Sahil Çamı Kabuk Taneni Bazlı Biyotutkal Üretimi ve Karakterizasyonu

Bu çalışmada biyobazlı ahşap tutkalı geliştirilmesi için sahil çamı kabuklarından tanen ekstrakte edilmesini ve formaldehit içermeyen ahşap panel levha üretiminde kullanılacak biyotutkal hazırlanmış ve karakterize edilmiştir. Tanenler, fenolik yapıya sahip doğal biyopolimerler olup, biyotutkal üretimi için önemli reaktiflerdir. Kabuklar öğütülerek çeşitli ekstraksiyon çözeltileri (sıcak su, üre, sodyum sülfit + sodyum karbonat) ile işlem görmüş ve ekstrakte edilen tanen verimi ve stiasny sayısı değerleri belirlenmiştir. Ekstraksiyon işlemi pilot ölçekli ekstraksiyon reaktöründe gerçekleştirilmiştir. En yüksek tanen verimi, %18,52 oranıyla sodyum sülfit + sodyum karbonat içeren çözeltide elde edilmiştir. Elde edilen tanen çözeltileri, %5 hekzametilen tetramin (HMTA) sertleştirici olarak kullanılarak formaldehit içermeyen biyotutkal formülasyonları oluşturulmuş ve bu tutkalların fizikokimyasal özellikleri (katı madde miktarı, jelleşme süresi, pH, viskozite, yoğunluk, yüzey gerilimi) belirlenmiştir. Biyotutkalların yapışma performansı lap shear testi ile değerlendirilmiş ve ticari üre-formaldehit tutkalına yakın mukavemet değerleri elde edilmiştir. Özellikle sülfit ve üre bazlı ekstraktlardan üretilen biyotutkallarda viskozite ve jel süresi açısından kullanılabilir sonuçlar elde edilmiştir. Bu sonuçlar, atık orman ürünlerinin yüksek katma değerli biyotutkallar üretmek için kullanılabileceğini ve çevre dostu alternatifler geliştirilerek formaldehit içeren petrol bazlı sentetik tutkallara sürdürülebilir bir alternatif oluşturulabileceğini göstermektedir.

In this study, tannins were extracted from maritime pine bark to develop a bio-based wood adhesive. A formaldehyde-free bioadhesive was formulated, characterized, and evaluated for its potential use in wood panel board production. Tannins, natural biopolymers with a phenolic structure, are key biocompound in bioadhesive production. The bark was ground and treated with various extraction solutions, including hot water, urea, and a combination of sodium sulfite and sodium carbonate. The extracted tannin yield and stiasny number were determined, with the highest tannin yield (18.52%) obtained using the Na2SO3-Na2CO3 solution. The extraction process was conducted in a pilot-scale extraction reactor. The extracted tannin solutions were then formulated into formaldehyde-free bioadhesives by incorporating 5% hexamethylene tetramine (HMTA) as a hardener. The properties of these adhesives including solid content, gelation time, pH, viscosity, density, and surface tension were analyzed. Adhesion performance was assessed through lap shear tests, revealing strength values comparable to commercial urea formaldehyde adhesives. Notably, bioadhesives derived from sulfite- and urea-based extracts demonstrated usable results in terms of viscosity and gelation time. These findings indicate that waste forest products can be transformed into high value bioadhesives, providing a sustainable alternative to petroleum based adhesives containing formaldehyde. By developing environmentally friendly adhesive formulations, this study contributes to the advancement of sustainable materials in the wood industry.