Preparación y Pruebas de Adhesivos madera a base de comidas-Semilla de plantas

Resumen

Para facilitar el esfuerzo en la búsqueda de formulaciones más económicas y respetuosas con el medio ambiente de adhesivos para madera a base de productos naturales, este trabajo demuestra la preparación y prueba de adhesivos para madera a base de semillas vegetales. Este protocolo permite evaluar los productos agrícolas a base de semillas vegetales como candidatos adecuados para la sustitución de los adhesivos de madera de base sintética.

Resumen

Recientemente, el interés en los productos a base de harina de semilla de planta como adhesivos para madera ha aumentado de manera constante, ya que estas materias primas vegetales se consideran renovables y el medio ambiente. Estos productos naturales pueden servir como alternativas a los adhesivos a base de petróleo para aliviar las preocupaciones ambientales y de sostenibilidad. Este trabajo demuestra la preparación y ensayo de los basados ​​en semillas adhesivos para madera vegetales utilizando semillas de algodón y harina de soja como materia prima. Además de las comidas no tratados, el agua lava las comidas y aislados de proteína se preparó y ensayó. Lechadas adhesivas se preparan mezclando un producto de comida liofilizada con agua desionizada (03:25 w / w) durante 2 horas. Cada preparación de adhesivo se aplica a un extremo de tiras de chapa de madera 2 utilizando un cepillo. Las áreas de adhesivo pegajoso recubiertas de las tiras de chapa de madera se solapa engomada por prensado en caliente. Fuerza de adhesión se reporta como la resistencia al corte de la pieza de madera unidas a la rotura. La resistencia al agua de los adhesivos se mide porel cambio en la resistencia al corte de la madera en condiciones de servidumbre especímenes a la rotura después de remojo en agua. Este protocolo permite evaluar los productos agrícolas a base de semillas de plantas como candidatos adecuados para la sustitución de los adhesivos a base de madera-sintéticos. Los ajustes a la formulación de adhesivo con o sin aditivos y condiciones de unión podrían optimizar sus propiedades adhesivas para diversas aplicaciones prácticas.

Introducción

La unión adhesiva de la madera juega un papel cada vez mayor en la industria de productos forestales y es un factor clave para la utilización eficiente de los recursos maderables ^1. El interés en el uso de adhesivos a base de productos naturales para la madera aumentó constantemente desde 1930 hasta alcanzar un pico alrededor de 1960 ^2. Después de este período, el precio de los adhesivos a base de petróleo llegó a ser tan baja que desplazaron adhesivos proteicos de varios mercados tradicionales. En las últimas dos décadas, esta tendencia se ha invertido con renovado interés en el uso de materiales que son renovables, biodegradables, y más ambientalmente aceptable. Estos recursos naturales incluyen, pero no se limitan a, proteína de soja ^3-5, proteína de semilla de algodón ^6, salvado de arroz ^{7, 8} gluten de trigo, proteína de grano de destiladores ^9, de proteína de canola y aceite de ^10-12, lignina de sorgo y caña de azúcar bagazo ^{13 , 14,} y polisacáridos derivados de cáscaras de gambas ^15.

Mientras que las semillas aislados de proteína ha sido ampliamente evaluado como adhesivos para madera potenciales, el procedimiento de aislamiento implica alcalina corrosivos y reactivos ácidos y hace que los adhesivos a base de aislar relativamente caro y menos con el medio ambiente ^16. Así, algunas harinas de semillas desgrasados ​​(harinas) con o sin tratamiento también se han probado con el propósito de adhesivo, a pesar de que las propiedades adhesivas de estas comidas no se desempeñan tan bien como aislados de proteínas ^17-19. Hemos fraccionado secuencialmente harina de algodón (CM) en diferentes fracciones, y examinó su fuerza adhesiva en chapas de madera pegado ^20,21. La fracción sólida insoluble en agua (en lo sucesivo, de semilla de algodón se lavó comida-WCM) podría utilizarse como adhesivos para madera, comparable a la proteína de semilla de algodón aislado (CSPI), y sería menos costoso de preparar que CSPI.

Fuerza de adhesión y resistencia al agua son dos parámetros críticos en la evaluación del desempeño deun material adhesivo potencial. Aquí, la fuerza adhesiva se reporta como la resistencia al corte a la rotura del enlace de vuelta de cada muestra de madera. La resistencia al agua del adhesivo se mide por el cambio en la resistencia al cizallamiento del recubrimiento de la muestra de madera unidas a la rotura debido a remojo en agua. El uso de semilla de algodón y soja comidas sin grasa como materia prima, este protocolo proporciona una manera simple y fácil de preparar y productos a base de semillas de plantas de prueba como adhesivos para madera. Este protocolo sería útil para facilitar el esfuerzo en la búsqueda de fórmulas más económicas y respetuosas del medio ambiente de los adhesivos naturales madera a base de productos.

Protocolo

1. La semilla de algodón y productos a base de harina de soja (Figura 1)

1. Obtener las materias primas, de semilla de algodón desgrasado y comidas de soja, de fuentes disponibles en el mercado.
2. Obtener la comida de trabajo mediante molienda de la harina desgrasada sólido en un molino de muestras ciclón para pasar un tamiz de acero de 0,5 mm ^16.
3. Preparar comidas lavados de agua de las comidas de trabajo después de la extracción de agua (25 g de harina: 200 ml de agua) para separar los componentes solubles en agua en las comidas ^21.
4. Preparar aislados de proteínas de las comidas de trabajo por extracción alcalina y precipitación ácida ^16.

2. Preparación de las tiras de chapa de madera

1. Chapas de madera cortada (1,59 mm de espesor) obtenidos de una fuente disponible comercialmente en tiras 25,4 mm de ancho por 88,9 mm de largo.
2. Lápiz marque una línea a través de la veta de la madera en el 25,4 mm (1.0 ") de longitud de un extremo de cada tira Etiqueta de estas tiras adecuadamente con pruebas tratamientos o números 5.. -10 pares de madera se preparan para cada variable de la prueba.

3. Preparación de adhesivo suspensiones

1. Calcular la cantidad de agua se lavó comida necesaria por las muestras de madera para las pruebas, por la tasa de aplicación (por ejemplo, 4 mg seco contenido cm ^-2) x área total de unión (por ejemplo, 581 cm ² de 90 tiras de madera con área de unión 2,54 x 2,54 cm cada uno) más un 30% adicional para enoughness (es decir, 4 x 581 x 130% 3 g de agua se lavó comida para el ejemplo).
2. Mezcle el agua comida se lavó con agua desionizada (3:25 w / w), y revuelva con una barra de agitación magnética durante 2 horas en un vaso sellado con Parafilm.

4. Preparación de servidumbre de madera Muestras

1. Cepille lechada adhesiva en un extremo de tiras de chapa de madera que cubren 2 25.4 mm (1.0 ") de longitud Aire seco durante 10 - 15 min. O hasta de mal gusto.
2. Cepillo una segunda capa de lechada de adhesivo en la parte superior de la primera capa y secar al aire de nuevo. La cantidad de adhesivo secopreparación aplicada es de alrededor de 4,5 mg de sólido seco por ^cm2 de unión son de cada tira de madera.
3. La superposición de la zona recubierta adhesivo pegajoso (25,4 x 25,4 mm o 1,0 "x 1,0") de tiras de chapa de madera 2. Prensado en caliente utilizando una prensa de sobremesa climatizada a 100 ° C durante 20 min a una presión de 400 psi (2,8 MPa). Tenga en cuenta que la presión es la fuerza aplicada por la prensa dividida por el área superpuesta de las muestras de madera. Estos parámetros de unión pueden ser modificados según sea necesario para cada variable de la prueba.
4. Dejar enfriar y acondicionar las muestras de madera unidas durante 48 horas en un cuarto acondicionado o una incubadora con control de humedad (temperatura de 22-23 ° C y una humedad relativa del 50 - 60%; Figura 2).

5. Los experimentos resistencia al agua

1. Sumergir las muestras de madera unidas, después del acondicionamiento inicial, en el agua del grifo durante 48 horas en una bandeja de plástico a temperatura ambiente (22-23 ° C). Las muestras húmedas después de la inmersión se prueban inmediatamente para la cizallaresistencia a la rotura y reportado como resistencia a la humedad. El exceso de agua en la superficie de la chapa se puede eliminar mediante golpecitos suavemente con papel tisú antes de las mediciones.
2. Sumerja otro conjunto de muestras de madera unidas, después del acondicionamiento inicial, en un baño de agua a 63 ºC durante 4 horas, luego seca en condiciones ambientales (temperatura de 22-23 ° C y una humedad relativa del 50 - 60%) O / N (18 - 20 h). Repita el ciclo de inmersión-secado una vez con un tiempo de secado de 48 horas. Las muestras secas se prueban para la resistencia al corte a la rotura y reportados como fuerza adhesiva empapado.

6. Lap resistencia al corte Mediciones

1. Colocar una muestra de madera unidas en los 32 x 40 mm Fishscale mordazas de cuña reticulares en un probador de materiales con una presión de agarre de 7 MPa, y establecer la velocidad de la cruceta a 1 mm min ^-1.
2. Medir y registrar la resistencia al corte de rotura para cada muestra de madera unidas. Los resultados de las mediciones múltiples se promedian para cada forma de adhesivoulación y variable de prueba.

Resultados

El rendimiento de cada formulación de adhesivo está determinada por la resistencia al cizallamiento de la muestra de madera unidas a la rotura y los valores varían en función de las dimensiones de la chapa de madera utilizado. Por ejemplo, en la Tabla 1, los valores de resistencia adhesiva seca y se sumergen de las muestras unidas son menores cuando se utilizan tiras de arce delgado y más estrecho (ver semilla de algodón-1), en oposición a las tiras más gruesas y más amplios de semilla de algodón-2 reco...

Discusión

Este trabajo presenta un procedimiento básico para preparar y productos como adhesivos para madera planta de prueba de semillas de base. Las lechadas adhesivas ejemplificado en este protocolo son simplemente el producto de harina de semilla desgrasada y agua. Diversas formulaciones adhesivas se pueden alcanzar mediante la adición de reactivos para las pruebas (tales como dodecilsulfato de sodio, bisulfito de sodio o de aceite de tung) ^5,6,23 y / o cambios en las condiciones (tales como el pH, la proporción de...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Harina de semilla de algodón desgrasada	Kentwood Co-op		Kentwood, LA, EE. UU
Harina de soja desgrasada	Kentwood Co-op		Kentwood, LA, EE. UU
Chapas de madera	Certainly Wood, Inc.		East Aurora, NY, EE. UU
Molino de muestras ciclónico (modelo 3010-014)	UDY Corporation		Fort Collins, CO, EE. UU
Prensa calentada de sobremesa (modelo 3856)	Carver, Inc.		Wabash, IN, EE. UU
Probador de materiales	Zwick GmbH & Co.		Ulm, Alemania

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