Ein ungiftiger Leim für Sperrholz – aus Glukose, Zitronensäure

Die wichtigsten Materialien für den Bau von Wohnmöbeln, Dekorationen und Fußböden sind Verbundholzprodukte, die in großen Platten geliefert werden. Aber die Leime und Harze, die Spanplatten, Faserplatten und Sperrholz zusammenhalten, enthalten normalerweise Formaldehyd und könnten dieses wahrscheinliche Karzinogen in die Luft abgeben. Um einen ungiftigen Klebstoff zu entwickeln, berichten Forscher in ACS Angewandte Materialien und Grenzflächen haben Glukose und Zitronensäure – Zucker und eine Zutat aus Orangensaft – zu einem starken, wasserbeständigen Holzleim für Sperrholz kombiniert.

Um Sperrholz herzustellen, kleben Hersteller dünne Holzschichten zusammen und härten das Material dann unter Druck und Hitze aus, wodurch große, flexible Platten entstehen. Einer der gebräuchlichsten Klebstoffe ist ein Harnstoff-Formaldehyd-Harz, weil es kostengünstig ist und sich stark mit Holz verbindet. Formaldehydemissionen aus Sperrholz mit dieser Art von Harz haben jedoch Gesundheits- und Umweltbedenken aufgeworfen. Frühere Studien haben gezeigt, dass Lösungen aus Saccharose, einem Zwei-Einheiten-Zucker aus Glucose und Fructose, und Zitronensäure einen natürlichen und wasserfesten Holzleim bilden. Allerdings ist ein Zinkchlorid-Katalysator erforderlich, um den Energieverbrauch für die Aushärtung des Sperrholzes zu senken, was auch die Festigkeit des Klebstoffs verringert. Hong Lei und Kollegen wollten also herausfinden, ob reine Glukose und Zitronensäure einen starken Klebstoff mit einem weniger energieintensiven Aushärtungsprozess erzeugen können.

Die Forscher erhitzten Glukoselösungen und unterschiedliche Mengen Zitronensäure zu einer klebrigen Flüssigkeit, die sie auf Pappelfurniere auftrugen. Dann stapelten sie drei Furniere und pressten sie sechs Minuten lang bei 392 F zu einem einzigen Blatt. Das Team schnitt die Platten für Festigkeitstests in kleinere Stücke und stellte fest, dass die Sperrholzproben unter Drücken von mehr als 101 psi alle entlang der Holzfasern und nicht an den Klebenähten brachen. Diese Ergebnisse erfüllen die Standardanforderungen für Sperrholz in China. Wenn die Sperrholzproben in heißem oder kochendem Wasser eingeweicht wurden, hatten nur diejenigen, die mit Verhältnissen von Zitronensäure zu Glukose über 0,6 hergestellt wurden, Haftfestigkeiten, die die Standardanforderungen erfüllten. Die Forscher führen diese Ergebnisse auf die Zunahme der Esterbindungen zwischen Zitronensäure und Holz zurück, was die Holzbindungsstärke und Wasserbeständigkeit erhöhte. Zitronensäure-Glucose-Klebstoffe sind vielversprechend für die Holzproduktindustrie, sagen die Forscher.