Sick building syndrome symptoms that are experienced by building occupants may be caused by toxic substances such as formaldehyde and VOCs, which are known to be emitted from building materials and wood composite products such as wood-based panel, furniture, engineered flooring and construction adhesive. In Korea, the use of wood composite products for indoor environments has increased over the last decade. Recently, wood composite products have been installed in approximately 95% of newly constructed residential buildings. The use of these products has resulted in problems related to human health, and consequently a realization about the importance of indoor air quality. In addition, consumer demand is increasing for natural materials because conventional building materials and wood composite products are made by adding urea-formaldehyde resin or they contain formaldehyde-based resin. More recently, many efforts have been made to reduce formaldehyde emission from building materials that laid in the indoor environment. Especially, if conventional formaldehyde-based adhesives are replaced with green adhesives for residential spaces, it is possible to reduce most of the emission amounts of formaldehyde in indoor environments. In line with this expectation, many researches are being conducted using natural materials such as tannin and cashew nut shell liquid (CNSL). This study discussed the affects and possibilities of green adhesives to reduce formaldehyde emission in indoor environments.
The purpose of this study was to investigate and develop an eco-frendly wood adhesive based on vegetable oil (especially soybean oil), the renewable and sustainable natural resources, using ozonification technology for the chemical structure modification. The waste soybean oil (WSBO) was reacted with $O_3$ at the rate of $450m{\ell}$(acetone) : $50m{\ell}$ (WSBO) for different times, 1, 2, 3 hrs. The investigation of the modified chemical strecture of the ozonied WSBOs were conducted using FT-IR. As ozonification time increased, the peak of the unsaturated double bonds was disappeared especially ozonized-3hrs and aldehyde or carboxyl peak appeared because ozonification broke the oil into small molecules. The plywood were made at $150^{\circ}C$ with 4 minutes hot-press time using the different ozonized 3 hrs WSBO/pMDI adhesives and were tested for the dry, wet, cyclic boil test according to the Korea Industrial Standard F3101 Ordinary plywood. The bond strengths gradually increased until 1 : 0.5~1 : 3, but it decreased 1 : 4, as the contents of pMDI increased. The results of the dry, wet and cyclic bond strengths the equivalent ratio was formed approximately between 1 : 2~1 : 3. And the 1 : 1~1 : 4 strengths met constantly the standard requirement of 7.0kgf/$cm^2$ (KS F3101). From the comprehensive view on the results of above experiment, it could be confirmed that ozonized WSBO/pMDI has characteristics of effective reactivity and wet stability showed as an excellent candidate of wood adhesive applications.
This study was carried out to examine the effect of aluminium sulfate addition to the alkali-acid catalyst phenolic resin for the manufacture of the kapur (Dryobalanops spp.) plywood on the reduction of phenolic resin spreading. On the manufacture of plywood, Adhesive Contents such as 50g/$m^2$, 75g/$m^2$ and 150g/$m^2$ were treated. The spreading adhesive content of 50g/$m^2$ and 75g/$m^2$ had been controlled to about 150g/$m^2$ added with the water in order to get sufficient spreading and controlled to pH 4.5 with aluminium sulfate [$Al_2(SO_4)_3$]. The results are summarized as follows: 1. Specific gravities of air dried plywood manufactured from each adhesive ranged from 0.77 to 0.86 and their moisture contents met the KS requirements. 2. In dry and wet shear strengths, 150 $P_{Al{\cdot}Ac}$ adhesive showed the highest and 75 $P_{Al{\cdot}Ac{\cdot}Am}$ adhesive indicated higher value than 150 $P_{Al{\cdot}Ac}$ adhesive. 3. In case of glue shear strength after boiling test, 150 $P_{Al{\cdot}Ac}$ adhesive was the best and adding of aluminium sulfate was not effective on reinforcement of boiling water resistance of phenolic resin, but met KS requirements. 4. 75 $P_{Al{\cdot}Ac{\cdot}Am}$ adhesive showed the good shear strength and met KS requirements. Therefore, adding of aluminium sulfate was very efficient for economical plywood manufacture.
As a part of abating the formaldehyde emission of urea-formaldehyde (UF) resin adhesive by lowering formaldehyde to urea (F/U) mole ratio, this study was conducted to investigate properties of UF resin adhesive with different F/U mole ratios. UF resin adhesives were synthesized at different F/U mole ratios of 1.6, 1.4, 1.2, and 1.0. Properties of UF resin adhesives measured were non-volatile solids content, pH level, viscosity, water tolerance, specific gravity, gel time and free formaldehyde content. In addition, a linear relationship between non-volatile solids content and sucrose concentration measured by a refractometer was established for a faster determination of the non-volatile solids content of UF resin. As F/U mole ratio was lowered, non-volatile solids content, pH, specific gravity, water tolerance, and gel time increased while free formaldehyde content and viscosity were decreased. These results suggested that the amount of free formaldehyde strongly affected the reactivity of UF resin. Lowering F/U mole ratio of UF resin as a way of abating formaldehyde emission consequently requires improving its reactivity.
The binary liquid type fire retardant paint of polyurethane (alkyd resin) lacquer is developed to cover the defect of one liquid type white paint of chlorinated rubber used generally but which has weak surface and poor adhesive strength to the wood as well as generating much black smoke when it is firing. The properties of the composition of binary liquid type of white paint of polyurethane lacquer developed in this study for using to wood has shown that the better suppressed smoke generation and enhanced the adhesive strength to the wood than that of fire retardant white paint used.
Park, Dae-Hak;Yang, In;Choi, Won-Sil;Oh, Sei Chang;Ahn, Dong-uk;Han, Gyu-Seong
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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v.45
no.1
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pp.126-138
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2017
This study was conducted to investigate the potential of chicken feather (CF), which is a by-product in poultry industry, as a raw material of wood adhesives. For the purpose, adhesive resins were formulated with NaOH- and $H_2SO_4$-hydrolyzed CF as well as crosslinkers, and then the properties and water resistance of the adhesive resins against hot water were measured. CF was made of mainly keratin-type protein, and no or very low content of heavy metals was detected. Hydrolysis rate of CF increased as NaOH concentration in hydrolysis solutions increased. However, in order to minimize the loss of adhesive property of protein itself by the severe hydrolysis of CF and to seek its proper hydrolysis conditions, NaOH concentrations in hydrolysis solution determined to adjust to 5%, 7.5% and 10%. In the NaOH-hydrolyzed CF, $H_2SO_4$-hydrolyzed CF as a hardener and crosslinker were added to formulate CF-based adhesive resins. Solid content of the resins ranged from 28.3% to 44.8% depending on hydrolysis conditions and type of crosslinker. Viscosity of the resins at $25^{\circ}C$ was very high. However, when the temperature of the resins was increased to $50^{\circ}C$, the viscosity decreased greatly and thus the resins could be applied as a sprayable resin. Retention rate measured to evaluate the water resistance of adhesive resins was the highest in the cured resin formulated with 5% NaOH-hydrolyzed CF and 5% $H_2SO_4$-hydrolyzed CF of 10% based on the solid weight as a hardener. Retention rate depending on crosslinkers added into adhesive resins was the highest phenol-formaldehyde (PF) followed by melamine-urea-formaldehyde (MUF) and formalin. The retention rate of CF-based adhesives formulated with 5% NaOH-hydrolyzed CF, PF and $H_2SO_4$-hydrolyzed CF of 10% and over did not differ statistically from that of commercial MUF resins. All of CF-based adhesives formulated with PF as a crosslinker and one with 5% NaOH-hydrolyzed CF of 55%, 5% $H_2SO_4$-hydrolyzed CF of 15%, and MUF of 30% on the basis of solid weight could be substituted for commercial urea-formaldehyde resins, From the results, CF can be used as a raw material of wood adhesives if hydrolyzed in proper conditions.
In the present study, rapeseed flour (RSF), which is a by-product from the production of edible oil and biodiesel extracted from rapeseed, was used to develop alternative adhesives for the production of plywood panels. To examine the effects of the enzyme on the adhesive properties and formaldehyde emission of the RSF-based adhesive resins, three enzymes, such as cellulase (CEL), pectinase (PEC) and protease (ALC), were used either separately or together. As a crosslinking agent, PF prepolymers, which were prepared with 1.5, 1.8 and 2.1 mole formaldehyde and 1 mol phenol (1.8-, 2.1- and 2.4-PF), were added into the RSF hydrolyzates. The adhesive resins formulated with CEL- or CEL-PEC-RSF hydrolyzates and 1.8-F/P PF prepolymers exhibited excellent adhesive strengths and formaldehyde emission. The tensile shear strength and formaldehyde emission of the plywood panels bonded with the formulate resins were satisfied with the minimum requirement of the KS standard for ordinary plywood panels (0.6 N/$mm^2$). In addition, formaldehyde emissions of the plywood panels approached to that of E0 specified in the KS standard (0.5 mg/${\ell}$), and even had much better than those of commercial UF glue mixes. Overall, the use of RSF-based adhesive resins for the production of plywood panels might provide durable adhesive properties and an environmentally friendly substitute for petroleum-based adhesive resins. However, further researches - the increase of solid content of RSF-based adhesives for reducing press time and the microscopic observation of plywood specimen for identifying the relationship between tensile shear strength and the penetration of adhesives into wood structure - are required to commercialize the RSF-based adhesives.
This study examined the effects of rice straw steaming time and mixing ratio between rice straw and wood particle on the properties of mixed particle board from Acacia mangium Willd wood and rice straw. Rice straw and Acacia mangium Willd wood were collected in Hanoi, Vietnam. The particle board was three-layer particle board with the structural ratio of 1:3:1. The thickness, density and board size of the particle board were 18 mm, $0.7g/cm^3$, and $800{\times}800{\times}18$ (mm, including trimming), respectively. A resin mixture between commercial Urea-formaldehyde (U-F) adhesive and methylene diphenyl isocyanate (MDI) adhesive was used with a dosage of 12% for the core layer and 14% for the surface layer. In this experimental design, the steaming time for rice straw was 15, 30, 45, 60, and 75 minutes at $100^{\circ}C$. The rice straw-wood mixing ratio was 10, 20, 30, 40, and 50%. The results showed that both mixing ratio and steaming time affect the properties of the particleboard, but the mixing ratio has a stronger impact. A higher mixing ratio and a longer steaming time resulted in a better quality of particleboard. The optimal steaming time for rice straw was 46.12 minutes with the straw-wood mixing ratio of 29.85% with the following characteristics of the particle board: the modulus of rupture (MOR) of 14.64 MPa, internal bond strength (IB) of 0.382 MPa, thickness swelling (TS) of 8.83%, and board density of $0.7-0.7g/cm^3$.
To study mechanical properties of fiberglass reinforced wood-based composite (FRWC), fiberglass with a diameter of $20{\mu}m$ was selected to prepare test specimens. Mechanical properties of fiberglass reinforced wood-based composite were determined by three-point-bending test while its microstructure was characterizes by scanning electron microscopy (SEM). The results showed that mechanical properties of fiberglass reinforced wood-based composite were superior to that of the wood fiberboard based on the contrasting mechanical curves and the analysis of fracture mechanism. It is believed that the material design with this "sandwich" structure brings a unique buffering capacity of fiberglass into play in the composites. So the specimen did not produce a sudden fracture failure at high level of applied loads because it had a bearing ability. The SEM analysis showed that the working strength of PVAc adhesive was high; under a bearing force, it could properly transfer a load. In addition, glass fiber mesh and wood fiber board combined well.
Park, Sun-Hyang;Kim, Kwang-Mo;Pang, Sung-Jun;Kong, Jin Hyuk;Lee, Sang-Joon
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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v.45
no.3
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pp.243-249
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2017
This study was performed to find out the optimum adhesive conditions on manufacturing a cross-laminated timber (hereinafter CLT) with using domestic Korean Pine (Pinus koraiensis). The adhesive conditions including a applied amount of the glue and a Pressure are the one of the most important key factors on establishing CLT production process. The shear strength was examined with differing the adhesive conditions while using Phenol Resorcinol Formaldehyde Resin Adhesive (PRF resin). The optimum adhesive conditions was confirmed to be: glue spread of $250g/m^2$ and Pressure of 0.8 MPa respectively. The grain directions of glued specimens were also considered, perpendicularly bonded and parallelly bonded groups. Shear strength of the former group showed lower values than the latter group which is considered to be the effect of a rolling shear. Meanwhile the shear strength of both group satisfied the Korean Standard (KS F 3021) and the European Standard (EN 14080 and EN 16351). The results derived from this study can be used as the basic data for manufacturing the CLT with domestic Korean Pine. And additional researches for the other species including domestic Korean Larch and Pitch Pine is also now being performed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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