Ceramiczne retardanty palenia w polioctanowinylowych klejach do drewna

• Autorzy: Góral Z. , Izak P. , Mastalska-Popławska J. , Wójcik Ł. , Gajek M.

Warianty tytułu

EN

Ceramic fire retardants in poly(vinyl acetate) wood adhesives

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań związanych z otrzymaniem receptury kleju o zmniejszonej palności, przeznaczonego do klejenia elementów drewnianych i drewnopochodnych. W celu zwiększenia odporności ogniowej do dyspersji klejowej na bazie polioctanu winylu wprowadzono ceramiczne retardanty palenia, takie jak krzemionka, sole fosforanowe, szkło wodne potasowe oraz tzw. wypełniacze. Dodatkowo, celem poprawy właściwości reologicznych, zastosowano glicerynę. Gotowe mieszaniny poddano badaniom reologicznym w tym starzeniowym (stabilność lepkości próbek od czasu przygotowania), termicznym (DSC-TG), wytrzymałościowym, a także przeprowadzono wstępne testy palności. Uzyskano mieszaniny, w których lepkość pozorna klejów mieściła się w zakresie 4700–11900 mPa∙s, co jest wymagane dla ich aplikacji. Badania analizy termicznej wykazały mniejszy średni całkowity ubytek masy. Ponadto stwierdzono korzystny wpływ retardantów na wytrzymałość mechaniczną kleju (ponad 5000 N na zrywanie). Badania palności wykazały, że nastąpiło znaczące opóźnienie w zapaleniu się kleju, co świadczy o zwiększonej odporności ogniowej.

EN

The paper presents the results of studies related to the development of an adhesive formula with reduced flammability for bonding wood and wood-based elements. To obtain the enhanced fireproof properties, ceramic fire retardants such as silica, phosphate salts, potassium water glass and so-called filling materials were added to the adhesive dispersion based on poly(vinyl acetate). In addition, glycerin was employed to improve the rheological properties. Prepared mixtures were tested rheologically, including aging tests (stability of sample viscosity vs. time), and thermally (DSC-TG). They have also been subjected to strength and flammability tests. Viscosity of the obtained adhesive mixtures was in the range of 4 700-11 900 mPa∙s, what is required for their application. The results of thermal analysis have shown lower weight loss. Moreover, it was found that the addition of selected retardants increases the breaking strength of the adhesive (to over 5000 N). The flammability tests indicated significant delay in ignition of samples, what confirms their improved fire resistance.

Słowa kluczowe

PL

retardanty palenia ceramiczne; kleje polioctanowinylowe; drewno; lepkość; wytrzymałość na zrywanie

EN

ceramic fire retardants; polyvinyl acetate adhesive; wood; viscosity; tensile strength

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 69, nr 4
• Strony: 351--358
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Góral Z.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Izak P.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Mastalska-Popławska J.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Wójcik Ł.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Gajek M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Pajchrowski, G., Noskowiak, A., Lewandowska, A., Strykowski, W.: Wood as a building material in the light of environmental assessment of full life cycle of four buildings, Constr. Build. Mater., 52, (2014), 428–436.
• [2] Şadiye Yasar, Ş., Said Fidan, M., Yaşar, M., Atar, M., Alkan, E.: Combustion properties of impregnated spruce (Picea orientalis L.) wood, Constr. Build. Mater., 143, (2017), 574–579.
• [3] Yan, L., Xu, Z., Wang, X.: Influence of nano-silica on the flame retardancy and smoke suppression properties of transparent intumescent fire-retardant coatings, Progr. Organ. Coat., 112, (2017), 319–329.
• [4] Kozłowski, R., Wesołek, D., Przybylak, M., Cuber, A., Lose, B., Skutil, P.: Środek ogniochronny pęczniejący oraz sposób jego wytwarzania, PL 175344 B1, (1995).
• [5] Wang, S., Xing, C.: Wood adhesives containing reinforced additives for structural engineering products, US 9284474, (2016).
• [6] Ronne, N. E. et al.: Method for producing a nanocomposite dispersion comprising composite particles of inorganic nanoparticles and organic polymers, US 9650536, (2017).
• [7] Stoeckel, F., Konnerth, J., Gindl-Altmutter, W.: Mechanical properties of adhesives for bonding wood — A review, Int. J. Adhes. Adhes., 45, (2013), 32–41.
• [8] Chen, L., Wang ,Y., Zia-ud-Din, Fei, P., Jin, W., Xiong, H., Wang, Z.: Enhancing the performance of starch-based wood adhesive by silane coupling agent (KH570), 104, Int. J. Biol. Macromol., (2017), 137–144.
• [9] Jang, Y., Huang, J., Li, K.: A new formaldehyde-free wood adhesive from renewable materials, Int. J. Adhes. Adhes., 31, (2011), 754–759.
• [10] Kaboorani, A., Riedl, B.: Improving performance of polyvinyl acetate (PVA) as a binder for wood by combination with melamine based adhesives, 31, Int. J. Adhes. Adhes., (2011), 605–611.
• [11] Kaboorani, A., Riedl, B., Blanchet, P., Fellin, M., Hosseinaei, O., Wang, S.: Nanocrystalline cellulose (NCC): A renewable nano-material for polyvinyl acetate (PVA) adhesive, Eur. Polym. J., 48, (2012), 1829–1837.
• [12] Toxqui-López, S., Olivares-Pérez, A., Fuentes-Tapia, I.: Polyvinyl acetate with cellulose dinitrate holograms, Optical Materials, 28, (2006), 342–349.
• [13] Kim, S., Kim, H-J.: Thermal stability and viscoelastic properties of MF/PVAc hybrid resins on the adhesion for engineered flooring in under heating system; ONDOL, Thermochimica Acta, 444, (2006), 134–140.
• [14] Kaboorani, A., Riedl, B.: Effects of adding nano-clay on performance of polyvinyl acetate (PVA) as a wood adhesive, Composites: Part A, 42, (2011), 1031–1039.
• [15] Chaabouni, O., Boufi, S.: Cellulose nanofibrils/polyvinyl acetate nanocomposite adhesives with improved mechanical properties, Carbohydrate Polymers, 156, (2017), 64–70.
• [16] Promat TOP Sp. z o. o., Promat-K84 – materiały informacyjne.
• [17] Minkon Ltd, Flamebond Range – materiały informacyjne.
• [18] BRANDDEX Sp. z o.o., Palstop KL – materiały informacyjne.
• [19] Polyseam Ltd, Protecta FR IPT – materiały informacyjne.
• [20] Ishikawa, K.: Fire resistant liquid, process for preparing it, and fireproof building material and fire resistant adhesive using the fire resistant liquid, US 6060002, (2000).
• [21] Kollmann, F. F. P., Kuenzi, E. W., Stamm, A. J.: Adhesion and Adhesives for Wood, w Principles of Wood Science and Technology, Springer, Berlin, Heidelberg, (1975).
• [22] Lu, S-Y., Hamerton, I.: Recent developments in the chemistry of halogen-free flame retardant polymers, Progr. Polym. Sci., 27, (2002), 1661–1712.
• [23] Grassie, N.: The thermal degradation of polyvinyl acetate, I. Products and reaction mechanism at low temperatures, Trans. Faraday Soc., 48, (1952), 379-387.
• [24] Rimez, B., Rahier, H., Biesemans, M., Bourbigot, S., Van Mele, B.: Flame retardancy and degradation mechanism of poly(vinyl acetate) in combination with intumescent flame retardants: I. Ammonium poly(phosphate), Polym. Degrad. Stab., 121, (2015), 321-330.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).