Selected properties of MDF boards bonded with various fractions of recycled HDPE particles

• Autorzy: Borysewicz Igor , Kowaluk Grzegorz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0053.9306

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Selected properties of MDF boards bonded with various fractions of recycled HDPE particles. The substitution of non-renewable, formaldehyde-based amine wood binders in the wood-based composites industry is one of the main directions of trials and research. On the other hand, a bigger effort should be put into carbon capture and storage (CCS) activity, especially in the case of oil-based plastics, to extend their life in the products. The aim of the research was to use waste high-density polyethylene (HDPE) in MDF panels and determine their selected properties, including modulus of elasticity in bending, bending strength, internal bond, thickness swelling, water absorption, screw withdrawal resistance, density profile when referred to the fraction of used HDPE. The panels were created in laboratory conditions with a 50% weight content of HDPE particles of different fractions (<1 mm, <2 mm, <4 mm, and a mixed fraction containing 25% of each fraction and unsorted waste). The results show that the highest strength and modulus of elasticity were obtained for panels with plastic fractions below 1 mm. This fraction also achieved the lowest results for water absorption and thickness swelling. The fraction of the used plastic has no significant effect on screw withdrawal resistance. The negative impact of using larger fractions in the board is noticeable, however, for the mixed fraction, the results are similar to the finest fraction in terms of the internal bond, thickness swelling, and water absorption. The addition of HDPE can have a beneficial effect on the parameters of MDF panels. It is possible to create fibreboards from wasted plastic, store carbon dioxide in them, and upcycle them. In the discussed panels, the only binder for wood fibres was HDPE, so panels should not emit formaldehyde from the binder.

PL

Wybrane właściwości płyt MDF klejonych różnymi frakcjami cząstek HDPE pochodzących z recyklingu. Zastąpienie nieodnawialnych, aminowych spoiw do drewna na bazie formaldehydu w przemyśle kompozytów drewnopochodnych jest jednym z głównych kierunków prób i badań. Z drugiej strony należy włożyć większy wysiłek w działania związane z wychwytywaniem i składowaniem dwutlenku węgla (CCS), zwłaszcza w przypadku tworzyw ropopochodnych, aby wydłużyć ich żywotność w produktach. Celem badań było wykorzystanie odpadowego polietylenu o wysokiej gęstości (HDPE) w płytach MDF i określenie ich wybranych właściwości, w tym modułu sprężystości przy zginaniu, wytrzymałości na zginanie, wytrzymałości na rozciąganie prostopadłe, spęcznienia na grubość, nasiąkliwości, oporu przy osiowym wyciąganiu wkręta, profilu gęstości w odniesieniu do do frakcji zużytego HDPE. Płyty powstały w warunkach laboratoryjnych z 50% wagową zawartością cząstek HDPE o różnych frakcjach (<1 mm, <2 mm, <4 mm oraz frakcja mieszana zawierająca po 25% każdej frakcji oraz odpady niesortowane). Z przeprowadzonych badań wynika, że największą wytrzymałość i moduł sprężystości uzyskano dla płyt o udziale tworzywa sztucznego poniżej 1 mm. Frakcja ta uzyskała również najniższe wyniki pod względem nasiąkliwości i spęcznienia na grubość. Frakcja zastosowanego tworzywa sztucznego nie ma istotnego wpływu na opór przy osiowym wyciąganiu wkręta. Negatywny wpływ stosowania większych frakcji w płytach jest zauważalny, jednak dla frakcji mieszanej wyniki są zbliżone do frakcji najdrobniejszej pod względem wytrzymałości na rozciąganie prostopadłe, spęcznienia na grubość i nasiąkliwości. Dodatek HDPE może korzystnie wpłynąć na parametry płyt MDF. Ze zużytego plastiku można tworzyć płyty pilśniowe, magazynować w nich dwutlenek węgla i poddawać je recyklingowi. W omawianych płytach jedynym spoiwem do włókien drzewnych był HDPE, więc płyty nie powinny wydzielać formaldehydu ze spoiwa.

Słowa kluczowe

EN

plastic; MDF; HDPE; fiberboard

PL

tworzywo sztuczne; MDF; HDPE; płyta pilśniowa

• Wydawca: Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology
• Rocznik: 2023
• Tom: No. 123
• Strony: 19--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Borysewicz Igor

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

autor

Kowaluk Grzegorz

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

Bibliografia

• 1. ADHIKARY, K. B., PANG, S., AND STAIGER, M. P. (2008). “Dimensional stability and mechanical behaviour of wood-plastic composites based on recycled and virgin high-density polyethylene (HDPE),” Composites Part B: Engineering, 39(5), 807–815. DOI: 10.1016/j.compositesb.2007.10.005BORYSIUK, P., AND AURIGA, R. (2022). “Wood plastic composites as a substitution for HDF,” Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW, 119, 84–93. DOI: 10.5604/01.3001.0016.1869CHANG, L., GUO, W., AND TANG, Q. (2016). “Assessing the Tensile Shear Strength and Interfacial Bonding Mechanism of Poplar Plywood with High-density Polyethylene Films as Adhesive,” BioResources, 12(1), 571–585. DOI: 10.15376/biores.12.1.
• 2. EKPUNOBI, U. E., EBOATU, A. N., AND OKOYE, P. A. (2013). “Comparative study on the effect of density on water absorption of particle boards produced from Nipa palm fibres with HDPE wastes,” Pertanika Journal of Science and Technology, 21(2), 499–506.
• 3. EN 310. (1993). Wood-Based Panels. Determination of Modulus of Elasticity in Bending and of Bending Strength, European Committee for Standardization, Brussels, Belgium.
• 4. EN 317. (1993). Particleboards and fiberboards – Determination of swelling in thickness after immersion in water, European Committee for Standardization, Brussels, Belgium.
• 5. EN 319. (1993). Particleboards and Fibreboards. Determination of Tensile Strength Perpendicular to the Plane of the Board, European Committee for Standardization, Brussels, Belgium.
• 6. EN 320. (2011). Particleboards and fibreboards - Determination of resistance to axial withdrawal of screws, European Committee for Standardization, Brussels, Belgium.
• 7. EN 323. (1993). “Wood-based panels - Determination of density,” European Committee for Standardization, Brussels, Belgium.
• 8. EN 622-5. (2009). Fiberboards. Specifications. Requirements for dry process boards (MDF), European Committee for Standardization: Brussels, Belgium.
• 9. GAUGLER, M., LUEDTKE, J., GRIGSBY, W. J., AND KRAUSE, A. (2019). “A new methodology for rapidly assessing interfacial bonding within fibre-reinforced thermoplastic composites,” International Journal of Adhesion and Adhesives, Elsevier Ltd, 89(November 2018), 66–71. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2018.11.010.
• 10. GUMOWSKA, A., AND KOWALUK, G. (2023). “Physical and Mechanical Properties of High Density Fiberboard Bonded with Bio-Based Adhesives,” Forests, 14(1). DOI: 10.3390/f14010084.
• 11. HOSSEINAEI, O., WANG, S., TAYLOR, A. M., AND KIM, J. W. (2012). “Effect of hemicellulose extraction on water absorption and mold susceptibility of wood-plastic composites,” International Biodeterioration and Biodegradation, Elsevier Ltd, 71, 29–35. DOI: 10.1016/j.ibiod.2011.12.015.
• 12. SALA, C. M., ROBLES, E., AND KOWALUK, G. (2020). “Influence of Adding Offcuts and Trims with a Recycling Approach on the Properties of High-Density Fibrous Composites,” Polymers, 12. DOI: 10.3390/polym12061327.
• 13. SHAJI, G., HOVAN, G., AND GABRIO, M. (2022). “Superworms can Help Reduce Plastic Pollution by Being Capable of Eating Through Plastic Waste,” Partners Universal International Research Journal, (December), 13–19. DOI: 10.5281/zenodo.7419740.
• 14. SHAMLOU, M., AND SAFA, A. (2021). “Human Health Risk Assessment of Formaldehyde for medium density fiberboard Productions Human Health Risk Assessment of Formaldehyde for medium density fiberboard Productions,” in: Conference on Civil Engineering, Urban Planning, Architecture and Environment.
• 15. SIVAN, A., GILAN, I., AND SANTO, M. (2011). “The roles of bacterial biofilm and oxidizing enzymes in the biodegradation of plastic by the bacterium Rhodococcus ruber (C208),” BIOGEOSCIENCES.
• 16. SONG, W., ZHAO, F., YU, X., WANG, C., WEI, W., AND ZHANG, S. (2015). “Interfacial characterization and optimal preparation of novel bamboo plastic composite engineering materials,” BioResources, 10(3), 5049–5070. DOI: 10.15376/biores.10.3.5049-5070.
• 17. SORMUNEN, P., AND KÄRKI, T. (2019). “Recycled construction and demolition waste as a possible source of materials for composite manufacturing,” Journal of Building Engineering, Elsevier Ltd, 24(March), 100742. DOI: 10.1016/j.jobe.2019.100742.
• 18. SUCHORAB, B., WRONKA, A., AND KOWALUK, G. (2023). “Towards circular economy by valorization of waste upholstery textile fibers in fibrous wood-based composites production,” European Journal of Wood and Wood Products, Springer Berlin Heidelberg, (0123456789), 1–7. DOI: 10.1007/s00107-023-01929-4.
• 19. WRONKA, A., AND KOWALUK, G. (2019). “Influence of density on selected properties of furniture particleboards made of raspberry Rubus idaeus L. lignocellulosic particles,” Annals of WULS, Forestry and Wood Technology, 105(105), 113–124. DOI: 10.5604/01.3001.0013.7719.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).