Melamin formaldehit reçinelerine ve bu reçineler ile emprenye edilmiş dekor kağıtlarının özelliklerine farklı plastikleştiricilerin etkisinin incelenmesi

Abstract

Isı ile sertleşen reçineler, emprenye tekniği ile kaplanmış kâğıtlar ve ahşap kompozitler için dekoratif ve koruyucu bir laminat olarak yaygın bir biçimde kullanılmaktadır. Kâğıt laminatlar ve dekor kâğıdı, melamin formaldehit reçinesi (MF), üre formaldehit reçinesi (UF) veya MF ve UF reçinesi karışımı ile emprenye edilerek üretilirler. Bu reçine daha sonra sertleştirilir ve kâğıt koruyucu bir MF tabakası ile kaplanır. Melamin formaldehit reçineleri mükemmel mekanik ve ısıl özelliklerinden dolayı, kâğıt laminatlarda emprenye reçinesi olarak sıklıkla kullanılmaktadır. Melamin formaldehit, melamin ve formaldehit monomerlerinin kondenzasyonu sonucu elde edilen, ısıl direnci yüksek, dayanıklı ve çok yönlü kullanımı olan termoset bir polimerdir. Endüstride, kâğıt emprenyesinde kullanılan melamin formaldehit reçinesi için polimerizasyon aşamasında ya da diğer katkı kimyasalları ile harmanlama aşamasında bir takım plastikleştiriciler kullanılmaktadır. Bu çalışmada, kâğıt emprenyesinde kullanılan melamin formaldehit reçinesi için plastikleştirici olarak ilk defa yan dallarında 650 g/mol molekül ağırlığında poli(etilen glikol) içeren organik/inorganik bir hibrit malzeme olan polihedral oligomerik silseskuiokzan (PEG-POSS) ve sorbitol kullanılmıştır. Ayrıca, 400 g/mol molekül ağırlığına sahip poli(etilen glikol) (PEG-400)'de PEG-POSS'un MF reçineleri için plastikleştirici etkinliğini anlamak için karşılaştırma amacıyla bir plastikleştirici olarak çalışma kapsamında kullanılmıştır. Laboratuvar çapında üretilen melamin formaldehit reçinesine el-emprenyesi prosesinde farklı yükleme oranlarında (‰2,5, ‰4 ve ‰6) PEG-POSS, PEG-400 ve sorbitol ilave edildikten sonra kâğıt ile reçinenin buluşması sağlanmıştır. Plastikleştirici içermeyen kontrol MF reçinesi ve plastikleştirici içeren reçinelerin ısıl özellikleri diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ile ve reolojik özellikleri reometre ile incelenmiştir. Bununla birlikte, farklı tür plastikleştiriciler içeren MF reçinesi ile emprenye edilmiş kâğıtların mekanik özellikleri çekme testi ile ve morfolojik özellikleri ise taramalı elektron mikroskobu (SEM) yardımıyla analiz edilmiştir. MF reçineleri ile emprenye edilmiş dekor kâğıtlarının hidrofili özellikleri ise temas açısı ölçümleri ile belirlenmiştir. Bunlara ilaveten; katı madde, yoğunluk, viskozite, pH ve su toleransı ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Genel bir yorum yapılacak olursa, PEG-400, PEG-POSS ve sorbitolün düşük yükleme oranlarında dahi MF reçineleri için etkin birer plastikleştirici oldukları tespit edilmiştir.

Heat-curing resins are widely used as a decorative and protective laminate for papers and wood composites coated with impregnation technique. Paper laminates and decor paper are produced by impregnation with melamine formaldehyde resin (MF), urea formaldehyde resin (UF) or a mixture of MF and UF resin. This resin is then cured and coated with a sheet of MF protective. Melamine formaldehyde resins are widely used in paper laminates as a impregnation resin due to their excellent mechanical and thermal properties. Melamine formaldehyde a durable thermoset polymer has high thermal resistance and versatile applications, which is obtained by condensation of melamine and formaldehyde monomers. In the industy, some plasticizers for melamine formaldeyde resin used in paper impregnation are used in polymerization of MF resin or during compounding step with other ingredients. In this study, poly(ethylene glycol)-functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxane (PEG-POSS, eight PEG arms of 650g/mol per each POSS cage), an organic/inorganic hybrid material and sorbitol were used as plasticizers for melamine formaldehyde resin used in paper impregnation for the first time in the literature. Moreover, poly(ethylene glycol) having 400g/mol molecular weight (PEG-400) was used as a plasticizer for MF resin for the comparison with PEG-POSS. PEG-POSS, PEG-400 and sorbitol in various concentrastions such as 2,5‰, 4‰ and 6‰ were incorporated to MF resins and then decor papers were impregnated with these resins. The rheological and thermal properties of MF resins and plasticized MF resins were determined by rheometer and differential scanning calorimetry (DSC), respectively. In addition, mechanical and morphological properties of decor papers impregnated with MF resins containing different types of plasticizers were analyzed by tensile tests and scanning electron microscopy (SEM), respectively. The hydrophilic properties of impregnated decor papers were evaluated by contact angle measurements. In addition; solid content, density, viscosity, pH and water tolerance measurements were performed in this study. As a general conclusion, PEG-400, PEG-POSS and sorbitol were found to be efficient plasticizers even at their lower loading ratios for MF resins.