DE3123999C2 - Verfahren zur Verringerung der Viskosität von Tanninlösung - Google Patents
Verfahren zur Verringerung der Viskosität von TanninlösungInfo
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Abstract
Der Zusatz von größeren Mengen Tanninen in Formaldehydleimen führt dazu, daß diese Leime sehr zähflüssig werden und sich nicht gut versprühen lassen. Der Zusatz von Ligninsulfonaten, z.B. in Form von Sulfitablaugen, führt zu einer Verringerung der Viskosität dieser Leime.
Description
Als Bindemittel für die Herstellung von Holzspanplatten bzw. von Holzwerkstoffen können neben den
konventionellen Bindemitteln wie Harnstofformaldehydharzen, Phenolformaldehydharzen und Diisocyanaten
auch Extrakte bestimmter Rinden- und Holzarten, die unter dem Sammelbegriff »Tannine« zusammengefaßt
sind, eingesetzt werden.
Die Idee, Klebstoffe auf Basis von Tanninformaldehydharzen zu entwickeln, liegt mehr als dreißig Jahre
zurück (Dalton 1950,1953, Narayanamurti 1957,1958, Plomley uod Mitarbeiter 1957,1964). Diese obenerwähnten Arbeiten bildeten die Grundlage für die Verwendung von Tanninformaldehydharzen als Bindemittel in
2ö Holzwerkätofferi. Danach können Extraktstoffe bestimmter Rinden und Heizer mit Formaldehyd kondensiert
werdea Die nach der Kondensation zu erhaltenden Tanninformaldehyd-Polymerisate können für die Herstellung von Holzwerkstoffen als Bindemittel eingesetzt werden. Basierend hierauf konnten einzelne Betriebe an
verschiedenen Stellen der Welt Sperrholz und Spanplatten produzieren, die Tanninformaldehydharze im Bindemittelsystem enthalten.
Der Einsatz von Tanninformaldehydharzen als Bindemittel in Holzspanplatten setzte zögernd ein, da die mit
dem Einsatz der Tanninformaldehydharze verbundenen Probleme bis jetzt mehr oder minder ungelöst blieben.
Hierzu gehören die hohe Viskosität im technischen Konsistenzbereich (40... 60% Stoffdichte), die relativ kurze
Topfzeit infolge der hohen Reaktivität und die Neigung, bereits vor dem Pressen in technischen Anlagen
vorzuhärten. Diese Nachteile auf der einen Seite und die nahezu unbegrenzte Verfügbarkeit von wohlfeilen
nachwachsenden Rohstoffen gewonnene Stoffe handelt.
(40.. .60%) eine sehr hohe Viskosität aufweisen, die ihre Verarbeitung in den üblichen Be.leimungsanlagen
problematisch macht. Ferner ist eine gleichmäßige Verteilung des Bindemittels beim Versprühen von Leimflotten höherer Viskositäten nicht immer gewährleistet Es ist zwar versucht worden, die Viskosität der Tannine
bzw. der Tannin-Formaldehydharze durch Sulfatierung (Behandlung mit Natriumsulfit bzw. Natriumbisulfit) zu
verringern und die sulfonierten Tannine dann mit Formaldehyd zu kondensieren. Dies hat jedoch den Nachteil.
daß durch diese chemische Behandlung, die üblicherweise bei hohen Temperaturen erfolgt, die Tannine durch
Spaltung von Pyranringen und Einführung von Sulfongruppen chemisch verändert werden (Rouxx Ferreira.
Hundt und Malan 1975, Pizzi und Dating 1980).
Es ist bekannt, daß solche Maßnahmen zwar die Viskosität verringern, sich jedoch auf die Verleimungsfähigkeit der Tannine nachteilig auswirken (Pizzi 1980).
Das Ziel der vorliegenden Erfahrung war es daher, ein Verfahren zur Verringerung der Viskosität von
Tanninen bzw. Tanninformaldehydkondensaten bei hoher Stoffkonsistenz zu entwickeln, ohne die Klebefähigkeit der Tannine bzw. der Tanninformaldehydharze zu beeinträchtigen. Darüber hinaus war es das Ziel, durch
die Verringerung der Viskosität keine Nachteile in Kauf zu nehmen, wie z. B. eine Verschlechterung der
mechanischen Eigenschaften der mit Tanninen bzw. Tanninformaldehydharzen hergestellten Holzwerkstoffe. Es
hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß bestimmte Ligninsulfonate bzw. Sulfitablaugen, die ein hohes
Dispergiervermögen besitzen, in der Lage sind, die Viskosität von Tanninlösungen bzw. von Lösungen aus
Tanninformaldehydharzen in bestimmten, für die Verleimung relevanten pH-Bereichen, stark herabzusetzen
vermögen. Die Wirkung von Ligninsulfonaten (bzw. Sulfitablauge) darf nicht mit der der weiter vorn geschilderten Sulfitierung verwechselt werden, da die Sulfonsäuregruppen in Ligninsulfonaten - wie bekannt — äußerst
stabil sind und bei Raumtemperatur mit den Tanninen nicht reagieren, sondern erst bei Temperaturen um 200° C
und darüber teilweise abgespalten werden.
In Tabelle 1 ist die Auslaufzeit einer 50%igen Tanninlösungen aus Mimosenrinde (Mimosa-Tannin), die einer
handelsüblichen Sulfitablage (50%ig) und die eines Gemisches im Verhältnis I : 1 dieser beiden Lösungen für
20° C aufgeführt.
Bezeichnung Feststoffgehalt Auslaufzeit in
4-mm-Tauchauslaufbecher nach DIN 53 211
% bei pH-Wert 4
Mimosa | 50 | 2'Ol" |
handelsübliche Sulfitablauge | 50 | 14" |
Mimosa+ | 50 | 36" |
handelsübliche Sulfitablauge 1 :1 |
Tabelle 2 | 2 min 01 see |
Anlaufzeit Mimo=3 | |
Auslaufzeit handelsübliche | 14 see |
Sulfitablauge | |
Mittelwert aus Auslaufzeit | |
Mimosa/handelsübliche | 1 min 08 see |
Sulfitablauge (rechnerisch) | |
Aus den tabellarischen Angaben läßt sich ersehen, daß die Auslaurzeit der Mischung mit dem pH-Wert 4 weit
niedriger liegt als der rechnerische Mittelwert aus den Auslaufzeiten der beiden Einzelkomponenten (vgL hierzu
Tabelle 2).
25
sch) 1 min 08 see
Auslaufzeit Mimosa+
handelsübliche Sulfitablauge 1:1 36 see
Mit anderen Worten: Sulfitablauge wirkt unter den angegebenen Bedingungen als »Verflüssiger« für die
Tanninlösung.
Der weitaus größte Vorteil der erfindungsgemäß beschriebenen Vorgehensweise liegt aber darin, daß mit
Mischungen aus Sulfitablauge und T^uinin bzw. Tanninformaldehydharz der geschilderten Art Holzwerkstoffe
hergestellt werden können, die bis zu 40% (bezogen auf Tannin) Sulfitablauge enthalten.
Versuche ergaben, daß Beimischungen von 10 bis 20% Sulfitablauge, bezogen auf den Tanningehalt gleicher
Konzentration, die Eigenschaften der Spanplatten bei der Herstellung unter vergleichbaren Preßbedingungen
nicht beeinträchtigen. Zwischen 25% und 30% beginnt die Preßzeit zu steigen und/oder die Fesiigkeitseigenschaften
geringfügig abzunehmen.
Nimmt man in Kauf, daß die Preßzeit länger oder die Festigkeitseigenschaften teilweise ungünstiger werden,
so sind auch Beimischungen bis 40% ohne weiteres möglich.
Unterhalb von etwa 5% Sulfitablauge-Beimischung ändert sich die Viskosität der Tannine nicht merklich,
oberhalb von ca. 8% beginnt der derzeit wirtschaftlich und verfahrenstechnisch sinnvolle Anteil von Sulfitablauge
in der Leimmischung. Zum Zwecke der Mischung mit Tanninen kann die Sulfitablauge vorher entzuckert
(vergoren) werden, sie kann aber auch ohne vorherige Vergärung eingesetzt werden, ohne daß sich hierdurch die
angegebenen Mischungsverhältnisse oder die Eigenschaften der hergestellten Platten unerwartet ändern. Die
nachfolgend beschriebenen Beispiele veranschaulichen das beanspruchte Verfahren und die damit erreichten
Vorteile.
Um die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Maßnahme unter Beweis zu stellen, wurden zum einen dreisichtige
Holzspanplatten unter Anwendung von Tanninen, zum anderen von Tanninen, denen Sulfitablauge
beigegeben wurde, hergestellt. Über die mengenmäßigen Anteile an Sulfitablauge und Tannin in der Deck- und
Mittelschicht (Feststoff, bezogen auf 100 g atro Späne) der hergestellten Holzspanplatten gibt Tabelle 3 Aufschluß.
Den Holzspänen wurde zusätzlich Harnstoff als Puffersubstanz und Formaldehydfänger zugesetzt. Als
Härtungsbeschleuniger diente Ammoniumperoxodisulfat. In beiden, oben angeführten Fällen, wurde der Leimfloitc-Paraformaldehyd
als Härtungsbeschleuniger und Harnstoff als Formaldehydfänger in den tabellarisch
angeführten Mengen (Feststoff, bezogen auf 100 g atro Späne) beigegeben. Den Spänen wurde ferner ein
Paraffinwachs als Hydrophobierungsmittel in Mengen von 0,5% (Feststoff, bezogen auf atro Späne) zugegeben.
feO
Plattenbezeichnung
Tannin
(Mimosa-Ex-
trakt)
aldehyd (Feststoff) peroxodisuifal
DS MS
DS MS
DS MS
Plattenbezeichnung
13 10
11 8,46
11 8,46
2 134
2 134
2 134
134
134
1
0,75
0,75
1
0,75
0,75
1
0.75
0.75
Preßtemperatur Preßzeit 4C min
Biegefestigkeit N/mfTr
Querzuf
V20
N/üu-n2
Quellung
2 h 24 h
025 0,19
0.19
025 0,19
Wasseraufnahme 2 h 24 h
200 200 |
5,0 63 |
15,09 16,09 |
0,76 0,79 |
232 2,14 |
932 937 |
857 734 |
30.42 2726 |
200 200 |
5,0 63 |
1633 15,79 |
1,00 0,82 |
2,11 2,84 |
9,44 10,79 |
933 956 |
33,09 3436 |
200 200 |
5,0 63 |
16,47 1531 |
0.79 0,86 |
3,07 3,14 |
10,22 1033 |
932 939 |
3133 31.45 |
Die Preßzeit betrug bei den einzelnen Platten 5,0 bzw. 63 min bei einer Preßtemperatur von 200° C. In einem
Fall (B) wurde in den Deckschichten kein Härtungsbeschleuniger eingesetzt
Die hergestellten Platten wurden nach den üblichen DIN-Normen auf ihre mechanisch-technologischen
Eigenschaften geprüft Die ermittelten Werte sind in Tabelle 4 aufgeführt Aus diesen tabellierten Werten läßt
sich erkennen, daß durch den teilweisen Ersatz der Tannine durch Sulfitablauge die Querzugfestigkeit und die
Biegefestigkeit der hergestellten Holzspanplatten eher verbessert als verschlechtert werden. Die Dickenquellung
und Wasseraufnahme bleiben durch den Ersatz von Tannin durch Sulfitablauge praktisch unverändert
In Trbelle 5 sind die Eigenschaften von einschichtigen Spanplatten aufgeführt, bei denen 33% des eingesetzten
Bindemittels aus Sulfitablauge besteht Die verwendete Sulfitablauge war zum einen vorher durch Vergären
entzuckert (Zuckergehalt < 3%), zum anderen ohne vorherige Entzuckerung (Zuckergehalt
> 10%).
Wie aus den tabellierten Fertigkeitswerten (Tabelle 5) zu ersehen ist liegen die Querzugfestigkeiten und die
Biegefestigkeiten der Platten, bei denen 33% ihres Bindemittels aus entzuckerier Sulfitablauge besteht, merklich
höher als diejenigen, die mit unvergorener (unentzuckerter) Sulfitablauge als Teilbindemittel hergestellt sind.
Bei diesen Platten wurde nir Paraformaldehyd als Härtungsbeschleuniger eingesetzt, auf die Zugabe von
Harnstoff wurde verzichtet, da Harnstoff in diesem System hauptsächlich als Formaldehydfänger fungiert
Herstellung und physikalisch-technologische Eigenschaften von einschichtigen Holzspanplatten, beleimt mit einer 40%igen Tannin-Sulfitablauge-Mischung (pH 4) unter Zusatz
von Ammoniumperoxodisulfat (1 %), Paraffin (1 %) und Paraformaldehyd (2%, jeweils bezogen auf atro Holzspäne)
Bindemittel | Anteil der | Sulfit | Ammonium | Paraffin (als | Preß- | Preß | Roh | Querzug | Biege | Biege- | Dicken- | Dicken- | Wasser | Wasser | ro |
(Mimose und | Sulfitab | ablauge | peroxodi | Mobilcer331) | tempe- | zeit | dichte | festig | festig | E-Modul | quellung | quellung | aufnahme | aufnahme | OJ |
Sulfitablau | lauge Rm | Typ | sulfat | bezogen | ratur | keit | keit | 2h | 24 h | 2h | 24 h |
<£>
to |
|||
ge) Feststoff | Bitidemittel | bezogen | auf atro | ||||||||||||
bezogen auf | auf atro | Holzspane | |||||||||||||
atro Holzspäne | Holzspäne | (Feststoff/ E7a* > β·λ t f \ |
|||||||||||||
% | % | % | % |
rCSlSlOliJ
•c |
min | g/cmJ | N/mm1 | N/mm2 | N/mm2 | % | % | % | % | ||
12 | 33,33 | unentzuckert | 0,10 | 1.0 | 200 | 7.5 | 0.759 | 0.623 | 13.1 | 2328 | 2,29 | 12,22 | 10,79 | 34,00 | |
12 | 33,33 | entzuckert | 0,10 | 1,0 | 200 | 7,5 | 0,757 | 0,788 | 14.8 | 2320 | 1,59 | 7.63 | i0,06 | 29.02 | |
öl
Dalton.LK. 1950:
Tanninformaldehyde resin as adhesive for wood. Australien Journal of Applied Science 1.54 —
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application. Applied Polymer Symposium No. 28,335 -
Claims (2)
1. Verfahren zur Verringerung der Viskosität von Tannin-Lösungen bzw. Tanninformaldehydharz-Lösungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Tannin-Lösung bzw. der Tanninformaldehydharz-Lösung
5—40% Ligninsulfonat oder Sulfitablauge, bezogen auf den Tanningehalt gleicher Feststoffkonzentration,
zugemischt werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugegebenen Sulfitablaugen vorher
entzuckert (vergoren) sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3123999A DE3123999C2 (de) | 1981-06-19 | 1981-06-19 | Verfahren zur Verringerung der Viskosität von Tanninlösung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3123999A DE3123999C2 (de) | 1981-06-19 | 1981-06-19 | Verfahren zur Verringerung der Viskosität von Tanninlösung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3123999A1 DE3123999A1 (de) | 1983-01-05 |
DE3123999C2 true DE3123999C2 (de) | 1985-04-04 |
Family
ID=6134858
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3123999A Expired DE3123999C2 (de) | 1981-06-19 | 1981-06-19 | Verfahren zur Verringerung der Viskosität von Tanninlösung |
Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE3123999C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104837897B (zh) * | 2012-03-29 | 2017-03-15 | 芬欧汇川集团 | 低分子量木质素与木质素一起用于生产苯酚‑甲醛粘结剂组合物的应用 |
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EP0788866B1 (de) * | 1996-02-09 | 1998-05-20 | Schlingmann GmbH & Co. | Verfahren zur Herstellung von formaldehydarmen tanningebundenen Holzspan- und Faserplatten |
FI124944B (fi) | 2011-04-08 | 2015-03-31 | Upm Kymmene Corp | Menetelmä sideainekoostumuksen valmistamiseksi, sideainekoostumus, liima-ainekoostumus, kerrostettu komposiittirakenne, ja sideainekoostumuksen ja liimakoostumuksen käyttöjä |
-
1981
- 1981-06-19 DE DE3123999A patent/DE3123999C2/de not_active Expired
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