Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: PlasmaSpan - Plasmabehandlung von Holzspänen unter Atmosphärendruck zur Entwicklung von Spanplatten mit geringem Emissionspotential; Teilvorhaben 2: Anwendungsuntersuchungen

Anschrift
Georg-August-Universität Göttingen - Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie - Burckhardt-Institut - Holzbiologie und Holztechnologie
37077 Göttingen
Büsgenweg 4
Kontakt
Prof. Dr. Carsten Mai
Tel: +49 551 39-19807
E-Mail: cmai@gwdg.de
FKZ
22005410
Anfang
01.07.2010
Ende
31.12.2013
Aufgabenbeschreibung
Innerhalb des Projektes PlasmaSpan wird die Möglichkeit einer Plasmabehandlung von Holzspänen für die Spanplattenproduktion untersucht. Seit den 50er Jahren werden Spanplatten als Ersatz für Massivholzbretter verwendet. Anfänglich wurden sie vor allem furniert und im Möbelbau eingesetzt. Mittlerweile werden aus Spanplatten viele konstruktive Elemente sowie Innenausbaumaterialien für Gebäude und Häuser hergestellt. Der Holzanteil bei Spanplatten beträgt ca. 90 %. Als Klebstoffe werden hauptsächlich duroplastische Formaldehyd-Kondensationsklebstoffe verwendet. Die mengenmäßig größte Gruppe nehmen dabei mit ca. 85 % die Harnstoff-Formaldehydklebstoffe ein. Durch eine Plasmabehandlung unter Atmosphärendruck mit Umgebungsluft wird die Oberfläche der Holzspäne hydrophilisiert. Dieser Effekt soll bei der Produktion der Spanplatte verwendet werden, um die Benetzungseigenschaften der Späne zu verbessern. Basierend auf Ergebnissen der Kontaktwinkelmessung auf Holz ist davon auszugehen, dass der Harnstoff-Formaldehydklebstoff durch eine Plasmabehandlung die Holzoberfläche besser benetzt. Bei gleicher Einsatzmenge an Klebstoff können sich die mechanisch-technologischen Eigenschaften des Endproduktes, wie z.B. Querzugfestigkeit, Biegefestigkeit, Dickenquellung und Wasseraufnahme verbessern. Andererseits ist es so möglich, bei gleichbleibenden Produkteigenschaften, die verwendete Klebstoffmenge zu reduzieren, was eine Verringerung der Produktionskosten nach sich zieht und zur Entlastung der Umwelt beiträgt. Weiterhin wird untersucht, welchen Einfluss die Plasmabehandlung auf die Formaldehydemissionen der Platten hat und ob durch die Klebstoffeinsparung ein geringeres Formaldehyd-Emissionspotential der Platten erreicht werden kann.
Ergebnisdarstellung
Durch die Plasmabehandlung werden die Zellstrukturen des Holzes nicht angegriffen oder zerstört, so dass keine Schwächung des Materials durch die Behandlung eintritt. Sowohl makroskopisch (Kontaktwinkelmessung) als auch mikroskopisch (Tropfenvermessung auf Zellwandebene) hat die Behandlung mit Plasma einen starken Effekt auf die Benetzungseigenschaften des UF-Klebstoffes, der lange auf der Probe nachweisbar bleibt. Jedoch hat die verwendete Holzart einen entscheidenden Einfluss auf die Behandlungsintensität, wobei besonders thermisch behandelte Oberflächen sehr gut auf die Plasmabehandlung reagieren. Die Behandlung der Späne ist verglichen mit der Behandlung von Vollholzoberflächen relativ schwierig zu realisieren, da die Spanfraktionen aufgrund der unterschiedlichen spezifischen Oberfläche unterschiedlich stark auf das Plasma reagieren. Generell verbessert die Plasmabehandlung der Späne jedoch die Querzugfestigkeit der Spanplatten, so dass eine Einsparung der Klebstoffmenge von etwa 1 % in Bezug auf die Spanmenge möglich ist. Dies ist gemessen am industriellen Maßstab ein erhebliches Einsparpotential. Andere Eigenschaften wie die Biegefestigkeit, der Elastizitätsmodul, die Dickenquellung oder die Wasseraufnahme werden durch die Behandlung nicht stark beeinfluss. Auch das Rohdichtprofil der Platten ist unverändert. Die Plasmabehandlung erhöht tendenziell die Formaldehydabgaben der Späne, gemessen anhand der Flaschenmethode. Die nachträglichen Formaldehydabgaben der Platten werden durch die Plasmabehandlung jedoch grundsätzlich nicht verändert. Da die getesteten Beleimungsgrade jeweils zu nahezu gleichen Emissionen führen, ist durch eine Verringerung der Klebstoffmenge keine Verringerung der Emissionen möglich.

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