Vi præsenterer en procedure, ASTM D7998-19, for en hurtig og mere konsekvent evaluering af både tør og våd styrke af klæbende bindinger på træ. Metoden kan også bruges til at give information om styrkeudvikling som funktion af temperatur og tid eller styrkeretention op til 250 °C.
Egenskaberne af hærdede træklæbemidler er vanskelige at studere på grund af tabet af vand og andre komponenter til træet, træets indflydelse på klæbemiddelhærdningen og virkningen af klæbemiddelindtrængning på træinterfasen; Således er normal test af en pæn klæbende film generelt ikke nyttig. De fleste test af træklæbende bindingsstyrke er langsomme, besværlige, kan påvirkes stærkt af træet og giver ikke information om hærdningens kinetik. Testmetode ASTM D 7998-19 kan dog bruges til hurtig evaluering af styrken af træbindinger. Brugen af en glat, ensartet og stærk træoverflade, som ahornfladfiner, og tilstrækkeligt bindingstryk reducerer vedhæftnings- og træstyrkeeffekterne på bindingsstyrken. Denne metode har tre hovedapplikationer. Den første er at levere konsistente data om udviklingen i bindingsstyrken. Den anden er at måle de tørre og våde styrker af bundne skødforskydningsprøver. Den tredje er bedre at forstå den klæbende varmebestandighed ved hurtigt at evaluere termisk følsomhed og skelne mellem termisk blødgøring og termisk nedbrydning.
Træbinding er det største enkeltklæbemiddelmarked og har ført til effektiv udnyttelse af skovressourcer. I mange århundreder blev massivt træ brugt til de fleste applikationer, undtagen møbelkonstruktion, uden testkriterier undtagen produktets holdbarhed under brug. Imidlertid blev bundne træprodukter mere almindelige, begyndende med krydsfiner og limtræsbjælker ved hjælp af biobaserede klæbemidler 1,2. Selvom disse produkter var tilfredsstillende på det tidspunkt, førte udskiftningen af soja, kasein og blodlim med syntetiske klæbemidler indeholdende formaldehyd til forbedrede egenskaber. Den højere ydeevne af disse nye klæbemidler førte til definerede teststandarder med højere præstationsforventninger end opnåeligt med de fleste biobaserede klæbemidler. De syntetiske klæbemidler muliggjorde også limning af partikler, herunder savsmuld til dannelse af spånplader, fibre til dannelse af fiberplader med varierende tætheder, flis til at give orienteret strandbræt og parallelt strengtømmer, finér til at give krydsfiner og lamineret finertømmer samt fingerfuget tømmer, limtræ, krydslamineret tømmer og træ I-bjælker3. Hvert af disse produkter har deres egne testkriterier4. Således kan udviklingen af et nyt klæbemiddel kræve meget formuleringsarbejde og omfattende test for at afgøre, om der er potentiale for at udvikle tilstrækkelig styrke. Denne tidskrævende test og kompleksiteten af træegenskaber og træbinding5 har begrænset udviklingen af nye klæbemidler. Derudover kan de mekaniske egenskaber ved træklæbemidler være forskellige, når de hærdes mellem træoverflader i modsætning til pæne6. Hærdning i kontakt med træ gør det muligt for vand og komponenter med lav molekylvægt fra klæbemidlet at undslippe ud over komplekse interfase- og kemiske interaktioner mellem klæbemidlet og træet 3,7.
Udviklingen af Automated Bonding Evaluation System (ABES) har været meget nyttig til at forstå styrkeudviklingen af træklæbemidler, fordi det er hurtigt og let at bruge 8,9,10. Systemet er en integreret enhed, der binder lap-shear prøver og derefter måler kraften under spænding, der er nødvendig for at bryde bindingen. Dens anvendelighed har ført til udvikling af ASTM-metoden D7998-19, der bruger dette system11. Selvom dette system oprindeligt var designet til at måle udviklingen af klæbestyrkestyrke som en funktion af temperatur og tid, kan det også måle varmebestandigheden af hærdede klæbemidler samt rutinemæssig evaluering af bindingsstyrke. Selvom ABES-testen er et meget nyttigt foreløbigt screeningsværktøj, som enhver test, har den sine begrænsninger og erstatter ikke alle specifikke produktstyrke- og holdbarhedstest.
Mens der er mange midler til at måle klæbemidlernes hærdningsegenskaber, lige fra gel-tid reometri til differentiel scanningskalorimetri, dynamisk mekanisk analyse og spektroskopi af mange typer, måler kun ABES-metoden udviklingen af mekanisk styrke. Dette kræver et instrument, der er tæt styret til opvarmning, køling og trækprøvningpå stedet 11.
Kritiske trin i proceduren er som følger: udvælgelse af substrater, forberedelse af prøver, udstyrets funktionsdygtighed og limning af prøver.
Underlaget skal være stærkt, have minimale defekter (glat, fladt, ingen revner og ingen misfarvning. Usandede, roterende snittede kabinetter ansigtsfiner af et diffust porøst hårdttræ med sukker ahorn (Acer saccharum) foretrækkes. Slibning skaber en mindre jævn og mere fragmenteret overflade7. Efter konditione…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af United Soybean Board grant 1940-352-0701-C og US Department of Agriculture \ Forest Service. Vi sætter pris på støtten og detaljerede oplysninger fra Phil Humphrey fra AES.
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 |