Властивості легких стружкових плит із стружкою зі стебел соняшника та лігносульфонатом натрію
Анотація
Оцінено доцільність виробництва легких стружкових плит (СП) з використанням стружки зі стебел соняшника (Helianthus annuus L.) та лігносульфонату натрію (NaLS). Встановлено, що їх застосування дасть змогу зменшити попит на деревинну сировину, зменшить остаточну вартість виготовлення легких СП і підвищить їх екологічність, дасть змогу раціонально використовувати й утилізовувати залишки сільськогосподарської діяльності. Досліджено тришарові легкі СП, виготовлені з розрахунковою щільністю 550 кг/м3 та з різною часткою деревинної стружки та стружки зі стебел соняшника (100/0 %, 75/25 %, 50/50 %, 25/75 %, 0/100 %) в середньому шарі. Для склеювання плит використано клей на основі карбамідоформальдегідної (КФ) смоли (100 %), а також з її 20 % заміщенням на NaLS. Зовнішні шари у всіх видах виготовлених зразків плит містили тільки деревинну стружку. Досліджено такі механічні властивості легких СП, як міцність під час статичного згинання, модуль пружності під час статичного згинання та міцність на розтяг перпендикулярно до пласті плити. Встановлено, що заміна деревинної стружки на стружку зі стебел соняшника сприяє покращенню механічних властивостей легких СП. Відповідно, найвищі показники міцності спостережено для плит, в яких внутрішній шар містив 100 % стружку зі стебел соняшника. Це можна пояснити меншою щільністю частинок стружки зі стебел соняшника та більшою площею їх склеювання. Досліджено, що заміна 20 % КФ-клею розчином NaLS призводить до зменшення міцності виготовлених легких СП. Значення міцності під час статичного згинання зменшуються в середньому на 21 % незалежно від вмісту в СП стружки зі стебла соняшника. Значення модуля пружності під час статичного згинання зменшуються на 5,37 % для легких СП з деревинної стружки та на 9,71 % – для плит із 100 % стружки зі стебла соняшника у внутрішньому їх шарі. Значення міцності під час розтягу перпендикулярно пласті зменшуються на 6,87 % для легких СП з деревинної стружки та на 5,56 % – для плит із 100 % стружки зі стебла соняшника у внутрішньому їх шарі. Покращення механічних показників зі збільшенням частки стружки зі стебла соняшника зберігається і для легких СП, виготовлених з використанням розчину NaLS. Виготовлені зразки легких СП з використанням розчину NaLS відповідали вимогам ДСТУ CEN/TS 16368:2022 щодо міцності під час статичного згинання тільки для класу LP1, щодо модуля пружності під час статичного згинання – для класу LP1 і LP2, щодо міцності на розрив перпендикулярно пласті плити – для класу LP1 і LP2 з використанням стружки зі стебел соняшника та тільки LP1 з деревинної стружки. Отримані результати підтверджують доцільність використання стружки зі стебел соняшника як альтернативної сировини для виробництва легких СП. Заміна 20 % дороговартісного КФ-клею дешевим розчином лігносульфонату натрію є прийнятним, а покращення взаємодії між КФ-клеєм з розчином NaLS і лігноцелюлозною стружкою залишається актуальним для подальших досліджень.
Завантаження
Посилання
Balea, G., Lunguleasa, A., Zeleniuc, O., & Coşereanu, C. (2022). Three adhesive recipes based on magnesium lignosulfonate, used to manufacture particleboards with low formaldehyde emissions and good mechanical properties. Forests, 13(5), article ID 737. https://doi.org/10.3390/f13050737
Bekhta, P., Kozak, R., Gryc, V., Pipíška, T., Sedliačik, J., Reh, R., Ráheľ, J., & Rousek, R. (2023). Properties of lightweight particleboard made with sunflower stalk particles in the core layer. Industrial Crops and Products, 205, article ID 117444. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2023.117444
Bekhta, P., Noshchenko, G., Réh, R., Kristak, L., Sedliačik, J., Antov, P., Mirski, R., & Savov, V. (2021). Properties of Eco-Friendly Particleboards Bonded with Lignosulfonate-Urea-Formaldehyde Adhesives and pMDI as a Crosslinker. Materials (Basel), 14(17), article ID 4875. https://doi.org/10.3390/ma14174875
Benthien, J. T., Lüdtke, J., & Ohlmeyer, M. (2019). Effect of increasing core layer particle thickness on lightweight particleboard properties. European Journal of Wood and Wood Products, 77, 1029–1043. https://doi.org/10.1007/s00107-019-01447-7
Boruszewski, P., Borysiuk, P., Jankowska, A., & Pazik, J. (2022). Low-density particleboards modified with expanded and unexpanded fillers – Characteristics and properties. Materials, 15, article ID 4430. https://doi.org/10.3390/ma15134430
Boruszewski, P., Borysiuk, P., Jankowska, A., & Pazik, J. (2022). Low-density particleboards modified with blowing agents – Characteristics and properties. Materials, 15, article ID 4528. https://doi.org/10.3390/ma15134528
Boyko, S. M. (2005). Export potential of the sunflower seed market and processing productivity in Ukraine. [CSc thesis, National Agricultural University]. Academic texts of Ukraine. URL: https://uacademic.info/en/document/0405U002601
Bursche, J., Rieker, C., & Beuel, P. (2019). Lignocellulosic Biorefineries: Adding compost improves the biogenic catalysis of wheat straw. 2019 International Energy and Sustainability Conference (IESC), Farmingdale, NY, USA, pp. 1–6. https://doi.org/10.1109/IESC47067.2019.8976852
Çetin, N. S., & Özmen, N. (2002). Use of organosolv lignin in phenol-formaldehyde resins for particleboard production: II. Particleboard production and properties. International Journal of Adhesion and Adhesives, 22(6), 481–486. https://doi.org/10.1016/S0143-7496(02)00058-1
Chekhova, I. V., & Chekhov, S. A. (2016). Analysis of production of oily crops in zone of steppe. Bulletin of Agricultural Science, 94(11), 72–77. https://doi.org/10.31073/agrovisnyk201611-13
Dunky, M. (2003). Adhesives in the wood industry. In A. Pizzi & K. L. Mittal (Eds.), Handbook of Adhesive Technology (2nd ed., p. 71). Marcel Dekker, Inc.
Eco-friendly, high-density fiberboards bonded with urea-formaldehyde and ammonium lignosulfonate. Polymers, 14(2), article ID 321. URL: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7827569/
FAO. (2025). FAOSTAT: Forestry production and trade. URL: https://www.fao.org/faostat/en/#data/FO
Hua, L. S., Chen, L. W., Geng, B. J., Kristak, L., Antov, P., Pędzik, M., Rogoziński, T., Taghiyari, H. R., Lubis, M. A. R., & Fatriasari, W. (2022). Particleboard from agricultural biomass and recycled wood waste: A review. Journal of Materials Research and Technology, 20, 4630–4658. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.04.109
Ikubanni, P. P., Adeleke, A. A., Adekanye, T. A., Aladegboye, O. J., Agboola, O. O., & Ogunsemi, B. T. (2024). Particleboard from biomass wastes: A review of production techniques, properties, and future trends. Research in Engineering Structures and Materials, 11(2), 713–740. https://doi.org/10.17515/resm2024.265ma0502rv
Khojasteh-Khosro, S., Shalbafan, A., & Thoemen, H. (2020). Preferences of furniture manufacturers for using lightweight wood-based panels as eco-friendly products. European Journal of Wood and Wood Products, 78(3), 593–603. https://doi.org/10.1007/s00107-020-01546-0
Klimek, P., Meinlschmidt, P., Wimmer, R., & Plinke, B. (2016). Using sunflower (*Helianthus annuus* L.), topinambour (*Helianthus tuberosus* L.) and cup-plant (*Silphium perfoliatum* L.) stalks as alternative raw materials for particleboards. Industrial Crops and Products, 1, 157–164. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.02.032
Komiya, G., et al. (2011). Development of epoxy resins modified with lignocellulosic biomass for insulating materials. Proceedings of 2011 International Symposium on Electrical Insulating Materials, Kyoto, Japan, pp. 532–532. https://doi.org/10.1109/ISEIM.2011.6826398
Kozak, R. O., & Biruk, V. S. (2025). Formaldehyde content in lightweight particleboards with sunflower stalk shavings bonded with lignosulfonate-urea-formaldehyde adhesive. Proceedings of the XV International Scientific and Practical Conference (Technology of Wood Processing and Furniture Manufacturing). Chernihiv Polytechnic. 22-23 may 2025. Part 1, 172–173. [In Ukrainian]. URL: https://drive.google.com/file/d/1Lg5F4lEpuJ_dOIOtouc6sNKm7frj8vvZ/view?pli=1
Lignin and lignin-derived compounds for wood applications-A review. Polymers, 13(9), article ID 1561. URL: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8123713/
Lytvyn, I., Bekhta, N., Kusniak, I., Bekhta, P., & Sedliačik, J. (2025). Properties of Particleboards with Partial Replacement of MUF Resin by Sodium and Magnesium Lignosulfonates. Wood Research, 70(3), 456−469. https://doi.org/10.37763/wr.1336-4561/70.3.456469
Melikh, O. O., & Pasmenko, N. V. (2015). Current state and directions of development of the sunflower-oil market in Ukraine. Economy of Food Industry, 7(3), 83–94. https://doi.org/10.15673/2312-847x.3/2015.51384
Mirski, R., Dziurka, D., Kuliński, M., & Derkowski, A. (2021). Lightweight insulation boards based on lignocellulosic particles glued with agents of natural origin. Materials, 14, article ID 3219. https://doi.org/10.3390/ma14113219
Pizzi, A., Papadopoulos, A. N., & Policardi, F. (2020). Wood composites and their polymer binders. Polymers, 12, article ID 1115. https://doi.org/10.3390/polym12051115
Regulation (EU) 2023/1115 on deforestation-free products (EUDR). Official Journal of the European Union. URL: https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2023/1115/oj
Reh, R., Kristak, L., Kral, P., Pipiska, T., & Jopek, M. (2024). Perspectives on using alder, larch, and birch wood species to maintain the increasing particleboard production flow. Polymers, 16, article ID 1532. https://doi.org/10.3390/polym16111532
Savov, V., & Mihajlova, J. (2017). Influence of the content of lignosulfonate on mechanical properties of medium density fiberboard. ProLigno, 13(4), 252–256. URL: https://www.proligno.ro/en/articles/2017/4/SAVOV_2.pdf
Savov, V., Simeonov, T., & Mihajlova, J. (2020). Engineering the properties of eco-friendly medium density fibreboards bonded with lignosulfonate adhesive. Drvna industrija, 71(2), 157–162. https://doi.org/10.5552/drvind.2020.1968
Serhienko, A. V. (2022). State of sunflower production in the Northern Steppe of Ukraine. Tavriya Scientific Bulletin. Series: Agricultural Sciences, 128, 183–188. https://doi.org/10.32851/2226-0099.2022.128.25
Shevchenko, A., Petrenko, O., & Helas, V. (2024). Strategic development of sunflower cultivation in Ukraine: Challenges and prospects. Economic Bulletin of the Black Sea Region, 5, 133–145. https://doi.org/10.37000/ebbsl.2024.05.11
Sun, S. J., & Liu, L. Q. (2021). Literature review on research and application of hollow particleboards. Chinese Journal of Wood Science and Technology, 35. https://doi.org/10.12326/j.2096-9694.2020069
Technological performance of formaldehyde-free adhesive alternatives for particleboard industry. (2019). International Journal of Adhesion and Adhesives, 94, 99–131. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2019.01.002
Trembus, I. V. (2016). Wrapping paper from the stems of sunflower. Young Science, 3, 280–284. URL: https://molodyvcheny.in.ua/files/journal/2016/3/64.pdf
Vanova, R. (2021). Influence of carbon accounting on assessment of wood-based products. Acta Facultatis Xylologiae Zvolen, 2, 143–152. https://doi.org/10.17423/afx.2021.63.2.12
Verkhovna Rada of Ukraine. (2024). News on the Committee of Environmental Policy and Nature Management. URL: https://www.rada.gov.ua/news/news_kom/258168.html
Wood-based panel market size, share, growth, and industry analysis, by type (particleboard, MDF/HDF, hardboard, OSB, plywood, others), by application (furniture, construction, flooring, others), regional insights and forecast to 2033. URL: https://www.marketgrowthreports.com/market-reports/wood-based-panel-market-106881
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
