Abstract
Relevant parameters for the hardening of acid catalyzed and water based adhesives (e.g. MUF) are certain wood characteristics such as water absorption capacity, pH-value, buffering capacity towards acid and extractive content. This study was performed to characterize these parameters for beech (Fagus sylvatica L.) and ash (Fraxinus excelsior L.) with and without coloured heartwood in comparison to Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.). Chemical characteristics were also examined for larch (Larix decidua MILL.). The determination of water absorption capacity revealed a high water absorption coefficient for beech and ash without heartwood. While for both hardwoods with coloured heartwood significantly lower water absorption capacity could be determined, the lowest values were found for spruce. It is assumed that the distinct differences in water absorption are appointed to have an impact on the curing behaviour. Measurements of the pH were performed on fresh and aged veneer surfaces as well as in cold water extractive solutions. For beech and ash the discovered influence of discoloration on pH is significant, but assumed to be negligible for curing. The comparison of pH values measured on surfaces with pH values obtained for cold water extractive solutions showed a satisfying correlation. Measurements of the buffering capacity on cold water extractives revealed high buffer capacity of hardwoods in comparison to spruce and larch. The coloured heartwood showed a significantly minor capacity for both hardwoods.
Zusammenfassung
Wichtige Holzeigenschaften für das Aushärten wasserbasierter und säurehärtender Klebstoffe (z.B. MUF) sind die Wasseraufnahmekapazität, der pH-Wert, das Puffervermögen gegenüber einer Säure und der Extraktstoffgehalt. Im Rahmen dieser Untersuchung wurden diese Eigenschaften für farbkerniges und unverkerntes Buchen- (Fagus sylvatica L.) und Eschenholz (Fraxinus excelsior L.) charakterisiert. Alle Ergebnisse wurden zur Fichte (Picea abies (L.) Karst.) referenziert. Die chemischen Einflussfaktoren wurden zusätzlich mit Lärchenholz (Larix decidua MILL.) verglichen. Es zeigte sich, dass der Wasseraufnahmekoeffizient für nicht farbkerniges Buchen- und Eschenholz am höchsten ist. Hingegen ergab sich für farbkerniges Holz ein signifikant geringes Wasseraufnahmevermögen. Das geringste Aufnahmevermögen wurde für Fichtenholz festgestellt. Die deutlichen Unterschiede zwischen den Holzarten können das Abbindeverhalten wasserbasierter Klebstoffe beeinflussen. Der pH-Wert wurde auf frischen und gealterten Holzoberflächen sowie in kaltwässrigen Extrakten bestimmt. Die Farbverkernung von Buche und Esche hatte einen signifikanten Einfluss auf den pH-Wert. Allerdings ist der absolute Einfluss gering und daher unbedeutend für das Aushärten. Zwischen den pH-Werten, die auf den Holzoberflächen gemessen wurden und den Werten, die in den kaltwässrigen Extrakten bestimmt wurden, zeigte sich ein Zusammenhang. Die Pufferkapazitäten der beiden untersuchten Laubhölzer waren, verglichen mit denen von Fichte und Lärche, deutlich erhöht. Farbkerniges Holz von Buche und Esche hatte signifikant geringere Pufferkapazitäten.
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References
Aicher A, Reinhardt HW (2007) Delaminierungseigenschaften und Scherfestigkeiten von verklebten rotkernigen Buchenholzlamellen. Holz Roh- Werkst 65:125–136
Albert L, Nemeth LJ, Halasz G, Koloscar J, Varga Sz, Takacs L (1999) Radial variation of pH and buffer capacity in the red-heartwooded beech (Fagus sylvatica L.) wood. Holz Roh- Werkst 57:75–76
Boehme C, Hora G (1996) Water absorption and contact angle measurement of native European, North American and tropical wood species to predict gluing properties. Holzforschung 50:269–276
DIN EN ISO 15148 (2003) Wärme- und feuchtetechnisches Verhalten von Baustoffen und Bauprodukten - Bestimmung des Wasseraufnahmekoeffizienten bei teilweisem Eintauchen (ISO 15148:2002)
Frühwald A, Ressel JB, Becker P, Pohlmann CM, Wonnemann R (2003) Verwendung von Laubhölzern zur Herstellung von Leimholzelementen. Abschlussbericht Universität Hamburg
Gaber E, Hoeffgen G (1931) Versuche über die Festigkeit von rot- und weißkernigem Rotbuchenholz. Z Ver Dtsch Ing 73:421–424
Hennecke U, Roffael E (2005) Charakterisierung einiger auswaschbarer Stoffe in thermomechanisch gewonnenen Holzstoffen der Buche. Holz Roh- Werkst 63:408–413
Hösli JP, Bosshard HH (1975) Überprüfung der Tränkbarkeit von rotkernigem Buchenholz mit Steinkohlenteeröl: Tränkerfolg in Abhängigkeit der Thyllenhäufigkeit. Schweiz Z Forstwes 126:865–875
Hse C-Y, Kuo M-l (1988) Influence of extractives on wood gluing and finishing—a review. For Prod J 38:52–56
Johns WE, Niazi KA (1980) Effect of pH and buffering capacity of wood on the gelation time of urea-formaldehyde resin. Wood Fiber 12:255–263
Jung B, Roffael E (2002) Über die Acidität einheimscher Holzarten. Holz Roh- Werkst 60:154
Koch G (2004) Biologische und chemische Untersuchungen über Inhaltsstoffe im Holzgewebe von Buche (Fagus sylvatica L.) und Kirschbaum (Prunus serotina Borkh.) und deren Bedeutung für Holzverfärbungen. Mitteilungen der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft Hamburg 216
Kubel H, Simatupang MH (1994) Bestimmung der Oberflächen-pH-Wert-Änderung von getrocknetem und pilzbefallenem Fichten- und Pappelfurnier mit einer Oberflächenelektrode und einem colorimetrischem Verfahren. Holz Roh- Werkst 52:272–278
Marra AA (1992) Technology of wood bonding. Principles in practice. Van Nostrand Reinhold, New York
Mehringer HE (1989) Eigenschaften des Holzes von Kiefern (Pinus sylvestris L.) und Buchen (Fagus sylvatica L.) aus Waldschadensgebieten. Dissertation Universität Hamburg
Molnár S, Németh R, Fehér S (2001) Technical and technological properties of Hungarian beech wood consider the read heart. Wood Res Drev Vysk 46:21–30
Niemz P, Jakob M, Hurst A (2005) Vergleichende Untersuchungen zu verschiedenen Möglichkeiten der Vergütung von Holz gegenüber holzzerstörenden Pilzen Teil 2: Diffusionswiderstand, Wasseraufnahme und Verhalten bei Freibewitterung. Schweiz Z Forstwes 156:188–194
Scheikl M (1994) Elektrometrische Messung des Oberflächen-pH-Wertes von Holzarten. Holzforsch Holzverwert 46:105–106
Schmidt M, Glos P, Wegener G (2010) Verklebung von Buchenholz für tragende Holzbauteile. Eur J Wood Prod 68:43–57
Schneider T, Schäfer M, Hüster HG, Roffael E (2000) Spanplatten aus rotkernigem Buchenholz. Holz-Zent.bl 43:610–611
Xing C, Zhang SY, Deng J (2004) Effect of wood acidity and catalyst on UF resin gel time. Holzforschung 58:408–412
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Schmidt, M., Thönnißen, A., Knorz, M. et al. Relevant wood characteristics for gluing beech and ash with regard to discoloration. Eur. J. Wood Prod. 70, 319–325 (2012). https://doi.org/10.1007/s00107-011-0555-x
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