Вплив часткового заміщення деревини жомом цукрових буряків на фізичні властивості стружкових плит
Анотація
Збільшення темпів зрубування лісів обмежує доступність деревини, підвищує її вартість і загострює конкуренцію за сировину, що ускладнює сталий розвиток деревообробної промисловості. Це стимулює пошук альтернативних джерел сировини для часткової або повної заміни деревини у виробництві деревинних композиційних матеріалів. Використання агровідходів дає змогу зменшити залежність від деревини, скоротити виробничі витрати та знизити негативний вплив на довкілля, одночасно створюючи додаткову економічну цінність із відходів сільськогосподарського виробництва. Мета роботи полягала у з’ясуванні впливу часткової або повної заміни деревної стружки жомом цукрових буряків (ЖЦБ) на фізичні властивості стружкових плит. Виготовляли одношарові плити з номінальною щільністю 600 та 750 кг/м³ з різними об’ємними співвідношеннями деревини та ЖЦБ: 100 : 0, 75 : 25, 50 : 50, 25 : 75 та 0 : 100%. Для склеювання частинок застосовували полімерний дифенілметандіізоціанатний (pMDI) клей. Досліджували фракційний склад і насипну щільність частинок, щільність, набрякання за товщиною і водопоглинання плит.
Ситовий аналіз показав, що частинки ЖЦБ мають менший розмір, пористу та нерівну форму, що призводить до нижчої ефективності ущільнення порівняно з деревиною. Обидва типи частинок добре змочуються водою, забезпечуючи подібне покриття клеєм pMDI та парафіновою емульсією. Зі збільшенням частки ЖЦБ зростали вологість, щільність та набрякання плит, при цьому набрякання демонструвало сильну лінійну кореляцію з вмістом ЖЦБ (R² = 0,93). Найвищі значення набрякання були зафіксовані для плит з 100% вмістом ЖЦБ (37,3–39,5%), тоді як плити з деревини мали найнижче набрякання (12,6%). Використання клею pMDI дало змогу, навіть за високого вмісту ЖЦБ, значно знизити набрякання плит.
За результатами дослідження, часткова або повна заміна деревини на ЖЦБ є
ефективним способом підвищення екологічної сталості виробництва стружкових плит, зменшення використання лісових ресурсів та збереження або покращення основних фізичних властивостей матеріалу.
Посилання
Akdogan, E., & Erdem, M. (2021). Improvement in physico-mechanical and structural properties of rigid polyurethane foam composites by the addition of sugar beet pulp as a reactive filler. Journal of Polymer Research, 28, 80. https://doi.org/10.1007/s10965-021-02445-w
Auriga, R., Borysiuk, P., Latos, M., Auriga, A., Kwaśny, Ł., & Walkiewicz, J. (2023). Impact of Sugar Beet Pulp Share on Selected Physical and Mechanical Properties of Particleboards. Forests, 14(1), 40. https://doi.org/10.3390/f14010040
Borysiuk, P., Jenczyk-Tolloczko, I, Auriga, R., & Kordzikowski, M. (2019). Sugar beet pulp as raw material for particleboard production. Industrial Crops and Products, 141, 5. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2019.111829
Boussetta, A., Benhamou, A. A., Barba, F. J. Grimi, N., Simirgiotis, M. J., & Moubarik, A. (2023). Effect of Cellulose Microfibers from Sugar Beet Pulp Byproduct on the Reinforcement of HDPE Composites Prepared by Twinscrew Extrusion and Injection Molding. Journal of Bionic Engineering, 20, 349–365. https://doi.org/10.1007/s42235-022-00260-7
Dinand, E., Chanzy, H., & Vignon, R. M. (1999). Suspensions of Cellulose Microfibrils from Sugar Beet Pulp. Food Hydrocolloids, 13(3), 275–283. https://doi.org/10.1016/S0268-005X(98)00084-8
Dunky, M. (2003). Adhesives in the wood industry. Pizzi, A., & Mittal, K. L. (Еds.) Handbook of adhesive technology, 2nd ed. Marcel Dekker Inc., New York, pp. 872–941. https://doi.org/10.1201/9780203912225.ch47
EN 312 (2010). Particleboards – Specifications. European Committee for Standardization: Brussels, Belgium.
EN 317 (1996). Particleboards and Fibreboards – Determination of Swelling in Thickness after Immersion in Water. European Committee for Standardization: Brussels, Belgium.
EN 322 (1993). Wood-Based Panels – Determina-tion of Moisture Content. European Committee for Standardization: Brussels, Belgium.
EN 323 (1993). Wood-Based Panels – Determina-tion of Density. European Committee for Stand-ardization: Brussels, Belgium.
Finkenstadt, V. L., Liu, L., Willett, J. L. (2007). Evaluation of Poly (lactic acid) and Sugar Beet Pulp Green Composites. Journal of Polymers and the Environment, 15, 1–6. https://doi.org/10.1007/s10924-006-0038-z
Fišerová, M., Gigac, J., Butaš, R. (2007). Influence of sugar beet pulp on bond strength and structure of paper. Wood Research, 52(3), 59–74. https://www.researchgate.net/publication/290029555_Influence_of_sugar_beet_pulp_on_bond_strength_and_structure_of_paper
Food and Agriculture Organisation of the United Nations, 2024a. FAOSTAT Data. https://www.fao.org/faostat/en/#data/FO (accessed on 20 November 2025).
Food and Agriculure Organisation of the United Nations, 2024b. FAOSTAT Data. https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL (accessed on 20 November 2025)
Gryc, V., & Horáček, P. (2007). Variability in density of spruce (Picea abies [L.] Karst.) wood with the presence of reaction wood. Journal of Forest Science, 53(3), 129–137. https://doi.org/10.17221/2146-jfs
Hietala, M., Sain, S., & Oksman, K. (2017). Highly redispersible sugar beet nanofibers as reinforcement in bionanocomposites. Cellulose, 24(5), 2177–2189. https://doi.org/10.1007/s10570-017-1245-6
Karakus, K., Birbilen, Y., & Mengeloglu, F. (2016). Assessment of selected properties of LDPE composites reinforced with sugar beet pulp. Measurement, 88, 137–146. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2016.03.039
Karaky, H., Maalouf, C., Bliard, C., Gacoin, A., Lachi, M., Wakil, N., & Polidori, G. (2019). Characterization of beet-pulp fiber reinforced potato starch biopolymer composites for building applications. Construction and Building Materials, 203, 711–721. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.01.127
Klimek, P., & Wimmer, R. (2017). Alternative raw materials for biobased composites. Alternative raw materials for biobased composites. In: Proceedings of the international conference “Wood science and engineering in the third millennium”. ICWSE 2017; 2-4 November 2017. Brasov, Romania. https://www.researchgate.net/publication/320909417_Alternative_raw_materials_for_bio-based_composites
Leitner, J., Hinterstoisser, B., Wastyn, M., Keckes, J., & Gindl, W. (2007). Sugar beet cellulose nanofibril-reinforced composites. Cellulose, 14, 419–425. https://doi.org/10.1007/s10570-007-9131-2
Li, M., Wang, L. J., Li, D., Cheng, Y. L., & Adhikari, B. (2014). Preparation and characterization of cellulose nanofibers from depectinated sugar beet pulp. Carbohydrate Polymers, 102(1), 136–143. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2013.11.021
Li, W., Coffin, D. R., Jin, T. Z., Latona, N., Liu, Ch.-K., Liu, B., Zhang, J., & Liu, L. (2012). Biodegradable Composites from Polyester and Sugar Beet Pulp with Antimicrobial Coating for Food Packaging. Journal of Applied Polymer Science, 126, 361–372. https://doi.org/10.1002/app.36885
Marzo-Gago, C., Díaz, A. B., & Blandino, A. (2023). Sugar Beet Pulp as Raw Material for the Production of Bioplastics. Fermentation, 9(7), 655. https://doi.org/10.3390/fermentation9070655
Pinkl, S., Veigel, S., Gindl-Altmutter, W., van Herwijnen, H., & Riegler, M. (2020). Effects of fibrillar cellulosic additives on particleboard production and properties. Wood Material Science & Engineering, 17(2), 106–112.
https://doi.org/10.1080/17480272.2020.1786722
Schirp, A., Deetz, R., Kopitzky, R., & Schirp, C. (2024). Composite sheets based on polylactic acid and sugar beet pulp: A solution to accelerate biological degradation of PLA on soil under outdoor exposure. Polymer Composites, 1–22. https://doi.org/10.1002/pc.28840
Shen, Z., Ghasemlou, M., & Kamdem, D. P. (2015). Development and compatibility assessment of new composite film based on sugar beet pulp and polyvinyl alcohol intended for packaging applications. Journal of Applied Polymer Sci-ence, 132(4), 1–8. https://doi.org/10.1002/app.41354
Solt, P., Konnerth, J., Gindl-Altmutter, W., Kant-ner, W., Moser, J., Mitter, R., & van Herwijnen, H. W. G. (2019). Technological performance of formaldehydefree adhesive alternatives for particleboard industry. International Journal of Adhesion and Adhesives, 94: 99–131. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2019.04.007
Šimkovic, I., Kelnar, I., Mendichi, R., Bertok, T., & Filip, J. (2017). Composite films prepared from agricultural byproducts. Carbohydrate Polymers, 156, 77–85. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.09.014
Togrul, H., & Arslan, N. (2003). Production of carboxymethyl cellulose from sugar beet pulp cellulose and rheological behaviour of carboxymethyl cellulose. Carbohydrate Polymers, 54, 73–82. https://doi.org/10.1016/S0144-8617(03)00147-4
Ziemiński, K., Romanowska, I., & Kowalska, M. (2012). Enzymatic pretreatment of lignocellulosic wastes to improve biogas production. Waste Management, 32(6), 1131–1137. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2012.01.016
