Opstellen en testen van Plant Seed Meal-gebaseerde houtlijmen

Samenvatting

Om het zoeken naar meer economische en milieuvriendelijke formuleringen van op natuurlijke producten gebaseerde houtlijmen te vergemakkelijken, toont dit werk de bereiding en testen van op plantenzaden gebaseerde houtlijmen. Dit protocol stelt iemand in staat om landbouwproducten op basis van plantenzaden te beoordelen als geschikte kandidaten voor de vervanging van op synthetische basis gebaseerde houtlijmen.

Samenvatting

Onlangs heeft de belangstelling voor plantaardige zaad-maaltijd gebaseerde producten als houtlijmen gestaag toegenomen, omdat deze plantaardige grondstoffen voor hernieuwbare en milieuvriendelijke worden beschouwd. Deze natuurlijke producten kunnen dienen als alternatief voor aardolie gebaseerde lijmen voor het milieu en duurzaamheid zorgen te verlichten. Dit werk toont het opstellen en testen van de installatie-zaad gebaseerde houtlijmen behulp van katoenzaad en sojameel als grondstoffen. Naast onbehandelde maaltijden water gewassen maaltijden en eiwit isolaten bereid en getest. Adhesive slurries worden bereid door een gevriesdroogd product maal met gedeïoniseerd water (3:25 w / w) gedurende 2 uur. Elke kleefstof preparaat wordt aangebracht op een uiteinde van 2 houtfineer strips met een kwast. De kleverige lijm gecoate gebieden van het hout fineer strips worden gelapt en gelijmd door heet persen. Kleefkracht wordt gerapporteerd als de afschuifsterkte van de gebonden houten exemplaar bij breuk. De waterdichtheid van de lijm wordt bepaald doorde verandering in de afschuifsterkte van de gebonden houten exemplaren bij breuk na water inweken. Dit protocol maakt het mogelijk om zaad op basis van landbouwproducten als geschikte kandidaten voor de vervanging van synthetische basis houtlijmen beoordelen. Aanpassingen aan de lijm formulering met of zonder additieven en bonding omstandigheden konden hun klevende eigenschappen te optimaliseren voor verschillende praktische toepassingen.

Inleiding

Lijmen van hout speelt een steeds grotere rol in het bos product industrie en is een belangrijke factor voor het efficiënt gebruik te maken van hout middelen ^1. Interesse in het gebruik van natuurlijke producten gebaseerde lijmen voor hout gestaag toegenomen van 1930 tot een piek bereiken rond 1960 ^2. Na deze periode is de prijs van aardolie gebaseerde lijmen werd zo laag dat ze verdrongen eiwit lijmen van diverse traditionele markten. In de afgelopen twee decennia heeft deze trend omgebogen met hernieuwde interesse in het gebruik van materialen die hernieuwbare, biologisch afbreekbaar zijn, en milieuvriendelijker. Deze natuurlijke hulpbronnen omvatten, maar zijn niet beperkt tot, soja-eiwit ^3-5, katoenzaad eiwit ^6, rijstzemelen ^7, tarwegluten ^8, distillateurskorrel eiwit ^9, canola proteïne en olie ^10-12, lignine uit sorghum en suikerriet bagasse ^{13 14,} en polysachariden afgeleid van garnalenschillen ^15.

Overwegende dat zaad eiwit isolaten zijn op grote schaal bruikbaar zijn als potentieel houtlijmen, de isolatie procedure houdt bijtende alkalische en zure reagentia en het maakt-isolaat gebaseerde lijmen relatief duur en minder milieuvriendelijke ^16. Dus sommige ontvette zaad maaltijden (meel) met of zonder behandeling zijn ook getest voor de lijm doel, hoewel de hechting van deze maaltijden niet zo goed presteren als eiwitisolaten ^17-19. We hebben achtereenvolgens gefractioneerd katoenzaadmeel (CM) in verschillende fracties, en onderzocht hun kleefkracht in bonding houtfineer ^20,21. De in water onoplosbare vaste fractie (hierna gewassen katoenzaadmaaltijd-WCM) worden gebruikt als houtlijmactiviteiten, vergelijkbaar katoenzaad eiwitisolaat (CSPI), en zou goedkoper te bereiden zijn dan CSPI zijn.

Kleefkracht en waterbestendigheid zijn twee kritische parameters bij het evalueren van de prestaties vanEen mogelijke kleefmateriaal. Hier wordt de kleefkracht gerapporteerd als de afschuifsterkte bij breuk van de ronde band van elk houten exemplaar. De waterdichtheid van de lijm wordt gemeten door de verandering in de schuifsterkte van de gebonden houten exemplaar bij breuk te wijten aan water inweken. Met behulp van ontvette katoenzaad en soja maaltijden als grondstoffen, dit protocol voorziet in een eenvoudige en doeltreffende manier om en proeffabriek-zaad gebaseerde producten als houtlijmen voor te bereiden. Dit protocol zou nuttig zijn in de inspanning op zoek naar meer economische en milieu-vriendelijke formuleringen van een natuurlijk product op basis van houtlijmen vergemakkelijken zijn.

Protocol

1. katoenzaad en sojameel-based Products (figuur 1)

1. Haal de grondstoffen, ontvet katoenzaad en soja maaltijden uit commerciële bronnen.
2. Het verkrijgen van de werkende maaltijd door het malen van de vaste ontvette maaltijd in een cycloon monster molen naar een 0,5 mm stalen scherm ¹⁶ passeren.
3. Bereid water gewassen maaltijden van de werkende maaltijden na extractie van water (25 g maaltijd: 200 ml water) om water oplosbare componenten in de maaltijden ²¹ scheiden.
4. Bereid eiwit isolaten van de werkende maaltijden door alkali-extractie en zure neerslag ^16.

2. Voorbereiding van Hout fineerstroken

1. Gekapt hout fineer (1,59 mm dik) van een in de handel verkrijgbaar bron in stroken van 25,4 mm breed verkregen door 88,9 mm lang.
2. Potlood merk een lijn over de houtnerf op 25.4 mm (1.0 ") lengte van het ene uiteinde van elke strook Label deze strips op de juiste wijze met het testen van behandelingen of nummers 5.. -10 hout paren worden voorbereid voor elke test variabele.

3. Voorbereiding van Adhesive Slurries

1. Bereken de hoeveelheid water gewassen maaltijd nodig per het hout monsters voor het testen, door de dosering (bijvoorbeeld 4 mg droog inhoud cm ^-2) x totaal bonding gebied (bijvoorbeeld 581 cm ² van 90 houten strips met 2,54 x 2,54 cm bonding gebied elk) plus ongeveer 30% extra voor enoughness (dwz, 4 x 581 x 130% 3 g water gewassen maaltijd voor het voorbeeld).
2. Meng water gewassen maal met gedeïoniseerd water (3:25 w / w), en roer met een magnetische roerstaaf gedurende 2 uur in een bekerglas met Parafilm afgesloten.

4. Voorbereiding van Bonded Wood Specimens

1. Bestrijk lijm drijfmest op het ene uiteinde van 2 houtfineer strips die 25.4 mm (1.0 ") lengte Air-droog voor 10 - 15 min. Of totdat plakkerig.
2. Borstel een tweede kleefmiddellaag slurry bovenop de eerste laag en de lucht drogen opnieuw. De hoeveelheid droge lijmvoorbereiding toegepast is ongeveer 4,5 mg droge stof per cm ² van hechting zijn van elk hout strip.
3. Overlappen de kleverige lijm gecoate oppervlakte (25,4 x 25,4 mm of 1,0 "x 1,0") van 2 houtfineer strips. Hot-pers met een Benchtop verwarmde pers bij 100 ° C gedurende 20 min bij een druk van 400 psi (2,8 MPa). Noteer de druk die door de pers gedeeld door het overlappende gebied van de houtmonsters uitgeoefende kracht. Deze binding parameters kunnen indien nodig voor elke test variabele veranderd.
4. Koel en verzorgen de spaanplaat monsters gedurende 48 uur in een conditionerende kamer of een incubator met vochtigheidsregeling (temperatuur van 22-23 ° C en relatieve vochtigheid van 50 - 60%; figuur 2).

5. Water Resistance Experimenten

1. Dompel de gebonden houten exemplaren, na initiële conditionering, in leidingwater voor 48 uur in een plastic bakje op kamertemperatuur (22-23 ° C). De natte exemplaren na inweken worden onmiddellijk getest op de shearbreuksterkte en gerapporteerd als natte sterkte. Overtollig water op het fineer oppervlak kan worden verwijderd door voorzichtig deppen met tissuepapier voorafgaand aan de metingen.
2. Dompel een andere set van gebonden hout exemplaren, na initiële conditionering, in een waterbad bij 63 ° C gedurende 4 uur, daarna droog bij kamertemperatuur (temperatuur van 22-23 ° C en een relatieve vochtigheid van 50 - 60%) O / N (18 - 20 uur). Herhaal de immersie-droogcyclus een keer met een 48 uur droogtijd. De gedroogde monsters worden vervolgens getest op de afschuifsterkte bij breuk en gerapporteerd gedrenkt kleefkracht.

6. Lap Afschuifsterkte Metingen

1. Monteer een gebonden houten exemplaar in de 32 x 40 mm fishscale gerasterde wig grepen op een Materials Tester met een aangrijpend druk van 7 MPa, en stel de kruiskopsnelheid bij 1 mm min ^-1.
2. Meet en noteer de afschuifsterkte bij breuk voor elke gebonden houten exemplaar. De resultaten van meerdere metingen worden gemiddeld voor elke kleefstofning en testvariabele.

Resultaten

Prestaties elke formulering van lijm wordt bepaald door de schuifsterkte van de spaanplaat monster bij breuk en de waarden variëren afhankelijk van de afmetingen van het houten fineer. Bijvoorbeeld, in tabel 1, droog en geweekte hechtsterkte waarden van de gebonden monsters lager wanneer dunner en smaller esdoorn strips worden gebruikt (zie Katoen-1), in tegenstelling tot de dikkere en bredere stroken van katoenzaad-2 aanbevolen in de protocol, met behulp van dezelfde-katoenzaad lijm op basis van formul...

Discussie

Dit artikel presenteert een eenvoudige procedure voor te bereiden en te testen zaad-gebaseerde producten als hout lijmen. De lijm slurries exampled in dit protocol zijn gewoon de ontvette zaadmeel product en water. Verschillende kleefmiddelformulaties kan worden bereikt door toevoeging van testen reagentia (zoals natriumdodecylsulfaat, natriumbisulfiet of tungolie) ^5,6,23 en / of veranderingen in mengomstandigheden (zoals pH, de verhouding van vaste en water) ^{3,24 , 25.} Aanpassing van de hechtmidde...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Gewaste katoenzaadmeel	Kentwood Co-op		Kentwood, LA, USA
Gewaste sojameel	Kentwood Co-op		Kentwood, LA, USA
Houten fineer	Certainly Wood, Inc.		East Aurora, NY, USA
Cyclone monstermolen (model 3010-014)	UDY Corporation		Fort Collins, CO, USA
Beneengestookte pers (model 3856)	Carver, Inc.		Wabash, IN, USA
Materiaaltester	Zwick GmbH & Co.		Ulm, Duitsland