DE4119079C2 - Verfahren zur Bestimmung der Abgabe von biologisch aktiven Stoffen aus Holzwerkstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Abga­ be von biologisch aktiven Stoffen aus Holzwerkstoffen, insbe­ sondere Spanplatten, Sperrholz und Faserplatten.

Holzwerkstoffe geben verschiedene Stoffe an die Umgebung ab. So wird z. B. aus mit Harnstoff-Formaldehydharz als Bindemit­ tel hergestellten Spanplatten sowohl bei der Herstellung als auch bei der Lagerung in Abhängigkeit von der Temperatur und Feuchtigkeit der Umgebung sowie der Herstellungsbedingungen der Platten Formaldehyd an die Umgebung abgegeben. Bei der Herstellung von Spanplatten oder ähnlichen Holzwerkstoffen werden diesen weitere Stoffe, z. B. Holzschutzmittel zugege­ ben. Auch diese Stoffe werden beim späteren Gebrauch aus die­ sen Holzwerkstoffen an die Umgebung abgegeben. Es ist wich­ tig, daß die Abgabe von solchen Stoffen, die biologisch nicht immer unbedenklich sind, bestimmt werden kann. Es sind bisher keine Verfahren bekannt, welche es ermöglichen, schnell und zuverlässig und vor allem auch in der Praxis anwendbar die Abgabe von biologisch aktiven Stoffen aus Holzwerkstoffen zu erfassen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein solches Ver­ fahren anzugeben.

Diese Aufgabe ist durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.

Das Verfahren besteht aus mehreren Schritten. Im ersten Schritt wird der zu untersuchende Holzwerkstoff in einem ver­ schlossenen Gefäß, in dem sich eine Absorptionsflüssigkeit befindet, über deren Oberfläche angeordnet. Das Gefäß wird dann mehrere Stunden lang dem Einfluß erhöhter Temperatur ausgesetzt. Dabei ist die Temperatur und die Zeitdauer eines solchen Lagerungsvorganges von den zu untersuchenden Holz­ werkstoffen abhängig. Während dieser Zeit werden aufgrund des Temperatureinflusses und des Feuchtigkeitseinflusses aus dem Holzwerkstoff biologisch aktive Stoffe abgegeben. Sie ver­ bleiben zunächst teilweise im Luftraum des Gefäßes, und teil­ weise werden sie in der Absorptionsflüssigkeit gelöst.

Es ist bekannt, daß manche Bakterien Leuchteigenschaften be­ sitzen. Bei diesen Bakterien handelt es sich meistens um gramnegative, fakultativ-anaerobe Meeresbakterien der Familie Vibrionaceae. Sie sind imstande, aufgrund von Stoffwechsel­ vorgängen kaltes Licht zu erzeugen, was als Biolumineszenz bezeichnet wird. Wird die Änderung der Leuchtkraft gemessen, so ist es möglich, eine Aussage darüber zu treffen, ob die Bakterien biologisch aktiven Substanzen ausgesetzt sind, wel­ che ihre Stoffwechselvorgänge beeinflussen. Durch die Bestim­ mung der Biolumineszenz ist es also möglich, biologische Ein­ wirkungen zu erfassen. Eine genauere Durchführung einer sol­ chen Untersuchung ist in der DIN 38 412 Teil 34 beschrieben.

Im nächsten Verfahrensschritt werden der Absorptionsflüssig­ keit Leuchtbakterien zugegeben und deren Leuchtkraft bzw. die Leuchtkraftänderung ermittelt. Gleichzeitig wird die Leucht­ kraft der Bakterien in einem Vergleichsverfahren ermittelt, bei dem die Bakterien der "reinen" Absorptionsflüssigkeit, d. h. der Absorptionsflüssigkeit ohne Zusatz von anderen Stof­ fen, zugegeben werden. Aufgrund der gleichzeitigen bzw. pa­ rallelen Durchführung der beiden Verfahren ist auch eine quantitative Erfassung des Gehaltes von biologisch aktiven Stoffen in der Absorptionsflüssigkeit möglich. Dazu wird in einer Reihe von Vergleichsverfahren die Absorptionsflüssig­ keit mit definierter, unterschiedlicher Menge von biologisch aktiven Stoffen angereichert und die Leuchtkraft der darin befindlichen Bakterien ermittelt. Die so ermittelte Leucht­ kraft wird dann in eine Beziehung gebracht zu der Leuchtkraft der Bakterien, welche sich in einer, mit aus Holzwerkstoffen abgegebenen biologisch aktiven Stoffen angereicherten Absorp­ tionsflüssigkeit befinden.

Es ist vorteilhaft, wenn als Absorptionsflüssigkeit destil­ liertes Wasser oder Na-Cl-Lösung eingesetzt werden. Es ist wichtig, daß eine Absorptionsflüssigkeit gewählt wird, welche in einem späteren Schritt des Verfahrens, dem Schritt der Zu­ gabe von Leuchtbakterien, diese in ihrer Aktivität nicht be­ einflussen.

Es ist ausreichend, wenn die Absorptionsflüssigkeit etwa die Hälfte des Volumens des verwendeten Gefäßes einnimmt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das Gefäß mit der Absorptionsflüssigkeit nach der Abgabe der biologisch aktiven Stoffe aus dem Holzwerkstoff abgekühlt. Die Abkühlung bewirkt, daß größere Mengen der abgegebenen biologisch aktiven Stoffe in der Absorptionsflüssigkeit ge­ löst werden. Dadurch kann das anschließende Leuchtbakterien- Verfahren wirkungsvoller durchgeführt werden. Ausreichend ist, wenn die Abkühlungstemperatur ca. 8°C und die Zeitdauer ca. 0,5 Std. betragen.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird im Schritt b das Gefäß mit dem zu untersuchenden Holzwerkstoff und der Ab­ sorptionsflüssigkeit zur Bestimmung der Abgabe von Holz­ schutzmitteln einer Temperatur von 60°C drei Stunden lang ausgesetzt.

Soll die Abgabe von biologisch aktiven Stoffen aus mit Phe­ nol-Formaldehydharz (PF-Harz) bzw. Klebstoff auf der Basis von Diisocyanaten (PMDI) gebundenen Holzwerkstoffen bestimmt werden, so beträgt gemäß Anspruch 7 die Temperatur 40°C und die Zeitdauer dieser Temperatureinwirkung 24 Stunden.

Nach Ausgestaltung gemäß Anspruch 8 wird die Leuchtkraft­ schwächung der Bakterien nach ca. 30 Minuten ermittelt. Wäh­ rend dieser Zeit sind die auf die Einwirkung der biologisch aktiven Stoffe zurückzuführenden Stoffwechselvorgänge der Bakterien und somit auch die Leuchtkraftabnahme weitgehend abgeschlossen.

Vorteilhaft ist es, wenn folgende Bakterien zur Untersuchung der Leuchtkraft eingesetzt werden: Gramnegative, fakultativ­ anaerobe Meeresbakterien der Familie Vibrionaceae.

In den nachfolgenden Figuren sind die Untersuchungsergebnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 Einfluß von verschiedenen, aus dem Holzwerkstoff ab­ gegebenen biologisch-aktiven Stoffen auf die Leucht­ kraft der Bakterien.

Fig. 2 Einfluß von Holzschutzmitteln auf die Leuchtkraft der Bakterien.

Es wurden Spanplatten untersucht, die aus dem Splint- und Kernholz der Pappel mit säurehärtenden Harnstoffen (UF-Har­ zen), alkalisch härtenden Phenolformaldehydharzen (PF-Harzen) und Klebstoffen auf Basis von Diisocyanaten (PMDI) herge­ stellt sind. Die Ergebnisse sind in Fig. 1 dargestellt. Wäh­ rend PF- und PMDI-gebundene Spanplatten, die bekanntlich kaum Stoffe abgeben, die Leuchtkraft der Bakterien kaum schwächen, rufen die aus den UF-Spanplatten emittierten, flüchtigen Stoffe (hauptsächlich Formaldehyd) eine erhebliche Vermin­ derung der Bakterienleuchtkraft hervor.

In Fig. 2 ist der Einfluß der Holzschutzmittel auf die Leuchtkraft der Bakterien dargestellt. Es wurden Spanplatten mit und ohne Holzschutzmittel, die mit PF bzw. PMDI gebunden sind, untersucht. Dieser Figur ist deutlich entnehmbar, daß Holzschutzmittel in den beiden geschützten Plattentypen (G) teilweise entweicht und in die Absorptionsflüssigkeit ge­ langt. Die Leuchtkraft der Bakterien wird somit herabgesetzt. So zeigen die Absorptionsflüssigkeiten der unter Einsatz von Holzschutzmitteln hergestellten Spanplatten (PF G bzw. PMDI G) eine wesentlich geringere Restleuchtkraft der Bakterien als die der ohne Holzschutzmittel hergestellten Platten (PF bzw. PMDI).

Claims (9)

1. Verfahren zur Bestimmung der Abgabe von biologisch akti­ ven Stoffen aus Holzwerkstoffen, insbesondere Spanplat­ ten, Sperrholz und Faserplatten mit folgenden Schritten:

• a) Anordnung des zu untersuchenden Holzwerkstoffes in einem verschlossenen Gefäß über der Oberfläche einer in diesem befindlichen Absorptionsflüssigkeit.
• b) Lagerung des Gefäßes bei erhöhter Temperatur über ei­ ne Zeit von mehreren Stunden, wobei die Lagerungs­ temperatur und Lagerungszeit von der Art des abgege­ benen Stoffes abhängig sind.
• c) Zugabe von Leuchtbakterien zu der mit den abgegebenen Stoffen angereicherten Absorptionsflüssigkeit.
• d) Ermittlung der Leuchtkraftschwächung der zugegebenen Bakterien.
• e) Ermittlung der Leuchtkraftschwächung der Bakterien in einem parallelen Vergleichsverfahren.
• f) Bestimmung der Abgabe der biologisch aktiven Stoffe aufgrund der Differenz zwischen der im Schritt d) und e) ermittelten Leuchtkraft der Bakterien.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsflüssigkeit destilliertes Wasser oder NaCl-Lösung ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsflüssigkeit etwa die Hälfte des Volumens des verwendeten Gefäßes einnimmt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Schritt b des Verfahrens das Gefäß mit der Ab­ sorptionsflüssigkeit abgekühlt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung bei einer Temperatur von 8°C über etwa 30 Minuten erfolgt.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bestim­ mung der Abgabe von Holzschutzmitteln im Schritt b des Verfahrens die Temperatur 60°C und die Zeitdauer der Temperatureinwirkung drei Stunden betragen.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bestim­ mung der Abgabe von biologisch aktiven Stoffen aus mit Phenol-Formaldehydharz bzw. Klebstoff auf der Basis von Diisocyanat (PMDI) hergestellten Platten im Schritt b des Verfahrens die Temperatur 40°C und die Zeitdauer der Temperatureinwirkung 24 Stunden betragen.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Schwächung der Leuchtkraft der Bakterien im Schritt d und e des Verfahrens nach etwa 30 Minuten erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Leuchtbakterien gramnegative, fakultativ-anaerobe Meeresbakterien der Familie Vibrionaceae zugesetzt wer­ den.