Post-extraction birch bark residues as a potential binder in particleboards

• Autorzy: Jeżo Aleksandra , Wronka Anita

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0016.0490

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Post-extraction birch bark residues as a potential binder in particleboards. Nowadays, in the wood-based composites industry, aspects such as ecology and joining the current circular economy play a very important role. However, user safety is also very important. Formaldehyde is one of the hazardous substances which, if emitted too high, can harm human health. Unfortunately, binders containing formaldehyde still reign supreme in the wood-based panels' industry. Therefore, this paper concerns the possibility of using post-extraction residues obtained during the extraction of suberinic acid, as a formaldehyde-free and ecological binder in the production of particleboards. The main component, suberinic acid, is a colorless, crystalline solid used in the synthesis of drugs and the production of plastics. The aim of the research was to answer the question: since suberinic acid itself is a good binder in the production of particle boards, as described in other publications, it is worth checking whether the post-extraction residues also have similarly good properties of joining particles in particle boards, depending on the size of the wood particles? In addition, the use of post-extraction residues of bark, and thus the elimination of synthetic adhesives in the wood-based composites production process, allows the reuse of wood raw material, which fits perfectly with the idea of upcycling. The tests showed that using post-extraction residues of birch bark, using 10% and 20% resination, the requirements of the EN 312: 2010 standard were met only in the case of the modulus of elasticity for boards made of the largest wood particles used in the tests. The resination and the size of wood particles contributed to the improvement of the properties of the tested boards.

PL

Pozostałości poekstrakcyjne kory brzozy jako potencjalne spoiwo w płytach wiórowych. W dzisiejszych czasach w branży kompozytów drewnopochodnych bardzo ważną rolę odgrywają takie aspekty jak ekologia i prowadzenie gospodarki o obiegu zamkniętym. Jednak bardzo ważne jest również bezpieczeństwo użytkownika. Formaldehyd jest jedną z niebezpiecznych substancji, która emitowana w zbyt dużej ilości może zaszkodzić zdrowiu ludzkiemu. Niestety, w przemyśle płyt drewnopochodnych nadal dominują spoiwa wytwarzane na bazie formaldehydu. Dlatego niniejszy artykuł dotyczy możliwości wykorzystania pozostałości poekstrakcyjnych uzyskanych podczas ekstrakcji kwasu suberynowego jako bezformaldehydowego i ekologicznego spoiwa w produkcji płyt wiórowych. Główny składnik, kwas suberynowy, to bezbarwne, krystaliczne ciało stałe wykorzystywane w syntezie leków i produkcji tworzyw sztucznych. Celem przeprowadzonych badań była odpowiedź na pytanie: skoro sam kwas suberynowy jest dobrym spoiwem w produkcji płyt wiórowych, jak opisano w innych publikacjach, to czy pozostałości poekstrakcyjne również mają podobnie dobre właściwości łączenia cząstek w płytach wiórowych, w zależności od wielkości wióra? Dodatkowo wykorzystanie pozostałości poekstrakcyjnych kory, a co za tym idzie eliminacja klejów syntetycznych w procesie produkcyjnym tworzyw drzewnych, pozwoliłoby na ponowne wykorzystanie surowca drzewnego, co doskonale wpisuje się w ideę upcyclingu. Badania wykazały, że wykorzystując pozostałości poekstrakcyjne kory brzozy, stosując zaklejenie 10% i 20%, wymagania normy EN312:2010 zostały spełnione jedynie w przypadku modułu sprężystości na zginanie dla płyt wytworzonych z największych cząstek drzewnych stosowanych w badaniach. Na poprawę właściwości badanych płyt wpływał stopień zaklejenia oraz wielkość cząstek drzewnych (wiórów).

Słowa kluczowe

EN

particleboard; glue; binder; formaldehyde; UF; bark; upcycling

PL

płyta wiórowa; klej; spoiwo; formaldehyd; UF; kora; upcykling

• Wydawca: Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology
• Rocznik: 2022
• Tom: No. 118
• Strony: 35--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys.

Twórcy

autor

Jeżo Aleksandra

• Faculty of Wood Technology, Warsaw University of Life Sciences-SGGW, Warsaw, Poland

autor

Wronka Anita

• Department of Technology and Entrepreneurship in Wood Industry, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Sciences – SGGW

Bibliografia

• 1. ABD KARIM, N., LAMAMING, J., YUSOF, M., HASHIM, R., SULAIMAN, O., HIZIROGLU, S., WAN NADHARI, W. N. A., SALLEH, K. M., AND TAIWO, O. F. (2020). “Properties of native and blended oil palm starch with nano-silicon dioxide as binder for particleboard,” Journal of Building Engineering, Elsevier Ltd, 29 (January 2019), 101151. DOI: 10.1016/j.jobe.2019.101151
• 2. EN 310: 1993 Wood – based panels: Determination of modulus of elasticity in bending and of bending strength
• 3. EN 312: 2010 Particleboards. Specifications
• 4. EN 317: 1993 Particleboards and fibreboards – Determination of swelling in thickness after immersion in water
• 5. EN 319: 1993 Particleboards and fibreboards – Determination of tensile strength perpendicular to the plane of the board
• 6. EN 320: 2011 Particleboards and fibreboards. Determination of resistance to axial withdrawal of screws
• 7. FERRANDEZ-GARCIA, M. T., FERRANDEZ-GARCIA, C. E., GARCIA-ORTUNO, T., FERRANDEZ-GARCIA, A., FERRANDEZ-VILLENA, M. (2019). "Experimental Evaluation of a New Giant Reed (Arundo Donax L.) Composite Using Citric Acid as a Natural Binder", Agronomy 2019, 9(12), 882, DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy9120882
• 8. FERREIRA, A. M., PEREIRA, J., ALMEIDA, M., FERRA, J., PAIVA, N., MARTINS, J., MAGALHÃES, F. D., AND CARVALHO, L. H. (2019). “Low-cost natural binder for particleboards production: study of manufacture conditions and stability,” International Journal of Adhesion and Adhesives, Elsevier Ltd, 93(January), 102325. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2019.01.019
• 9. JIS A 5908: 2003 Particleboards, Japan Standards Association (JSA)
• 10. LYU, Y., AND ISHIDA, H. (2019). “Natural-sourced benzoxazine resins, homopolymers, blends and composites: A review of their synthesis, manufacturing and applications,” Progress in Polymer Science, Elsevier Ltd, 99, 101168. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2019.101168
• 11. MAKARS, R., GODINA, D., RIZHIKOVS, J., PAZE, A., TUPCIAUSKAS, R., AND BERZINS, R. (2021). “Investigation of furfural formation and mechanical properties of suberinic acids-bonded particleboards depending on their preparation parameters,” Key Engineering Materials, 903 KEM(2013), 235–240. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.903.235
• 12. MAKARS, R., RIZIKOVS, J., GODINA, D., PAZE, A., AND MERIJS-MERI, R. (2022). " Utilization of Suberinic Acids Containing Residue as an Adhesive for Particle Boards", Polymers 2022,14, 2304
• 13. MARAGHI, M. M. R., TABEI, A., MADANIPOOR, M. (2018), "Effect of board density, resin percentage and pressing temperature on particleboard properties made from mixing of poplar wood slab, citrus branches and twigs of beech", WOOD RESEARCH 63(4):2018, 669-682
• 14. MARASHDEH, M. W., HASHIM, R., TAJUDDIN, A. A., BAUK, S., SULAIMAN, O. (2011) "Effect of particle size on the characterization of binderless particleboard made from Rhizophora Spp. Mangrove wood for use as phantom material", BioResources 6(4), 4028-4044
• 15. O’DONNELL, A., DWEIB, M. A., AND WOOL, R. P. (2004). “Natural fiber composites with plant oil-based resin,” Composites Science and Technology, 64(9), 1135–1145. DOI: 10.1016/j.compscitech.2003.09.024
• 16. PAN, Z., ZHENG, Y., ZHANG, R., JENKINS, B. M. (2007) "Physical properties of thin particleboard made from saline eucalyptus", Industrial Crops and Products 26 (2007) 185–194
• 17. PAPADOPOULOS, A. N., TRABOULAY, E. A., HILL, C. A. S. (2002), " One layer experimental particleboard from coconut chips – (Cocos nucifera L.)", Holz als Roh- und Werkstoff 60 (2002) 394–396, Springer-Verlag 2002 DOI 10.1007/s00107-002-0332-y
• 18. PAZE, A., AND RIZHIKOVS, J. (2019). “Study of an appropriate suberinic acids binder for manufacturing of plywood,” Key Engineering Materials, 800 KEM, 251–255. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.800.251
• 19. PAZE, A., RIZHIKOVS, J., BRAZDAUSKS, P., PUKE, M., GRININS, J., TUPCIAUSKAS, R., AND PLAVNIECE, A. (2017). “Processing possibilities of birch outer bark into green bio-composites,” Vide. Tehnologija. Resursi - Environment, Technology, Resources, 3, 249–253. DOI: 10.17770/etr2017vol3.2577
• 20. RIZHIKOVS, J., BRAZDAUSKS, P., PAZE, A., TUPCIAUSKAS, R., GRININS, J., PUKE, M., PLAVNIECE, A., ANDZS, M., GODINA, D., AND MAKARS, R. (2022). “Characterization of suberinic acids from birch outer bark as bio-based adhesive in wood composites,” International Journal of Adhesion and Adhesives, Elsevier Ltd, 112, 102989. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2021.102989
• 21. SACKEY, E. K., SEMPLE, K. E., OH, S-W., SMITH, G. D. (2008). "Improving core bond strength of particleboard through particle size redistribution", Wood and Fiber Science,40(2), 2008, pp. 214 – 224
• 22. SANTOSO, M., WIDYORINI, R., AGUS PRAYITNO, T., AND SULISTYO, J. (2019). “The Effects of Extractives Substances for Bonding Performance of Three Natural Binder on Nipa Fronds Particleboard,” KnE Life Sciences, 4(11), 227. DOI: 10.18502/kls.v4i11.3868
• 23. TUPCIAUSKAS, R., RIZHIKOVS, J., GRININS, J., PAZE, A., ANDZS, M., BRAZDAUSKS, P., PUKE, M., AND PLAVNIECE, A. (2019). “Investigation of suberinic acids-bonded particleboard,” European Polymer Journal, Elsevier, 113(January), 176–182. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2019.01.061
• 24. UMEMURA, K., SUGIHARA, O., AND KAWAI, S. (2013). “Investigation of a new natural adhesive composed of citric acid and sucrose for particleboard,” Journal of Wood Science, 59(3), 203–208. DOI: 10.1007/s10086-013-1326-6
• 25. WARMBIER, K., WILCZYŃSKI, M. (2016) "Resin Content and Board Density Dependent Mechanical Properties of One-Layer Particleboard Made from Willow (Salix viminalis)", DRVNA INDUSTRIJA 67 (2) 127-131 (2016)
• 26. WRONKA, A., ROBLES, E., KOWALUK, G. (2021) “Upcycling and Recycling Potential of Selected Lignocellulosic Waste Biomass”. Materials 2021, 14(24), 7772; https://doi.org/10.3390/ma14247772
• 27. ZHAO, Z., AND UMEMURA, K. (2014). “Investigation of a new natural particleboard adhesive composed of tannin and sucrose,” Journal of Wood Science, 60(4), 269–277. DOI: 10.1007/s10086-014-1405-3