تسریع واکنش‌های خودتراکمی چسب چوب تانن کوبراچو با اسید بوریک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری چوب‌شناسی و صنایع چوب، دانشگاه تهران، ایران و دانشگاه مونپولیه، فرانسه

2 استاد گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

3 استاد مؤسسة تحقیقات سیراد، مونپولیه، فرانسه

4 استاد مؤسسة انستیب، دانشگاه نانسی، اپینال، نانسی، فرانسه

5 دانشیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

چسب چوب تانن کوبراچو نرخ خودتراکمی کُندی دارد و در سیستم‌های غیرفرمالدهیدی برای ساخت چندسازه‌های چوبی به زمان پرس طولانی‌تری نسبت به چسب چوب‌های مصنوعی نیاز دارد. در این مطالعه از اسید بوریک برای تحریک و افزایش نرخ خودتراکمی تانن کوبراچو جهت ساخت تخته‌لایة صنوبر استفاده شد. اجزای اصلی چسب عبارت بود از: تانن کوبراچو، هیدروکسید سدیم، هگزامین، اسید بوریک، و ایزوسیانات پلیمری. بررسی ترمومکانیکی چسب‌های ساخته‌شده در فرمول‌های فاقد اسید بوریک نشان داد با افزایش غلظت اولیة تانن از 40 به 50 درصد حداکثر مدول الاستیسیتة چسب افزایش درخور توجهی دارد، در حالی ‌که اضافه‌کردن 20 درصد ایزوسیانات بر مبنای وزن خشک تانن تأثیر محسوسی نداشت. اما، اضافه‌کردن اسید بوریک نه‌تنها زمان و دمای گیرایی چسب را کاهش داد، بلکه مدول الاستیسیتة چسب نیز با افزایش درصد اسید بوریک از دو به چهار درصد (بر مبنای وزن خشک تانن) افزایش معنی‌داری داشت. آزمون مقاومت برشی تخته‌لایه‌ها نتایج مطالعات ترمومکانیکی را تأیید کرد. مقادیر مقاومت برشی در فرمول‌های فاقد اسید بوریک نتوانست حداقل‌های لازم در استاندارد EN 314-2 را تأمین کند، در حالی‌‌ ‌که اضافه‌‌کردن اسید بوریک باعث افزایش معنی‌دار مقادیر برش کششی شد که با افزایش درصد اسید بوریک و تانن روند افزایشی داشت. یافته‌های این تحقیق نشان داد تخته‌های ساخته‌شده با چسب چوب حاوی 50 درصد تانن به همراه 2 تا 4 درصد اسید بوریک کیفیت چسبندگی لازم را برای مصارف داخل ساختمان دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Accelerated Autocondensation of Quebracho Tannin Wood Adhesive by Boric Acid

نویسندگان [English]

  • Davood Efhamisisi 1
  • Yahya Hamzeh 2
  • Marie-France Thevénon 3
  • Ali Naghi Karimi 2
  • Antonio Pizzi 4
  • Kambiz Pourtahmasi 5
1 Ph. D. Student, University of Tehran, Iran & Montpellier University 2, Montpellier, France
2 Professor, Department of Wood and Paper Sciences and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran
3 Professor, Wood preservation laboratory, UR40, CIRAD, Montpellier, Montpellier, France
4 Professor, ENSTIB-LERMAB, Nancy University, Epinal, Nancy, France
5 Associate Professor, Department of Wood and Paper Sciences and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Kataj, I.R. Iran.
چکیده [English]

Quebracho tannin wood adhesive in non formaldehyde approach has low autocondensation rate and needs more press time than formaldehyde-based wood adhesives to produce wood composites. In this study, boric acid was used to increase autocondensation rate of quebracho tannin adhesive to make poplar plywood. The main ingredients of the adhesives include quebracho tannin, NaOH, hexamine, boric acid and polymeric isocyanate (PMDI). Thermomechanical analysis of control adhesives (without boric acid) showed maximum Young’s modulus values increased with increasing tannin initial concentration from 40% to 50% (m/m), while no significant effect has been found by adding 20% PMDI based on the tannin solid content. The addition of the boric acid not only (1) lowered time and temperature of hardening, (2) but also increased Young’s modulus values of the adhesive by adding boric acid from 2% to 4% based on the solid content of the tannin.. Tensile shear strength of the plywoods confirmed thermomechanical previous results. Tensile shear values did not meet EN 314-2 requirements for interior plywood classification without boric acid systems. While boric acid significantly increased tensile shear values which had ascending trend with increasing boric acid and tannin concentration. The current study indicates that plywoods were made by 50% quebracho tannin and 2-4% boric acid meet the relevant performance requirements for interior applications.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • autocondensation
  • Boric acid
  • polymeric isocyanate
  • poplar plywood quebracho tannin
  • tensile shear
  • thermomechanic
[1]. Pizzi, A. and Mittal, K.L. (2003). Handbook of Adhesive Technology, Marcel Dekker INC Press. 1036pp.
[2]. Pizzi, A. (2006). Recent developments in eco-efficient bio-based adhesives for wood bonding: opportunities and issues. Journal of Adhesion Science and Technology, 20(8): 829-846.
[3]. Tondi, G. and Pizzi, A. (2009). Tannin-based rigid foams: characterization and modification. Industrial Crop and Products, 29(2-3): 356-363.
[4]. Meikleham N, Pizzi, A. and Stephanou A. (1994). Induced accelerated autocondensation of polyflavonoid tannins for phenolic polycondensates I. 13C-NMR, 29Si-NMR, X-ray, and polarimetry studies and mechanism. Journal of Applied Polymer Science, 54(12): 1827-1845.
[5]. Pizzi, A., Meikleham, N., Dombo, B. and Roll, W. (1995). Autocondensation-based, zero-emission, tannin adhesives for particleboard. Holz als Roh- und Werkstoff, 53(3): 201-204.
[6]. Theis, M. and Grohe, B. (2002). Biodegradable lightweight construction boards based on tannin/hexamine bonded hemp shaves. Holz Roh Werkst, 60(4): 291-296.
[7]. Caldeira, F. (2010). Boron in wood preservation: a review in its physico-chemical aspects. Silva Lusitana, 18(2): 179-196.
[8]. Thevenon, M.F., Tondi, G. and Pizzi, A. (2010). Environmentally friendly wood preservative system based on polymerized tannin resin-boric acid for outdoor applications. Maderas Ciencia y Tecnología, 12(3): 253–257.
[9]. Pizzi, A., and Baecker, A. (1996). A new boron fixation mechanism for environment friendly wood preservatives. Holzfurschung, 50 (6): 507–510.
[10]. Tondi, G., Wieland, S., Lemenager, N., Petutschnigg, A., Pizzi, A. and Thévenon, M.F. (2012a). Efficacy of tannin in fixing boron in wood: fungal and termites resistance. BioRessources, 7(1): 1238-1252.
[11]. Tondi, G., Palanti, S., Wieland, S., Thevenon, M. F., Petutschnigg, A. and Schnable, T. (2012b). Durability of tannin-boron-treated timber. BioResources 7(4): 5138-5151.
[12]. Moubarik, A., Mansouri, H. R., Pizzi, A., Charrier, F., Allal, A. and Charrier, B. (2013). Corn flour-mimosa tannin-based adhesives without formaldehyde for interior particleboard production. Wood Science and Technology, 47(4): 675-683.
[13]. Osman, Z. (2012). Thermomechanical analysis of the tannins of Acacia Nilotica spp. Nilotica as a rapid tool for the evaluation of wood–based adhesives. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 107(2): 709-716.
[14]. EN 326-1 (1994). Wood-based panels- Sampling, cutting and inspection - Part 1: Sampling and cutting of test pieces and expression of test results. 10 pp.
[15]. EN 314-1, (2004). Plywood, bonding quality, Part 1: Test Methods. 18 pp.
[16]. Kamoun, C., Pizzi, A. and Garcia, R. (1998). The effect of humidity on cross-linked and entanglement networking of formaldehyde-based wood adhesives. Holz Roh Werkst, 56:235-243.
[17]. Valenzuela, J., von Leyser, E., Pizzi. A., Westermeyer, C. and Gorrini, B. (2012). Industrial production of pine tannin-bonded particleboard and MDF. European Journal of Wood and Wood Products, 70(5): 735-740.
[18]. EN 314-2 (1993). Plywood, bonding quality, Part 2: Requirements. 12pp.
[19]. Moubarik, A., Charrier, B., Charrier, F., Antonio, A. and Allal, A. (2009). Evaluation of decay resistance of wood products made from borax-impregnated wood and bonded with a formaldehyde-free cornstarch and tannin adhesive. Annals of Forest Science, 66(1): 109.
[20]. EN 636 (2003). Plywood – Specifications. 12pp.