Untersuchungen zur verbesserten Charakterisierung produktionsrelevanter Eigenschaften von UF- und PF-Leimharzen für Span- und Faserplatten

Dr. Dirk Grunwald
Fraunhofer-Institut für Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut

Zusammenfassung

Zur Herstellung von Holzwerkstoffen werden in erster Linie Harnstoff-Formaldehyd- (UF) und Phenol-Fomaldehyd-Klebstoffe (PF) verwendet. Während für den gesamten Herstellungsprozeß Kennwerte und Richtgrößen auf wissenschaftlich fundierter Grundlage vorliegen, werden die klebtechnischen Eigenschaften im allgemeinen aufgrund empirischer Erfahrungswerte charakterisiert. In der chemischen Industrie / klebstoffherstellenden Industrie haben sich polymeranalytische Verfahren schon länger für Produktentwicklung-, prüfung und -modifikation etabliert. Auf der Anwenderseite in der Holzwerkstoffindustrie steht dem nur ein Grundwissen klebtechnischer Zusammen-hänge gegenüber. Daher sind im vorliegenden Projekt UF- und PF-Klebstoffe für die Holzwerkstoff-herstellung mit Hilfe polymeranalytischer Verfahren (GPC, NMR) untersucht worden. Außerdem wurden charakteristische Kennwerte (z. B. Feststoffgehalt, Viskosität) sowie die chemische Zusammensetzung (z. B. Molverhältnis) bestimmt. Hierdurch wurde es möglich, makroskopisch nicht unterscheidbare Systeme, differenziert zu untersuchen. Es wurde mit Hilfe multivariante Analysenverfahren (Multikomponentenanalyse, hierarchische Clusteranalyse) versucht, die erhaltenen Datensätze miteinander zu korrelieren, was aber nur in Ausnahmefällen gelingt, da jede Analyse einen starken Eingriff in das Klebstoffsystem darstellt. Außerdem ist das klebtechnische Wissen in diesem Bereich noch stark fragmentiert. Trotzdem war es möglich, eine wesentlich tieferes Verständnis für die klebtechnisch relevanten Eigenschaften zu erlangen. Durch bestimmte Vereinfachungen ist es möglich, Verzweigungs- und Vernetzungsgrade zu ermitteln, sowie einfache Aussagen zur Reaktivität und zum Benetzungsverhalten zu erhalten. Hierdurch können in Zukunft auch kleinere und mittlere Unternehmen diese Verfahren zur Produktentwicklung und -prüfung einsetzen, wenngleich der analytische Aufwand relativ hoch bleibt. Auch in konkreten Schadensfällen kann die Klebstoffanalytik eingesetzt werden insofern Rückstellmuster zur Verfügung stehen. Mit Hilfe der Analytik wurden ebenfalls spezielle Fragestellungen, wie Alterung, kolloidale Strukturen und Strukturbildung bearbeitet. Bei den PF-Klebstoffen ist es ebenfalls möglich, das bisher nicht zugängliche, aber technisch sehr wichtige Molverhältnis direkt zu bestimmen. Es konnte deutlich gemacht werden, daß ein Vergleich verschiedener Klebstoffsysteme nur dann Sinn macht, wenn die Anwendungsprofile und die charakteristischen Kennwerte in sehr ähnlichen Größenordnungen liegen. Um ein Klebstoffsystem umfassend charak-terisieren zu können, ist es auch in Zukunft notwendig, eine Vielzahl makroskopischer und mikroskopischer Eigenschaften zu bestimmen. Nur wenn ein umfassendes "Bild" des Klebstoffs vorliegt, ist es dem erfahrenen Klebstoffanwender möglich, klebtechnische Eigenschaften daraus abzulesen. Die Grundlagen dazu wurden in dieser Arbeit angelegt.

Die Untersuchungen wurden vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) gefördert. Förderkennzeichen 11571 N

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Internationaler Verein für Technische Holzfragen e. V.
Bienroder Weg 54 E
38108 Braunschweig