Вплив модифікування шпону на властивості фанери, склеєної термопластичною плівкою ПЕНГ
Анотація
Фанера, склеєна з використанням як клею термопластичних плівок, є перспективним матеріалом у меблевому виробництві. Проте такий вид деревинного композиту володіє нижчою водостійкістю порівняно з композитами на основі термореактивних клеїв. Крім того, для термопластичних полімерів властива низька адгезія до деревини. У цій роботі, для покращення адгезії термопластичного полімеру до деревини, запропоновано модифікувати лущений березовий шпон лимонною кислотою концентрацією 5, 15 та 25%. Витрата розчину кислоти становила – 50, 100 та 150 г/м2. Як клей використовували термопластичну плівку поліетилену низької густини (ПЕНГ) товщиною 100 мкм. Для порівняння отриманих результатів виготовляли фанеру з немодифікованого шпону, склеєну плівкою ПЕНГ та карбамідоформальдегідним клеєм марки КФ-МТ.
Результати дослідження показали, що модифікування шпону лимонною кислотою позитивно впливає на властивості фанери. Встановлено, що показники водопоглинання і набрякання за товщиною фанери – зменшуються (покращуються), а міцність на зріз та згин – збільшуються. Зокрема виявлено, що фанера зі шпону, модифікованого 15%-ним розчином лимонної кислоти, володіє найнижчою адсорбцією води (38,5-39,24%). Максимальна міцність фанери на зріз становила 2,11 МПа. Концентрація розчину лимонної кислоти суттєво впливає на властивості фанери, тоді як витрата речовини – не впливає.
Модифікування шпону лимонною кислотою у виробництві фанери, склеєної плівкою ПЕНГ, має значний потенціал внаслідок її екологічності, доступності, вартості та здатності покращувати властивості фанери, що є важливим аспектом для збереження високих експлуатаційних характеристик продукції.
Посилання
Кусняк, І. І. (2020). Розроблення режимів склеювання шпону з використан-ням термопластичних полімерів: дис. … канд. техн. наук: 05.23.06. Львів, Національний лісотехнічний університет України [Kusniak, І. I. (2020). Development of veneer gluing modes using thermoplastic polymers (Doctoral dissertation, Ukrainian National Forestry University, Lviv, Ukraine). Retrieved from https://drive.google.com/file/d/1wOguYEaspXuwILF4y-F3swN_HiLSKCoa/view.] (in Ukrainian)
Фабуляк, Ф. Г., Іванов, С. В., Масленнікова, Л. Д. (2010). Хімія і технологія олігомерів: підручник. Київ: Книжкове вид-во Нац. авіац. ун-ту "НАУ-друк" [Fabulyak, F. G., Ivanov, S. V., & Maslennikova, L. D. (2010). Chemistry and technology of oligomers. Kyiv: National Book Publishing House Aviation University "NAU-Druk"] (in Ukrainian)
Bekhta, P.; Chernetskyi, O.; Kusniak, I.; Bekhta, N.; & Bryn, O. (2022a). Selected Properties of Plywood Bonded with Low-Density Polyethylene Film from Different Wood Species. Polymers, 14(51), 1-13. https://doi.org/10.3390/polym14010051
Bekhta, P., Müller, M., & Hunko, I. (2020). Properties of Thermoplastic-Bonded Plywood: Effects of the Wood Species and Types of the Thermoplastic Films. Polymers, 12(11), 2582. https://doi.org/10.3390/polym12112582
Bekhta, P., Pizzi, A., Kusniak, I., Bekhta, N., Chernetskyi, O., & Nuryawan, A. A. (2022b). Comparative Study of Several Properties of Plywood Bonded with Virgin and Recycled LDPE Films. Materials, 15, 4942. https://doi.org/10.3390/ma15144942
Bekhta, P., & Sedliačik, J. (2019). Environmentally-Friendly High-Density Polyethylene-Bonded Plywood Panels. Polymers (Basel), 11(7), 1166, 1-21. https://doi: 10.3390/polym11071166
Cahyono, T., & Syahidah, F. (2019). Citric acid, an environmentally friendly ad-hesive and wood impregnation material-review of research. Materials Science and Engineering, 593: 012009. https://doi: 10.1088/1757-899X/593/1/012009
Chang, L., Guo, W., & Tang, Q. (2017). Assessing the tensile shear strength and interfacial bonding mechanism of poplar plywood with high-density polyethylene films as adhesive. BioResourees, 12(1), 571–585. https://doi.org/10.15376/biores.12.1.571-585
Chunyin, L. I, Hong, L. E. I., Zhigang, W. U., Xuedong, X. I., Guanben, D. U., & Pizzi, A. (2022). A fully bio-based adhesive from glucose and citric acid for plywood with high-performance. ACS Appl. Mater. Interfaces, 14(20), 23859-23867. https://doi.org/10.1021/acsami.2c02859
Cui, X., Honda, T., Asoh, T-Aki, & Uyama, H. (2019). Cellulose Modified by Citric Acid Reinforced Polypropylene Resin as Fillers. Carbohydrate Polymers, 230(2): 115662. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115662
Del Menezzi, C., Amirou, S., Pizzi, A., Xi, X., & Delmotte, L. (2018). Reactions with wood carbohydrates and lignin of citric acid as a bond promoter of wood veneer panels. Polymers, 10, 833. https://doi.org/10.3390/polym10080833
EN 310 (1993). Wood-Based Panels–Determination of Modulus of Elasticity in Bending and of Bending Strength. [Рublished 1993-15-04]. Official publishing house. Brussels: European Committee for Standardization, 1993. 14 р.
EN 314-1 (2004). Plywood–Bonding Quality–Part 1: Test Methods. [Рublished 2006-01-16]. Official publishing house. Brussels: European Committee for Standardization, 2004. 24 р.
EN 314-2 (1993). Plywood–Bonding Quality–Part 2: Requirements. [Рublished 1993-15-04]. Official publishing house. Brussels: European Committee for Standardization, 1993. 12 р.
EN 317 (1993). Particleboards and Fibreboards. Determination of Swelling in Thickness after Immersion in Water. [Рublished 1993-31-05]. Official publishing house. Brussels: European Committee for Standardization, 1993. 12 p.
FAO (2020). Yearbook of Forest Products 2022. Retrieved from https://www.fao.org/3/cc3475m/cc3475m.pdf
Fang, L., Chang, L., Guo, W., Chen, Y., & Wang, Z. (2012). Manufacture of envi-ronmentally friendly plywood bonded with plastic film. Forest Products Journal, 63(7/8), 283-288. https://doi.org/10.13073/FPJ-D-12-00062
Fang, L., Chang, L., Guo, W., Ren, Y., & Wang, Z. (2013). Preparation and char-acterization of wood-plastic plywood bonded with high density polyethylene film. European Journal of Wood and Wood Products, 71, 739-746. https://doi.org/10.1007/s00107-013-0733-0
Fang, L., Chang, L., Guo, W., Chen, Y., & Wang, Z. (2014). Influence of silane surface modification of veneer on interfacial adhesion of wood-plastic plywood. Applied Surface Science, 288, 682-689. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.10.098
Fang, G., Li, J., & Xu, X. (2000). The intermediate of crosslinking reaction between wood and polycarboxylic acid. Scientia Silvae Sinicae, 36(4), 51-54. https://doi.org/10.11707/j.1001-7488.20000410 (in Korean)
Goto, T., Saiki, H., & Onishi, H. (1982). Studies on wood gluing. XIII: Gluability and scanning electron microscopic study of wood-polypropylene bonding. Wood Science and Technology, 16, 293-303. https://doi.org/10.1007/BF00353157
Han, K-S., & Lee, H-H. (1997). Adhesion characteristics and anatomic scanning of plywood bonded by high density polyethylene. Journal of the Korean Wood Science and Technology, 25(3), 16-23. Retrieved from https://koreascience.kr/article/JAKO199700238220498.pdf (in Korean).
Indrayani, Y., Setyawati, D., Munawar, S.S., Umemura, K., & Yoshimura, T. (2015). Evaluation of termite resistance of medium density fiberboard (MDF) manufacture from agricultural fiber bonded with citric acid. Procedia Environ. Science, 28, 778-782. https://doi.org/10.1016/j.proenv.2015.07.091
Kajaks, J., Kalniņš, K., Reihmane, S., & Bernava, A. (2014). Recycled thermoplastic polymer hot melts utilization for birch wood veneer bonding. Progress in Rubber, Plastics and Recycling Technology, 30(2), 87-102. https://doi.org/10.1177/147776061403000
Kanazawa, A., Saito, I., Araki, A., Takeda, M., Ma, M., Saijo, Y., & Kishi, R. (2010). Association between indoor exposure to semi-volatile organic compounds and building-related symptoms among the occupants of residential dwellings. Indoor Air, 20(1), 72-84. https://doi.org/10.1111/j.1600-0668.2009.00629.x
Lee, S. H., Md Tahir, P., Lum, W. C., Tan, L. P., Bawon, P., Park, B.-D., Osman Al Edrus, S. S., & Abdullah, U. H. A. (2020). Review on Citric Acid as Green Modifying Agent and Binder for Wood. Polymers, 12(8), 1692. https://doi.org/10.3390/polym12081692
Lustosa, E. C. B., Del Menezzi, C. H. S., & de Melo, R. R. (2015). Production and properties of a new wood laminated veneer/high-density polyethylene com-posite board. Materials Research, 18(5), 994-999. https://dx.doi.org/10.1590/1516-1439.010615
Matuana, L. M., Balatinecz, J. J., & Park, C. B. (1998). Effect of surface proper-ties on the adhesion between PVC and wood veneer laminates. Polymer En-gineering and Science, 38(5), 765-773. https://doi.org/10.1002/pen.10242
Mubarok, M., Militz, H., Dumarçay, S., & Gérardin, P. (2020). Beech wood modification based on in situ esterification with sorbitol and citric acid. Wood Sci. Technol., 54, 479-502. https://doi.org/10.1007/s00226-020-01172-7
Segerholm, B. K., Walinder, M. P., & Holmberg, D. (2010). Adhesion studies of scots pine-polypropylene bond using ABES. Proceedings of the 6th meeting of the Nordic-Baltic Network in Wood Material Science and Engineering (WSE). Tallinn, Estonia, 142-146. Retrieved from https://nordicforestresearch.org/wp-content/uploads/2017/07/2010_report_wse.pdf
Smith, M. J., Dai, H., & Ramani, K. (2002). Wood–thermoplastic adhesive inter-face–method of characterization and results. International Journal of Adhe-sion & Adhesives, 22(3), 197-204. https://doi.org/10.1016/S0143-7496(01)00055-0
Song, W., Wenbang, W., Congrong, R., & Shuangbao, Z. (2016). Developing and evaluating composites based on plantation eucalyptus rotary-cut veneer and high-density polyethylene film as novel building materials. BioResources, 11(2), 3318-331. https://doi.org/10.15376/biores.11.2.3318-3331
Song, W., Wenbang, W., Xuefei, L., & Shuangbao, Z. (2017). Utilization of polypropylene film as an adhesive to prepare formaldehyde-free, weather-resistant plywood-like composites: Process optimization, performance evaluation, and interface modification. BioResources, 12(1), 228-254. https://doi.org/10.15376/BIORES.12.1.228-254
Sun, S., Zhao, Z., & Umemura, K. (2019). Further exploration of sucrose-citric acid adhesive: Synthesis and application on plywood. Polymers, 11, 1875. https://doi.org/10.3390/polym11111875
Tang, L., Zhao-gang, Z., Jiao, Q., Ji-ruo, Z., & Ying, F. (2011). The preparation and application of a new formaldehyde-free adhesive for plywood. Interna-tional Journal of Adhesion & Adhesives, 31(6), 507-512. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2011.04.005
Teixeira, D., Pereira, D., Nakamura, A., & Brum, S. (2020). Adhesivity of bio-based anhydrous citric acid, tannin-citric acid and ricinoleic acid in the properties of formaldehyde-free medium density particleboard (MDP). Drvna industrija, 71(3), 235-242. https://doi.org/10.5552/drvind.2020.1917
Umemura, K., Sugihara, O., & Kawai, S. (2013). Investigation of a new natural adhesive composed of citric acid and sucrose for particleboard. Journal of Wood Science, 59, 203-208. https://doi.org/10.1007/s10086-013-1326-6
Umemura, K., Ueda, T., Munawar, S.S., & Kawai, S. (2012a). Application of cit-ric acid as natural adhesive for wood. Journal of Applied Polymer Science, 123, 1991-1996. https://doi.org/10.1002/app.34708
Umemura, K., Ueda, T., & Kawai, S. (2012b). Characterization of wood-based molding bonded with citric acid. Journal of Wood Science, 58, 38-45. https://doi.org/10.1007/s10086-011-1214-x
Vukusic, S. B., Katovic, D., Schramm, C., Trajkovic, J., & Sefc, B. (2006). Polycarboxylic acids as non-formaldehyde anti-swelling agents for wood. Holzforschung, 60, 439-444. https://doi.org/10.1515/HF.2006.069
Widyorini, R., Dewi, G. K., Nugroho, W. D., Prayitno, T. A., Jati, A. S., & Tejolaksono, M. N. (2018). Properties of citric acid-bonded composite board from elephant dung fibers. Journal of The Korean Wood Science and Technology, 46, 132-142. https://doi.org/10.5658/WOOD.2018.46.2.132
World Health Organization (2004). IARC classifies formaldehyde as carcinogenic to humans. International Agency for Research on Cancer. Retrieved from www.iarc.fr/ENG/Press-Releases/archives/pr153a
Zhao, Z., Sakai, S., Wu, D., Chen, Z., Zhu, N., Huang, C., Sun, S., Zhang, M., Umemura, K., & Yong, Q. (2019). Further exploration of sucrose – Citric ac-id adhesive: Investigation of optimal hot-pressing conditions for plywood and curing behavior. Polymers, 11, 1996. https://doi.org/10.3390/polym11121996


