Chemie der Holzwerkstoffe

Holzstoff

Holzstoffe sind für die Papier- und Holzfaserwerkstoffherstellung wichtige Primärrohstoffe. Die Refinerholzstoffe TMP und CTMP verbinden die gute Opazität des Holzschliffs mit einer vergleichsweise hohen Festigkeit. Nachteilig ist der hohe spezifische Energiebedarf für die Erzeugung von Refinerholzstoffen vor allem unter dem Aspekt der immensen Energiepreissteigerungen. Ziel von Untersuchungen, die gemeinsam mit dem Institut für Holz- und Papiertechnologie durchführt werden, ist es, den Energiebedarf bei der TMP-Erzeugung durch gezielte Vorbehandlung der Hackschnitzel (Imprägnierung, Elektronenbestrahlung) zu reduzieren.

Thermische modifizierung

Die Wärmebehandlung von Holz hat das Ziel, seine Dauerhaftigkeit so zu erhöhen, dass es ohne zusätzlichen chemischen Holzschutz im Außenbereich verarbeitet werden kann. Durch die Wärmebehandlung wird das Holz in seinen chemischen, physikalischen, mechanischen und strukturellen Eigenschaften modifiziert. Am Institut werden in Zusammenarbeit mit dem Institut für Holz- und Papiertechnologie der TU Dresden die während des Thermoprozesses abgebauten bzw. modifizierten flüchtigen oder durch Wasser und andere Lösungsmittel extrahierbaren Stoffe analysiert und ihre Bildungswege nachvollzogen. Besonderes Augenmerk gilt dabei Substanzen, von denen nachweislich gesundheitliche Gefahren für den Menschen ausgehen sowie solchen, die zu besonderen Eigenschaften des Thermoholzes wie Farbe, Wasseraufnahmevermögen oder biologische Resistenz beitragen. Durch eine Veränderung und Weiterentwicklung der Verfahrensparameter bei der Vergütung des Holzes können Rückschlüsse auf die während der thermischen Behandlung ablaufenden chemischen Prozesse gezogen sowie technische Möglichkeiten zur Eliminierung potentiell gesundheitsschädlicher bzw. geruchsintensiver Stoffe geprüft und entwickelt werden.

Desweiteren wird die Veränderung der Porenstruktur durch thermische Modifikationsprozesse und der damit verbundenen Stofftransportvorgänge unter Berücksichtigung flüchtiger oder gelöster organischer Verbindungen im Holz untersucht.

Chemie der Bindemittel

Leimungsmittel für Holzfaserwerkstoffe beruhen oft auf Formalin-basierten Systemen. Gemeinsam mit dem Institut für Holz- und Papiertechnologie werden in verschiedenen Projekten Untersuchungen zum Ersatz dieser Leimungsmittel durch modifizierte Naturstoffe wie Stärke, Tannin oder Lignin durchgeführt. Neben der Erreichung der gewünschten Festigkeiten spielt hier auch die Veränderung substanzspezifischer Eigenschaften, wie Wasserlöslichkeit bei Stärke oder Geruchsstoff-Emission bei Lignin eine wesentliche Rolle.