Defining surface chemical and rheological properties of resins for curtain coating

Abstract

Phenol-formaldehyde resins are used as a raw material for plywood adhesives. Bio-based lignin can be used as a partial replacement to toxic and petroleum-based phenol. Plywood gluing can be performed for example by curtain coating. The challenge of curtain coating is formation of a stable and uniform curtain, which can be affected by surface chemical and rheological properties of the coating material. Low surface tension and high extensional viscosity assist successful curtain formation.

In this thesis, the differences in surface chemical and rheological properties of commercial phenol-formaldehyde resin for curtain coating and lignin-phenol-formaldehyde resin were determined, suitable analytical methods to successfully measure these properties were selected, and effects of commercial additives on properties of lignin-phenol-formaldehyde resin were studied. As final results, operational windows for dosage of additives were determined, when high extensional viscosity of the resin is pursued.

Fenoli-formaldehydi hartseja käytetään vaneriliimojen raaka-aineena. Biopohjaisella ligniinillä voidaan korvata osa hartsin myrkyllisestä ja öljypohjaisesta fenolista. Vaneriliimaus voidaan suorittaa esimerkiksi verhopäällystyksellä. Verhopäällystyksen haasteena on vakaan ja ehjän verhon muodostuminen, johon voidaan vaikuttaa päällystysmateriaalin pintakemiallisilla ja reologisilla ominaisuuksilla. Matala pintajännitys ja korkea venymäviskositeetti edesauttavat verhon muodostumista.

Tässä työssä selvitettiin verhopäällystyksessä käytettävän kaupallisen fenoli-formaldehydi- ja ligniini-fenoli-formaldehydihartsin pintakemiallisten ja reologisten ominaisuuksien erot, valittiin hartseille sopivat analyysimenetelmät, joilla ominaisuudet voidaan onnistuneesti määrittää, sekä tutkittiin eri lisäaineiden vaikutuksia ligniinihartsin ominaisuuksiin. Lopputuloksena määritettiin toimintakuvaajat lisäaineiden annostusmäärälle, kun tavoitellaan hartsin korkeaa venymäviskositeettia.