Разработка нетоксичного клея для фанеры

Фанера и другие композитные изделия из дерева широко используются в домашнем строительстве, мебели и декоре. Они часто изготавливаются с использованием клеев и смол, которые содержат потенциально канцерогенные химические вещества, такие как формальдегид.

Материалы для изготовления домашней мебели, декора и полов — это композитные изделия из дерева, которые выпускаются большими листами. Но клеи и смолы, скрепляющие ДСП, ДВП и фанеру, обычно содержат формальдегид и могут выделять этот вероятный канцероген в воздух. Исследователи, сообщающие сегодня (11 мая 2022 г.) в ACS Applied Materials & Interfaces, чтобы разработать нетоксичный клей, объединили глюкозу и лимонную кислоту — сахар и ингредиент апельсинового сока — в прочный водостойкий клей для дерева для фанеры.

Формальдегид из фанеры

Чтобы сделать фанеру, производители склеивают тонкие слои дерева, а затем отверждают материал под давлением и нагреванием, создавая большие гибкие панели. Одним из наиболее популярных клеев для этого применения является мочевиноформальдегидная смола, потому что она недорогая и прочно сцепляется с древесиной. Однако выбросы формальдегида из фанеры с этим типом смолы вызывают опасения для здоровья и окружающей среды. Предыдущие исследования показали, что растворы сахарозы, двухкомпонентного сахара, состоящего из глюкозы и фруктозы, и лимонной кислоты образуют натуральный и водостойкий клей для дерева. Однако катализатор хлорида цинка необходим для снижения энергозатрат на отверждение фанеры, что также снижает прочность клея.

Лимонная кислота и глюкоза производят клей для дерева, который создает прочную, водостойкую трехслойную фанеру. Кредит: адаптировано из ACS Applied Materials & Interfaces 2022, DOI: 10.1021/acsami.2c02859

Испытание на прочность

• Исследователи нагревали растворы глюкозы и различного количества лимонной кислоты до липкой жидкости, которую они наносили на шпон из тополя.
• Затем они сложили три шпона и прессовали их в один лист при температуре 392° F (200° C) в течение шести минут.
• Команда разрезала листы на более мелкие куски для испытаний на прочность и обнаружила, что при давлении более 101 psi все образцы фанеры ломались вдоль волокон древесины, а не по клеевым швам.

Эти результаты удовлетворяют стандартным требованиям к фанере в Китае. Когда образцы фанеры замачивали в горячей или кипящей воде, только образцы, изготовленные с отношением лимонной кислоты к глюкозе выше 0,6, имели прочность сцепления, которая удовлетворяла стандартному требованию. Исследователи связывают эти результаты с увеличением эфирных связей между лимонной кислотой и древесиной, что увеличивает прочность связывания с древесиной и водостойкость.

Исследователи говорят, что клеи на основе лимонной кислоты и глюкозы перспективны для деревообрабатывающей промышленности.

Авторы выражают благодарность Национальному фонду естественных наук Китая, Фонду естественных наук провинции Юньнань, проекту 111 и Национальному исследовательскому агентству Франции (ANR).

Источник

Метки: Материаловедение