Ceramiczne wypełniacze jako jeden ze składników kompozycji ognioochronnego kleju na bazie polioctanu winylu

• Autorzy: Góral Zuzanna , Mastalska-Popławska Joanna , Izak Piotr , Czekaj Piotr , Lizis Paweł

Warianty tytułu

EN

Ceramic fillers as one of the components of the fire-retardant adhesive based on polyvinyl acetate

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono badania nad formułą kleju o poprawionych właściwościach ognioochronnych przeznaczonego do łączenia elementów drewnianych i drewnopochodnych. Na bazę klejową został wybrany komercyjnie dostępny klej do drewna D2 wikolowy (Dragon Poland), stanowiący dyspersję wodną polioctanu winylu. Przebadano kaolin, włókna szklane i krzemionkę pod kątem zastosowania ich w roli wypełniacza w tworzonej formule klejowej. W tym celu analizowano wpływ ich 5- i 10-procentowego dodatku do bazy D2 na właściwości tego kleju. Wykonano badania reologiczne, wytrzymałościowe, termiczne i reakcji na ogień. Na ich podstawie wytypowano kaolin jako najlepszy dodatek. Kaolin KOC nie tylko zmniejsza ubytek masy przygotowanej kompozycji klejowej (a więc pełni rolę wypełniacza), ale również opóźnia o 50 °C ostateczną degradację kleju D2 w wysokich temperaturach. Ponadto, również palność drewna sklejonego klejem z dodatkiem kaolinu była również najmniejsza spośród badanych – najniższa wartość liniowej szybkości palenia, gaśnięcie płomienia w teście UL-94. Natomiast zaletą dodatku włókien szklanych jest możliwość obniżenia lepkości mieszaniny klejowej jednak z jednoczesnym pogorszeniem parametrów wytrzymałościowych. Odwrotna sytuacja występuje w przypadku dodatku SiO2. Dodatek krzemionki jest korzystny ze względu na wytrzymałość mechaniczną, która nie pogarsza się znacząco jak w przypadku pozostałych dodatków. Jednakże jednocześnie niekorzystnie wpływa ona na właściwości reologiczne kleju. Zostało to zauważone zwłaszcza dla 10% dodatku SiO2, gdzie mieszanka klejowa utraciła właściwości adhezyjne.

EN

The paper presents research on the formula of an adhesive with improved fire-retardant properties intended for joining wooden and wood-based elements. A commercially available wikol glue for wood D2 (Dragon Poland), being a water dispersion of polyvinyl acetate, was chosen as the adhesive base. Kaolin, glass fibres and silica were tested in terms of their use as a filler in the created adhesive formula. For this purpose, the influence of their 5% and 10% additions to the D2 base on the properties of this adhesive was analysed. Rheological, strength, thermal and reaction to fire tests were performed. On their basis, kaolin was selected as the best supplement. Kaolin KOC not only reduces the weight loss of the prepared adhesive composition (and thus acts as a filler), but also delays the final degradation of the D2 adhesive at high temperatures by 50 °C. Moreover, also the flammability of wood glued with kaolin glue was the lowest among the tested - the lowest value of the linear burning speed, flame extinction in the UL-94 test. On the other hand, the advantage of the addition of glass fibres is the possibility of lowering the viscosity of the adhesive mixture, but at the same time worsening the strength parameters. The opposite is true for the addition of SiO2. The addition of silica is advantageous in terms of mechanical strength, which does not deteriorate significantly as with the other additives. However, it also adversely affects the rheological properties of the adhesive. This was especially noticed for the 10% SiO2 addition, where the adhesive mixture lost its adhesive properties.

Słowa kluczowe

PL

ceramiczne wypełniacze; kleje do drewna; drewno; palność

EN

ceramic fillers; wood adhesives; wood; flammability

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2021
• Tom: T. 73, nr 1
• Strony: 26--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Góral Zuzanna

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

autor

Mastalska-Popławska Joanna

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

autor

Izak Piotr

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

autor

Czekaj Piotr

• Dragon Poland Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp. k., ul. Rtm. W. Pileckiego 5, 32-050 Skawina

autor

Lizis Paweł

• Dragon Poland Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp. k., ul. Rtm. W. Pileckiego 5, 32-050 Skawina

Bibliografia

• [1] Krzysik, F.: Nauka o drewnie, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1974.
• [2] Lis, Z., Rapp, P.: Drewno i materiały drewnopochodne, w Budownictwo ogólne, t.1, Materiały i wyroby budowlane, red. B. Stefańczyk. Arkady, Warszawa 2005
• [3] Harada, T., Matsunaga, H., Kataoka, Y., Kiguchi, M., Matsumura, J.: Weatherability and combustibility of fire-retardant-impregnated wood after accelerated weathering tests, J. Wood Sci., 55, (2009), 359-366.
• [4] Tsioptsias, C., Panayiotou, C.: Thermal stability and hydrophobicity enhancement of wood through impregnation with aqueous solutions and supercritical carbon dioxide, J. Mater. Sci., 46, (2011), 5406-5411.
• [5] Şadiye Yasar Ş., Said Fidan M., Yaşar M., Atar M., Alkan E.: Combustion properties of impregnated spruce (Piceaorientalis L.) wood, Constr. Build. Mater., 143, (2017), 574-579.
• [6] Harada, T., Nakashima, Y., Anazawa, Y.: The effect of ceramic coating of fire-retardant wood on combustibility and weatherability, J. Wood Sci., 53, (2007), 249-254.
• [7] Li X., Zhao Z., Wang Y., Yan H., Zhang X., Xu B.: Highly efficient flame retardant, flexible, and strong adhesive intumescent coating on polypropylene using hyperbranched polyamide, Chem. Eng. J., 324, (2017), 237-250
• [8] Puri, R. G., Khanna, A. S.: Intumescent coatings: A review on recent progress, J. Coat. Technol. Res., 14, 1, (2017), 1-20.
• [9] Kazmina, O., Lebedeva, E., Mitina, N., Kuzmenko, A.: Fire-proof silicate coatings with magnesium-containing fire retardant, J. Coat. Technol. Res., 15, 3, (2018), 543-554.
• [10] Żenczykowski, W.: Budownictwo ogólne, t. 1: Materiały i wyroby budowlane, Arkady, Warszawa 1976.
• [11] Zenkteler, M.: Kleje i klejenie drewna, Wydawnictwo Akademii Rolniczej w Poznaniu, Poznań 1996.
• [12] Rowell, R. M. (ed): Handbook of Wood Chemistry and Wood Composites, CRC Press (2012).
• [13] Lu S-Y., Hamerton, I.: Recent developments in the chemistry of halogen-free flame retardant polymers, Prog. Polym. Sci., 27, (2002), 1661-1712.
• [14] Dasari, A., Yu Z-Z., Cai G-P., Mai Y-W.: Recent developments in the fire retardancy of polymeric materials, Prog. Polym. Sci., 38, (2013), 1357-1387.
• [15] Minkon Ltd, Flamebond Range – materiały informacyjne.
• [16] Promat TOP Sp. z o. o., Promat-K84 – materiały informacyjne.
• [17] Polyseam Ltd, Protecta FR IPT – materiały informacyjne.
• [18] BRANDDEX Sp. z o.o., Palstop KL – materiały informacyjne.
• [19] Wang W., Zammarano, M., Shields, J. R., Knowlton, E. D., Kim, I., Gales, J. A., Hoehler, M. S., Li, J.: A novel application of silicone-based flame-retardant adhesive in plywood, Constr. Build. Mater., 189, (2018), 448-459.
• [20] Lee, S. J., Thole, V.: Investigation of modified water glass as adhesive for wood and particleboard: mechanical, thermal and flame retardant properties, Eur. J. Wood Wood Prod., 76, (2018), 1427-1434.
• [21] Kaboorani, A., Riedl, B.: Improving performance of polyvinyl acetate (PVA) as a binder for wood by combination with melamine based adhesives, Int. J. Adhes. Adhesiv., 31, (2011), 605-611.
• [22] Tankut, N., Bardak, T., Sozen, E., Naci Tankut, A.: The effect of different nanoparticles and open time on bonding strength of poly (vinyl acetate) adhesive, Measurement, 81, (2016), 80-84.
• [23] Chiozza, F., Santoni, I., Pizzo, B.: Discoloration of poly(vinyl acetate) (PVAc) gluelines in wood assemblies, Polymer Degrad. Stab., 157, (2018), 90-99
• [24] Rasana, N., Jayanarayanan, K, Deeraj, B. D. S., Joseph, K.: The thermal degradation and dynamic mechanical properties modeling of MWCNT/glass fiber multiscale filler reinforced polypropylene composites, Comp. Sci. Techn., 169, (2019), 249-259.
• [25] IEC 60695-11-10:2013/AC1:2014 (2014) - Fire hazard testing – Part 11-10: Test flames – 50 W horizontal and vertical flame test methods, IEC standards.
• [26] 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), Polymer Degrad. Stab., 121, (2015), 321-330.
• [27] Ptáček, P., Opravil, T, Šoukal, F., Wasserbauer, J., Másilko, J., Baráček, J.: The influence of structure order on the kinetics of dehydroxylation of kaolinite, J. Eur. Ceram. Soc., 33, (2013), 2793-2799.
• [28] Gasparini, E., Tarantino, S. C., Ghigna, P., Riccardi, M. P., Cedillo-González, E. I., Siligardi, C., Zema, M.: Thermal dehydroxylation of kaolinite under isothermal conditions, Appl. Clay Sci., 80-81, (2013), 417-425.
• [29] Kawałko, A.: Synteza i właściwości fizykochemiczne układu SiO2-SnO2 otrzymanego metodą zol-żel w środowisku bezwodnym, rozprawa doktorska, promotor: prof. dr hab. P. Kirszensztejn, Poznań: Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, 2012.
• [30] Y. Feng, B. Wang, F. Wang, Y. Zhao, C. Liu, J. Chen, C. Shen: Thermal degradation mechanism and kinetics of polycarbonate/silica nanocomposites, Polymer Degrad. Stab., 107, (2014),129-138.