Die neue Bewertung der toxikologischen Eigenschaften von Formaldehyd hat in der jüngsten Vergangenheit einen intensiven Impuls zur Substitution dieser Substanz, insbesondere im Bereich der Formaldehyd-basierten Harze wie beispielsweise PF- und Melaminharze, generiert. Das Ziel von 'HarzForFree' ist es nun, eine neue Syntheseroute für Glykolaldehyd zur Substitution von Formaldehyd zu entwickeln, bei der die Kopplung von Biokatalyse mit der Elektrochemie einen effizienteren Stoffwandlungsprozess ermöglichen soll.
Thema des geplanten Projektes ist die Anwendung und weitere Optimierung proteinbasierender Materialien zur Verwendung als Bindemittel zur Herstellung von Span-und Faserplatten. Im Rahmen einen Vorgängerprojektes (FKZ 22021807) wurde gezeigt, dass enzymatisch quervernetzte Proteine als Bindemittel im Formsandbau und zur Herstellung von Holzspanplatten geeignet sind. Als Enzym wurde das proteinquervernetzende Enzym Transglutaminase verwendet und optimiert. Die grundlegenden Forschungsergebnisse aus den Vorgängerprojekten sollen nun konsequent in neue Verfahren und Produkte umgesetzt, offene Fragen geklärt und das Bindemittel weiter optimiert werden. Das antragsgemäße Projekt kann die gesamte Wertschöpfungskette von den Rohstoffen über die Material- und Verfahrensentwicklung bis hin zu Produkten abbilden. Das antragsgemäße Projekt soll in enger Kooperation der Universität Halle mit dem Institut für Holztechnologie Dresden (IHD) durchgeführt werden, um das Know-How beider Institutionen zur Verfahrensentwicklung im jeweiligen Spezialgebiet nutzbar zu machen. Außerdem sind Industrieunternehmen eingebunden, die an der Produktentwicklung beteiligt sind. Die Entwicklung eines 2-Komponenten-Bindemittelsystems, die Enzymoptimierung sowie die Untersuchung zur Lokalisierung und Beschaffenheit des Bindemittels in den Holzwerkstoffen findet an der Universität Halle statt. Die Verfahrensentwicklung neuer Pressverfahren unter Verwendung proteinogener Rohstoffe und die Anwendungsuntersuchung wird am IHD mit den assoziierten Partnern durchgeführt.
Thema des geplanten Projektes ist die weitere Optimierung und Anwendung proteinbasierender Materialien zur Verwendung als Bindemittel zur Herstellung von Holzwerkstoffen. Im Rahmen des antragsgemäßen Projektes sollen die grundlegenden Forschungsergebnisse, die in einem Vorgängerprojekt erarbeitet wurden, konsequent in neue Verfahren und Produkte umgesetzt werden. Außerdem sollen offene Fragen geklärt und das Bindemittel weiter optimiert werden. Das antragsgemäße Projekt soll die gesamte Wertschöpfungskette von den Rohstoffen über die Material- und Verfahrensentwicklung bis hin zu Produkten abbilden. Außerdem soll untersucht werden, ob das Bindemittel entfernt und die Füllstoffe rezykliert werden können. Im Rahmen des Projektes mit der FKZ 22021807 wurde gezeigt, dass enzymatisch quervernetzte Proteine als Bindemittel im Formsandbau und zur Herstellung von Holzspanplatten geeignet sind. Als Enzym wurde das proteinquervernetzende Enzym Transglutaminase verwendet und optimiert. Damit wurden die Grundlagen für einen Ersatz konventioneller Bindemittel, die z. B. aus Harnstoff-Formaldehydharzen bestehen, gelegt. Im antragsgemäßen Verbundprojekt arbeiten zwei Partner zusammen: Teilprojekt A: Optimierung der protein-quervernetzenden Transglutaminase (Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Prof. Dr. Markus Pietzsch) Teilprojekt B: Verfahrensentwicklung neuer Pressverfahren unter Verwendung proteinogener Rohstoffe und der enzymatischen Quervernetzung (Institut für Holztechnologie Dresden gGmbH, Dr. Krug).
Für die Herstellung von Holzwerkstoffen und Dekorpapieren werden in Deutschland vorwiegend formaldehydhaltige Aminoharze (Harnstoff-, Melamin-Harnstoff- und Melamin-Formaldehyd-Harze) eingesetzt. Mit der Neueinstufung von Formaldehyd als Karzinogen der Klasse 1B können sich bereits in naher Zukunft für die Holzwerkstoffindustrie Auswirkungen u.a. auf den Arbeitsschutz, die Einhaltung der Richtwerte für karzinogene Substanzen hinsichtlich TA Luft und AgBB Bewertungsschema sowie das Recycling formaldehydhaltiger Holzwerkstoffe ergeben. Eine Reduzierung des Formaldehydgehalts in Klebstoffen für Holzwerkstoffe sowie in Imprägnierharzen für Dekorpapiere scheint daher nicht ausreichend zu sein, vielmehr muss der Einsatz formaldehydfreier Harze in den Fokus gerückt werden. Mögliche formaldehydfreie Klebstoffe im Holzwerkstoffbereich müssen die Anforderungen an eine ausreichende Verfügbarkeit, Unbedenklichkeit für Umwelt und Gesundheit sowie technische und wirtschaftliche Konkurrenzfähigkeit erfüllen. Zur Erreichung des Ziels werden anstelle von Formaldehyd Kohlenhydrataldehyde (Glykol- und Glycerinaldehyd) zur Herstellung formaldehydfreier Aminoharze eingesetzt. Neben der Optimierung der Bedingungen für die Aldehyd- und Harzsynthesen wird ein wesentlicher Schwerpunkt der Arbeiten die Anpassung der Parameter bei den Synthesen und der Holzwerkstoffherstellung (Sperrholz, Spanplatten, mitteldichte Faserplatten (MDF), Furnierschichtholz (LVVL)) an die Industrieverhältnisse sein.
Im beabsichtigten Forschungsvorhaben soll die natürlichen Dauerhaftigkeit des Kernholzes der extraktstoffreichen Holzarten Kiefer (Resistenzklasse 3-4) und Eiche (Resistenzklasse 2) für die Herstellung von Spanplatten mit feuchtebeständiger Verleimung und hoher Resistenz gegen holzzerstörende Pilze (Normtyp V 100 G) genutzt werden. Zu Vergleichszwecken werden Holzwerkstoffe aus Robinienholz (Resistenzklasse 1-2) in die Untersuchungen mit einbezogen. Durch die Verringerung des Einsatzes chemischer Holzschutzmittel soll ein Beitrag zum Umweltschutz bei der Herstellung, Anwendung und Entsorgung dieser Platten geleistet werden.Im Rahmen des Vorhabens wurde die natürlichen Dauerhaftigkeit des Kernholzes der extraktstoffreichen, einheimischen Holzarten Kiefer und Eiche sowie - zu Vergleichszwecken der Robinie - für die Herstellung von Spanplatten mit feuchtebeständiger Verleimung und hoher Resistenz gegen holzzerstörende Pilze (Normtyp V 100 G) genutzt. Die Verleimung mit PF-Harzen zu Kiefernkernholzspanplatten ergibt Platten mit einer sehr hohen biologischen Resistenz. Der Einsatz von TF-Harz bei Kiefernkernholz reichte nicht aus, um Spanplatten der Qualität V 100 G herzustellen. Zusatz eines Holzschutzmittels zum TF-Harz führt zu Spanplatten der Norm V 100 G, die aber weniger dauerhaft sind als PF-gebundene Platten ohne Holzschutzmittel. Unter gleichen Verleimungsbedingungen war die biologische Resistenz der Eichenkernholzspanplatten weitaus geringer als die von Kiefernkernholzspanplatten. Ähnlich verhalten sich die Robinienkernholzspanplatten, wenn sie einer intensiven Auswaschbehandlung ausgesetzt werden. Daher scheidet ein Einsatz dieser Holzarten für die Herstellung von Spanplatten des Typs V 100 G nach dem heutigen Stand der Technik aus. Insgesamt kann man sagen, dass nach den vorliegenden Ergebnissen nur PF-gebundene Kiefernkernholzplatten (ohne Holzschutzmittel) und TF-gebundene Kiefernkernholzplatten mit 1 Prozent Holzschutzmittel gute kurz- und mittelfristige Toleranz gegenüber Pilzbefall zeigen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Dauerhaftigkeit der Platte durch die verwendete Baumart und die Holzart (Kernholz bzw. Splintholz) beeinflusst wird. Es kann aber festgestellt werden, dass aus der Dauerhaftigkeit der verwendeten Baumart nicht auf die Dauerhaftigkeit der daraus hergestellten Spanplatte geschlossen werden kann. Die Dauerhaftigkeit der Platte wird auch durch den verwendeten Leimtyp (TF- bzw. PF-Harz) beeinflusst.
Die verlinkte Webseite enthält Informationen der Website chemikalieninfo.de des Umweltbundesamtes zur chemischen Verbindung Melamin-Formaldehyd, kondensiert, modifiziert oder nicht modifiziert: Kondensationsprodukt aus Melamin-Formaldehyd, modifiziert mit einem oder mehreren der nachfolgenden Produkte: Butanol, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Ethanol, Tetraethylenpentamin, Tris-(2-hydroxyethyl)-amin, 3,3'-Diaminodipropylamin, 4,4'-Diaminodibutylamin. Stoffart: Stoffklasse.
Die verlinkte Webseite enthält Informationen der Website chemikalieninfo.de des Umweltbundesamtes zur chemischen Verbindung Melaminharz, sulfitmodifiziert. Stoffart: Einzelinhaltsstoff. Aggregatzustand: fest.
Mit hydrophob modifizierten Silikatpartikeln konnten wasserabperlende Melaminharzschäume entwickelt werden, die sich besonders für Dämmstoffe eignen. Die Silikatpartikel haben hierbei sowohl zu hydrophoben Zentren als auch zu einer Stabilisierung der Mikrobläschen geführt. Erste Vorversuche zeigten, dass auch modifizierte Lignine im Rahmen solcher Entwicklungsprozesse eingesetzt werden können. Dadurch wäre eine Substitution der hochpreisigen Silikatpartikel vorstellbar. Ligninmodifizierung fokussiert in erster Linie auf chemische Reaktionen, die effizient zur Hydrophobierung genutzt werden können. Neben der Struktur der Substituenten ist der Substitutionsgrad als wesentlicher Parameter für diese Stufe der Materialentwicklung zu nutzen. Ein weiteres Aufgabenfeld wird durch die Sprödigkeit der reinen Schaumstoffe abgesteckt. Es finden Holzfasern Anwendung, welche den Dämmstoffen applikationsgerechte, mechanische Eigenschaftsprofile verleihen sollen. Ein wesentlicher Vorteil dieser Dämmstoffe wird neben der thermischen Isolierung insbesondere auch im Brandschutz gesehen, wobei die Melaminharzmatrix diesbezüglich als aktive Komponente agiert. Die einzelnen Aufgaben zusammengefasst: Bereitstellung von Schwarzlauge, Gewinnung von Rohlignin, Chemische Modifizierung von Lignin, Entwicklung von Harzrezepturen, Schaumherstellung, Herstellung holzfaserbasierter Dämmmaterialien, Industriezusammenarbeit zur Fertigung von Holzkompositen und Analytik aller Entwicklungsstufen.
| Origin | Count |
|---|---|
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| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 4 |
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| Text | 5 |
| License | Count |
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