Abbau von UF-Harzen beim TMP- und CTMP-Aufschluss von mitteldichten Faserplatten (MDF)

Edmone Roffael 0 1 2 3 Brigitte Dix 0 1 2 3 Claus Behn 0 1 2 3 Gert Ba r 0 1 2 3 0 C. Behn Busgen-Institut , Abteilung Molekulare Holzbiotechnologie und Technische Mykologie, Georg-August-Universitat Gottingen , Busgenweg 2, 37077 Gottingen, Deutschland 1 B. Dix Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI), Fraunhofer-Institut fur Holzforschung , Bienroder Weg 54 E, 38108 Braunschweig, Deutschland 2 E. Roffael ( ) Georg-August-Universitat Gottingen , Busgenweg 4, 37077 Gottingen, Deutschland 3 G. Bar Institut fur Zellstoff und Papier (PTS-IZP) , Papiertechnische Stiftung (PTS), Pirnaer Str. 37, 01809 Heidenau, Deutschland Degradation of UF-resins by thermo-mechanical and chemo-thermo-mechanical pulping of medium density fibreboards Subject Thermo-mechanical (TMP) and chemo-thermomechanical pulping (CTMP) of UF-bonded MDF induce considerable degradation of the UF-resin in the board and lead to a conspicuous increase in the content of water extractives of the fibres. Moreover, the water extractives of the fibres have a higher pH-value and a lower buffering capacity as well as higher acetate and formate ions content than the extractives of the original board. However, the lignin content seems rather to increase than to decrease. This is possibly due to reaction between lignin and formaldehyde from the resin. 1 Material und Methodik UF-Harz-gebundene mitteldichte Faserplatten (MDF) mit einem Bindemittelanteil von 11,4% (Feststoff/atro Fasern) wurden zum einen bei 170 C fu r 5 min thermo-hydrolytisch behandelt und anschlieend in einem Einscheibenrefiner zerfasert. Zum anderen wurden die MDF bei 170 C fu r 5 min mit einem Gemisch aus 0,25% Natriumhydroxid und 1% Natriumsulfit (jeweils bezogen auf atro Fasern) aufgeschlossen und ebenfalls in einem Einscheibenrefiner zerfasert. An den UF-Harz-gebundenen MDF sowie den hergestellten TMP- und CTMP wurde der Bindemittel-, Lignin- und Pentosangehalt bestimmt. Ferner wurde an den Kaltwasserextrakten der Fasern der Extraktstoffgehalt, der pH-Wert und die alkalische Pufferkapazitat ermittelt (Tabelle 1). Tabelle 1 Chemische Eigenschaften von UF-Harz-gebundenen MDF sowie deren TMP und CTMP Table 1 Chemical properties of UF-bonded MDF and TMP and CTMP prepared therefrom Bindemittelanteil (%) Ligningehalt (%) Pentosangehalt (%) Kaltwasserextraktgehalt (%) pH-Wert des Kaltwasserextrakts alkalische Pufferkapazitat des Kaltwasserextrakts (mMol NaOH/100 g atro Faser) atro: absolut trocken Abb. 1 Ligningehalt von Kiefernholz sowie von daraus hergestellten TMP- und CTMP Fig. 1 Lignin content of pine wood as well as from TMP and CTMP prepared therefrom 2 Ergebnisse und Diskussion Der Bindemittelanteil in den MDF lag bei 11,4% und fiel nach dem TMP-Aufschluss um 48,2% auf 5,9% ab. Weitaus starker ist die Abnahme des Bindemittelgehalts durch den CTMP-Aufschluss, hier sank der Bindemittelanteil um 54,4%. Der Abbau des UF-Harzes wird infolge der Bildung von alkalisch reagierenden Abbauprodukten des Harzes von einer Erho hung des pH-Werts der wasserlo slichen Extrakte und einer Verringerung ihrer alkalischen Pufferkapazitat begleitet (Franke und Roffael 1998). Interessant ist die Feststellung, dass auch unter diesen drastischen Aufschlussbedingungen keine vollstandige Hydrolyse (Entfernung) des Bindemittels in den Platten mo glich war. Daru ber hinaus ist festzustellen, dass der Ligningehalt durch den Aufschluss eher erho ht als erniedrigt wurde. Eine gewisse Zunahme des Ligningehalts durch den Aufschluss bei hohen Temperaturen wurde auch im Falle von bindemittelfreiem Kiefernholz beobachtet (Abb. 1). Inwieweit dies allein mit dem Abbau der Hemicellulosen (s. Pentosangehalt) durch den Aufschluss in Zusammenhang steht und/oder ob eine Vernetzung des Lignins mit dem Formaldehyd (Sastry 1969) eine Rolle spielt, muss spateren Untersuchungen vorbehalten bleiben. Danksagung Forderung: Das Verbundvorhaben zwischen der Universitat Gottingen, dem Fraunhofer-Institut fur Holzforschung und dem Institut fur Zellstoff und Papier der Papiertechnischen Stiftung wurde mit Mitteln des Bundesministeriums fur Wirtschaft und Technologie (BMWi) durch die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF- Nr. 14801 BG) uber den Internationalen Verein fur Technische Holzfragen (iVTH) gefordert. Open Access Dieser Artikel wird zu den Bedingungen der Creative Commons Attribution Noncommercial License zur Verfugung gestellt. Damit ist eine nichtkommerzielle Nutzung, Verbreitung und Vervielfaltigung erlaubt, sofern die Autoren des Artikels und die genaue Quelle angegeben sind. (...truncated)