~. 35 ~ 30

: O m 25 E 20

e-

g l 0 s

~ 0

20 J'ohre 40 .Tohre 102 .Tohre

[ ] Ameisens6ure [] Essigs6ure

n.n. =nicht r~chweisbor

21,27

8,13 9 , ~ 95 8,72

n.n.M t ~:!V/.I n.n. l~ Kern- SpLint- Kern- SpLint- Kern- Splint- hotz holz hol,z holz hotz hotz

Bild 8. Siuregehalt der w~iflrigen Extrakte von PMDI-gebundenen und Splintholzspgnen. Spanplatten aus Kern- und Splintholz der Larche in AbhLngigkeit vom

- Die TF-gebundenen Kern- und Splintholzspanplatten zeigen Baumalter keinen nennenswerten Unterschied in ihrem pH-Wert. Fig. 8. Acid content in extracts of PMDI-bonded particleboards made

- Die Pufferkapazit~it yon Extrakten der Kernholzspanplatten from heart- and sapwood of larch versus tree age

365

366

260

240

~' 220

200 c,, 180

160 ~ 140

:,~ 12o (j ')

100 E

- - 80

B0

t,0

20 to 0

20 J'ohre 24.~4,91

2o!6s

V / A Y / A VIA /~/ F/A H

Kern- Sptint- ho[z hotz

/.J) .T(a h r e

[]Ameisen- sdu re

182,19 163.0"/ ~/

+ ~ Kern- Splint- holz hotz

102 .Tohre

[] Essig sdure 195,53

145,98 r7 //

.i+ Kern- Sptint- holz holz

Bild 9. S~iuregehalt der w~6rigen Extrakte yon TF-gebundenen Span- plat'ten aus Kern- und Splintholz der Uirche in Abh~ingigkeit vom Baumalter Fig. 9. Acid content in extracts of TF-bonded particleboards made from heart- and sapwood of larch versus tree age

- Die Extrakte der PMDI-gebundenen Spanplatten aus Kernholz yon 20- und 40j~hrigen B~iumen enthalten sowohl mehr Ameisen- als auch Essigs~iure als die Extrakte der entsprechenden Splintholzspanptatten.

- Bei den mit TF-Harz gebundenen Spanplatten weisen die Kernholzspanplatten einen deutlich niedrigeren Gehalt an Acetat- und Formiationen auf als die entsprechenden Splintholzspanplatten.

- Die Extrakte der mit TF-Harz gebundenen Kern- und

Splintholzspanplatten weisen die hOchsten Gehalte an fltichtigen S~iuren auf.

Lelis et al. (1993, 1994) untersuchten die Abgabe an S~uren yon Kern- und Splintholzspanplatten der Douglasie und Kiefer. Sie fanden ebenfalls Unterschiede zwischen den Kern- und Splintholzspanplatten in Abh~ingigkeit yon dem Bindemittel. So geben z.B. die PMDI-gebundenen Kernholzspanplatten der Douglasie und Kiefer und die PF-gebundenen Kernholzspanplatten der Douglasie sowohl mehr Ameisens~iure als auch Essigs~iure ab als die entsprechenden Splintholz- spanplatten. Demgegentiber geben die UF-gebundenen Kiefernsplintholzspanplatten und die MUPF-gebundenen Douglasiensplintholzspanplatten mehr fltichtige S~iuren ab als die entsprechenden Kernholzspanplatten.

3.4.2.3 Forrnaldehydabgehalt und -abgabe FOx die MUPF- und TF-gebundenen Kern- und Splintholzspanplatten wurden der Formaldehydgehalt nach der Perforator-Methode (Tabelle 10) und die Formaldehydabgabe nach der WKI-Flaschen-Methode (Tabelte 11) ermittelt. Ffir die MUPF-gebundenen Spanplatten ist der Perforatorwert sowohl for die Priiffeuchte als auch nach Umrechnung auf eine Materialfeuchte yon 6,5% (Bundesgesundheitsamt 1991) angegeben. Bei den TF-gebundenen Spanplatten wurde auf die Korrektur des Perforatorwertes fOr eine Materialfeuchte yon 6,5% verzichtet, da die mit TF-Harz gebundenen Spanplatten eine h6here Ausgleichsfeuchte als 10% aufweisen und damit augerhalb des Feuchtebereichs liegen, for den der Korrekturfaktor gtihig ist. Aus den Ergebnissen l~gt sich folgendes ableiten:

Tabelle 10. Formaldehydgehatt (Perforatorwert) yon MUPF- und TF-gebundenen Spanplatten aus Kern- und Splintholz der L~irche

Baumalter L~irchenholz MUPF-Harz TF-Harz

20 Jahre Kernholz Splintholz

40 ]ahre Kernholz Splintholz

102 Jahre Kernholz Splintholz

Formaldehyd- Feuchte Formaldehyd- Feuchte gehalt % gehatt % mg HCHO/100 mg HCHO/100 g g atro Platte atro Platte"

n 2)

3,5 3,0 7,8 0,8 11,1 5,3 4,3 8,0 3,5 12,0

2,9 2,7 6,9 4,5 12,3 5,6 4,5 8,0 5,9 12,3

3,6 3,2 7,4 2,8 12,2 4,2 3,7 7,4 2,6 11,6

1) bezogen auf Priiffeuchte bezogen auf 6,5% Feuchte

Tabel le 11. Formaldehydabgabe (WKI-Flaschen-Wert, 24h) yon MUPF- und TF-gebundenen Spanplatten aus Kern- und Splintholz der IAxche

Baumalter L~chenholz

20 Jahre Kernholz Splintholz

40 Jahre Kerrtholz Splintholz

102 Jahre Kernholz Splintholz

MUPF-Harz TP-Harz

Formaldehydabgabe (rag HCH0/100 g atro Platte)

3,1 1,1 6,7 2,4

5,3 2,8 5,5 5,7

5,6 2,7 5,5 5,3

- Der Formaldehydgehalt bzw. die Formaldehydabgabe ist bei Kernholzspanplatten im allgemeinen niedriger als bei Splintholzspanplatten. Es ist anzunehmen, daft die im Kernholz der L/irche vorhandenen Extraktstoffe mit dem Formaldehyd reagieren und somit als Formaldehydf~nger dienen. Die Ergebnisse stehen in Ubereinstimmung mit den FeststeUungen yon Lelis et al. (1993, 1994) beziiglich der Verleimung yon Kern- und Splintholz der Kiefer mit UF-Harz und der Douglasie mit MUPF-Harz.

- Bei den TF-gebundenen Kern- und Splintholzspanplatten aus 40- und 102j/i_hriger L/irche ist der nach DIN EN 120 ermittelte Perforatorwert (bezogen auf Priiffeuchte) der Kernholzspanplatten geringfO.gig h6her als der yon Sphntholzspanplatten. Vermuflich ist dies darauf zurfickzuftihren, daft die Kohlenhydrate im Kernholz der L/irche (vgl. Tabelle 2) unter den Bedingungen des Perforatorverfahrens (110 ~ teilweise abgebaut werden, wodurch Formaldehyd entsteht. Die Bildung yon Formaldehyd aus den Kohlenhydraten ist aus der Literatur bekannt (Roffael 1979). Aus diesem Grund empfiehlt sich die Bestimmung der Formaldehydabgabe nach der WKI-Flaschen-Methode, da hier die Bedingungen (40 ~ vergteichsweise milder sind. Hier waren die Formaldehydabgabewerte der Kerrtholzspanplatten stets niedriger als die yon Splintholzspanplatten.

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I . i t e r a t u r

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