Eignung von zellulosemodifiziertem UF für Spanplatten im Feuchtbereich

Harnstoffformaldehyd (UF) Harze sind die mengenmäßig am häufigsten verwendeten Bindemittel bei der Produktion von Spanplatten. Die hohe Sprödigkeit und geringe Hydrolysebeständigkeit sind die limitierenden Faktoren für den Einsatz von UF-Harzen bei der Verwendung von Spanplatten im Feuchtbereich. In dieser Arbeit wurde versucht die Zähigkeit von UF Harzen durch Zelluloseverstärkung zu verbessern, um damit die Klebstofffugen zwischen den Spänen widerstandsfähiger gegen Quell- und Schwindbewegungen während Feuchtezyklen zu machen. Dafür wurden Spanplatten mit UF Harzen, die mit 0, 1, 2 und 3 % Cellulose-Nano-Fibrillen (CNF) bzw. Cellulose-Nano-Crystals (CNC) modifiziert wurden, hergestellt. Bei einem Teil der Platten wurde durch Feuchtebehandlung bei 95 % relativer Luftfeuchtigkeit und anschließendem Darrtrocknen ein Quell- und Schwindzyklus simuliert und die ermittelten mechanischen Eigenschaften mit Platten ohne Vorbehandlung verglichen. Prüfungen der 24 h Dickenquellung, Querzugfestigkeit und Bruchenergie zeigten durch die Zelluloseverstärkung weder eindeutige Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften noch der Feuchtebeständigkeit, wofür mit hoher Wahrscheinlichkeit die ungünstigen Herstellungsbedingungen verantwortlich waren, da in anderen Arbeiten schon sehr deutlich ein positiver Effekt der Zellulosebeimischung auf die mechanischen Eigenschaften gezeigt werden konnte. Der hohe Wasseranteil in den zelluloseverstärkten Harzen könnte zu einem hydrolytischen Abbau schon während der Heißpressung geführt haben. Der positive Einfluss der Zelluloseverstärkung trat gegenüber den negativen Effekten des hohen Wasseranteils der Leimflotten in den Hintergrund. Nur im direkten Vergleich von Proben die den gleichem Wassergehalt der Spanmatte vor dem Verpressen hatten (CNF3%, RefW), zeigten die zelluloseverstärkten Proben in Bezug zu den Referenzproben bessere Ergebnisse bei den mechanischen Eigenschaften als auch bei der Feuchtebeständigkeit.As a binder in particleboards urea-formaldehyde (UF) resins are predominantly used. The high brittleness and the weak resistance against hydrolysis are limiting factors for the application of UF bonded particleboards under humid conditions. In this study, the attempt was made to improve the toughness of UF resins and enhance the resistance of the glueline against defects caused by swelling and shrinking. For this purpose particleboards, bonded with UF resins mixed with 0, 1, 2 and 3 % of Cellulosenanofibrils (CNF) and Cellulosenanocrystals (CNC) as reinforcement fillers, were produced. One group of the produced particleboards were stressed by storage under humid conditions (95 % relative humidity) and subsequent kiln drying with resulting swelling and shrinking. The results of mechanical testing of the group with humidity pretreatment were compared to the group without treatment. As mechanical tests 24 h thickness swelling, internal bonding and fracture energy were performed. The results neither revealed an improvement of mechanical properties nor a higher resistance against moisture by reinforcing the UF with cellulose. This might have been the result of the unfavorable conditions for the board manufacturing, because many other studies already have revealed the positive effect of the cellulose fiber reinforcement to the mechanical properties of the resin. Probably the high water content of the cellulose reinforced resins led to a hydrolytic degradation already during hotpressing of the boards. The positive reinforcement-influence of the cellulose might be exceeded by the negative effect of the high water content in the particle mat before pressing. Only a direct comparison of specimens with the same water content before pressing (CNF3%, RefW) showed better mechanical properties and an improved moisture resistance of cellulose reinforced specimens in relation to non-reinforced specimens.verf. von Christian ScheiflingerZsfassung in engl. SpracheWien, Univ. für Bodenkultur, Masterarb., 2014(VLID)108283