The possible reduction of phenol-formaldehyde resin spread rate by its nanocellulose-reinforcement in plywood manufacturing process

• Autorzy: Kawalerczyk Jakub , Dziurka Dorota , Mirski Radosław

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0014.6420

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The possible reduction of phenol-formaldehyde resin spread rate by its nanocellulose-reinforcement in plywood manufacturing process. The aim of the study was to investigate the possibility of phenol-formaldehyde (PF) resin consumption in plywood by its reinforcement with cellulosic nanoparticles (NCC). In order to determine the possible reduction of resin spread rate bonding quality was assessed both after boiling in water for 24h and after ageing test including i.e. boiling in water. Studies have shown that the addition of nanocellulose made it possible to significantly reduce the amount of the applied adhesive. Reference samples were characterized by similar shear strength values to experimental plywood manufactured with the adhesive application of 140 g/m2. NCC-reinforcement resulted also in the increase of mechanical properties such as modulus of elasticity and bending strength. The analysis of the data confirmed the tendency observed during bonding quality evaluation and it was concluded that resin modification allowed to reduce its spread rate by 30 g/m2.

PL

Możliwość obniżenia ilości nanoszonej żywicy PF w produkcji sklejki poprzez jej modyfikację z wykorzystaniem nanocelulozy. Celem badań było określenie możliwości obniżenia ilości nanoszonej na forniry żywicy fenolowo-formaldehydowej (PF) poprzez jej modyfikację z wykorzystaniem nanocelulozy. Zbadana została jakość sklejenia sklejki zarówno po moczeniu w wodzie przez 24 h, jak i po gotowaniu. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono, iż nanomodyfikacja żywicy pozwoliła na zmniejszenie ilości mieszaniny klejowej nanoszonej w procesie produkcyjnym sklejki. Próbki referencyjne charakteryzujące się naniesieniem w ilości 170 g/m2 osiągnęły wartości na poziomie próbek wytworzonych z naniesieniem modyfikowanej żywicy w ilości 140 g/m2. Dodatek nanocelulozy spowodował również poprawę właściwości mechanicznych sklejki takich jak moduł sprężystości czy wytrzymałość na zginanie. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, iż wprowadzenie nanocząstek do żywicy PF pozwoliło na obniżenie ilości nanoszonej żywicy o 30 g/m2.

Słowa kluczowe

EN

nanocellulose; phenol-formaldehyde adhesive; filler; plywood

• Wydawca: Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology
• Rocznik: 2020
• Tom: No. 111
• Strony: 21--26
• Opis fizyczny: Bibliogr, 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kawalerczyk Jakub

• Poznań University of Life Sciences, Faculty of Wood Technology, Department of Wood-Based Materials

autor

Dziurka Dorota

• Poznań University of Life Sciences, Faculty of Wood Technology, Department of Wood-Based Materials

autor

Mirski Radosław

• Poznań University of Life Sciences, Faculty of Wood Technology, Department of Wood-Based Materials

Bibliografia

• 1. ATTA-OBENG E., BRIAN K.V., FASINA O., AUAD M.L., JIANG W. 2013: Cellulose Reinforcement of Phenol Formaldehyde: Characterization and Chemometric Elucidation. International Journal of Composite Materials 3(3); 61–68.
• 2. BEKHTA P., MARUTZKY R. 2007: Reduction of glue consumption in the plywood production by using previously compressed veneer. Holz als Roh- und Werkstoff 65; 87–88.
• 3. DUKARSKA D., CZARNECKI R. 2016: Fumed silica as a filler for MUPF resin in the process of manufacturing water-resistant plywood. European Journal of Wood and Wood Products 74; 5–14.
• 4. EN 310: 1993: Wood-based panels – determination of modulus of elasticity in bending and of bending strength.
• 5. EN 314-1: 2004: Plywood. Bonding quality. Test methods.
• 6. EN 314-2: 1993: Plywood. Bonding quality. Requirements
• 7. FAO (The Food and Agriculture Organization of United Nations) 2017: Global forest products facts and figures. 1–17.
• 8. KAWALERCZYK J., DZIURKA D., MIRSKI R., GRZEŚKOWIAK W. 2019a: The effect of veneer impregnation with a mixture of potassium carbonate and urea on the properties of manufactured plywood. Drewno 62(203); 107–116.
• 9. KAWALERCZYK J., DZIURKA D., MIRSKI R., TROCIŃSKI A. 2019b: Flour fillers with urea-formaldehyde resin in plywood. BioResources 14(3); 6727–6735.
• 10. KLEMM D., HEUBLEIN B., FINK H.P., BOHN A. 2005: Cellulose: Fascinating Biopolymer and Sustainable Raw Materials. Angewandte Chemie International Edition 44; 3358–3393.
• 11. LIU C., ZGANG Y., WANG S., MENG Y., HOSSEINAEI O. 2014: Micromechanical properties of the interphase in cellulose nanofiber-reinforced phenol-formaldehyde bondlines. BioResources 9(3); 5529–5541.
• 12. ONG H.R., KHAN M.R., PRASAD D.R. YOUSUF A. 2018: Palm kernel mean as a melamine urea formaldehyde adhesive filler for plywood applications. International Journal of Adhesion and Adhesives 85; 8–14.
• 13. POLJANSEK I., KRAJNC M. 2005: Characterization of Phenol-Formaldehyde Prepolymer Resins by In Line FT-IR Spectroscopy. Acta Chimica Slovenica 52; 238–244.
• 14. RÉH, R., IGAZ, R., KRIŠŤÁK, Ľ., RUŽIAK, I., GAJTANSKA, M., BOŽÍKOVÁ, M., KUČERKA, M. 2019: Functionality of beech bark in adhesive mixtures used in plywood and its effect on the stability associated with material systems. Materials 12(8).
• 15. SINGHA A.S., THAKUR V.K. 2008: Mechanical properties of natural fiber reinforced polymer composites. Bulletin of Materials Science 31(5); 791–799.
• 16. VEIGEL S., MULLER U., KECKES J., OBERSRIEBNIG M., GINDL-ALTMUTTER W. 2011: Cellulose nanofibrils as filler for adhesives: effect on specific fracture energy of solid wood-adhesive bonds. Cellulose 18; 1227–1237.
• 17. VEIGEL S., RATHKE J., WEIGL M., GINDL-ALMUTTER W. 2012: Particle board and oriented strand board prepared with nanocellulose-reinforced adhesive. Journal of Nanomaterials 15; 1–8.
• 18. VINEETH S.K., GADHAVE R.V., GADEJAR P.T. 2019: Nanocellulose Applications in Wood Adhesives – Review. Open Journal of Polymer Chemistry 9; 63–75.
• 19. ZHANG H., ZHANG J., SONG S., WU G., PU J. 2011: Modified nanocrystalline cellulose form two kinds of modifiers used for improving formaldehyde emission and bonding strength of urea-formaldehyde resin adhesives. BioResources 6(4); 4430–4438.
• 20. ZIMMERMAN T., POHLER E., GEIGER T. 2004: Cellulose fibrils for polymer reinforcement. Advanced Engineering Materials 6(9); 754–761.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).