Abgabe an flüchtigen organischen Verbindungen (V O C) von Holz und ihre Veränderung während technischer Prozesse der Holzwerkstoffherstellung

Institut für Holzbiologie und Holztechnologie, Universität Göttingen; Az.: Göttingen 12/ 04
 

Zielsetzung:

In jüngster Zeit gewinnen im Zusammenhang mit der Beurteilung von Holzwerkstoffen vor allem die Emissionen an flüchtigen organischen Verbindungen (Volatile Organic Compounds (V O C)) zunehmend an Bedeutung. Das Ziel der Untersuchungen war es die Veränderung der Abgabe V O C und S V O C vor und nach dem Herstellungsprozess einer Spanplatte zu ermitteln und quantitativ zu erfassen. Darüber hinaus soll der Einfluss der Baumart und der des Bindemittels auf die  Emissionen von Spanplatten untersucht werden.

Methode:

Im Rahmen der Untersuchungen wurde frisches Holz der Buche und der Kiefer zu Spanplatten verarbeitet. Als Bindemittel wurden säurehärtendes Melamin-Harnstoff-Phenol-Formaldehydharz (MUPF), alkalisch härtendes Phenolformaldehydharz (P F) und schwach alkalisch härtendes Tanninformaldehydharz (T F) als Bindemittel eingesetzt. Die verwendeten

Späne wurden chemisch charakterisiert und die hergestellten Platten auf ihre physikalisch-technologischen Eigenschaften geprüft. Darüber hinaus wurden sowohl an dem Holz als auch an den Spanplatten die V O C-Emissionen nach der FLEC-Methode gemessen. Auf diese Weise soll der Einfluss der Holzart, des Fertigungsprozesses der Spanplatte und des Bindemittels auf die Emissionen dargestellt werden.

Ergebnisse:

1. Die Buchenspäne weisen einen höheren Gehalt an in heißem Wasser löslichen Bestandteilen auf als die Kiefer. Demgegenüber ist die Menge an in Ethanol und Cyclohexan löslichen Stoffen in der Buche vergleichsweise sehr gering. Die Kiefer weist im Vergleich zur Buche den fünffachen Gehalt an Ethanol-Cyclohexan-Extrakten auf. Der pH-Wert der Kiefer ist niedriger als bei der Buche.
2. Die Platten aus Kiefernspänen weisen eine höhere Biegefestigkeit aber eine niedrigere Querzugfestigkeiten auf als die Platten aus Buchenspänen. Die höchsten Biege- und Querzugfestigkeiten werden bei der Verwendung von P F-Harz erreicht. Die Kiefer weist unabhängig von dem verwendeten Bindemittel die höheren Kochquerzugfestigkeiten auf. Bei dem Vergleich der Bindemittel zeigte sich die hohe Beständigkeit des P F-Harzes im Kochtest.
3. Die Formaldehydabgabe aus dem Holz ist erwartungsgemäß sehr niedrig, wobei die Kiefer fast doppelt soviel emittiert wie die Buche. Die Spanplatten aus Kiefernspänen haben ebenfalls eine höhere Formaldehydabgabe als die Platten aus Buchespänen. Von den Bindemitteln gibt das P F-Harz die geringste Menge an Formaldehyd ab.
4. Das natürliche Holz der Kiefer gibt deutlich mehr Formaldehyd ab als das der Buche. Darüber hinaus zeigen die Untersuchungen, dass die Spanplatten mehr flüchtige organische Verbindungen emittieren als das Vollholz. Der Anstieg der Emissionen durch die Verarbeitung des Holzes zu Spanplatten ist bei der Kiefer stärker ausgeprägt als bei der Buche. Im Verhältnis zu den aus Buchenspänen hergestellten Platten geben die Kiefernspanplatten bis zur neunfachen Menge an Emissionen ab.
5. Die höheren V O C-Emissionen bei der Kiefer können auf deren Inhaltsstoffe zurückgeführt werden. Die Zunahme der flüchtigen organischen Bestandteile während des Herstellungsprozesses der Spanplatten wird u. a. durch die thermische Behandlung des Holzes in der Heißpresse verursacht. Es sind keine eindeutigen Auswirkungen der verwendeten Bindemittel auf die V O C-Abgabe festzustellen.
6. Bei einer Differenzierung der V O C in die Einzelstoffe ist zu erkennen, dass das Vollholz der Kiefer entsprechend der Inhaltsstoffe überwiegend α-pinene und Hexanal abgibt. Auch nach der Verarbeitung zu Spanplatten machen die Terpene den größten Teil der Emissionen aus. Die abgegebene Menge ist bei den Spanplatten deutlich höher als bei dem unbehandelten Holz.
7. Bei der Buche überwiegt die Essigsäure in den V O C, Hexanal konnte nur in geringen Mengen nachgewiesen werden. Es bleibt festzuhalten, dass sowohl die Emissionen an Hexanal als auch an Essigsäure bei dem Buchenvollholz und den Buchenspanplatten gering ist, die Kiefer jedoch größere Mengen an α-pinene und fallweise auch Hexanal abgibt. Die festgestellten Unterschiede zwischen Kiefer und Buche in der Abgabe an Formaldehyd und an flüchtigen organischen Säuren lassen sich anhand der chemischen Zusammensetzung der beiden Holzarten erklären.
8. Das Bindemittel spielt als Ursache für die Emissionen an flüchtigen organischen Verbindungen (V O C) eine untergeordnete Rolle. Der Einfluss des Bindemittels auf Formaldehydabgabe von Spanplatten ist demgegenüber wesentlich.