kth.sePublications KTH
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Hemicellulose-based wood adhesives
KTH, School of Engineering Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health (CBH), Fibre- and Polymer Technology, Coating Technology.
2021 (English)Licentiate thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

The increasing sustainability concern encourages the society to use sustainable resources. In the wood industry the main component is from a renewable resource, but others are not. One of the fossil-based components is the adhesive. The wood adhesive industry is, besides the sustainability issue, facing environmental and health issues since most adhesives contain formaldehyde. Many biobased polymers show promising results as wood adhesives, and could therefore be used in the wood industry.

Wood hemicelluloses that originate from the pulp industry as a sidestream could be used in the adhesive production, but their bonding performances need to be improved. When used alone, wood hemicelluloses do not have sufficient bond strength. On the other hand, locust bean gum which has similar structure to hemicelluloses but substantially higher molecular weight gives a significantly higher bond strength. The investigation of the molecular-weight effect on bonding properties shows that solely low molecular weight hemicelluloses do not show sufficiently high strength to be used as wood adhesives. Hemicellulose-like compounds with very high molecular weight, over 1,000 kDa, show higher strength, but their dispersions are very viscous, which limits the applicability and the penetration of the adhesive into the wood. A proper balance between adhesive properties, such as molecular weight, dry content and viscosity, and the application method, leads to an improved bond strength.

When wood hemicelluloses are used together with high molecular weight amino-functional polymers, the bond strength is further increased. Additionally, the water resistance is significantly improved. The hypothesis is that these improvements are the results of synergetic effects of high molecular weight, electrostatic interactions and hydrogen bonding between the amino-functional polymer and the hemicelluloses in the adhesives, and between the adhesive and wood.

Abstract [sv]

Det ökande engagemanget i hållbarhetsfrågan uppmuntrar samhället att använda hållbara resurser. Inom träindustrin kommer huvudkomponenten från en förnybar resurs, men andra inte. En av de fossilbaserade komponenterna är limmet. Förutom hållbarhetsfrågan, står trälimbranschen inför miljö- och hälsoutmaningar eftersom de flesta lim innehåller formaldehyd. Emellertid, många biobaserade polymerer visar lovande resultat som trälim och skulle därför kunna användas i träindustrin. 

Hemicellulosor som härrör från sidoströmmar i massaindustrin skulle kunna användas i limapplikationer, men deras bindningsförmåga måste förbättras. När de används som enda komponent i trälim, har dessa limfogar inte tillräcklig hållfasthet. Å andra sidan, ger Fruktkärnmjöl (locust bean gum) som har liknande struktur men signifikant högre molekylvikt en signifikant högre bindningsstyrka. Undersökningen av molekylviktseffekten på bindningsegenskaper visar att hemicellulosor med låg molekylvikt inte uppvisar tillräckligt hög hållfasthet för att användas som trälim. Hemicellulosaliknande föreningar med mycket hög molekylvikt, över 1,000 kDa, visar högre styrka, men deras dispersioner är mycket viskösa, vilket begränsar appliceringen och limmets penetration i träet. En korrekt balans mellan vidhäftande egenskaper, såsom molekylvikt, torrhalt och viskositet, och appliceringsmetoden leder till en förbättrad bindningsstyrka. 

När trähemicellulosor används tillsammans med aminofunktionella polymerer med hög molekylvikt, ökar bindningsstyrkan ytterligare. Dessutom förbättras vattentåligheten avsevärt. Hypotesen är att dessa förbättringar är resultatet av en synergistisk effekt av hög molekylvikt, elektrostatiska interaktioner och vätebindning mellan den aminofunktionella polymeren och hemicellulosorna i lim och mellan lim och trä.

Place, publisher, year, edition, pages
Sweden: KTH Royal Institute of Technology, 2021. , p. 35
Series
TRITA-CBH-FOU ; 2021:9
National Category
Polymer Technologies
Research subject
Fibre and Polymer Science
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-290692ISBN: 978-91-7873-791-8 (print)OAI: oai:DiVA.org:kth-290692DiVA, id: diva2:1530446
Presentation
2021-03-17, https://kth-se.zoom.us/j/67661910957, 13:00 (English)
Opponent
Supervisors
Projects
Treesearch/BioInnovation: Gröna lim för trä- och spånskiva baserade på massafabrikens sidoströmmar
Funder
Vinnova, 2017-05405
Note

QC 2021-02-23

Available from: 2021-02-23 Created: 2021-02-22 Last updated: 2025-12-16Bibliographically approved
List of papers
1. Effect of hemicellulose structure on bonding properties in wood adhesives
Open this publication in new window or tab >>Effect of hemicellulose structure on bonding properties in wood adhesives
(English)Manuscript (preprint) (Other academic)
National Category
Polymer Technologies
Identifiers
urn:nbn:se:kth:diva-290669 (URN)
Projects
Treesearch/BioInnovation: Gröna lim för trä- och spånskiva baserade på massafabrikens sidoströmmar
Funder
Vinnova, 2017-05405
Note

QC 20210223

Available from: 2021-02-22 Created: 2021-02-22 Last updated: 2022-06-25Bibliographically approved
2. A fully green wood adhesive valorizing hemicellulose-rich sidestreams from the pulp industry
Open this publication in new window or tab >>A fully green wood adhesive valorizing hemicellulose-rich sidestreams from the pulp industry
Show others...
(English)Manuscript (preprint) (Other academic)
National Category
Polymer Technologies
Identifiers
urn:nbn:se:kth:diva-290691 (URN)
Note

QC 20210223

Available from: 2021-02-22 Created: 2021-02-22 Last updated: 2022-06-25Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

Authority records

Todorovic, Tijana

Search in DiVA

By author/editor
Todorovic, Tijana
By organisation
Coating Technology
Polymer Technologies

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

isbn
urn-nbn

Altmetric score

isbn
urn-nbn
Total: 945 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf