Trójwarstwowa sklejka wodoodporna na bazie glukozy i kwasu cytrynowego

Najczęściej stosowanymi materiałami do dekoracji budynków, wyposażenia domu i podłóg są produkty z drewna kompozytowego dostępne w dużych arkuszach.

Jednak żywice i kleje, na które nie mają wpływu płyty pilśniowe, płyty wiórowe i sklejka, zazwyczaj zawierają formaldehyd i mogą uwalniać czynnik rakotwórczy do powietrza.

Aby zaprojektować nieszkodliwy klej, naukowcy poinformowali na: ACS Zastosowane materiały i interfejsy Połączyłam glukozę i kwasek cytrynowy – cukier i składnik soku pomarańczowego – w mocny, wodoodporny klej do drewna do sklejki.

Aby stworzyć sklejkę, producenci sklejają cienkie warstwy drewna i poddaje dalszej obróbce pod wpływem ciepła i ciśnienia, tworząc w ten sposób masywne, elastyczne deski. Jednym z ogólnych klejów jest żywica mocznikowo-formaldehydowa, ponieważ jest tania i silnie przylega do drewna.

Jednak emisje formaldehydu ze sklejki zawierającej ten rodzaj żywicy zwiększyły problemy zdrowotne i środowiskowe. Wcześniejsze badania wykazały, że te roztwory sacharozy, dwujednostkowego cukru składającego się z fruktozy i glukozy, oraz kwasu cytrynowego tworzą naturalny, wodoodporny klej do drewna.

Jednak katalizator chlorku cynku jest potrzebny, aby zmniejszyć zużycie energii podczas obróbki sklejki, co również zmniejsza wytrzymałość kleju. Dlatego Hong Lei i jego współpracownicy chcieli sprawdzić, czy kwas cytrynowy i czysta glukoza mogą wytworzyć silny klej przy mniej energochłonnym procesie przetwarzania.

Roztwory glukozy i różne ilości kwasu cytrynowego zostały poddane ogrzewaniu przez badaczy w lepkim płynie, który nakłada się na łuskę topoli. Ponadto ułożyli w stos trzy skórki, a następnie sprasowali je w jeden arkusz w temperaturze 392 stopni Fahrenheita przez 6 minut.

Płyty zostały następnie pocięte na mniejsze kawałki do testów wytrzymałościowych, a pod ciśnieniem większym niż 101 psi, wszystkie próbki sklejki pękły wzdłuż włókien drewna, a nie przy klejonych szwach. Te ustalenia spełniają standardową potrzebę sklejki w Chinach.

Gdy próbki sklejki moczono w gorącej lub wrzącej wodzie, tylko próbki utworzone ze stosunkiem kwasu cytrynowego do glukozy większym niż 0,6 wykazywały siłę adhezji spełniającą standardowe wymagania.

Naukowcy przypisują te wyniki zwiększonym wiązaniom estrowym między kwasem cytrynowym a drewnem, zwiększając w ten sposób wodoodporność i siłę wiązania drewna. Naukowcy stwierdzili, że kleje z kwasu cytrynowego i glukozy okazały się skuteczne w produkcji wyrobów z drewna.

Autorzy badania potwierdzają wsparcie finansowe od Narodowej Fundacji Nauk Przyrodniczych w Chinach, Prowincjonalnej Fundacji Nauk Przyrodniczych prowincji Yunnan, Projektu 111 i francuskiej Narodowej Agencji Badawczej (ANR).

Numer czasopisma:

Lee, C, i inni. (2022) Bioklej w całości z kwasem glukozowo-cytrynowym do sklejki o wysokich parametrach użytkowych. ACS Applied Material Interfaces. doi.org/10.1021/acsami.2c02859.

źródło: https://www.acs.org/