Dodatki ognioochronne w polioctanowinylowych klejach do drewna

• Autorzy: Mastalska-Popławska J. , Izak P. , Potyka A. , Wójcik Ł. , Gajek M.

Warianty tytułu

EN

Fireproof additives in polyvinyl acetate wood adhesives

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wstępne wyniki badań dotyczące opracowania receptury kleju do drewna z wybranymi dodatkami ceramicznymi mającymi na celu poprawę właściwości ognioochronnych takich spoin. Medium podstawowym była dyspersja na bazie polioctanu winylu o pH mieszczącym się w zakresie 3-5, do której wprowadzano różne opóźniacze palenia, takie jak krzemionka, wodne roztwory krzemianów sodu i litu, mocznik oraz chlorek glinu, których zadaniem jest m.in. wspomożenie tworzenia zwęglonej warstwy izolującej termicznie, zmniejszenie palności klejonego drewna czy tworzenie rodników hamujących proces palenia. Wybrane mieszaniny scharakteryzowano pod kątem ich właściwości reologicznych (pomiar lepkości w różnych temperaturach), termicznych (analiza TG/DTA) oraz wytrzymałościowych (wytrzymałość na zrywanie). Najlepszą mieszalnością cechowały się wodne roztwory krzemianów sodu i litu, odpowiednio o module molowym 3,2 oraz 4,5 i pH=11. Dodatek krzemianów sodu i litu oraz krzemionki powodował wzrost lepkości mieszanin w temperaturze pokojowej z około 3000 mPa∙s do nawet 14000 mPa∙s, natomiast obecność soli i mocznika nie wprowadzała większych zmian. Wraz ze wzrostem temperatury lepkość badanych mieszanin malała. Jedynie w przypadku próbki kleju D2 z dodatkiem 15% wag. mocznika lepkość mieszaniny pozostawała stabilna aż do 60 ºC. Wyniki analizy termicznej wykazały, że całkowita zmiana masy badanych próbek wynosi powyżej 90%, a największa ubytek masy występuję w zakresie temperatur 300-350 ºC (ok. 60% całkowitej masy). Badane dodatki nie wpływały znacznie na zmniejszenie ubytku masy, ale powodowały przesunięcie charakterystycznych temperatur w stronę wyższych wartości. Przeprowadzone badania wytrzymałościowe na zrywanie wykazały, że zastosowane opóźniacze palenia nie pogarszają znacząco parametrów wytrzymałościowych spoin klejowych, a w niektórych przypadkach nawet je poprawiają. Maksymalne naprężenie rozciągające dla czystego kleju wynosiło 6,34 MPa, natomiast dla badanych mieszanin mieściło się ono w zakresie 6,17-6,87 MPa. Jedynie dla mieszaniny kleju D2 z dodatkiem 15% wag. chlorku glinu wartość ta była znacznie niższa (5,18 MPa).

EN

Preliminary results of research on the development of a recipe of wood adhesive with selected ceramic additives aimed at improving its fireproof properties are presented. A basic medium was dispersion with pH in the range 3-5 based on polyvinyl acetate, to which various fire retardants such as silica, aqueous solutions of sodium and lithium silicates, urea and aluminum chloride were introduced. Their task is to help, among other things, to create a thermally insulating charred layer, to reduce the flammability of laminated wood, or to produce radicals which inhibit the combustion process. Such prepared mixtures were tested towards its rheological (viscosity measurements in different temperatures), thermal (TG/DTA analysis) and strength (tensile strength) properties. It was noticed that the best miscibility characterizes the adhesive mixtures with aqueous solutions of lithium and sodium silicates with molar modulus 3.2 and 4.5, respectively, and pH = 11. Addition of sodium and lithium silicates, as well as addition of silica, increased viscosity of the tested mixtures at room temperature from about 3000 mPa∙s up to 14 000 mPa∙s, while the presence of salt and urea did not cause major changes. An increase in temperature caused a decrease in viscosity. Only in the case of the D2 adhesive with 15 wt% of urea the viscosity of the mixture remained stable up to 60 ºC. The results of thermal analysis showed that the total change in weight of the tested samples were greater than 90%, and the maximum loss in mass was in the temperature range of 300-350 ºC (approx. 60% of total weight). The additives did not significantly affect the weight loss, but shifted the characteristic temperatures to higher values. The carried out tensile strength tests revealed that the applied fire retardants did not significantly impair the strength parameters of adhesive joints, and in some cases even improved them. A maximum extension stress for pure glue was 6.34 MPa, and for other tested mixtures it fell within the range of 6.17-6.87 MPa. Only for D2 adhesive with 15 wt% of aluminum chloride this value was significantly lower (5.18 MPa).

Słowa kluczowe

PL

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

EN

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

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 68, nr 4
• Strony: 329--334
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Mastalska-Popławska J.

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

autor

Izak P.

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

autor

Potyka A.

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

autor

Wójcik Ł.

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

autor

Gajek M.

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

Bibliografia

• [1] Marney, D. C. O., Rusell, L. J.: Combined Fire Retardant and Wood Preservative Treatments for Outdoor Wood Applications-A Review of the Literature, Fire Technology, 44, (2008), 1-14.
• [2] Dębowska, A., Skowroński, W.: Aktualne tendencje normalizacyjne w zakresie bezpieczeństwa pożarowego konstrukcji drewnianych, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2007.
• [3] Zentkeler, M.: Kleje i klejenie drewna, WNT, Warszawa 1984.
• [4] Interchemol S. A.: Chemopur Flex- materiały informacyjne.
• [5] Technicqll: Silicate High Temperature- materiały informacyjne.
• [6] GEB: Collafeu- materiały informacyjne.
• [7] Ju, J., Feng, M., Wang, X.: Heat resistant structural wood adhesive compositions involving pmdi, polyol and aromatic polyols, CA 2793253 C, 2014.
• [8] Jaworski, M.: Impregnat ognioochronny do drewna, materiałów drewnopochodnych i włókienniczych, PL 174380 B1, 1994.
• [9] Vonken, H. A. G., Bogers, J. J.: Wodny klej dyspersyjny, PL 182483 B1, 1994.
• [10] Pasek, E., Thomas, S.: Fire retardant, US 2002/0168476 A1, 2002.
• [11] Afiouni, G.: Flame retardant glue composition and method for making the same, US 2002/0115774 A1, 2002.
• [12] Tsuyumoto, I., Tomokazu, O.: Development of fire resistant laminated wood using concentrated sodium polyborate aqueous solution, J. Wood Chem. Techn., 29, (2009), 277-285.
• [13] Ropella, L. A.:, Fireproof door core of phenol formaldehyde, wood chips and diammonium phosphate, US 2859187 A, 1958.
• [14] Akhmetshina, L. F., Lebedeva, G. A., Kodolov, V. I.: Phosphorus-containing metal-carbon nanocomposites and their application for the modification of intumescent fireproof coatings, Journal of Characterization and Development of Novel Materials, 4, (2012), 343-355.
• [15] Lewin, A., Klauck, W., Schilling, G., Majolo, M.: Klej montażowy na bazie wodnej dyspersji polimerowej, PL 357294 A1, 2004.
• [16] Maoren, J.: Fireproof bonding glue and production process thereof, CN 101851471 A, 2010.
• [17] Yang, X.: Fireproof glue and method for producing the same, CN 101195735 A, 2008.
• [18] Hoshino, M., Akabane, I.: Fire-retardant glue, KR 20010061695 A, 2001.
• [19] Qi, D., Tan, W., Wang, S., Feng, J.: Non-toxic high-temperature-resistant compound glue for fireproof door, CN 103936386 A, (2014).
• [20] Tokarski, J.: Klejenie i oklejanie elementów z drewna i tworzyw drzewnych, Instytut Technologii Eksploatacji, Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.