Método de prueba estándar ASTM D 7998-19 para el desarrollo de la resistencia cohesiva de adhesivos para madera
Summary
Presentamos un procedimiento, ASTM D7998-19, para una evaluación rápida y más consistente de la resistencia seca y húmeda de las uniones adhesivas en la madera. El método también se puede utilizar para proporcionar información sobre el desarrollo de la fuerza en función de la temperatura y el tiempo o la retención de la fuerza hasta 250 ° C.
Abstract
Las propiedades de los adhesivos de madera curada son difíciles de estudiar debido a la pérdida de agua y otros componentes de la madera, la influencia de la madera en el curado adhesivo y el efecto de la penetración del adhesivo en la interfase de la madera; Por lo tanto, la prueba normal de una película adhesiva limpia generalmente no es útil. La mayoría de las pruebas de resistencia de unión adhesiva de madera son lentas, laboriosas, pueden estar fuertemente influenciadas por la madera y no proporcionan información sobre la cinética de curado. Sin embargo, el método de prueba ASTM D 7998-19 se puede utilizar para una evaluación rápida de la resistencia de las uniones de madera. El uso de una superficie de madera lisa, uniforme y fuerte, como la chapa de la cara de arce, y una presión de unión suficiente reduce los efectos de adhesión y resistencia de la madera sobre la fuerza de unión. Este método tiene tres aplicaciones principales. El primero es proporcionar datos consistentes sobre el desarrollo de la fuerza de los bonos. El segundo es medir las resistencias secas y húmedas de muestras de corte de regazo adheridas. El tercero es comprender mejor la resistencia al calor del adhesivo evaluando rápidamente la sensibilidad térmica y distinguiendo entre el ablandamiento térmico y la degradación térmica.
Introduction
La unión de madera es el mayor mercado de adhesivos individuales y ha llevado a un uso eficiente de los recursos forestales. Durante muchos siglos, la madera maciza se utilizó para la mayoría de las aplicaciones, excepto para la construcción de muebles, sin criterios de prueba, excepto la durabilidad del producto en uso. Sin embargo, los productos de madera adherida se hicieron más comunes, comenzando con madera contrachapada y vigas de madera laminada, utilizando adhesivos de base biológica 1,2. Aunque estos productos eran satisfactorios en ese momento, el reemplazo de soja, caseína y pegamentos de sangre por adhesivos sintéticos que contenían formaldehído condujo a propiedades mejoradas. El mayor rendimiento de estos nuevos adhesivos condujo a estándares de prueba definidos con expectativas de rendimiento más altas que las alcanzables con la mayoría de los adhesivos de base biológica. Los adhesivos sintéticos también hicieron posible la unión de partículas, incluido el aserrín para formar tableros de partículas, fibras para formar tableros de fibras con densidades variables, virutas para proporcionar tableros de filamento orientados y madera de hebra paralela, chapas para producir madera contrachapada y madera de chapa laminada, así como madera con unión de dedos, glulam, madera laminada cruzada y viguetas en Ide madera 3. Cada uno de estos productos tiene sus propios criterios de prueba4. Por lo tanto, el desarrollo de un nuevo adhesivo puede requerir mucho trabajo de formulación y pruebas exhaustivas para determinar si existe algún potencial para desarrollar suficiente resistencia. Esta prueba lenta y la complejidad de las propiedades de la madera y la unión de la madera5 han limitado el desarrollo de nuevos adhesivos. Además, las propiedades mecánicas de los adhesivos para madera pueden ser diferentes cuando se curan entre superficies de madera en lugar de limpios6. El curado en contacto con la madera permite que el agua y los componentes de bajo peso molecular del adhesivo escapen, además de la compleja interfase y las interacciones químicas del adhesivo con la madera 3,7.
El desarrollo del Sistema Automatizado de Evaluación de Juntas (ABES) ha sido muy útil para comprender el desarrollo de la resistencia de los adhesivos para madera porque es rápido y fácil de usar 8,9,10. El sistema es una unidad integral que une muestras de corte de vuelta y luego mide la fuerza bajo tensión necesaria para romper la unión. Su utilidad ha llevado al desarrollo del método ASTM D7998-19 que utiliza este sistema11. Aunque este sistema fue diseñado originalmente para medir el desarrollo de la resistencia adhesiva en función de la temperatura y el tiempo, también puede medir la resistencia al calor de los adhesivos curados, así como la evaluación rutinaria de la fuerza de unión. Aunque la prueba ABES es una herramienta de detección preliminar muy útil, como cualquier prueba, tiene sus limitaciones y no reemplaza todas las pruebas específicas de resistencia y durabilidad del producto.
Si bien hay muchos medios para medir las características de curado de los adhesivos, que van desde la reometría de tiempo de gel hasta la calorimetría diferencial de barrido, el análisis mecánico dinámico y la espectroscopia de muchos tipos, solo el método ABES mide el desarrollo de la resistencia mecánica. Esto requiere un instrumento que esté estrictamente controlado para el calentamiento, enfriamiento y pruebas de tracción in situ11.
Protocol
Representative Results
Discussion
Los pasos críticos en el procedimiento son los siguientes: selección de sustratos, preparación de muestras, operatividad del equipo y unión de muestras.
El sustrato debe ser fuerte, tener defectos mínimos (liso, plano, sin grietas y sin decoloración). Se prefiere la chapa frontal de gabinetes sin lijar, de corte rotativo de una madera dura porosa difusa con arce de azúcar (Acer saccharum). El lijado crea una superficie menos uniforme y más fragmentada7….
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por la subvención 1940-352-0701-C de la United Soybean Board y el Servicio Forestal del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos. Agradecemos el apoyo y la información detallada de Phil Humphrey de AES.
Materials
| Adhesive | Supplied by user | ||
| Balance | Normal supply house | ||
| Mark II Automated Bonding Evaluation System (ABES-II) | Adhesive Evaluation Systems Inc | ||
| Pneumatically driven sample cutting device | Adhesive Evaluation Systems Inc | ||
| Regular spatula | Normal supply house | ||
| Wood supply – Hard maple | Besse Forest Products Group |
Riferimenti
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