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Hamburg, Carl von Ossietzky

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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-46795
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2010/4679/


Einfluss der Faserstoff-Aufschlussbedingungen und des Bindemittels auf die Eigenschaften von mitteldichten Faserplatten (MDF) für eine Verwendung im Feucht- und Außenbereich

Influence of defibration conditions and resin on the properties of medium density fibreboards (MDF) for use in humid and exterior conditions

Krug, Detlef

Originalveröffentlichung: (2010) Krug, D.; Kehr, E. 2001: Einfluss des Aufschlussdruckes bei der Faserstoffherstellung auf die Quellungsvergütung von MDF. Holz als Roh- und Werkstoff 59, S. 342-343
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SWD-Schlagwörter: MDF <Faserplatte> , Organisches Bindemittel , Witterungsbeständigkeit , Zerfaserung , Kiefernholz , Außenbereich
Freie Schlagwörter (Deutsch): Aufschlussbedingungen , Feuchtebeständigkeit
Freie Schlagwörter (Englisch): defibration conditions , moisture resistance
Basisklassifikation: 42.99
Institut: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Frühwald, Arno (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 06.07.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 20.08.2010
Kurzfassung auf Deutsch: Als Fazit der Untersuchungen bleibt festzuhalten, dass durch die Herstellung von vergüteten Faserstoffen mit höheren Aufschlussdrücken und längeren Aufschlusszeiten eine signifikante Quellungsvergütung der MDF erreicht wurde.
Besonders deutlich zeigt sich diese Vergütung bei Betrachtung der Dickenquellungsergebnisse von bindemittelfreien MDF nach 24 h Wasserlagerung. Hier konnten die Quellwerte von etwa 45 % (Fasern industrieüblich bei 8 bar aufgeschlossen) auf Werte deutlich unter 10 % (Faseraufschluss bei 16 bar) reduziert werden. Entgegen bisheriger Ergebnisse nahm die Querzugfestigkeit von MDF ohne Bindemittelzusatz mit einem zunehmenden Aufschlussdruck bei der Faserstoffherstellung zu. Zudem wurde bei längeren Aufschlusszeiten generell ein höheres Querzugfestigkeitsniveau ermittelt.
Für die Beurteilung der Quellungsvergütung von MDF mit Bindemittelzusatz erwiesen sich neben der Dickenquellung nach Wasserlagerung insbesondere die Dickenquellung nach Zyklustest sowie die Querzugfestigkeit nach Kochprüfung als maßgebend. Bezüglich der Dickenquellung nach 24 h Wasserlagerung wurde mit allen Bindemitteln ein sehr niedriges Quellungsniveau erreicht. Diese Aussagen wurden durch die Resultate der Dickenquellung nach Zyklustest bestätigt, wonach höhere Drücke und/oder längere Zeiten beim Faserstoffaufschluss zu deutlich günstigeren Quellwerten führten. Die niedrigsten Werte zeigten die PF-Varianten.
Die höchsten Querzugfestigkeiten wiesen die MUF-Harz-gebundenen MDF unabhängig vom Faserstoffaufschluss auf. Im Unterschied zu MDF mit konstantem Bindemittelanteil von 16 % (bei denen die PMDI-Varianten die höchsten Kochquerzugfestigkeiten aufwiesen) zeigten Platten nach Reduzierung des PMDI-Bindemittelanteils auf 8 % das niedrigste Festigkeitsniveau nach Kochprüfung. Hingegen führte die Erhöhung des MUF-Harz-Anteils auf 20 % bei derart gebundenen MDF speziell bei der Faserstoffvariante 16 bar/8 min zu den besten Ergebnissen. Nach dem Zyklustest wurden die höchsten Querzugfestigkeiten an MUF- und PF-Harz-gebundenen MDF ermittelt, die aus der industrieüblichem Faserstoff-Variante (8 bar, 4 min) hergestellt wurden.
Die Bewertung der Eigenschaften bei Biegung zeigte erwartungsgemäß, dass höhere Aufschlussdrücke und/oder längere Aufschlusszeiten, insbesondere durch die kürzeren Faserlängen eine deutliche Abnahme des Elastizitätsmoduls und der Festigkeit nach sich zogen.
Optimistisch stimmen die Ergebnisse zum Formaldehydgehalt der MUF-Harz-gebundenen MDF, nach denen höhere Drücke und längere Verweilzeiten beim Aufschluss zur Abnahme des Formaldehydgehalts der MDF nach EN 120 führten. Beispielsweise wurden für MDF, die aus der Faserstoff-Variante 8 bar/4 min hergestellt wurden, Formaldehydgehalte von 14,0 mg HCHO pro 100 g atro Platte ermittelt. Hingegen lag der Formaldehydgehalt für Platten der Faserstoffvariante 16 bar/8 min bei 7,6 mg HCHO pro 100 g atro Platte. Beide Varianten wurden mit dem gleichen Bindemittelanteil von 16 % ohne Zusatz von Additiven zur Reduzierung der Formaldehydemission hergestellt.
Deutliche Verbesserungen der Dickenquellung und teilweise auch der Querzugfestigkeit zeigen, dass sich MDF aus Kiefernholz-Faserstoffen, die mit höheren Aufschlussdrücken und längere Aufschlusszeiten hergestellt wurden, zur Erweiterung bestehender sowie zur Erschließung neuer Anwendungsgebiete für MDF eignen. Erste Ergebnisse zur Herstellung hochdichter Faserplatten lassen erwarten, dass diese Aussagen auf HDF übertragbar sind.
Die Steigerung des Aufschlussdruckes wirkte sich generell stärker auf die erreichbare Quellungsvergütung aus als eine Verlängerung der Aufschlusszeit.
Kurzfassung auf Englisch: It may be here stated that the outcome of the experiments was that a significant improvement of swelling in MDF was obtained by the manufacture of modified fibre material at higher pulping pressures and for longer pulping times.
This improvement showed itself very clearly in the consideration of the thickness swelling results of MDF which do not contain binders after 24 hours of immersion in water. It was here possible to reduce the swelling values of about 45 % (fibres pulped at the industrial standard of 8 bars) to values distinctly under 10 % (fibre pulping at 16 bars). In contrast to previous results, the IB of MDF without the addition of binders increased with an increased pulping pressure during the manufacture of fibre material. Moreover, a higher level of IB was gener-ally recorded during longer pulping times.
For the evaluation of the modification of swelling in MDF with the addition of binders, not only the thickness swelling after immersion in water, but also particularly the thickness swelling after cyclic testing, as well as the IB after boil test proved themselves to be vital. With regard to the thickness swelling after 24 hours of immersion in water, a very low level of swelling was obtained with all binders. These data were confirmed by the results of the thickness swelling after cyclic testing, according to which higher pressures and/or longer times for the fibre material pulping clearly led to more favourable swelling values. The lowest values were displayed by the PF variants.
The MUF resin-bound MDF showed the highest IB, independent of the fibre material pulping. In contrast to MDF with a constant binder content of 16 % (among which the PMDI variants showed the highest boiling IB´s), boards whose PMDI binder content had been reduced to 8 % displayed the lowest strength level after boil test. On the other hand, the increase of the MUF resin content to 20 % with this sort of bound MDF, and especially in the case of the fibre material variant 16 bars/8 mins, led to the best results. After cyclic testing, the highest IB´s were recorded for MUF and PF resin-bound MDF, which were manufactured from the industrial standard fibre material variant (8 bars, 4 mins).
As was expected, the evaluation of the properties for bending showed that higher pulping pressures and/or longer pulping times brought about a clear decrease in the MOE and in bending strength, due particularly to the shorter fibre lengths.
The results show optimistic agreement with the formaldehyde content of the MUF resin-bound MDF, according to which higher pressures and longer holding times during pulping led to the decrease in the formaldehyde content of the MDF according to EN 120. For example, formaldehyde contents of 14.0 mg HCHO per 100 g of dry boards were recorded for MDF which were manufactured from the fibre material variant 8 bars/4 mins. On the other hand, the formaldehyde content for boards of the fibre material variant 16 bars/8 mins lay at 7.6 mg HCHO per 100 g of dry boards. Both variants were manufactured using the same binder content of 16 % without the addition of additives for the reduction of the emission of formaldehyde.
Clear improvements in the thickness swelling and also partly in the IB show that MDF from pinewood fibre material, which were manufactured at higher pulping pressures and for longer pulping times, are suitable for the extension of existing fields of application as well as for the development of new fields of application for MDF. The first results concerning the manufacture of high density fibreboards tend to show that these data will also be applicable to HDF.
The increase of pulping pressure generally had a higher effect on the obtainable modification of swelling than an extension of the pulping time.

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