Effect of urea formaldehyde resin reinforced with sodium carboxymethylcellulose (Na- CMC) on particleboard properties and formaldehyde emission

Abstract

Formaldehyde-containing urea formaldehyde (UF), widely used in the production of wood-based composite boards, and modified or reinforced with various additives, determines performance. In this study, urea formaldehyde (UF) was used as an adhesive in the production of particleboard by being reinforced with sodium carboxymethylcellulose (Na-CMC) because of its adhesion, low cost and environmental friendliness and binding properties. In the study, 45% hardwood and 55% softwood chips were used as raw materials. Test boards were produced by adding 10%, 20%, 30% and 40% Na-CMC to UF glue. They were produced by using 10% urea formaldehyde (UF) resin in the surface layers and 8% in the middle layer based on dry chip weight. The Na-CMC addition to the UF glue did not have linear inclined effects on the emission of formaldehyde and the particleboard properties. It was found that the average modulus of elasticity of the boards containing 10% Na-CMC increased by 6.65%, that 20% and 30% Na-CMC addition significantly reduced free formaldehyde emission and all other properties were adversely affected. It has also been understood that all panel groups are in conformity with the TS EN 312 standard requirements for mechanical properties for general purpose plates (Type P1) used in dry conditions.

Keywords

• Na-CMC,Particleboard,Formaldehyde emission,Physical and mechanical properties

Sodyum karboksimetil selüloz (Na-CMC) takviyeli üre formaldehit tutkalının yonga levha özellikleri ve formaldehit emisyonuna etkisi

Abstract

Ahşap esaslı kompozit levha üretiminde yaygın olarak kullanılan üre formaldehit (UF) tutkalı çeşitli katkı maddeleriyle modifiye veya takviye edilerek levha özelliklerine etkileri araştırılmaktadır. Bu çalışmada üre formaldehit (UF) tutkalı, düşük maliyetli, çevreci ve yapıştırma özelliklerine sahip sodyum karboksimetilselüloz (Na-CMC) ile takviye edilerek yonga levha üretiminde yapıştırıcı olarak kullanılmıştır. Çalışmada hammadde olarak %45 yapraklı, %55 iğne yapraklı odun yongaları kullanılmıştır. UF tutkalına %10, %20, %30 ve %40 oranlarında Na-CMC ilave edilerek deney levhaları üretilmiştir. Tam kuru yonga ağırlığına oranla dış tabakalarda %10, orta tabakada %8 oranında UF tutkalı kullanılmıştır. UF tutkalına Na-CMC takviyesinin yonga levha özellikleri ile serbest formaldehit emisyonuna etkisi belirlenerek değerlendirilmiştir. Na-CMC katkılı UF tutkalının levha özelliklerini ve formaldehit emisyonu etkilediği, ancak bu etkinin doğrusal olmadığı belirlenmiştir. %10 Na-CMC içeren levhaların ortalama elastikiyet modülü değeri %6,65 oranında arttığı, %20 ve %30 Na-CMC takviyesinin serbest formaldehit emisyonunu önemli oranda düşürdüğü ve diğer tüm özellikleri olumsuz olarak etkilediği tespit edilmiştir. Ayrıca TS EN 312’ye göre tüm levha gruplarının kuru şartlarda kullanılan genel amaçlı levhalar için özellikler (Tip P1) kriterinde belirtilen mekanik özellikler için aranan şartlara uygun olduğu anlaşılmıştır.

Keywords

• Yonga levha,Na-CMC,Formaldehit emisyonu,Fiziksel ve mekanik özellikler

References

1. Basta, A. H., El-Saied, H., Gobran, R. H., 2004. Formaldehyde-free environmentally friendly composites based on agricultural waste. I. novel adhesive system. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 43(3): 745-777.
2. Biçer, A., 2014. Sodyum karboksimetilselüloz (Na-CMC) modifiyeli yonga levha üretimi. Yüksek Lisans Tezi, Bartın Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Orman Endüstri Mühendisliği Anabilim Dalı, Bartın.
3. Boran, S., Usta, M., Gümüşkaya, E., 2011. Decreasing formaldehyde emission from medium density fiberboard panels produced by adding different amine compounds to urea formaldehyde resin. International Journal of Adhesion&Adhesive, 31: 674-678.
4. Hematabadi, H., Behrooz, R., Shakibi., A., Arabi., M., 2012. The reduction of indoor air formaldehyde from wood based composites using urea treatment for building materials. Construction and Building Materials, 28: 743-746.
5. Huang, Z., Yu, X., Li, W., Liu, S., 2015. Preparation of urea-formaldehyde paraffin microcapsules modified by carboxymethyl cellulose as a potential phase change material. Journal of Forest Research, 26 (1): 253–260.
6. Inagamov, S. Y., Mukhamedov, G.I., 2011. Structure and physical–mechanical properties of interpolymeric complexes based on sodium carboxymethylcellulose. Journal of Applied Polymer Science, 122 (3): 1749-1757.
7. İstek, A., Ozlusoylu, I., Onat, M., 2017. Formaldehyde emission problems and solution recommendations for wood composite panels. International Conference on Engineering Technologies. December 07-09 2017, Konya, pp. 82.
8. İstek A., Aksu, S., Kalaycıoğlu, H., Nemli, G., 2009. The effect of resin type on the properties of decor papers (20laminated particleboard. COST E49 Processes and Performance of Wood-Based Panels. 2009 İstanbul, pp.136-144.

9. Özlüsoylu, İ., 2016. Üre formaldehit tutkalının sodyum-karboksimetilselüloz ile modifikasyonun yonga levhaların bazı özellikleri üzerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Bartın Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Orman Endüstri Mühendisliği Anabilim Dalı, Bartın.
10. Park, B. D., Causin, V., 2013. Crystallinity and domain size of cured urea–formaldehyde resin adhesives with different formaldehyde/urea mole ratios. European Polymer Journal, 49 (2): 532-537.
11. TS EN 310, 1999. Ahşap esaslı levhalar, Eğilme dayanımı ve eğilme elastikiyet modülünün tayini. TSE, Ankara.
12. TS EN 312-1, 2005. Yonga levhalar, Bölüm 1: Bütün levhalar için genel özellikler. TSE, Ankara.
13. TS EN 312-2, 2005. Yonga levhalar, Bölüm 2: Kuru şartlarda kullanılan genel amaçlı yonga levhaların özellikleri. TSE, Ankara.
14. TS EN 312-3, 2005. Yonga levhalar, Bölüm 3: Kuru şartlarda kapalı ortamlarda kullanılan (mobilya dâhil) yonga levhaların özellikleri. TSE, Ankara.
15. TS EN 317, 1999. Yonga levhalar ve lif levhalar, su içerisine daldırma işleminden sonra kalınlığına şişme tayini. TSE, Ankara.
16. TS EN 319, 1999. Yonga levhalar ve lif levhalar, levha yüzeyine dik çekme dayanımının tayini. TSE, Ankara.
17. TS EN 323, 1999. Ahşap yonga levhalar, Özgül kütlenin tayin edilmesi. TSE, Ankara.
18. TS EN 326-1, 1999. Ahşap esaslı levhalar-numune alma kesme ve muayene bölüm 1: deney numunelerinin seçimi, kesimi ve deney sonuçlarının gösterilmesi.
19. TS 4894 EN 120, 1999 Ahşap esaslı levhalar, formaldehit miktarının tayini, ekstraksiyon metodu ile ayırma. TSE, Ankara.
20. Zhang, X., Liu, L., Yang, S., Long, K., Effect of carboxyl methyl cellulose on the adhesion properties of sodium silicate wood adhesive. International Conference on Biobase Material Science and Engineering (BMSE), 2012 Changsha, pp:230-233.
21. Zhu, X., Xu, E., Lin, R.,Wang, X., Gao Z. 2014. Decreasing the formaldehyde emission in urea-formaldehyde using modified starch by strongly acid process. Journal of Applied Polymer Science, 131 (9) : 40202(1)-40202(6).