Name: Standardowa metoda testowa ASTM D 7998-19 do rozwoju wytrzymałości kohezyjnej klejów do drewna (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-05-17T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 40 s
Description: Poznaj metodę ASTM D7998-19 do szybkiej oceny wytrzymałości klejów do drewna w warunkach suchych i mokrych. Ta technika umożliwia badanie rozwoju wytrzymałości w zależności od temperatury i czasu.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była wspierana przez grant United Soybean Board 1940-352-0701-C oraz U.S. Department of Agriculture\Forest Service. Dziękujemy za wsparcie i szczegółowe informacje od Phila Humphreya z AES.

1. Przygotowanie substratów
<ol>
	<li>Użyj powierzchni podłoża, która jest odpowiednia do zastosowania. W przypadku drewna należy użyć forniru skrawanego o grubości około 0,6 do 0,8 mm od sprawdzonego producenta, ponieważ forniry te są używane do produkcji sklejki i tarcicy klejonej warstwowo (LVL). Są one uzyskiwane od dostawcy forniru, w postaci arkuszy o grubości od 0,6 do 0,8 mm i ciętych na bok na 305 mm. Spójnym podłożem jest twardy fornir klonowy (Acer saccharum) ze względu na gładkość powierzchni i stałą grubość, a także jest to rozproszone porowate drewno liściaste o wysokim module sprężystości. Okleiny klonowe są powszechnie stosowane w budownictwie szafek i zwykle są wolne od wad.</li>
	<li>Kondycjonuj drewno, nieułożone w stos, w temperaturze 21 °C i wilgotności względnej 50% (RH) przez co najmniej dzień przed użyciem. Unikaj licówek, które są nadmiernie pofalowane, mają nierówną powierzchnię i zawierają wady, w tym przebarwienia. 
	UWAGA: Inne gatunki drewna mogą być wykorzystane do zrozumienia skuteczności wiązania kleju z tymi gatunkami. Jednak ze względu na ich jednorodność zaleca się dyfuzyjno-porowate drewno liściaste i miękkie ze stopniowym przejściem od drewna wczesnego do późnego. Zachowaj ostrożność, ponieważ drewno może być kwaśne lub zasadowe lub mieć ekstrakty na powierzchni, które mogą zmienić proces utwardzania kleju. Ponadto obróbka drzewa od momentu cięcia do produkcji forniru może zmienić siłę wiązania12,13. Ponieważ ABES wykorzystuje niewielką ilość drewna, jest mniej podatny na różnice w drewnie, które występują w innych testach, takich jak zawartość wilgoci drewna i głębokość kontroli forniru.</li>
	<li>Upewnij się, że boki forniru są wolne od luźnych włókien wzdłuż krawędzi, a klejony produkt nie ma znacznego wyciśnięcia kleju, ponieważ będą one miały tendencję do zawyżania siły wiązania, ponieważ nie ma modyfikacji próbek po klejeniu.</li>
</ol>
2. Przygotowanie próbek
<ol>
	<li>Kondycjonować próbki drewna w temperaturze 21 °C i wilgotności względnej 50% przez co najmniej jeden dzień. Sprawdź fornir pod kątem pęknięć, przebarwień lub nierówności słojów, których należy unikać podczas cięcia próbek.</li>
	<li>Upewnij się, że pneumatycznie napędzane urządzenie do cięcia próbek jest sprawne.</li>
	<li>Użyj specjalnego wykrawarki, która wycina wymagany rozmiar próbki 20 mm na 117 mm z forniru klonowego o grubości od 0,6 do 0,8 mm (<silna klasa="xfig">Rysunek 1, Tabela materiałów).
	<ol>
		<li>Umieść kawałek forniru o wymiarach co najmniej 150 mm na 300 mm pod ostrzami tnącymi tak, aby słoje forniru były równoległe do długiego kierunku i naciśnij przycisk ciśnienia powietrza, aby przyciąć każdy kawałek drewna o wymiarach 20 mm na 117 mm.</li>
		<li>Przesuń kawałek forniru pod ostrzami tnącymi w nieoszlifowane miejsce i ponownie naciśnij przycisk, aby wyciąć kolejny kawałek drewna. Kontynuuj, aż kawałek forniru zostanie całkowicie pocięty na kawałki. 
		UWAGA: Jeśli długi kierunek próbki nie jest równoległy do kierunku słojów, podczas badania może dojść do wczesnego pęknięcia drewna z dala od części klejonej.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>W przypadku materiałów innych niż drewno próbki należy ciąć przy użyciu odpowiednich technik. Jeśli materiału nie można przeciąć za pomocą noża do próbek, użyj tego, co przetnie materiał, aby przyciąć go do wymaganego rozmiaru. Ze względu na małą powierzchnię klejenia ważne jest, aby cięcie było dokładne, a próbki wolne od zanieczyszczeń wzdłuż krawędzi i na powierzchniach łączenia.</li>
</ol>
3. Funkcjonalność sprzętu
<ol>
	<li>W procesie klejenia upewnij się, że sprzęt ABES działa prawidłowo zgodnie ze standardową procedurą operacyjną11. Ustawienia z przodu jednostki ABES do łączenia i zrywania próbek to: LP Press 0,2 MPa, HP Press 0,2 MPa, Pull 0,65 MPa i Cool Air 0,2 MPa.</li>
	<li>Użyj ciśnienia zasilania powietrzem co najmniej 0,62 MPa (90 psig), ponieważ zbyt niskie ciśnienie spowoduje, że zaciski chwytające i płyty dociskowe będą zamykać się zbyt wolno lub nierównomiernie na próbce, co spowoduje nieprawidłową siłę wiązania (<klasa mocna = "xfig" >Rysunek 2, góra).</li>
	<li>Oczyścić płyty dociskowe z kleju powstałego w wyniku wyciśnięcia z poprzedniej próbki. Dostosuj temperaturę płyt dociskowych do żądanej temperatury i zrównoważ ją przed związaniem próbek.</li>
	<li>Aby skleić drewno, używaj urządzenia w pomieszczeniu o temperaturze 21 °C i 50% wilgotności względnej. Jeśli nie jest to możliwe, przechowuj kondycjonowane próbki w plastikowej torbie do czasu sklejenia ze względu na szybką zmianę wilgotności drewna spowodowaną małym rozmiarem próbek.</li>
	<li>Aby uzyskać dane dotyczące utwardzania kinetycznego, należy zaprojektować metodę w taki sposób, aby prędkości mechaniczne i elektroniczne były wystarczające do dokładnego zbierania danych, jak opisano w ASTM D7998-1911.</li>
</ol>
4. Klejenie próbek za pomocą kleju
UWAGA: Zastosowanie kleju jest krytycznym problemem dla klejów do drewna ze względu na dużą różnicę w lepkości i procentach ciał stałych, przechodząc od kleju do laminowania, jak w sklejce, do kleju w sprayu do zastosowań wiążących. Kleje do drewna są na ogół wodorozcieńczalne, więc parowanie jest tylko niewielkim problemem. Jednak ważne jest, aby woda wsiąkała w porowate drewno.
<ol>
	<li>Rozprowadzić 5 mg badanego kleju na końcówce na 0,5 cm w stopniu wystarczającym do pokrycia obszaru łączenia i przeniesienia na drugą próbkę, ale bez nadmiernego wyciskania. Aby uzyskać względnie stałą szybkość rozprowadzania kleju, należy wytarować próbkę drewna na wadze i ponownie zważyć po nałożeniu kleju.</li>
	<li>Zachowaj szczególną ostrożność przy rozprowadzaniu kleju, nakładaniu próbek na siebie i upewnianiu się, że dwie próbki są wyrównane, ponieważ używany jest mały obszar łączenia, a siły są określane jako siła ciągnąca nad klejonym obszarem (<silna klasa = "xfig">Rysunek 2 na dole). Można stosować różne obszary łączenia, ale wytrzymałość niekoniecznie jest porównywalna ze względu na różnice w mechanice prób ścinania na zakładkę. 
	UWAGA: W literaturze poleca się kilka sposobów nakładania kleju na drewno w zależności od konsystencji kleju. Pierwotnie zalecana metoda nakładania kleju wykorzystywała specjalnie zaprojektowane urządzenie do mikrorozpylania10, ale okazało się, że jest to niechlujne, powolne i bardzo zależne od reologii kleju. Chociaż ta metoda nakładała klej w postaci dyskretnych kropek, jak w aplikacjach wiążących do płyt wiórowych i zorientowanych płyt wiórowych, metoda drukowania wydaje się bardziej niezawodna14. Metoda aplikacji mikropipet może dostarczyć powtarzalną objętość kleju10, ale jest nieco trudna do równomiernego rozprowadzenia. Metoda szpachelkowa sprawdziła się najlepiej w celu uzyskania równomiernego rozprowadzenia kleju na obszarze klejenia, a do uzyskania odmierzonej ilości zalecana jest mikrowaga11.</li>
	<li>Dane dotyczące wytrzymałości końcowej
	<ol>
		<li>Próbki należy przykleić w temperaturze 120 °C przez 2 minuty i kondycjonować je przez noc w temperaturze 21 °C i wilgotności względnej 50%, ponieważ prasowanie na gorąco podczas klejenia wysusza drewno. Aby skleić drewno, zablokuj próbkę na miejscu, zamykając uchwyty testera ABES, upewniając się, że próbka jest wyrównana z testerem. Następnie naciśnij przycisk start na maszynie, aby płyty dociskowe o temperaturze 120 °C docisnęły nakładającą się sekcję przez 2 minuty, a następnie schuj płyty dociskowe i poluzuj uchwyty, aby można było usunąć próbki. 
		UWAGA: Czas i temperatura utwardzania są podyktowane aplikacją i chemią kleju. Temperatura i czas wiązania powinny być zoptymalizowane tak, aby wytrzymałość osiągnęła najwyższy plateau poprzez zastosowanie różnych temperatur i czasów wiązania w celu określenia warunków maksymalnej wytrzymałości. W przypadku wiązań drewnianych testowanie wytrzymałości na ścinanie na sucho jest cenne, ale testowanie na mokro jest na ogół bardziej krytyczne dla określenia trwałości kleju i wymaga 4-godzinnego namoczenia próbki w wodzie w temperaturze pokojowej.</li>
		<li>W celu przeprowadzenia testu zablokuj próbkę w miejscu, zamykając uchwyty testera ABES, upewniając się, że próbka jest wyrównana z testerem. Następnie, naciskając przycisk start, przyrząd ciągnie z jednej strony za pomocą serwonapędu, podczas gdy drugi koniec próbki ciągnie ogniwo obciążnikowe przymocowane do uchwytów. To ciągnięcie trwa do momentu zerwania wiązania. Komputer rejestruje maksymalną siłę, jaką może wytrzymać próbka, która jest rejestrowana jako siła wiązania.
		<ol>
			<li>Tę samą procedurę należy stosować w odniesieniu do próbek suchych i nasączonych wodą. Mierząc siłę zrywającą, należy upewnić się, że uchwyty mocno trzymają drewno, ponieważ jeśli klej jest bardzo mocny, drewno może się ślizgać. Jeśli próbka pęknie poza klejonym obszarem, należy odrzucić wartość, ponieważ jest to pomiar wytrzymałości drewna, a nie kleju.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Rozwój siły kinetycznej
	<ol>
		<li>Określ tempo rozwoju wytrzymałości kleju, aby oszacować czas prasowania wymagany dla produktów na dużą skalę. Postępuj zgodnie z tą samą procedurą, co w kroku 4.3, z wyjątkiem zmiany temperatury i czasu. Rozpocznij badanie wytrzymałości w temperaturze płyty 100 °C, stosując czasy wiązania wynoszące 10, 30, 60, 90, 120, 150, 180 i 210 sekund. Następnie należy podnieść temperaturę o 10 °C i powtarzać czasy wiązania, aż do momentu, gdy nie będzie już liniowego przekroju wytrzymałości w funkcji czasu przy niskich czasach wiązania.</li>
		<li>Po sklejeniu wsuń płyty dociskowe i użyj funkcji chłodzenia powietrzem ABES, aby schłodzić próbkę do temperatury zbliżonej do pokojowej, a następnie zmierz moc próbki. Zaczynając od krótkiego czasu prasowania i zwiększając najpierw czas dla kolejnych próbek, zbieraj dane dotyczące siły w funkcji czasu, aż zwiększanie czasu spowoduje niewielki wzrost siły lub nie spowoduje go wcale. Następnie wykonanie tej samej sekwencji w wyższych temperaturach da wynikowy wykres siły w funkcji czasu i szybkości utwardzania jako nachylenie (<silna klasa="xfig">Rysunek 3). 
		UWAGA: Dane dotyczące kleju fenolowego w <klasa silna = "xfig" > Rysunek 3a10 pokazują wpływ temperatury na rozwój wytrzymałości w różnych momentach. <silna klasa="xfig">Rysunek 3b pokazuje regresywny tempo rozwoju siły izotermicznej w stosunku do temperatury. Aby uzyskać rozwój wytrzymałości izotermicznej, próbka została schłodzona przed badaniem. Niektóre kleje, takie jak mocznik formaldehyd15, mają optymalny czas wiązania i temperaturę, zanim rozpocznie się degradacja. Ta metoda może wykryć ten problem i określić optymalne warunki.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Odporność na ciepło
	<ol>
		<li>Jeśli produkt musi spełniać określoną odporność na temperaturę, zaciśnij połączoną próbkę w jednostce ABES. Po podgrzaniu płyt dociskowych do tej temperatury, na przykład 220 °C, powyżej której drewno zaczyna ulegać degradacji, należy zamknąć je na wstępnie związanej próbce na 2 minuty, a następnie otworzyć w celu zmierzenia siły wiązania, jak w ppkt 4.3.2, w celu określenia ewentualnego termicznego zmiękczenia kleju w porównaniu z temperaturą wiązania wynoszącą 120 °C.</li>
		<li>Powtórz ten test, z tą różnicą, że płyty są zamykane na próbce przez 30 minut, a następnie testowane pod kątem wytrzymałości w celu określenia wytrzymałości, jeśli klej ulega degradacji termicznej. Uwolnienie płyt dociskowych i wytrzymałość testowa określą odporność cieplną próbki w porównaniu z wartością przed podgrzaniem. Tego typu procedura została wykorzystana do przetestowania klejów do drewna16. Ponieważ ABES wykorzystuje szybkie nagrzewanie i może mierzyć wytrzymałość, gdy jest gorący, bez przenoszenia próbki do innej maszyny, można go użyć do rozróżnienia między dwoma trybami uszkodzenia (tj. zmiękczeniem termicznym lub degradacją). Zmiękczanie termiczne powoduje utratę wytrzymałości natychmiast po podgrzaniu i zazwyczaj można je odzyskać. Degradacja chemiczna zachodzi stopniowo w czasie w wysokiej temperaturze i nie odzyskuje wytrzymałości mechanicznej po schłodzeniu. 
		UWAGA: Producenci klejów muszą rozróżnić, czy utrata wytrzymałości wynika ze zmiękczenia termicznego, czy degradacji chemicznej, ponieważ problemy te wymagają różnych rozwiązań. Istnieje wiele metod, które mogą mierzyć przemiany zmiękczające, w tym inne analizy termiczne, ale nie rozróżniają one zmiany właściwości mechanicznych i struktury chemicznej.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
5. Analiza obrazu uszkodzonej powierzchni łączącej
<ol>
	<li>Ponieważ głównym celem jest określenie siły przyczepności lub szybkości rozwoju wytrzymałości kohezji, upewnij się, że uszkodzenie występuje w kleju, a nie w przypadku przyczepności do podłoża (<klasa mocna = "xfig">Rysunek 4) lub uszkodzenia podłoża. Jeśli dojdzie do uszkodzenia podłoża, klej ma wystarczającą wytrzymałość. Alternatywnie, uszkodzenie kohezji kleju luzem wskazuje na słabość kleju. Jednak wybór między przyczepnością a uszkodzeniem międzyfazowym kleju może być trudny17. Opracowano różne metody analizy drewna18.</li>
</ol>

<ol><li>Lambuth, A. Protein adhesives for wood. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLambuth%2C+A+%22Handbook+of+Adhesive+Technology%22">Handbook of Adhesive Technology</a>. Pizzi, A., Mittal, K. L. , Marcel Dekker. Monticello, NY. 457-477 (2003).</li>
<li>Keimel, F. A. Historical development of adhesives and adhesive bonding. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKeimel%2C+FA+%22Handbook+of+Adhesive+Technology%22">Handbook of Adhesive Technology</a>. Pizzi, A., Mittal, K. L. , Marcel Dekker. New York. 1-12 (2003).</li>
<li>Marra, A. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMarra%2C+AA+%22Technology+of+Wood+Bonding%3A+Principles+in+Practice%22">Technology of Wood Bonding: Principles in Practice</a>. , Van Nostrand Reinhold. New York. 454(1992).</li>
<li>Dunky, M. Adhesives in the Wood Industry. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDunky%2C+M+%22Handbook+of+Adhesive+Technology%22">Handbook of Adhesive Technology</a>. Pizzi, A., Mittal, K. , CRC Press, Taylor & Francis Group. Boca Raton, FL. 511-574 (2017).</li>
<li>River, B. H., Vick, C. B., Gillespie, R. H. Wood as an adherend. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRiver%2C+BH+%22Treatise+on+Adhesion+and+Adhesives%22">Treatise on Adhesion and Adhesives</a>. Minford, J. D. , Marcel Decker, Inc. New York, USA. (1991).</li>
<li>Liswell, B. Exploration of Wood DCB Specimens Using Southern Yellow Pine for Monotonic and Cyclic Loading. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLiswell%2C+B+%22Engineering+Mechanics%22">Engineering Mechanics</a>. , Virginia Polytechnic Institute and State University. Blacksburg, Virginia. (2004).</li>
<li>Frihart, C. R. Wood Adhesion and Adhesives. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFrihart%2C+CR+%22Handbook+of+Wood+Chemistry+and+Wood+Composites%22">Handbook of Wood Chemistry and Wood Composites</a>. Rowell, R. M. , CRC Press. Boca Raton, FL. 255-313 (2013).</li>
<li>Humphrey, P. E. A device to test adhesive bonds. U.S. Patent. , U.S. Patent Office. Washington, DC. 5,170,028 and other patents (2003).</li>
<li>Humphrey, P. E. Temperature and reactant injection effects on the bonding kinetics of thermosetting adhesives. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHumphrey%2C+PE+%22Wood+adhesives%22">Wood adhesives</a>. , Forest Products Society. (2005).</li>
<li>Humphrey, P. E. Outline Standard for Adhesion Dynamics Evaluation Employing the ABES (Automated Bonding Evaluation System) Technique. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHumphrey%2C+PE+%22International+Conference+on+Wood+Adhesives+2009%22">International Conference on Wood Adhesives 2009</a>. Frihart, C. R., Hunt, C., Moon, R. J. , Forest Products Society. Lake Tahoe, NV. 213-223 (2010).</li>
<li>ASTM International. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22D+7998-19+Standard+Test+Method+for+Measuring+the+Effect+of+Temperature+on+the+Cohesive+Strength+Development+of+Adhesives+using+Lap+Shear+Bonds+under+Tensile+Loading%2C+in+Vol.+15.06%22">D 7998-19 Standard Test Method for Measuring the Effect of Temperature on the Cohesive Strength Development of Adhesives using Lap Shear Bonds under Tensile Loading, in Vol. 15.06</a>. , ASTM International. West Conshohocken, PA. (2019).</li>
<li>Rohumaa, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+influence+of+felling+season+and+log-soaking+temperature+on+the+wetting+and+phenol+formaldehyde+adhesive+bonding+characteristics+of+birch+veneer%5BTitle%5D)+AND+%22Holzforschung%22%5BJournal%5D)">The influence of felling season and log-soaking temperature on the wetting and phenol formaldehyde adhesive bonding characteristics of birch veneer.</a> Holzforschung. 68 (8), 965-970 (2014).</li>
<li>Rohumaa, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+Log+Soaking+and+the+Temperature+of+Peeling+on+the+Properties+of+Rotary-Cut+Birch+%28Betula+pendula+Roth%29+Veneer+Bonded+with+Phenol-Formaldehyde+Adhesive%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresources%22%5BJournal%5D)">Effect of Log Soaking and the Temperature of Peeling on the Properties of Rotary-Cut Birch (Betula pendula Roth) Veneer Bonded with Phenol-Formaldehyde Adhesive.</a> Bioresources. 11 (3), 5829-5838 (2016).</li>
<li>Smith, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+some+process+variables+on+the+lap-shear+strength+of+aspen+strands+uniformly+coated+with+pmdi-resin%5BTitle%5D)+AND+%22Wood+and+Fiber+Science%22%5BJournal%5D)">The effect of some process variables on the lap-shear strength of aspen strands uniformly coated with pmdi-resin.</a> Wood and Fiber Science. 36 (2), 228-238 (2004).</li>
<li>Pizzi, A. Urea-formaldehyde adhesives. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPizzi%2C+A+%22Handbook+of+Adhesive+Technology%22">Handbook of Adhesive Technology</a>. Pizzi, A., Mittal, K. , Marcel Dekker. New York. 635-652 (2003).</li>
<li>O'Dell, J. L., Hunt, C. G., Frihart, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+temperature+performance+of+soy-based+adhesives%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Adhesion+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">High temperature performance of soy-based adhesives.</a> Journal of Adhesion Science and Technology. 27 (18-19), 2027-2042 (2013).</li>
<li>Frihart, C. R., Beecher, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Factors+that+lead+to+failure+with+wood+adhesive+bonds%5BTitle%5D)+AND+%22World+Conference+on+Timber+Engineering+2016%22%5BJournal%5D)">Factors that lead to failure with wood adhesive bonds.</a> World Conference on Timber Engineering 2016. , World Conference on Timber Engineering. Vienna, Asutria. (2016).</li>
<li>Hunt, C. G., Frihart, C. R., Dunky, M., Rohumaa, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+wood+bonds%3A+going+beyond+what+meets+the+eye%5BTitle%5D)+AND+%22Reviews+of+Adhesives+and+Adhesion%22%5BJournal%5D)">Understanding wood bonds: going beyond what meets the eye.</a> Reviews of Adhesives and Adhesion. 6 (4), 369-440 (2018).</li>
<li>Frihart, C. R., Dally, B. N., Wescott, J. M., Birkeland, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bio-Based+Adhesives+and+Reliable+Rapid+Small+Scale+Bond+Strength+Testing%5BTitle%5D)+AND+%22International+Symposium+on+Advanced+Biomass+Science+and+Technology+for+Bio-based+Products%22%5BJournal%5D)">Bio-Based Adhesives and Reliable Rapid Small Scale Bond Strength Testing.</a> International Symposium on Advanced Biomass Science and Technology for Bio-based Products. , Beijing, China. (2009).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Kluczowe etapy procedury są następujące: wybór substratów, przygotowanie próbek, operatywność sprzętu i łączenie próbek.
Podłoże musi być mocne, mieć minimalne wady (gładkie, płaskie, bez pęknięć i bez przebarwień. Nieszlifowana, cięta rotacyjnie okleina szafkowa z rozproszonego porowatego drewna liściastego z preferowanym klonem cukrowym (Acer saccharum). Szlifowanie tworzy mniej równą i bardziej rozdrobnioną powierzchnię7. Po kondycjonowaniu forniru w tempera...

Klejenie drewna jest największym pojedynczym rynkiem klejów i doprowadziło do efektywnego wykorzystania zasobów leśnych. Przez wiele stuleci lite drewno było używane do większości zastosowań, z wyjątkiem budowy mebli, bez żadnych kryteriów testowych poza trwałością produktu podczas użytkowania. Jednak produkty z drewna klejonego stały się bardziej powszechne, zaczynając od sklejki i belek z drewna klejonego, przy użyciu klejów pochodzenia biologicznego1,2. Chociaż produkty te były zadowalające w tamtym czasie, zastąpienie klejów sojowych, kazeinowych i krwiopochodnych klejami syntetycznymi zawierającymi formaldehyd doprowadziło do poprawy właściwości. Wyższa wydajność tych nowych klejów doprowadziła do zdefiniowania standardów testowych z wyższymi oczekiwaniami dotyczącymi wydajności niż jest to możliwe do osiągnięcia w przypadku większości klejów pochodzenia biologicznego. Kleje syntetyczne umożliwiły również wiązanie cząstek, w tym trocin, w celu utworzenia płyt wiórowych, włókien w celu uformowania płyt pilśniowych o różnej gęstości, wiórów w celu uzyskania zorientowanej tektury wiórowej i tarcicy o równoległych pasmach, fornirów w celu uzyskania sklejki i laminowanej tarcicy fornirowej, a także tarcicy łączonej na mikrowczepy, drewna klejonego warstwowo, tarcicy klejonej krzyżowo i drewnianych belek dwuteowych3. Każdy z tych produktów ma swoje własne kryteria testowania4. W związku z tym opracowanie nowego kleju może wymagać wielu prac związanych z formułowaniem i szeroko zakrojonymi testami w celu ustalenia, czy istnieje potencjał do uzyskania wystarczającej wytrzymałości. To czasochłonne testowanie oraz złożoność właściwości drewna i klejenia drewna5 ograniczyły rozwój nowych klejów. Ponadto właściwości mechaniczne klejów do drewna mogą być różne po utwardzeniu między powierzchniami drewnianymi, w przeciwieństwie do neat6. Utwardzanie w kontakcie z drewnem pozwala na ucieczkę wody i składników o niskiej masie cząsteczkowej z kleju, a także na złożone interakcje interfazowe i chemiczne kleju z drewnem3,7.
Rozwój Automatycznego Systemu Oceny Klejenia (ABES) był bardzo pomocny w zrozumieniu rozwoju wytrzymałości klejów do drewna, ponieważ jest szybki i łatwy w użyciu8,9,10. System jest integralną jednostką, która łączy próbki z zakładką i ścinaniem, a następnie mierzy siłę pod napięciem potrzebną do zerwania wiązania. Jego użyteczność doprowadziła do opracowania metody ASTM D7998-19, która wykorzystuje ten system11. Chociaż system ten został pierwotnie zaprojektowany do pomiaru rozwoju siły klejenia w funkcji temperatury i czasu, może również mierzyć odporność termiczną utwardzonych klejów, a także rutynową ocenę siły wiązania. Chociaż test ABES jest bardzo przydatnym narzędziem do wstępnej selekcji, jak każdy test, ma swoje ograniczenia i nie zastępuje wszystkich konkretnych testów wytrzymałości i trwałości produktu.
Chociaż istnieje wiele sposobów mierzenia właściwości utwardzania klejów, począwszy od reometrii żelowej do różnicowej kalorymetrii skaningowej, dynamicznej analizy mechanicznej i spektroskopii wielu typów, tylko metoda ABES mierzy rozwój wytrzymałości mechanicznej. Wymaga to przyrządu, który jest ściśle kontrolowany do ogrzewania, chłodzenia i prób rozciągania na miejscu11.

<table><tbody><tr><td>Klej</td><td>Dostarczane przez użytkownika</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Balance</td><td>Normal supply house</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mark II Automated Bonding Evaluation System (ABES-II)</td><td>Adhesive Evaluation Systems Inc</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pneumatycznie napędzane urządzenie do cięcia próbek</td><td>Adhesive Evaluation Systems Inc</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Zwykła szpatułka</td><td>Normalny dom</td><td></td> <td>zaopatrzeniowy</td></tr><tr><td>Dostawa drewna &ndash; Klon twardy</td><td>Besse Grupa</td><td></td><td></td> Produktów Leśnych</tr></tbody></table>

standardowa metoda testowa astm d 7998-19 do rozwoju wytrzymałości kohezyjnej klejów do drewna

Standard Test Method ASTM D 7998-19 for the Cohesive Strength Development of Wood Adhesives

Właściwości utwardzonych klejów do drewna są trudne do zbadania ze względu na utratę wody i innych składników do drewna, wpływ drewna na utwardzanie kleju oraz wpływ penetracji kleju na interfazę drewna; dlatego normalne testowanie czystej folii klejącej generalnie nie jest użyteczne. Większość testów siły wiązania kleju do drewna jest powolna, pracochłonna, drewno może mieć na nie duży wpływ i nie dostarcza informacji na temat kinetyki utwardzania. Metoda badawcza ASTM D 7998-19 może być jednak stosowana do szybkiej oceny wytrzymałości wiązań drewnianych. Zastosowanie gładkiej, jednolitej i mocnej powierzchni drewna, takiej jak okleina klonowa, oraz wystarczającego nacisku wiązania zmniejsza wpływ przyczepności i wytrzymałości drewna na siłę wiązania. Ta metoda ma trzy główne zastosowania. Pierwszym z nich jest dostarczenie spójnych danych na temat rozwoju siły wiązań. Drugi polega na pomiarze wytrzymałości na sucho i mokro związanych próbek ścinanych na zakładkę. Trzecim jest lepsze zrozumienie odporności cieplnej kleju poprzez szybką ocenę wrażliwości termicznej i rozróżnienie między zmiękczaniem termicznym a degradacją termiczną.

Procedura ta była szeroko stosowana do badania klejów białkowych w Forest Products Laboratory. Stwierdzono, że mokra wytrzymałość spoiny poniżej 2 MPa była niewystarczająca, aby uzasadnić dalsze testowanie klejów do drewna, natomiast wynik powyżej 3 MPa był obiecujący w kontekście dalszych badań19. Wykazano, że metoda ta jest użyteczna w obrazowaniu wrażliwości na warunki obróbki drewna12,13. Dalsze przykłady można znaleźć w publikacjach F...

Przedstawiamy procedurę ASTM D7998-19, która pozwala na szybką i bardziej spójną ocenę wytrzymałości połączeń klejowych na drewnie zarówno na sucho, jak i na mokro. Metoda ta może być również wykorzystana do dostarczenia informacji na temat rozwoju wytrzymałości w funkcji temperatury i czasu lub utrzymania wytrzymałości do 250 °C.

Standardowa metoda testowa ASTM D 7998-19 do rozwoju wytrzymałości kohezyjnej klejów do drewna

The properties of cured wood adhesives are difficult to study because of the loss of water and other components to the wood, the influence of wood on the ...

System automatycznej oceny wiązań Abes jest jedyną metodą testowania czystej siły wiązania podczas utwardzania kleju, ponieważ jest znacznie szybszy i łatwiejszy w użyciu. Jest to najlepsza metoda opracowywania nowych klejów do klejenia drewna. Metodę tę można zastosować do innych systemów klejowych, dla których pomocne byłoby określenie wytrzymałości kleju, ale mogą być wymagane inne podłoża.Aby przygotować podłoże, należy wybrać powierzchnię podłoża, która jest odpowiednia do danego zastosowania. W przypadku drewna użyj plastra forniru o grubości około 0,6 do 0,8 milimetra. Unikaj licówek, które są nadmiernie pofalowane, mają nierówną powierzchnię i/lub zawierają defekty, w tym przebarwienia.Co najmniej dzień przed użyciem kondycjonuj drewno rozłożone w stosie w temperaturze 21 stopni Celsjusza i wilgotności względnej 50%. Aby przygotować próbkę z wybranego podłoża, po kondycjonowaniu należy sprawdzić okleinę pod kątem pęknięć, przebarwień lub nierówności słojów, których należy unikać podczas cięcia oraz potwierdzić funkcjonalność pneumatycznie napędzanego urządzenia do cięcia próbek. Następnie za pomocą specjalnego frezu do cięcia należy przyciąć próbkę do wymiaru 20 na 117 na 0,6 do 0,8 milimetra i umieścić kawałek forniru o wymiarach co najmniej 150 na 300 milimetrów pod ostrzami tnącymi z ziarnem forniru równolegle do długiego kierunku.Przed rozpoczęciem procesu klejenia należy upewnić się, że sprzęt systemu automatycznej oceny klejenia działa prawidłowo zgodnie ze standardową procedurą operacyjną. I ustaw manometr niskiego ciśnienia na 0,2 mega paskala. Manometr wysokiego ciśnienia do 0,2 megapaskala, manometr biegunowy do 0,55 megapaskali i manometr chłodnego powietrza do 0,2 megapaskala.Oczyść platyny z kleju, który powstał w wyniku wyciśnięcia z poprzedniej próbki i dostosuj temperaturę platyny do żądanej temperatury. Następnie zrównoważ platyny. W celu klejenia próbki należy najpierw rozerwać każdą próbkę na wadze.Przed rozprowadzeniem pięciu miligramów eksperymentalnego kleju na końcówce 0,5 centymetra każdej próbki, zapewniając wystarczające pokrycie obszaru klejenia bez nadmiernego wyciskania po nałożeniu drugiej próbki. Następnie ponownie zważyć próbkę i umieścić drugą próbkę na kleju, uważając, aby obie próbki były wyrównane. Aby skleić próbki, zamknij uchwyty testera automatycznego systemu oceny wiązania, upewniając się, że próbka jest wyrównana z testerem i naciśnij Start.Aby uzyskać platynę o temperaturze 120 stopni Celsjusza, naciskaj na nakładającą się sekcję przez dwie minuty. Pod koniec czasu prasowania na gorąco wsuń platyny i uchwyty i umieść próbki w temperaturze 21 stopni Celsjusza i 50% wilgotności względnej na noc. Następnego ranka włóż kondycjonowaną próbkę do testera automatycznego systemu oceny wiązania i naciśnij Start.Aby mieć instrument, przeciągnij jeden koniec próbki przez serwonapęd, podczas gdy drugi koniec próbki ciągnie za ogniwo obciążnikowe przymocowane do uchwytów, aż połączenie zostanie zerwane. Plany są gorące i mogą spowodować oparzenia w przypadku dotknięcia. Pamiętaj też, aby trzymać ręce z dala od planów, gdy się zamykają.Komputer zarejestruje maksymalną siłę, jaką próbka może wytrzymać, jako siłę wiązania. Aby określić tempo rozwoju wytrzymałości kleju w celu oszacowania czasu prasowania wymaganego dla produktów na dużą skalę, rozpocznij badanie wytrzymałości w temperaturze platyny 100 stopni Celsjusza przez 10 sekund. Pod koniec czasu wiązania wycofaj platyny i użyj funkcji chłodzenia powietrzem automatycznego systemu oceny wiązania, aby schłodzić próbkę do temperatury zbliżonej do pokojowej.Gdy próbka ostygnie, należy ponownie przetestować próbkę w tej samej temperaturze, ale przez wydłużony okres czasu wiązania, aż wydłużenie czasu spowoduje niewielki lub żaden wzrost wytrzymałości. Po przetestowaniu wszystkich czasów wiązania, podnieś temperaturę o 10 stopni Celsjusza i powtarzaj podgrzewanie ciśnienia przez coraz dłuższy czas, aż nie będzie już żadnego liniowego przekroju siły w funkcji czasu w czasie wiązania. Jeśli produkt musi spełniać określoną odporność na temperaturę, podgrzej platyny do temperatury, powyżej której klej zaczyna mięknąć i włóż połączoną próbkę do jednostki automatycznego systemu oceny wiązania.Zamknij platyny na wstępnie połączonej próbce na dwie minuty i zmierz siłę wiązania, jak pokazano, aby określić jakiekolwiek termiczne zmiękczenie kleju w porównaniu z temperaturą wiązania 120 stopni Celsjusza. Następnie powtórz test po 30-minutowym zastosowaniu ciśnienia ciepła i określ wytrzymałość kleju. Jeśli klej ulega degradacji termicznej, głównym celem jest określenie siły klejenia lub tempa rozwoju wytrzymałości kohezji.Należy sprawdzić, czy awaria dotyczy samego kleju z powodu braku przyczepności podłoża lub z powodu uszkodzenia podłoża. Jeśli dojdzie do uszkodzenia podłoża, oznacza to, że klej ma wystarczającą wytrzymałość. Podczas gdy uszkodzenie kohezji w kleju luzem wskazuje na słabość klejenia.Jak pokazuje ten zestaw wykresów rozwoju wytrzymałości egzotermicznej wraz ze wzrostem temperatury wiązania, można uzyskać wyższą siłę wiązania przy krótszych czasach prasowania wiązania. Na tym wykresie pochodnym regresywnego szybkości wiązania w zależności od temperatury pokazano, że zwiększone tempo rozwoju wytrzymałości można osiągnąć w krótszym czasie w wyższych temperaturach. Na tym obrazie uszkodzonych próbek i niepowodzenia przyczepności spowodowanego tym, że klej jest mocniejszy niż drewno, co skutkuje zerwaniem wiązania w drewnie i uszkodzeniem drewna.W tej próbce wykazano uszkodzenie kohezji spowodowane tym, że klej jest słabszy niż drewno, co powoduje zerwanie wiązania w kleju. Pamiętaj, aby upewnić się, że łączone obszary zachodzą na siebie na pół centymetra. Ponieważ ten obszar ma kluczowe znaczenie dla określenia siły wiązania.Wrażliwość termiczną połączeń można zmierzyć w celu określenia temperatury, w której klej ulegnie degradacji lub ulegnie awarii.

standard-test-method-astm-d-7998-19-for-cohesive-strength-development

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Trwałość polimerów i kompozytów polimerowych wzmocnionych włóknami w eksploatacji jest krytycznym aspektem dla ich projektowania i konserwacji w oparciu o stan. Przedstawiamy nowatorską, niskokosztową platformę do badań laboratoryjnych do badania wpływu jednoczesnych obciążeń mechanicznych i środowiskowych, która może pomóc w projektowaniu bardziej wydajnych, a jednocześnie bezpieczniejszych struktur kompozytowych.

Platforma testowa do badań trwałości polimerów i kompozytów polimerowych wzmacnianych włóknami w warunkach jednoczesnych bodźców higrotermomechanicznych

Aby ułatwić poszukiwanie bardziej ekonomicznych i przyjaznych dla środowiska formuł naturalnych klejów do drewna na bazie produktów, ta praca demonstruje przygotowanie i testowanie klejów do drewna na bazie nasion roślinnych. Protokół ten pozwala ocenić produkty rolne na bazie nasion roślin jako odpowiednich kandydatów do zastąpienia syntetycznych klejów do drewna.

Przygotowanie i testowanie klejów do drewna na bazie mączki z nasion roślin

Ten protokół opisuje podejście do produkcji kompozytu cementowego wzmocnionego włóknem stalowym poprzez zastosowanie jednolitego pola elektromagnetycznego. Wyrównany kompozyt cementowy wzmocniony włóknem stalowym wykazuje lepsze właściwości mechaniczne niż zwykły zbrojony włóknami.

Przygotowanie wyrównanego kompozytu cementowego wzmocnionego włóknem stalowym i jego zachowanie przy zginaniu

Głównym celem badania jest opracowanie protokołu do przygotowania spójnych próbek do dokładnych testów mechanicznych kopolimerowych włókien aramidowych o wysokiej wytrzymałości, poprzez usunięcie powłoki i rozplątanie poszczególnych pasm włókien bez wprowadzania znaczącej degradacji chemicznej lub fizycznej.

Rozplątywanie włókien aramidowych kopolimeru o wysokiej wytrzymałości w celu umożliwienia określenia ich właściwości mechanicznych

Celem badania było opracowanie protokołów do przygotowania spójnych próbek do dokładnych testów mechanicznych elastycznych jednokierunkowych laminatów kompozytowych na bazie aramidu o wysokiej wytrzymałości lub polietylenu o ultra wysokiej masie molowej oraz opisanie protokołów przeprowadzania sztucznego starzenia na tych materiałach.

Procedury cięcia, próby rozciągania i starzenia elastycznych jednokierunkowych laminatów kompozytowych

Wykazano, że strumienie materiałów wtórnych zawierają potencjalne surowce do produkcji. Przedstawiono tutaj protokół, w którym identyfikowane są odpady z tworzyw sztucznych z tworzyw sztucznych CDW jako surowiec, a następnie przeprowadzane są różne etapy przetwarzania (aglomeracja, wytłaczanie). W efekcie wyprodukowano materiał kompozytowy i przeanalizowano właściwości mechaniczne.

Wpływ frakcji tworzyw sztucznych z odpadów budowlanych i rozbiórkowych na właściwości kompozytów drewniano-polimerowych

Przedstawiamy tutaj zoptymalizowaną metodologię produkcji kompozytów na bazie grzybni (MBC) z petrochemikaliów i materiałów zanieczyszczających do zastosowań termoizolacyjnych. Aby stać się neutralnym dwutlenkiem węgla i zrównoważonym, rozwiązaniem mogą być materiały biobazowane i kompostowalne, takie jak biokompozyt grzybni. Aby ustalić, czy spełniają standardy konstrukcyjne, przeprowadzono kilka eksperymentów.

Produkcja i testowanie zachowania wilgoci oraz właściwości termicznych słomy rzepakowej i żywicy Ganoderma Mycelium Bio-Composites

Niniejszy protokół ma na celu ocenę wpływu protokołów obróbki powierzchni, wyboru cementu lutującego oraz termocyklowania na wytrzymałość wiązań szarpaniowych między PEEK a pośrednią żywicą kompozytową.

Znormalizowany protokół oceny wpływu obróbki powierzchniowej, cementów lutingowych i termocyklicznego starzenia na wytrzymałość wiązania kompozytu z PEEK

Opisano nową metodę enkapsulacji pęcherzyków jajnikowych w trójwymiarowej sieci interpenetrującej z fibryny i alginianu. System ten łączy wsparcie strukturalne z degradacją proteolityczną, aby wspierać rozwój niedojrzałych pęcherzyków w celu wytworzenia dojrzałych oocytów. Metoda ta może być stosowana do hodowli agregatów komórkowych w celu utrzymania kontaktów międzykomórkowych bez ograniczania ekspansji.

Metoda enkapsulacji i hodowli pęcherzyków jajnikowych w proteolitycznie degradowalnym systemie trójwymiarowym

Opisujemy prostą i szybką metodę generowania trójwymiarowych sferoid tkankopodobnych oraz ich potencjalne zastosowanie w ilościowym określaniu różnic w oddziaływaniach międzykomórkowych.

Prosty protokół hodowli komórkowej metodą wiszącej kropli do generowania sferoidów 3D

Poznaj metodę ASTM D7998-19 do szybkiej oceny wytrzymałości klejów do drewna w warunkach suchych i mokrych. Ta technika umożliwia badanie rozwoju wytrzymałości w zależności od temperatury i czasu.

Standardowa metoda testowa ASTM D 7998-19 do rozwoju wytrzymałości kohezyjnej klejów do drewna

Przeglądaj więcej filmów