Zur Hydrophobierung von mitteldichten Faserplatten (MDF) mit Paraffinen Teil 3: Methoden zur Erfassung der Hydrophobierung von Faserstoffen durch Paraffine

Zusammenfassung

Es wurden zwei Methoden auf ihre Eignung zur Erfassung der Hydrophobierung von thermomechanischen Faserstoffen (TMP) durch Paraffine untersucht, namentlich die Methode zur Erfassung der Benetzung von Holzfasern (Benetzbarkeit) (Roffael et al. 2002) sowie der Cobb-Test (EN 20535, ISO 535), der in der Papierindustrie für die Bestimmung des Wasseraufnahmevermögens von Papier dient. Im ersten Teil der Untersuchungen wurden industriell hergestellte Kiefern-TMP mit n-Paraffinen unterschiedlicher Kettenlänge (C₂₀, C₂₈ und C₃₆) hydrophobiert. Die Zugabe der n-Paraffindispersionen erfolgte in Abmischung mit dem Bindemittel nach dem Blender-Verfahren. Es zeigte sich, dass die Benetzbarkeit der aus den hydrophobierten Kiefernfaserstoffen hergestellten Prüfblätter mit steigender Kettenlänge der n-Paraffine abnahm. Die Untersuchungen zum Wasseraufnahmevermögen der Prüfblätter mittels Cobb-Test (Cobb₃₀-Werte) ließen die gleichen Tendenzen erkennen; das Wasseraufnahmevermögen (Cobb₃₀-Wert) von Prüfblättern nahm ab, wenn zu ihrer Herstellung Kiefern-TMP eingesetzt werden, die mit n-Paraffinen steigender Kettenlänge hydrophobiert wurden. Ferner wurden Untersuchungen an Blowline-beleimten hydrophobierten Kiefern-TMP durchgeführt. Bei der Herstellung der Kiefern-TMP nach dem Blowline-Verfahren wurden drei in ihrer chemischen Zusammensetzung unterschiedliche technische Paraffine in Form von Paraffindispersionen zum einen den Kiefern-Hackschnitzeln vor dem Holzaufschluss im Kocher zugegeben und zum anderen in Abmischung mit dem Bindemittel (MUF-Harz) im Blasrohr (Blowline) auf die Kiefernfasern gesprüht. Sowohl die Untersuchungen zur Ermittlung der Benetzbarkeit der Prüfblätter als auch die Untersuchungen zur Ermittlung des Wasseraufnahmevermögens der Prüfblätter mit Hilfe des Cobb-Tests ließen erkennen, dass die Zugabe der Paraffindispersion zu den Hackschnitzeln vor dem Aufschluss im Kocher zu einer besseren Hydrophobierung des Faserstoffs führte als die Abmischung der Paraffindispersion mit dem Bindemittel in der Blowline. Des Weiteren ließen Untersuchungsergebnisse über den Einfluss der Holzart (Kiefer, Fichte) auf die Hydrophobierung von Kiefern- und Fichten-TMP erkennen, dass unabhängig vom verwendeten Paraffintyp Prüfblätter, hergestellt aus Kiefern-TMP, eine schlechtere Benetzbarkeit aufwiesen als Prüfblätter aus Fichten-TMP. Es konnten ferner deutliche Unterschiede im Wasseraufnahmevermögen der aus Kiefern- und Fichten-TMP hergestellten Prüfblätter festgestellt werden. Grundsätzlich gingen die Ergebnisse des Wasseraufnahmevermögens mit den Ergebnissen der Benetzbarkeit der Prüfblätter konform. Die aus Kiefern-TMP hergestellten Prüfblätter hatten im Vergleich zu den aus Fichten-TMP hergestellten ein niedrigeres Wasseraufnahmevermögen. Anhand dieser und anderer Untersuchungsergebnisse ist anzunehmen, dass die vergleichsweise schlechtere Benetzbarkeit und Wasseraufnahme der mit Kiefern-TMP hergestellten Prüfblätter auf den höheren Gehalt an hydrophoben Extraktstoffen (Fette und Harze) des Kiefernholzes zurückzuführen ist. Insgesamt lassen die Ergebnisse deutlich werden, dass beide Methoden für die Charakterisierung und Beurteilung der Hydrophobierung von Faserstoffen durch Paraffine geeignet sind.

Abstract

The first part of this publication deals with the influence of chain length and amount of n-paraffins as well as the chemical composition of technical paraffins (chain length and amount of n- and iso-alkanes) on the thickness swelling, water absorption and internal bond strength of MDF (Roffael et al. 2005a). The second part reports on the effect of resination process (blender- and blowline-technique) as well as different methods of adding paraffin dispersion in both resination processes on paraffin sizing of MDF (Roffael et al. 2005b). This paper describes two different methods for evaluation of paraffin sizing on thermo-mechanical pulps (TMP). In one method the sizing degree was measured by determining the wettability of handsheets made from paraffin sized TMP as previously described by Roffael et al. (2002). In the other method paraffin sizing of fibres was determined by using the well known Cobb test which quantifies the water absorption of handsheets. Industrial produced TMP of Scots pine was resinated in the blender by using an MUF-resin together with n-paraffin dispersions of different chain length (C₂₀, C₂₈, C₃₆). The MUF-resin was not cured. Handsheets were manufactured from the MUF-resinated TMP and kraft pulp (ratio 1:1). On using 0.25% n-paraffin (based on dried fibres) wettability of handsheets decreased with increasing chain length of n-paraffins (C₂₀ to C₃₆). Also the results of the Cobb test (Cobb₃₀) showed that water absorption of handsheets decreased by using n-paraffins with higher chain length. Further investigations were carried out on handsheets, manufactured from kraft pulp and TMP resinated in the bowline (ratio 1:1). Within the blowline-process three technical paraffins with different chemical composition were applied in two different ways. In one case the paraffin dispersion was added to the chips before thermo-mechanical pulping. In the other case the paraffin dispersion was added to the fibres together with the resin in the blowline. Results of wettability and of water absorption of handsheets (Cobb test) showed that adding paraffin dispersion to the chips prior to thermo-mechanical pulping leads to more effective paraffin sizing than applying the paraffin dispersion to the fibres together with the resin in the blowline. Moreover, the influence of type of softwood (Scots pine and Norway spruce) on the paraffin sizing of TMP was investigated. Irrespective of the chemical composition of the used technical paraffins it was found, that handsheets manufactured from TMP of Norway spruce showed better wettability and higher water absorption than handsheets manufactured from TMP of Scots pine. The lower water absorption of handsheets manufactured from TMP of Scots pine may be due to the higher content of hydrophobic extractives in pine.