قابلیت جایگزینی چسب اوره فرمالدهید با چسب سویا در تولید تخته لایه

سابقه و هدف: امروز به دلیل مشکلات زیست محیطی چسب های مصنوعی مانند خطرات ناشی از انتشار گاز فرمالدهید برای سلامتی انسان، استفاده از چسب های طبیعی در ساخت فرآورده های چوبی دوباره مورد توجه پژوهشگران و صنایع قرار گرفته است. مشکلات مربوط به سلامتی انسان و انتشار گاز فرمالدهید از فرآورده های مرکب چوبی از جمله نقاط ضعف چسب های مصنوعی متداول در صنایع چوب مانند اوره فرمالدهید هستند. تاکنون تلاش های زیادی برای کاهش میزان انتشار فرمالدهید و جایگزینی چسب اوره فرمالدهید با چسب های طبیعی در ساخت فرآورده های مرکب چوبی انجام شده است. اخیرا محققین توانسته اند چسب های طبیعی با ویژگی های فیزیکی و مکانیکی قابل قبول را در تولید فرآورده های مرکب چوبی ارائه دهند. این چسب ها کاملا دوست دار محیط زیست هستند و مشکل انتشار گازهای خطرناک را نیز ندارند.مواد و روش‌ها: آرد سویا و پروتئین خالص سویا با استفاده از 5 درصد وزنی تانن های شاه بلوط و میموزا (به عنوان اتصال دهنده) برای ساخت انواع چسب سویا ترکیب شدند. برخی از ویژگی‌های چسب‌های سویا با استفاده از تحلیل گر ترمومکانیکی و گرماسنجی پویشی تفاضلی مورد بررسی قرار گرفتند. هم چنین تخته های سه لایه از لایه های گونه صنوبر دلتوئیدس ساخته شدند و ویژگی های مقاومت برشی و گسیختگی لایه ها مورد ارزیابی قرار گرفتند.یافته ها: نتایج حاصل از ارزیابی قابلیت ژل شدن چسب های سویا با استفاده از روش ترمومکانیکی نشان دادند که افزودن تانن ها به ترکیب چسب سویا سبب کاهش دما و زمان ژل شدن آن ها می گردند. هم چنین نتایج حاصل از ارزیابی گرماسنجی پویشی تفاضلی نیز نشان دادند که تانن ها سبب تسریع فرآیند دناتوره شدن در پروتئین سویا می شوند. نتایج به دست آمده از اندازه گیری مقاومت برشی نمونه های آزمونی تخته لایه نیز نشان دادند که افزودن تانن ها به چسب سویا سبب افزایش مقاومت برشی می گردد. به طوری که مقادیر به دست آمده از آزمون برشی نمونه های ساخته شده با انوع چسب سویا در مقایسه با استاندارد اروپایی en 3142 و نمونه های ساخته شده با چسب اوره فرمالدهید بالاتر بودند. نتایج حاصل از آزمون مقاومت به گسیختگی لایه طبق استاندارد ansi hpv hp1 نیز نشان دادند که نمونه های ساخته شده با چسب سویا همانند نمونه های ساخته شده با چسب اوره فرمالدهید در برابر آب مقاوم نبودند و حداقل های لازم برای استفاده در شرایط درونی و بیرونی را نداشتند. اما استفاده از عوامل اتصال دهنده تانن ها در ترکیب چسب سویا به طور موفقیت آمیزی مقاومت به گسیختگی در تخته لایه ها را برای استفاده در شرایط درونی و بیرونی افزایش دادند.نتیجه گیری: با در نظر گرفتن نتایج به دست آمده از این پژوهش چسب های سویا به دلیل ویژگی های مطلوب مکانیکی و فیزیکی در مقایسه با استاندارد en 3142، قابلیت جایگزینی با چسب اوره فرمالدهید در ساخت تخته لایه را دارند.

Possibility of replacing urea formaldehyde resin by soy adhesive in production of plywood

Background and Objectives: Todays, environmental problems of synthetic adhesives such as formaldehyde emission danger for human health cause to consider bio adhesives for wood based composites production by researchers and industries. Human health problems and formaldehyde emission from woodbased composites are some of the major drawbacks of the traditional synthetic adhesives such as urea formaldehyde resins. There have been many attempts to decrease formaldehyde emission and replace urea formaldehyde resins with biobased adhesives for woodbased composites. Recently, researchers were developed bio based adhesives for wood based product manufacturing with acceptable physical and mechanical properties. These adhesives are totally environmentfriendly and they have no gas emission. In this research, feasibility of replacing soy based adhesives by urea formaldehyde resin for plywood manufacturing was investigated. Materials and Methods: Soy flour and soy protein combined with two types of different hydrolysable tannin and condensed tannin namely chestnut tannin and mimosa tannin by 5 wt% (as crosslinker agents) to produce different soy adhesives. Some properties of soy adhesives were evaluated by thermomechanical analyzer and differential scanning calorimetry. The adhesives were tested dynamically by thermomechanical analysis (TMA) on a Mettler 40 apparatus. Thermal transition properties of modified and unmodified soy flour samples were measured with an INNUO DSC 500B instrument. Also, three ply plywood specimens with Populus deltoides plies were manufactured and their mechanical strength (shear strength) and delamination properties were investigated. Results: The results obtained from thermo mechanical analysis showed that addition of tannins to soy based adhesives cause to decrease in their gelation time and temperature. Also, results of differential scanning calorimetry analysis showed a decrease in the denaturation temperature of soy protein by tannins addition. The results of plywood mechanical test showed an increase in the shear strength of specimens which prepared with improvedsoy based adhesive by tannins as crosslinking agents. Their shear strength were evaluated higher than European standards, EN3142, and manufactured plywood by urea formaldehyde resin. Delamination test based on ANSI HPV HP1 standard, also, showed the lower cyclic water resistance of all types of plywood which manufactured by soy based adhesives without crosslinking agents and, urea formaldehyde resin even indoor condition. But, addition of tannins as crosslinking agent to soy based adhesives, successfully, increased their delamination resistance for indoor and outdoor applicationsConclusion: Based on obtained results, soy adhesives because of acceptable physical and mechanical properties according to EN3142, have good potential to replace urea formaldehyde resin for plywood manufacturing.