107 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 UPORABA ODPADNE PLASTIKE ZA IZDELAVO LEPIL ZA LEPLJENJE LESA USE OF WASTE PLASTICS FOR THE PREPARATION OF ADHESIVES FOR WOOD BONDING Milan Šernek 1* , V anja T uričnik 2 , R o žle R epič 3 , Bog dan Šeg a 1 UDK 630*824.8:678.86 Iz virni znans tv eni članek / Original scien tific article Prispelo / R eceiv ed: 16. 11. 2020 Spr eje t o / Accep t ed: 30. 11. 2020 V ol. 69, No. 2, 107-116 DOI: h ttp s://doi.or g /10.26614/les-w ood.2020. v69n02a08 Izvleček / Abstract Izvleček: Odpadne plastike je čedalje več, zato poskušamo najti različne načine njenega recikliranja in ponovne upora- be. Reciklirani termoplastični polimeri predstavljajo zanimiv potencial za izdelavo lepil, zato je bil cilj naše preliminarne raziskave proučiti primernost odpadnega polistirena za izdelavo lepil za lepljenje lesa. Lepilne mešanice smo izdelali tako, da smo odpadne polistirenske lončke (L) in žličke (Ž) za kavo razrezali na manjše koščke in jih ločeno raztopili v 5 različnih topil: butil acetat (BA), dimetilformamid (DMF), tetrahidrofuran (THF), limonen (L) in aceton (AC). Z njimi smo izdelali lepljence iz dveh bukovih lamel (F agus s ylv a tic a L.), ki smo jih 10 minut stiskali v hidravlični stiskalnici pri tempe- raturi 150 °C in tlaku 12 barov. Za ugotavljanje kakovosti zlepljenosti smo izvedli strižni preizkus z univerzalnim testir- nim strojem Zwick/Roell Z005. Ugotovili smo, da so preizkušanci, zlepljeni z lepilno mešanico Ž-DMF, dosegli povprečno strižno trdnost 6,5 N/mm 2 , preizkušanci, zlepljeni z L-DMF, pa 3,8 N/mm 2 . Vsi ostali preizkušanci so izkazovali nižjo trdnost lepilnega spoja oziroma so večinoma razpadli že po vročem stiskanju ali kasneje med žaganjem v preizkušance. V nadaljnjih raziskavah bomo obetajoči lepilni mešanici modificirali in optimizirali parametre stiskanja z namenom doseganja kakovosti zlepljenosti, ki ustreza standardnim zahtevam za plastomerna lepila za notranjo uporabo. Ključne besede: lepilo, les, odpadna plastika, polistiren, strižna trdnost, ponovna uporaba plastike Abstract: There is more and more plastic waste, so we try to find different ways to recycle and reuse it. Recycled ther - moplastic polymers represent an interesting potential for the production of adhesives, so the aim of our preliminary in- vestigations was to examine the suitability of waste polystyrene for the production of adhesives for wood bonding. The adhesive mixtures were prepared by cutting waste polystyrene cups (L) and coffee spoons (Ž) into smaller pieces and dis- solving them separately in five different solvents: Butyl acetate (BA), Dimethylformamide (DMF), Tetrahydrofuran (THF), Limonene (L) and Acetone (AC). From these we prepared composite samples of two beech lamellae (F agus s ylv a tic a L.), which were pressed for 10 minutes in a hydraulic press at a temperature of 150 °C and a pressure of 12 bar. In order to determine the quality of the bonding, we carried out a shear test with a Zwick/Roell Z005 universal testing machine. We found that the test specimens bonded with the adhesive mixture Ž-DMF achieved an average shear strength of 6.5 N/ mm 2 and the test specimens bonded with L-DMF achieved 3.8 N/mm 2 . All other test specimens showed a lower strength of the adhesive bonds, or they mostly delaminated after hot pressing or later during sawing into test specimens. In further research work we will modify these promising adhesive mixtures and optimise the pressing parameters in order to achieve bonding quality that meets the standard requirements for thermoplastic adhesives for interior applications. Keywords: adhesive, wood, waste plastics, polystyrene, shear strength, reuse of plastic 1 UVOD 1 INTRODUCTION 1.1 ODPADNA PLASTIKA 1.1 WASTE PLASTICS Upor aba plas tičnih iz delk ov je izjemno r az- širjena, z a t o se k opiči čedalje v eč plas tičnih od- 1 Univ erz a v Ljubljani, Biot ehnišk a f ak ult e t a, Oddelek z a lesar - s tv o , Ljubljana, SL O * e-poš t a:milan.sernek@b f .uni-lj.si 2 K ompe t enzz en trum Holz GmbH, A v s trija 3 Z a v od z a gr adbeniš tv o R epublik e Slo v enije padk ov , ki onesnažujejo naše ok olje. Različne inicia tiv e posk ušajo omejiti/z amenja ti upor abo plas tičnih iz delk ov , kljub t emu pa se še v edno ogr omne k oličine plas tik e upor ablja z a iz delk e, ki se po upor abi z a vrž ejo. Pr ek omerna pr oiz v odnja in neodg ov orna upor aba plas tik e, iz k a t er e iz vir ajo r esne ek ološk e t e ž a v e in nepopr a vljiv a šk oda, je pov e z ana pr edvsem s sor azmerno enos t a vno iz- dela v o iz delk ov iz plas tik e, njihov o nizk o ceno in dolg o življenjsk o dobo (Achilias e t al., 2012; T ullo , 2018; Sc ott, 2018). 108 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Šernek, M., T uričnik, V ., R epič, R ., & Šeg a, B.: Use of w as t e plas tics f or the pr epar a tion of adhesiv es f or w ood bonding Let a 2017 je bila letna pr oizvodnja plas tik e na glo- balni r a vni 230 milijonov ton, v letu 2020 pa naj bi se pov ečala na k ar 400 milijonov ton (T awfik et al., 2017). Glede na nar aščajoči družbeni pritisk na skrb z a ok olje in sedanje tr ende v smeri kr o žneg a gospodar s tv a, bi bila najboljša mo žnos t r a vnanja s plas tičnimi odpadki njihov a pr edela v a v določene k emijsk e spojine (mo- nomer e) z z aht ev ano čis tos tjo in k ak ovos tjo , ki bi se ponovno upor abila k ot sur ovina pri is ti polimeriz aciji ali v drugih pos topkih (Or daz-Quint er o et al., 2020). K r o žno g ospodar s tv o po s v oji z asno vi deluje obno vitv eno in r eg ener a tivno , k ar pomeni, da ma- t eriali nenehno kr o žijo po sis t emu »z aprt e z ank e«. V primeru plas tik e t o pomeni hkr a tno ohr anjanje njene vr ednos ti v g ospodar s tvu br e z šk ode z a ok o- lje (Ledsham, 2018). P o por oč anju Fundacije Ellen MacArthur se po v eč k ot 40 le tih po pr vi uv edbi uni- v erz alneg a simbola z a r eciklir anje, r eciklir a le 14 % plas tične embalaž e, ki se upor ablja po v sem s v e tu, medt em k o je 40 % k onč a na odlag ališčih in 32 % v ek osis t emih. Pr eos t alih 14 % se se žig a ali je name- njene pridobiv anju ener gije. Družba se mor a danes oddaljiti od linearneg a poslo vneg a modela in misel- nos ti »v z emi-upor abi-z a vrzi« in t ak o pr eiti na kr o žno g ospodar s tv o. T o pa vključuje izboljšanje r eciklir a- nja, spodbujanje pono vne upor abe, us tv arjanje tr g a z a r eciklir ane ma t eriale in pr eoblik o v anje iz delk o v . Plas tične ma t e riale je mog oče r eciklir a ti na r az- lične načine, z ah t e vnos t r ecik lir anja pa se r azlik uje glede na vr s t o polimer a, oblik o in vr s t o embalaž e o zir oma iz delk a. T og e iz delk e iz eneg a polimer a je pr epr os t eje in bolj ek ono mično r eciklir a ti k ot v ečplas tne in v ečk omponen tne iz delk e. T ermopla- s ti o zir oma pla s t omeri, vključno s PET (polie tilen - t er e ft ala t), PE (polie tilen) in PP (polipr opilen) imajo v elik pot encial z a mehansk o r eciklir anje, medt em k o dur omer o v , k ot so nenasičeni polies tri, epok si - dne smole ali PMMA/ A TH (npr . k err ock) ni mog oče mehansk o r eciklir a ti. Ti se lahk o le pono vno upor a- bijo k ot polnilni ma t erial, k o se pr edhodno pr e tv o- rijo v manjše delce (Hope w ell e t al., 2009; V o vk e t al., 201 7). V elik izziv pr eds t a vljajo tudi k ompo zitni polimeri, pri k a t erih je s tr ošek r eciklaž e z elo v elik. T o vr s tni ma t eriali se lahk o dodajajo k ot polnilo pri iz dela vi drugih ma t erialo v , np r . as f alt a (V o vk, 2017). Odpadni t ermoplas ti so z ar adi ug odnih las tnos ti in r ela tivno enos t a vneg a r eciklir anja z animivi z a iz- dela v o lesno-plas tičnih k ompo zit ov (WPC). Odpadna plas tik a, ki pr eds t a vlja v ečji del k ompo zit a, je r ecikli- r ana, polnilo , v t em primeru lesna mok a/vlakna, pa so nar a vni ma t erial. K ončni ma t erial je v primerja vi s plas tik o ojač an, ok olju prijaz en k ompo zit. T ovr s tni k ompo ziti se upor abljajo v a vt omobilski indus triji, gr adbeniš tvu in drugih iz delkih šir ok e potr ošnje. Za z ag ot a vljanje us tr e znih mehanskih las tnos ti k ompo- zit a je potr ebno dodaja ti doda tk e z a izboljšanje adhe- zije med polimer om in lesnimi delci (P olett o , 2017). Glede na tip plas tik e lahk o plas tične odpadk e r az vr s timo v 7 sk upin, k ot prik az uje pr eglednic a 1 (po v z e t o po Seluk ar e t al., 2014). Identifikacijska številka plastike / Plastic Identification Code Tip plastičnih odpadkov / Type of Plastic Waste Ime plastike / Name of Plastic Tipična uporaba plastike / Common Application of Plastic 1 PET P olie tilen t e r e ft ala t / Polyethylene Terephthalate Plas t enk e, f olije / Bottles, Films 2 HDPE P olie tilen visok e g os t ot e / High Density Polyethylene Embalaž a, vr e čk e / Packaging, Shopping Bags 3 PVC P olivinil klorid / Polyvinyl Chloride Ce vi, z a v e se , kr editne k artice, f olije / Water pipes, Curtains, Credit card, Packaging films 4 LDPE P olie tilen nizk e g os t ot e / Low Density Polyethylene V r ečk e, iz ola t orji / Plastic bags, Wire Cloth 5 PP P olipr opi len / Polypropylene V r ečk e , igr ače / Plastic Bags, Toys 6 PS P olis tir e n / Polystyrene Pr ehr ansk a embalaž a, iz olacijski ma t eriali / Food Boxes, Insulation Materials 7 Os t alo P oliamid, polik arbona t / Polyamide, Polycarbonate Spe cialni nameni in upor aba / Special purpose and application Preglednica 1. Razvrščanje plastičnih odpadkov Table 1. Classification of plastic waste 109 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Šernek, M., T uričnik, V ., R epič, R ., & Šeg a, B.: Upor aba odpadne plas tik e z a iz dela v o lepil z a lepljenje lesa 1.2 UPORABE ODPADNE PLASTIKE PRI LEPLJENJU LESA 1.2 APPLICATION OF WASTE PLASTICS FOR BONDING OF WOOD P or aba lepil z a lepljenje lesa in iz dela v o lesnih k ompo zit ov nar ašč a. Upor abljajo se pr edvsem f ormal- dehidna lepila, ki utrjujejo pri povišani t emper a turi. Zar adi z ah t ev po zmanjšev anju emisij f ormaldehida iz k ončnih pr oiz v odov pa r azisk ov alci v elik o po z ornos t pos v eč ajo alt erna tivnim r ešitv am. Ena izmed mo ž- nos ti je upor aba t alilnih lepil, ki utrjujejo pr edvsem fizik alno in pri k a t erih ni emisij hlapnih spojin med upor abo lepljeneg a pr oiz v oda. Do nek e mer e lahk o k ot t alilno lepilo upor abimo tudi t ermoplas tične poli- mer e, ki jih r eciklir amo iz odpadk ov . S t em pris t opom t ak o zmanjšamo k oličino t eh odpadk ov na deponijah in posledično pr oiz v edemo pr odukt e, ki niso šk odljivi z a z dr a vje ljudi in ok olje (K ajak s et al., 2012). T ak šna lepila iz odpadne plas tik e bi lahk o pr eds t a vljala nov o g ener acijo t alilnih lepil (Grinber gs, 2010). T a w fik e t al. (2017) so z a iz dela v o lignocelulo z- neg a k ompo zit a upor abili riž e v o slamo in polis tir en. K ompo zit so iz delali s pos t op k om vr očeg a s tisk anja pri 170 °C in tlak u 4 bar e, ki so g a v z drž e v ali 10 mi- nut. P o ž arno odpornos t k ompo zit a so z ag ot o vili z doda tk om r e t ar dan t o v , k ar pa lahk o ima neg a tiv en vpliv na mehansk e las tnos ti (Esk ander e t al., 2018). T ak o iz delan k ompo zit je mo žna alt erna tiv a sedan- jim lesno-plas tičnim k ompo zit om, k a t er eg a pr ed- nos t je, da je iz delan iz odpadneg a ma t eriala, ki bi v naspr otnem primeru k onč al v nar a vi ali na deponiji. Cui e t al. (2010) so v eni izmed r azisk a v names t o ž e uv elja vljenih lepil z a lepljenje v e z anih plošč upor a- bili plas tične vr ečk e iz polie tilena, polipr opilena, poli- vinil klorida in polis tir ena. Pr eizk ušali so vpliv k oličine plas tičnih ma t erialov , t emper a tur e in č asa s tisk anja na k ončne las tnos ti v e z anih plošč. A vt orji na v ajajo , da je optimalna k oličina plas tičnih ma t erialov v spoju 100 g /m 2 . Višja t emper a tur a s tisk anja pripomor e k nižji visk o znos ti omenjenih ma t erialov , k ar posledič- no izboljša adhe zijo. Najvišjo tr dnos t so r azisk ov alci dosegli pri t emper a turi 150 °C in č asom s tisk anja 6 minut. Pridobljeni k ompo zit z adošč a minimalnim z a- h t ev am tr dnos ti, emisij f ormaldehida pa ni. Del Mene zzi e t al. (2016) so z a iz dela v o slojna - t eg a furnirneg a lesa (L VL) upo r abili r azlične k oličine polis tir ena. L VL se pog os t o upor ablja v gr adbene namene, z a lepljenje pa se upor abljajo dur omer - ne smole, ki izk az ujejo dobr e mehansk e las tnos ti. T r dnos t lepilne g a spoja L VL , dose ž ena pri lepljenju s polis tir enom v labor a t orijskih pog ojih, je bila z a- dos tna, v endar pa je na t em podr očju po mnenju a v t orje v potr ebnih še v elik o doda tnih r azisk a v . Y ang e t al. (2011) so z doda janjem k olof oni - je, f enolne smole, iz ociana t a, benz oil per ok sida in dibutil ft ala t a v polis tir en pripr a vili lepilo , ki je po tr dnos ti primerljiv o o zir oma boljše k ot k omer cialno belo po livinil ace t a tno (P V Ac) lepilo z a les. K ot na- v ajajo a v t orji, lepilo utrjuje 3,5 ur e pri t emper a turi 70 °C in naj bi bilo primerno z a lepljenje lesa, plas - tik e, s t ekla, papirja in drugih vlaknas tih ma t erialo v . K ajak s e t al. (2012) so v s v oji r azisk a vi dok az ali, da je iz odpad ne plas tik e (HDPE – polie tilen viso - k e g os t ot e, PP - polipr opilen , PU - poliur e t an, P A6 - poliam id) mo žno iz dela ti lesne k ompo zit e, ki so po tr dnos ti primerljivi s k ompo ziti, zlepljenimi s k on - v encionalnimi lepili. T ermoplas ti lahk o pr odir ajo do 40 μm globok o v les in z ag ot a vljajo dobr o adhe zijo. Lepilni spoji so v odoodporni, t ak o da so k ompo ziti primerni z a up or abo na pr os t em. A v t orji izpos t a vl- jajo visok o s trižno tr dnos t, ki je bila dose ž ena pri lepljenju s PE, PU in P A6 vlakni (5,6 MP a do 10 MP a) in pr eseg a s trižno tr dnos t k on v encionalne v e z ane plošče, zlepljene s f enol- f ormaldehidnim lepilom. Jasri e t al. (2014) so iz delali lepilo iz r eciklir a- neg a polis tir ena, ki je imelo primerljiv e mehansk e las tnos ti z nek a t erimi k omer cialnimi lepili z a les. A v t orji so lepiln o mešanic o pripr a vili t ak o , da so po - lis tir en r azt opili v t opilu na osno vi e t anola (R ON 95) v r azmerju EPS:R ON 95 = 1:1. 1.3 RECIKLIRANJE POLISTIRENA 1.3 RECYCLING OF POLYSTYRENE P olis tir en je z e lo r az širjen in upor aben t ermo - plas tni ma t erial, v endar njeg o vi odpadki (še po - sebej ek spand ir an polis tir en) pr eds t a vljajo v elik ok oljski pr oble m, saj v nar a vi z elo poč asi r azpada, danes pa g a v ogr omnih k oličinah najdemo v morju (T a w fik, 2017). P olis tir en ((C 8 H 8 ) n ) je polime rni ma t erial, ses- t a vljen iz monomernih enot s tir ena (C 8 H 8 ) (L y e & Aw , 200 3) in je z ar adi ug odnih las tnos ti in šir ok e upor abe tr e tji najbolj pog os t o upor abljen t ermo - plas t na plane tu (pr ednjačit a samo še polie tilen in polip r opilen ). Najpog os t eje se upor ablja v pr e- hr ambni indus triji k ot embalaž a, najdemo pa g a tudi k ot z aščitn i ma t erial pri tr ansportu ali pa k ot t oplotni iz ola t or (L y e & Aw , 2003). Z ar adi nizk e g os- 110 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Šernek, M., T uričnik, V ., R epič, R ., & Šeg a, B.: Use of w as t e plas tics f or the pr epar a tion of adhesiv es f or w ood bonding t ot e, dobr e t oplotne iz ola tivnos ti, odpornos ti in dobrih mehanskih las tnos ti je z elo z as t opan v ob - liki ek spandir aneg a polis tir ena (L y e & Aw , 2003), k a t er eg a odpa dki pa z ar adi poč asneg a r azpadanja pr eds t a vljajo z elo v elik ok oljs ki pr oblem (T a w fik e t al., 201 7). Pri pr oiz v odnji iz delk o v iz ek spandir ane- g a polis tir ena se kr oglice po lis tir ena segr ejejo in ek spandir ajo , k asneje pa se vbriz g ajo v k alupe, kjer jih s pomočjo v odne par e segr ejejo in t ak o ek span - dir ajo do r obo v k alupa. K er se plas t polis tir ena ob k alupu nek olik o zmehč a, t o priv ede do gladk e po vr - šine iz delk o v o zir oma poliz delk o v (L y e & Aw , 2003). 95 % ek spand ir aneg a polis tir ena pr eds t a vlja zr ak, k ar pomeni, da pri njeg o vi pr edela vi iz v eli- k eg a v olumna odpadk o v prid obimo r ela tivno malo polis tir ena. Mehansk e in es t e tsk e las tnos ti r ecik - lir aneg a polis tir ena so dobr e , njeg o v a cena pa niz - k a. E den izmed mo žnih način o v pono vne upor abe polis tir ena je iz dela v a lepila, saj je dobr o t open v r azličnih t opilih k ot so bencin , ace t on, butil ace t a t, limonen ipd. V s tik u s t opilom se prične r azt aplja - ti, njeg o v v olum en pa se dr as tično zmanjša (Curiac e t al., 2017). Lisper guer e t al. (2013) na v ajajo , da je r ecik lir an po lis tir en mog oče doda tno izboljša ti z dodajanjem lignina, saj ž e pri doda tk u 2 % lignina izk az uje boljšo t ermično s t abilnos t. Seluk ar e t al. (2014) so v eni izmed š tudij iz odpadneg a polis ti- r ena z upor abo t opil (bencin, ace t on, t oluen) na enos t a v en način iz delali lepi lo. Najv ečjo lepljiv os t so dosegli z upor abo bencina in t oluena, medt em k o le-t a z ace t onom ni bila dose ž ena. Cilj naše pr eliminarne r azisk a v e je bil v r azlič - nih t opi lih r azt opiti polis tir en iz odpadnih plas tičnih žličk in lončk o v z a k a v o t er g a upor abiti z a iz dela v o lepila z a lepljenje lesa. 2 MATERIALI IN METODE 2 MATERIALS AND METHODS 2.1 MATERIALI 2.1 MATERIALS Z a leplj enje smo upor abili r adialne lamele iz buk o vine (Fagus sylvatica L.), ki so bile klima tizir a- ne v s t andar dn i klimi s t empe r a tur o 20 °C in r ela tiv - no zr ačno vlažnos tjo 65 %. Lepilne mešanice smo pripr a vili iz polis tir ena, iz k a t er eg a so bili iz delani lončki in žličk e z a k a v o , ki se upor abljajo v k a vnih a vt oma tih in pr eds t a vljajo v elik dele ž plas tičnih odpadk ov . Lončki z a k a v o so iz obar v aneg a polis tir ena, žličk e pa iz čis t eg a polis tir e - na. Odpadna plas tik a iz lončk ov in žličk je bila čis t a in suha, br e z os t ank ov pijače. Razr e z ali smo jo na manj- še k oščk e z ar adi hitr ejšeg a in lažjeg a r azt apljanja v t o- pilih. Za r azt apljanje plas tik e smo upor abili 5 r azličnih t opil: acet on (R oth), dimetilf ormamid – DMF (R oth), butil acet a t (Sigma-Aldrich), t etr ahidr ofur an – THF (R oth, Bernd K r aft GmbH) in limonen (Mer ck K GaA). Sk upno smo pripr a vili 10 lepilnih mešanic, polo- vic o iz žličk in polo vic o iz lončk o v . Lepilne mešanice smo pripr a vili v s t eklenih posodah, kjer smo zmešali plas tik o in t opilo v ut e žnem r azmerju 1:1. Mešanice smo spr v a t emeljit o mešali, da se je r azt opila v ečina k oso v plas tik e, na t o pa smo mešanice pus tili s t a ti če z noč. Pri r azt apljanju smo si pomag ali tudi z vi- sok o fr ekv enčno k adjo. P o 16 ur ah so bile mešanice po v ečini homog ene in gladk e. Lepilne mešanice iz žličk so bile tr anspar en tne, iz lončk o v pa motno rja- v e. Mešanice žličk v butil ace t a tu, t e tr ahidr ofur anu in limonenu so bile kris t alno čis t e, medt em k o s t a bili mešanici žličk v ace t onu in dime tilf ormamidu motni (slik a 1). Upor abljene lepilne mešanice in nji- ho v e o znak e so pr eds t a vljene v pr eglednici 2. LEPILNE MEŠANICE IZ ŽLIČK / ADHESIVE MIXTURES FROM SPOONS LEPILNE MEŠANICE IZ LONČKOV / ADHESIVE MIXTURES FROM CUPS O ZN AKA / LABEL POMEN / MEANING O ZN AKA / LABEL POMEN / MEANING Ž-BA Žli čke + Butil acetat / Spoons + Butyl acetate L-B A Lončki + Butil ace t a t / Cups Butyl acetate Ž-DMF Žličke + Dimetilformamid / Spoons + Dimethylformamide L-DMF Lončki + Dime tilf ormamid / Cups + Dimethylformamide Ž-THF Žli čke + Tetrahidrofuran / Spoons + Tetrahydrofuran L-THF Lončki + T e tr ahidr ofur an / Cups +Tetrahydrofuran Ž-L Žličke + Limone n / Spoons + Limonene L-L Lončki + Limonen / Cups + Limonene Ž-AC Žličke + Ace ton / Spoons + Acetone L-A C Lončki + Ace t on / Cups + Acetone Preglednica 2. Lepilne mešanice iz odpadne plastike in različnih topil Table 2. Adhesive mixtures from plastic waste and different solvents 111 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Šernek, M., T uričnik, V ., R epič, R ., & Šeg a, B.: Upor aba odpadne plas tik e z a iz dela v o lepil z a lepljenje lesa 2.1 METODE 2.1 METHODS Z a ug ot a vljanje k ak ov os ti zlepljenos ti lesa z le- pilnimi mešanic ami iz odpadne plas tik e smo iz dela- li lepljence, ki so bili zlepljeni iz dv eh posk obljanih buk ovih lamel dimenzij 500 mm × 150 mm × 5 mm. Lepilni povr šini smo obrusili z brusnim papirjem gr a- nulacije 240 in na povr šino ene lamele s pomočjo lopa tice r očno nanesli 200 g /m 2 lepilne mešanice. Na t o smo lameli z družili in ju v hidr a vlični s tisk alnici 10 minut s tisk ali pri t emper a turi 150 °C in tlak u 12 bar ov . P o s tisk anju smo lepljence obt e žili in poč ak ali, da so se ohladili. Iz njih smo na t o izž ag ali pr eizk ušan- ce z a ug ot a vljanje s trižne tr dnos ti lepilneg a spoja po s t andar du SIS T EN 205:2016 (slik a 2), ki so bili 150 mm dolgi (l 1 ) in 20 mm šir oki (b ). Strižna povr šina pa je bila dolg a 10 mm (l 2 ) in smo jo iz delali t ak o , da smo na v saki s tr ani pr eizk ušanc a z až ag ali ut or do lepilne- g a spoja o zir oma sk o zi obe 5 mm debeli lameli (s). Z a v sak o lepiln o mešanic o smo pripr a vili 10 pr eizk ušance v . Pr eizk ušance smo med r azž ag o v an- jem us tr e zno o značili in jih r az vr s tili glede na upo - r abljene lepiln e mešanice (p r eglednic a 2) t er jih na t o sedem dn i klima tizir ali v s t andar dni klimi (T = 20 °C , φ = 65 %). Strižni pr eizk us smo opr a vili z univ erz alnim t es tirnim s tr ojem Z wick/R oell Z005. V sak emu pr eiz- k ušancu smo pr ed vpe tjem v s tr oj izmerili dolžino (l 2 ) in širino (b) s trižne plosk v e (A) z digit alnim kl- junas tim merilom t er poda tk e merit e v vnesli v r a- čunalniški pr ogr am t es tXper t. Pr eizk ušanec smo na t o vpeli v vpenjalne čeljus ti s tr oja in g a s hitr os tjo 50 mm/min ob r emenili z na t e zno silo do porušitv e (F max ). Strižno tr dnos t (f v ) smo izr ačunali po enačbi: Slika 1. Raztopljene žličke (prozorno) in lončki za kavo (rjavo) v različnih topilih Figure 1. Dissolved spoons (transparent) and coffee cups (brown) in different solvents Žlička / Spoon Lonček / Cup max max 2 v FF f A lb = = × Slika 2. Strižni preizkušanec za ugotavljanje kako- vosti zlepljenosti Figure 2. Shear specimen for determination of bonding performance 3 REZULTATI IN RAZPRAVA 3 RESULTS AND DISCUSSION 3.1 SPLOŠNA OPAŽANJA 3.1 GENERAL OBSERVATIONS Med pripr a v o lepilnih meš anic iz odpadne plas tik e in med lepljenjem smo opazili nek aj z ani - mivih las tnos ti in posebnos ti, ki lahk o vpliv ajo na uspešnos t lepljenja: 112 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Šernek, M., T uričnik, V ., R epič, R ., & Šeg a, B.: Use of w as t e plas tics f or the pr epar a tion of adhesiv es f or w ood bonding • Lepilni mešanici z ace t onom s t a bili ž e od z ače t - k a najb olj visk o zni, med nan ašanjem pa je t opi - lo z elo hitr o izhlape v alo in se je visk o znos t hitr o po v eče v ala, z ar adi česar je bil nanos z elo ot e ž en. • Lepilne mešanice z dime tilf ormamidom in t e tr a- hidr ofur anom so bile z elo močneg a in neprije tne- g a v onja (smr ad). • Mešanice z bu tilace t a t om in limonenom so bile gladk e in homog ene. Visk o znos t je bila primerna z a nanašanje. • Lamele, ki so bile zlepljene z lepilno mešanic o , kjer je bilo t opilo limonen, so se pri odpir anju s tis- k alnice t ak oj r az slojile. Med vr očim s tisk anjem ni izpar elo do v olj limonena in lepilni spoj ni utr dil. • Pri lepilni mešanici iz lončk ov in dime tilf ormamida se je na povr šini izloč ala t ek oč a snov rja v e bar v e, ki smo jo z mešanjem br e z t e ž a v spe t homog enizir ali. • V se lepilne mešanice iz lončk ov so bile na splošno bolj heter ogene in obarv ane v primerja vi z mešanicami iz žličk, ki so bile precej pr oz orne in bolj homogene. • Lepilne mešanice, pripr a vljene iz k a vnih lončk ov , so bile na splošno bolj visk o zne od tis tih iz žličk. T o pripi- sujemo primesem, s k aterimi so bili lončki obarv ani. P omembna ug ot ovit ev je tudi, da lepljenje pri sobni t emper a turi ni bilo uspešno , o zir oma je s tis- k anje tr ajalo pr etir ano dolg o (v eč dni), da se je us tv a- ril delno tr den spoj, kljub t emu pa je v lepilnem spoju še v edno os t al del t opila. T a ug ot ovit ev je botr ov ala odločitvi, da s tisk anje iz v edemo v vr oči s tisk alnici pri t emper a turi 150 °C, ki pospeši pr oces izhlapev anja in izpar ev anja t opila iz lepilne mešanice. Hkr a ti pa lahk o visok a t emper a tur a pomeni popolno mehč anje plas- tik e v lepilni mešanici, z a t o t ak spoj ni tr den in pri- dobi tr dnos t šele, k o g a po s tisk anju ohladimo. Če so napet os ti v lesu po s tisk anju v elik e z ar adi t emper a- turneg a in vlažnos tneg a gr adien t a, lahk o lepilni spoj med pr ocesom hlajenja popus ti z ar adi t eh poja v ov . 3.1 STRIŽNA TRDNOST LEPILNIH SPOJEV 3.1 SHEAR STRENGTH OF ADHESIVE BONDS Ug ot o vili smo , da s t a dv e lepilni mešanici iz žličk (Ž -B A in Ž -DMF) zlepili bu k o v e lamele, medt em k o tri lepilne mešanice iz žlič k (Ž -THF , Ž -L in Ž -A C) niso zlepile bu k o vih lamel in je v ečina pr eizk ušan - ce v r azpadla ž e med ž ag anjem ali pr ed iz v edbo s trižneg a t es t a (slik a 3). Slika 3. Strižna trdnost preizkušancev, zlepljenih z lepilnimi mešanicami iz žličk Figure 3. Shear strength of test specimens glued with adhesive mixtures from spoons 113 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Šernek, M., T uričnik, V ., R epič, R ., & Šeg a, B.: Upor aba odpadne plas tik e z a iz dela v o lepil z a lepljenje lesa Slika 4. Strižna trdnost preizkušancev, zlepljenih z lepilnimi mešanicami iz lončkov Figure 4. Shear strength of test specimens glued with adhesive mixtures from cups Lepilna mešanica / Adhesive mixture Ž-DMF L-DMF f v Lom po lesu / Wood failure f v Lom po lesu / Wood failure Št. / No. N /mm 2 % N /mm 2 % 1 5, 7 0 1, 8 0 2 5, 6 0 4, 7 0 3 2, 9 0 2, 2 0 4 7, 1 0 1, 8 0 5 7, 0 0 4, 0 0 6 8, 3 25 9, 3 50 7 4, 6 0 7, 8 50 8 8, 4 0 6, 1 0 9 8, 4 0 0, 0 0 10 6, 6 25 0, 0 0 P o vpr ečje / Average 6, 5 5 3, 8 10 St -DEV / ST-DEV 1, 7 10 3, 0 20 Preglednica 3. Rezultati strižnega testa za obetajoči lepilni mešanici Table 3. Shear test results for a promising adhesive mixture 114 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Šernek, M., T uričnik, V ., R epič, R ., & Šeg a, B.: Use of w as t e plas tics f or the pr epar a tion of adhesiv es f or w ood bonding P odoben r e z ul t a t je bil pri lepilih iz lončk o v . Dv e lepilni me šanici iz lončk o v (L-DMF in L-A C) s t a zlepili buk o v e lamele, medt em k o tri lepilne meša- nice (L- B A , L-T HF in L-L) niso zlepile buk o vih lamel in je v ečina pr eizk ušance v r azpadla ž e med ž ag an- jem ali pr ed iz v edbo s trižneg a t es t a (slik a 4). Izmed v seh upor abljenih t opil se je z a pripr a- v o lepil nih me šanic najbolje obneslo t opilo dime- tilf ormamid (DMF), saj so pr eizk ušanci, zlepljeni z lepilno mešanic o Ž -DMF , dosegli po vpr ečno s trižno tr dnos t 6,5 N/mm 2 , z L-DMF zlepljeni pr eizk ušanci pa 3,8 N/mm 2 . V si os t ali pr eizk ušanci so izk az o v ali nižje tr dnos ti lepilneg a spoja, o zir oma so v ečinoma po lepljenju ali ž ag anju r azpadli. Na osno vi r e z ult a t o v s trižne tr dnos ti in ods t ot - k a loma po lesu pr eizk ušance v , ki so bili zlepljeni z lepilnima mešanic ama Ž -DMF in L-DMF (pr egled- nic a 3), lahk o ug ot o vimo , da ti mešanici izk az uje- t a določen pot encial z a iz dela v o lepil iz odpadne plas tik e. Naslednji r azisk o v alni k or ak bo op timiz a- cija par ame tr o v s tisk anja (pr edv sem t emper a tur e) in pos t opk a hl ajenja lepljenc e v t ak oj po s tisk anju. Pr edpos t a vljamo , da bi z us tr e zno modifik acijo le- pilne mešanice in pos t opk a lepljenja lahk o dosegli z ados tne s trižne tr dnos ti spo je v z a notr anjo upor a- bo po SIS T EN 204:2016 (10 N/mm 2 ). 4 SKLEPI 4 CONCLUSION Pr eliminarna r azisk a v a mo žnos ti upor abe od- padne plas tik e (žličk e (Ž) in lončki (L) z a k a v o) z a iz dela v o lepilnih mešanic z a lepljenje lesa je po- k az ala, da je izmed pe tih upor abljenih t opil z a pri- pr a v o lepilne mešanice bilo obe t ajoče z g olj t opilo dime tilf ormamid (DMF). Pr eizk ušanci, zlepljeni z lepilno mešanic o Ž -DMF , so dosegli povpr ečno s trižno tr dnos t 6,5 N/mm 2 , pr eizk ušanci, zleplje- ni z L-DMF , pa 3,8 N/mm 2 . Os t ali pr eizk ušanci so izk az ov ali bodisi nižje tr dnos ti lepilneg a spoja o zi- r oma so v ečinoma r azpadli po vr očem s tisk anju ali ž ag anju v pr eizk ušance. V nadaljnjih r azisk a v ah bomo obe t ajoči lepilni mešanici modificir ali in optimizir ali par ame tr e s tisk anja z namenom do- seg anja k ak ov os ti zlepljenos ti, ki us tr e z a s t andar d- nim z ah t e v am z a plas t omerna lepila z a notr anjo upor abo. 5 POVZETEK 5 SUMMARY The use of plas tic pr oducts is e x tr emely wide- spr ead, which is wh y ther e is an incr easing amoun t of plas tic w as t e tha t pollut es our en vir onmen t. V ar - ious ini tia tiv es ar e tr ying t o limit the use of plas tic pr oducts, but hug e amoun ts of plas tic ar e s till used f or pr oducts tha t ar e thr o wn a w a y a ft er use. Plas tic ma t erials c an be r ec y cled in diff er en t w a y s, and the c omple xity of r ecy cling v aries de- pending on the type of polymer , the shape and type of pack aging or pr oduct. Thermoplas tic poly - mer s tha t ar e r ecy cled fr om w as t e c an be used f or a v arie ty of pu rposes, including the pr oduction of adhesiv es. A v er y c ommon and use ful thermoplas - tic ma t erial is poly s tyr ene. It is mos t oft en used in the f oo d indus tr y as pack agin g , but it is also f ound as a pr ot ectiv e ma t erial during tr ansport or as a thermal insula t or . One possib le w a y t o r euse poly - s tyr ene is t o pr oduce an adhesiv e. The aim of our pr eliminar y in v es tig a tions w as t o dissolv e poly s tyr ene fr om plas tic w as t e spoons (Ž) and c off ee cup s (L) in v arious solv en ts and t o pr oduce an adhesiv e f or bonding of w ood. The ad- hesiv e mix tur es w er e made fr om poly s tyr ene fr om which c off ee cup s and c off ee spoons w er e made. W e cut it in t o smaller pieces so tha t it c ould dis- solv e in solv en ts mor e quickly and easily . Fiv e dif - f er en t solv en ts w er e used t o dissolv e the plas tic: Ace t one (A C), Dime th ylf ormamide (DMF), Butyl ac- e t a t e (B A), T e tr ah y dr ofur an (THF) and Limonene (L). W e ha v e pr oduced a t ot al of 10 adhesiv e mix - tur es, half fr om spoons and half fr om cup s. The ad- hesiv e mix tur e s w er e pr oduc ed in glass c on t ainer s in which plas tic and solv en t w er e mix ed in a w eigh t r a tio of 1:1 (T able 2). In or der t o de t ermine the quality of bon ding with adh esiv e mix tur es made of plas tic w as t e, w e made bo nded assemblies fr om tw o pla ned beech w ood lamellas (Fagus sylvatica L.) with dimensions of 500 mm × 150 mm × 5 mm. The adhesiv e surf ace w as sanded with 240 grit sandpaper and then 200 g /m 2 of adhesiv e mix tur e w as applied b y hand with a spa tula t o the surf ace of one lamella. The samples w er e then c ompr essed in a h y dr aulic pr ess f or 10 min ut es a t a t emper a tur e of 150 °C and a pr essur e of 12 bar . Aft er pr essing , the samples w er e c ooled and then cut in t o t es t specimens t o de t ermine the shear s tr eng th of the adhesiv e bonds acc or ding t o the s t andar d SIS T EN 115 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Šernek, M., T uričnik, V ., R epič, R ., & Šeg a, B.: Upor aba odpadne plas tik e z a iz dela v o lepil z a lepljenje lesa 205: 2016 (Figu r e 2). The shear t es t w as perf ormed with a Z wick/R oell Z005 univ er sal t es ting machine. It w as f ound tha t tw o adhesi v e mix tur es fr om spoons (Ž -B A and Ž -DMF) partially bonded the beech lamella e, while thr ee adhesiv e mix tur es fr om the spoons (Ž -THF , Ž -L and Ž - A C) w er e not success ful and mos t of the specimens disin t egr a t ed alr eady during cutting or be f or e the shear t es t w as perf ormed (Fig ur e 3). A similar r esult w as ob t ained with adhesiv es fr om cup s. T w o adhesiv e mix tur es fr om cup s (L-D MF and L- A C) partially bonded the beech lamellas, wher eas thr ee adhesiv e mix tur es (L- B A , L-THF and LL) w er e no t success ful (Figur e 4). Fr om the r esults of the shear s tr eng th of the specimens tha t w er e bonde d with adhesiv e mix - tur es Ž -DMF and L-DMF (T able 3), it c an be c on - cluded tha t these mix tur es ha v e a cert ain pot en tial f or the pr oduc tion of adhesiv es fr om plas tic w as t e. T es t specimens bonded with Ž -DMF adhesiv e achie v ed an a v er ag e shear s tr eng th of 6.5 N/mm 2 , and specimens bonded with L-DMF achie v ed 3.8 N/ mm 2 . Th e ne x t r esear ch s t ep will be t o op timise the pr essing par ame t er s (especially t emper a tur e) and the c ooling pr ocess of the adhesiv es immedia t ely a ft er ho t pr essing. It is assumed tha t with appr opri - a t e modific a tion of the adhesiv e mix tur e and the bonding pr ocess, the r equir ed shear s tr eng ths of adhesiv e bonds f or in t erior applic a tions acc or ding t o SIS T EN 204: 2016 (10 N/mm 2 ) c an be achie v ed. ZAHVALA ACKNOWLEDGEMENT Razisk a v a je nas t ala v okviru pr ogr amsk e sk upi - ne P4-0015, pod okriljem Ag encije R epublik e Slo v e- nije z a r azisk o v alno deja vnos t (ARR S). LITERATURA REFERENCES Achilias, D . S., Andriotis, L., K outsidis, I. A ., Louk a, D . A ., N ianias, N . P ., Sia f ak a, P ., T sagk alias, I., & T sin tz ou. G. (2012). R e cen t adv anc - es in the chemic al r e cy cling of polyme r s (PP , PS, LDPE, HDPE, P V C , PC , N ylon, PMMA). V : Ma t erial R e cy cling T r ends and P e r - spectiv es. Ur . Achilias, D . InT e chOpe n: London, UK . Cui, T ., Song , K ., & Zhang , S. (2010). R e se ar ch on utilizing r e cy cled plas tic t o mak e en vir onme n t - friendly ply w ood. F or e s tr y Stud - ie s in China, 12(4): 218–222. Curiac, A . S., P e tr e , A ., St oic a, A . G., & Sandu, S. A . (2017). Pr epa - r a tion of adhe siv es fr om the e xpandable poly s tyr ene w as t e. Journal of Y oung Scie n tis t, V ol. V : 21-26. Del Me ne zzi, C. H. S., N ak amur a, A ., Queir o z, F ., & Cout o , M. (2016). Pr eliminar y e v alua tion of lamina t e d v eneer lumbe r bonded with e xpande d poly s tyr e ne. Eur . J . W ood Pr od., 74: 759–761. Elle n MacArthur F ounda tion. Cir cular E c onom y (h ttp s://w w w .e llen - mac arthurf ounda tion.or g /) Esk ande r , S. B., T a w fik, M., & T a w fic, M. L. (2018). Me chanic al, flam - mability and thermal de gr ada tion char act eris tics of rice s tr a w fibe r -r e cy cle d poly s tyr ene f oam har d w ood c omposit e s inc or - por a ting fir e r e t ar dan ts. Journal of Thermal Analy sis and Calo - rime tr y , 132: 1115-1124. Grinbe r gs, U ., K ajak s, J ., & R e ihmane, S. (2010). Usag e of ec ologic ally pe rpe ctiv e adhe siv es f or w ood bonding. Scien tific Journal of Rig a T echnic al Univ e r sity: Ma t erial Science and Applie d Che m - is tr y , 22(1): 114-118. Hope w ell, J ., Dv or ak, R., & K osior , E. (2009). Plas tics r ecy cling: chal - leng es and opportunities. Phil. T r ans. R. Soc. B., 364: 2115-2126. Jasri, M. A . H. M., Af e ndi, M., Zulk epli, N . N ., Basir om, I., N urhashi - ma, S., Abu, N ., Y ahud, S., Amin, N . A . M. (2014). T ensile she ar s tr e ng th of w ood adhe siv e fr om r ecy cled poly s tyr ene . Applie d Me chanics and Ma t e rials, 554: 3-6. K ajak s, J ., R e ihmane, S., Grinbe r gs, U ., & K alnins, K . (2012). Use of in - no v a tiv e en vir onme n t ally frie ndly adhe siv es f or w ood v ene er bonding. Pr ocee dings of the Es t onian Ac adem y of Sciences, 61, 3: 207-211. Lisper guer , J ., N uñe z, C., & P e r e z-Guerr er o , P . (2013). Structur e and thermal pr opertie s of malea t ed lignin-r e cy cled poly s tyr ene c omposit e s. J . Chil. Chem. Soc., 58, 4: 1937-19740. L y e , S. W ., & Aw , H. D . (2003). P o w de r adhe siv e moulding of r e cy cled e xpandable poly s tyr ene . Plas tics, Rubber and Composit es, 32, 8-9: 368-376. Or daz-Quin t er o , A , Monr o y -Alonso , A ., & Saldív ar -Guerr a, E. (2020). Thermal p yr oly sis of P oly s tyr ene aide d b y N itr o xide end- fun - cionality . Experimen ts and Modeling. Pr oce sse s, 8, 432: 1-26. P ark , Y . J ., & K im, H. J . (2003). Hot -me lt adhesiv e pr opertie s of EV A/ ar oma tic h y dr oc arbon r e sin ble nd. In t. J . Adhe s. Adhe s., 23(5): 383-392. P ole tt o , M. (2017). Me chanic al, dynamic mechanic al and morpho - logic al pr opertie s of c omposit e s based on r e cy cled poly s tyr ene fille d with w ood flour w as t es. Made r as, Cienc. t ecnol., 19, 4, pp.433-442. Sc ott, A . (2018). Not -so- f an t as tic plas tic. Chem. Eng. Ne w s, 96: 16-18. Se luk ar , N . B., Lande, C. V ., & Ing ole, C. G. (2014). W as t e Thermoc ol t o adhe siv e f or be tt er e n vir onme n t. In t e rna tional Journal of Inno v a tiv e R e se ar ch in Adv anced Engine ering , V olume 1, Issue 6: 98-101. SIS T (2016). Razvrstitev plastomernih lepil za les za nekonstrukcijsko uporabo (SIS T EN 204: 2016). SIS T (2016). Lepila - Lepila za les za nekonstrukcijsko uporabo - Ugo- tavljanje natezno-strižne trdnosti spojev s preklopom (SIS T EN 205:2016). T a w fik, M., Esk ande r , S. B., & N a w w ar , G. A . M. (2017). Har d - w ood-c omposit e s made of rice s tr a w and r e cy cled poly s tyr ene f oam w as t es. J . Appl. P ollym. Sci. 116 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Šernek, M., T uričnik, V ., R epič, R ., & Šeg a, B.: Use of w as t e plas tics f or the pr epar a tion of adhesiv es f or w ood bonding T ullo , A . H. (2018). Figh ting ocean plas tics a t the sour ce . Che m. Eng. N e w s, 96: 28-34. V o vk, M., Be ličič, A ., & Še rne k, M. (2017). Se s t a v a, las tnos ti, upor aba in r e ciklaž a K e rr ock a. Les/W ood, 66(2), 57-69. DOI: h ttp s://doi. or g /10.26614/le s-w ood.2017. v66n02a06 Win ther , T ., Bannerman, J ., Sk ogs t ad, H., Johansson, M. K . G., Jac ob - son, K ., & Samuelsson, J . (2015). Adhe siv es f or adhering poly - s tyr ene plas tic and their long-t erm e ff e ct. Studies in Con v er sa - tion, 60, 2: 107-120. Y ang , M., Sui, W ., Qin, Y ., & N ie , Y . (2011). Study on r e cy cling of w as t e s tyr of oam f or adhe siv e. Adv anced Ma t erials R e se ar ch, 181- 182: 975-978.