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Macro- and microtechnological studies on beechwood panels bonded with Pinus brutia bark tannin

Makro- und Mikrotechnologische Untersuchungen an mit Pinus brutia Rinden-Tannin verleimten Buchenvollholzbrettern

  • Forschung und Praxis
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Holz als Roh- und Werkstoff Aims and scope Submit manuscript

Abstract

The suitability of hot water extracted tannins from the bark of Pinus brutia from Turkey as a binder either alone or in combination with phenol formaldehyde was examined. Using formaldehyde-hydrochloric acid about 77% of the active phenolic components could be precipitated. Because of the high molecular weights of the polyphenols only small amounts of formaldehyde were necessary for a complete curing. On the basis of the tannin along with a hardener, such as paraformaldehyde or hexamethylenetetramine, boiling-water-resistant gluing of beechwood panels was obtained (DIN 53254, DIN 68602). Electron microscopical and microanalytical studies of such tannin-bonded panels showed the localization of the adhesive, penetration of the adhesive into the wood cells as well as the interaction between the tannin adhesive and the wood cell walls.

Zusammenfassung

Die Eignung der Rindenphenole von Pinus brutia aus der Türkei für Verwendung als Bindemittel allein, oder auch in Kombination mit Phenolformaldehydharz wurde an mit diesen Mitteln verleimten Buchenvollholzbrettern unter Anwendung makro- und mikrotechnologischer Methoden untersucht. Bedingt durch die hohen Molekulargewichten notwendig, um eine vollständige Aushärtung der Leimfuge zu erzielen. Bereits unter Anwendung von 90% Tannin und 10% Phenolharz in Kombination mit Paraformaldehyd bzw. Hexamethylentetramin als Härter konnten kochfeste Verleimungen von Buchenvollholzbrettern nach DIN 53254 und DIN 68602 erzielt werden. Die Scherfestigkeiten waren höher als die geforderten Norm-Werte. Die mikrotechnologischen Untersuchungen zeigten den Einfluß des pH-Wertes des Leimes auf die Leimfugenbildung und-verteilung. In bezug auf die Preßtemperatur (110/200°C) konnte keine nachteilige Wirkung auf die Leimfuge festgestellt werden. Anhand mikroanalytischer Verfahren wurde eine Eindringung des Tannin-Leimes in die benachbarten Holz-Zellwände nachgewiesen, womit die Fließfähigkeit des Leimes den kommerziellen Phenolharzen gleichkommt.

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Literature

  • Bosshard, H.H. 1960: Fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen in Spanplatten. Beih. Z. f. Schweiz. Forstw. 30: 13–21

    Google Scholar 

  • Dalton, L.K. 1950: Tannin-formaldehyde adhesives for wood. Austr. J. Appl. Sci. 1: 54–70

    CAS  Google Scholar 

  • Dalton, L.K. 1953: Resins from sulphited tannins as adhesives for wood. Austr. J. Appl. Sci. 4: 136–145

    CAS  Google Scholar 

  • Deppe, H.J. 1978: Forst- und Holzwirtschaft in Südafrika. Teil 2. Interessante Entwicklungen im Bereich der Spanplatten. Holz-Zbl. 104: 2295–2296

    Google Scholar 

  • DNA 1979. DIN 68602 (1979): Evaluation of adhesives for jointing of wood and derived timber products: strain groups, strength of bond

  • DNA 1980: DIN 53254 (1980): Testing of wood adhesives and glued wood joints: determination of shear strength of lap joints

  • Fengel, D.; Kumar, R.N.: 1970: Electron microscopic studies of glued wood joints. Holzforschung 24: 177–181.

    Article  Google Scholar 

  • Foss, K.G.; Fuhrmann, A. 1979: Finnish plywood, particleboard and fiberboard made with a lignin-base adhesive. Forest Prod. J.29 (7): 39–43

    Google Scholar 

  • Futo, L.P. 1973: Elektronenmikroskopische Direktabbildung von Leimfugen und Oberflächenbeschichtungen der Holzwerkstoffe. Holz Roh-Werkstoff 31:177–181

    Google Scholar 

  • George, J.G. 1977: Annotated bibliography on the research done on the use of naturally occurring adhesives for wood processing industries. UNIDO Workshop on adhesive used in the wood processing Industrices Vienna, Austria

  • Harada, H.; Furukawa, I. 1972: An electron microscopic observation on the thermal deterioration of glue line in wood. Bull. Kyoto Univ. For. no. 43: 320–327

    Google Scholar 

  • Hare, D.A.; Kutscha, N.P. 1974: Microscopy of Eastern Spruce plywood gluelines. Wood Sci. 6:294–304

    Google Scholar 

  • Hemingway, R.W. 1978: Adhesives from southern pine bark—a review of past and current approaches to resin formulation problems. In: C.W. McMillin (ed.) Complete tree utilization of southern pine, Proc. Symp. pp. 442–457, Madison, Wisc. USA

  • Hemingway, R.W.; McGraw, G.W. 1977: Southern pine bark polyflavonoids. Structure, reactivity, use in wood adhesives. Proc. Tappi Forest Biology: Wood Chemistry Symposium Madison, Wisc. pp. 261–268.

  • Koran, Z.; Vasishth, R.C. 1972: Scanning electron microscopy of plywood glue lines. Wood and Fiber 3: 202–209

    Google Scholar 

  • Kruse, J.; Parameswaran, N 1978: Mikrotechnologische Untersuchungen an Rindenplatten. Holz Roh-Werkstoff 36: 225–233

    Article  CAS  Google Scholar 

  • McCoy, J.P.A. 1918: Process of hardening phenolic condensation products. U.S.A. Patent 1,269,627.

  • Nearn, W.T. 1974. Applications of the ultrastructure concept in industrial wood products research. Wood Sci. 6: 285–293

    Google Scholar 

  • Olsson, M.T. 1978: Undersökningar över bioelement i bark frangran, tall och björk. Rapporter i skogeskologi och skoglig marlkära, no. 32, 80 pp. Uppsala, Sweden

  • Parameswaran, N.; Bröker, F.W.; Simatupang, M.H. 1977: Zur Mikrotechnologie mineralgebundener Holzwerkstoffe—Wechseiwirkung zwischen Bindemitehl und Holz. Holzforschung 31: 173–178

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Parameswaran, N.; Himmelreich, M. 1979: Mikrotechnologische Untersuchungen an Sulfitablauge-gebundenen Holzwerkstoffen. Holz Roh-Werkstoff 37: 57–64

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Pizzi, A. 1978: Wattle-base adhesives for exterior grade particle-boards. Forest Prod. J. 28 (12): 42–47

    CAS  Google Scholar 

  • Plomley, K. F. 1966. Tannin-formaldehyde adhesives. II. Wattle tannin adhesives. Div. For. Prod. Techn. Paper No. 39

  • Reynolds, E.S. 1963: The use of lead citrate at high pH as an electron opaque stain in electron microscopy. J. Cell. Biol. 17: 208–213

    Article  PubMed  CAS  Google Scholar 

  • Roffael, E. 1979: Forschritte in der Verwendung von Sulfitablaugen als Binde- und Zusatzmittel bei der Herstellung von Holzspanplatten. Adhäsion [11/12]: 334–336: 368–370.

    Google Scholar 

  • Roux, D.G. Ferreira, D.; Hundt, H.K.L.; Malan, E.; 1975: Structure, stereochemischy and reactivity of natural condensed tannins as basis for their extended industrial application Appl. Polymer Symp. 28: 335–353

    CAS  Google Scholar 

  • Saayman, H.M.; Oatley, J.A. 1976: Wood adhesives from wattle bark extract. Forest Prod. J. 26 (12): 27–33.

    Google Scholar 

  • Smith, L.A. 1971: Resin penetration of wood cells walls-implications for adhesion of polymers to wood. Ph. D. Thesis, State Univ. of New York, Syracuse, N. Y.

    Google Scholar 

  • Smith, L.A.; Côté, W.A. 1971: Studies of penetration of phenol-form-aldehyde resin into wood cell walls with the SEM and energy-dispersive x-ray analyzer. Wood a. Fiber 3: 56–57

    CAS  Google Scholar 

  • Spurr, A.R. 1969. A low viscosity epoxy resin embedding medium for electron microscopy. J. Ultrastr. Res. 26: 31–43

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Troughton, G.W. 1967. Kinetic evidence for covalent bonding between wood and formaldehyde glues. Information Report VP-X-26, Forest Prod. Lab. Vancouver, Canada

  • Weißmann, G.; Ayla, C. 1980: Untersuchung der Rindenextrakte von Pinus brutia Ten. Holz Roh-Werkstff 38: 303–308

    Google Scholar 

  • White, M.S.; Ifju, G.; Johnson, J.A.: 1977: Method of measuring resin penetration into wood. Forest Prod. J. 27 (7): 52–54

    Google Scholar 

  • Wilson, J.B.; Krahmer, R.L. 1976: Particleboard: microscopic observations of resin distribution and board fracture. Forest Prod. J. 26 (1): 42–45.

    Google Scholar 

  • Zündorf, R. 1967: Erfahrung mit der Tesafilm-Methode beim Schneiden schwieriger Objekte. Mikrotomaschr. 4: 130–133

    Google Scholar 

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Presented at the IUFRO Meeting, Subject Group: Wood Processing, Oxford, March 1980

Acknowledgements: We are thankful to Prof. Dr. D. Noack for putting the testing laboratory facilities of the Institut für Holzphysik und mechanische Technologie des Holzes at our disposal. Appreciation is expressed to Frl. B. Schroeder, Frl. R. Schultze and Frl. S. Heinrichs for their technical assistance.

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Ayla, C., Parameswaran, N. Macro- and microtechnological studies on beechwood panels bonded with Pinus brutia bark tannin. Holz als Roh-und Werkstoff 38, 449–459 (1980). https://doi.org/10.1007/BF02610428

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