Preparazione e test di adesivi a base di legno pasto pianta Seed
Summary
To facilitate the effort in seeking more economic and environment-friendly formulations of natural product-based wood adhesives, this work demonstrates the preparation and testing of plant seed-based wood adhesives. This protocol allows one to assess plant seed-based agricultural products as suitable candidates for the substitution of synthetic-based wood adhesives.
Abstract
Recentemente, l'interesse nelle sementi di piante a base pasto-prodotti come adesivi per legno è costantemente aumentato, come queste materie prime vegetali sono considerati rinnovabile e rispettosa dell'ambiente. Questi prodotti naturali possono servire come alternative ai adesivi a base di petrolio per facilitare le preoccupazioni ambientali e di sostenibilità. Questo lavoro dimostra la preparazione e collaudo degli adesivi a base di legno di semi-vegetale con cotone e farina di soia come materie prime. In aggiunta ai pasti non trattati, acqua lavato piatti e isolati proteici sono preparati e testati. Boiacche adesive vengono preparati miscelando un pasto prodotto liofilizzato con acqua deionizzata (03:25 w / w) per 2 ore. Ogni preparazione adesivo è applicato ad una estremità di strisce di impiallacciatura 2 legno utilizzando un pennello. Le aree adesivo viscoso rivestite delle strisce impiallacciatura di legno sono falde incollate da pressatura a caldo. Forza adesiva è segnalato come la resistenza al taglio del campione di legno incollate a rottura. Resistenza all'acqua degli adesivi è misurato dalil cambiamento di resistenza a taglio del legno incollato provini a rottura dopo ammollo acqua. Questo protocollo permette di valutare i prodotti agricoli a base di semi di piante come candidati idonei per la sostituzione di adesivi a base di legno sintetiche. Adeguamenti formulazione adesiva con o senza additivi e condizioni di incollaggio possono ottimizzare le loro proprietà adesive per diverse applicazioni pratiche.
Introduction
Incollaggio di legno gioca un ruolo sempre più importante nel settore dei prodotti della foresta ed è un fattore chiave per l'utilizzo efficiente delle risorse di legname 1. L'interesse per l'uso di adesivi a base naturale dei prodotti del legno è aumentato costantemente dal 1930 a raggiungere un picco intorno al 1960 2. Dopo questo periodo, il prezzo di adesivi a base di petrolio è diventato così basso che sfollate adesivi proteine da diversi mercati tradizionali. Negli ultimi due decenni, questa tendenza è invertita con rinnovato interesse per l'utilizzo di materiali che sono rinnovabili, biodegradabili, e più ambientalmente accettabile. Queste risorse naturali comprendono, ma non sono limitati a, proteine di soia 3-5, proteine di cotone 6, crusca di riso 7, glutine di frumento 8, proteine del grano distillatori 9, proteine colza e olio 10-12, lignina da sorgo e di canna da zucchero bagasse 13 , 14, e polisaccaridi derivati da gusci di gamberetti 15.
<p class = "jove_content"> considerando che gli isolati di proteine di semi sono stati ampiamente valutati come potenziali adesivi per legno, la procedura di isolamento comporta alcalina corrosivo e reagenti acidi e rende adesivi isolare basata relativamente costoso e meno favorevole all'ambiente 16. Così, alcuni pasti seme sgrassate (farine) con o senza trattamento sono stati anche testati per fini adesivo, anche se le proprietà adesive di questi pasti non eseguono nonché proteine isolate 17-19. Abbiamo sequenza frazionata pasto di semi di cotone (CM) in diverse frazioni, e ha esaminato la loro forza adesiva in impiallacciature di legno bonding 20,21. La frazione solida insolubile in acqua (cotone lavato seguito pasto-WCM) potrebbe essere usato come adesivi per legno, paragonabili alle proteine di cotone isolato (CSPI), e sarebbe meno costosa per la preparazione di CSPI.Forza adesiva e resistenza all'acqua sono due parametri critici per valutare le prestazioni diun potenziale materiale adesivo. Qui, la forza adesiva è riportato come la resistenza al taglio a rottura del legame giro di ogni campione di legno. Resistenza all'acqua dell'adesivo viene misurato dalla variazione nella resistenza al taglio per trazione del campione di legno legati a rottura a causa di ammollo acqua. Utilizzando sgrassate di cotone e soia pasti come materie prime, questo protocollo fornisce un modo semplice e diretto per preparare e vegetali di prova prodotti a base di semi-come adesivi legno. Questo protocollo sarebbe utile nel facilitare lo sforzo nella ricerca di formulazioni più economiche e rispettose dell'ambiente di adesivi naturali del legno a base di prodotti.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questo articolo presenta una procedura di base per la preparazione e prodotti come adesivi di legno vegetale seed test-based. I fanghi adesivi exampled in questo protocollo sono semplicemente il prodotto farina di semi scremato e dell'acqua. Varie formulazioni adesive possono essere raggiunti mediante aggiunta di reagenti di prova (come dodecil solfato di sodio, bisolfito di sodio o olio tung) 5,6,23 e / o variazioni di condizioni (quali pH, rapporto tra solido e acqua) miscelazione 3,24 , 25. …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Data reported in this work are part of the USDA-ARS National Program 306 Project ‘Values-Added Products from Cottonseed’ research supported by the Agency’s in-house funding. Publication of this paper is supported in part by the Journal of Visualized Experiments. Mention of trade names or commercial products in this publication is solely for the purpose of providing specific information and does not imply recommendation or endorsement by the U.S. Department of Agriculture. USDA is an equal opportunity provider and employer. We acknowledge the constructive comments from JoVE science editor and peer reviewers in the review and revision process.
Materials
| Material and Equipment | Supplier/Manufacturer | Address | |
| defatted cottonseed meal | Kentwood Co-op | Kentwood, LA, USA | |
| defatted soy meal | Kentwood Co-op | Kentwood, LA, USA | |
| wood veneers | Certainly Wood, Inc. | East Aurora, NY, USA | |
| cyclone sample mill (model 3010-014) | UDY Corporation | Fort Collins, CO, USA | |
| Benchtop Heated Press (Model 3856) | Carver, Inc. | Wabash, IN. USA | |
| Materials Tester | Zwick GmbH & Co. | Ulm, Germany |
References
- Frihart, C. R., Hunt, C. G. . Wood Handbook: wood as an engineering material: General technical report FPL; GTR-190. , (2010).
- Lambuth, A. L., Pizza, A., Mittal, K. L. . Handbook of Adhesive Technology. , 457-478 (2003).
- Kalapathy, U., Hettiarachchy, N. S., Myers, D., Hanna, M. A. Modification of soy proteins and their adhesive properties on woods. J. Am. Oil Chem. Soc. 72 (5), 507-510 (1995).
- Li, K., Peshkova, S., Geng, X. Investigation of soy protein-Kymene adhesive systems for wood composites. J. Am. Oil Chem. Soc. 81 (5), 487-491 (2004).
- Qi, G., Li, N., Wang, D., Sun, X. S. Adhesion and physicochemical properties of soy protein modified by sodium bisulfite. J. Am. Oil Chem. Soc. 90 (12), 1917-1926 (2013).
- Cheng, H. N., Dowd, M. K., He, Z. Investigation of modified cottonseed protein adhesives for wood composites. Ind. Crop. Prod. 46, 399-403 (2013).
- Pan, Z., Cathcart, A., Wang, D. Thermal and chemical treatments to improve adhesive property of rice bran. Ind. Crop. Prod. 22 (3), 233-240 (2005).
- Nordqvist, P., et al. Wheat gluten fractions as wood adhesives-glutenins versus gliadins. J. Appl. Polymer Sci. 123 (3), 1530-1538 (2012).
- Bandara, N., Chen, L., Wu, J. Adhesive properties of modified triticale distillers grain proteins. Int. J. Adhes. Adhes. 44, 122-129 (2013).
- Li, N., Qi, G., Sun, X. S., Stamm, M. J., Wang, D. Physicochemical properties and adhesion performance of canola protein modified with sodium bisulfite. J. Am. Oil Chem. Soc. 89 (5), 897-908 (2012).
- Wang, C., Wu, J., Bernard, G. M., Wasylishen, R. E. Preparation and characterization of canola protein isolate -poly(glycidyl methacrylate) conjugates: a bio-based adhesive. Ind. Crop. Prod. 57, 124-131 (2014).
- Kong, X., Liu, G., Curtis, J. M. Characterization of canola oil based polyurethane wood adhesives. Int. J. Adhes. Adhes. 31 (6), 559-564 (2011).
- Xiao, Z., et al. Utilization of sorghum lignin to improve adhesion strength of soy protein adhesives on wood veneer. Ind. Crop. Prod. 50, 501-509 (2013).
- Moubarik, A., Grimi, N., Boussetta, N., Pizzi, A. Isolation and characterization of lignin from Moroccan sugar cane bagasse: Production of lignin-phenol-formaldehyde wood adhesive. Ind. Crop. Prod. 45, 296-302 (2013).
- Patel, A. K., et al. Development of a chitosan-based adhesive. Application to wood bonding. J. Appl. Polymer Sci. 127 (6), 5014-5021 (2013).
- He, Z., Cao, H., Cheng, H. N., Zou, H., Hunt, J. F. Effects of vigorous blending on yield and quality of protein isolates extracted from cottonseed and soy flours. Modern Appl. Sci. 7 (10), 79-88 (2013).
- Amico, S., Hrabalova, M., Muller, U., Berghofer, E. Bonding of spruce wood with wheat flour glue-Effect of press temperature on the adhesive bond strength. Ind. Crop. Prod. 31, 255-260 (2010).
- Gao, Q., Shi, S. Q., Li, J., Liang, K., Zhang, X. Soybean meal-based wood adhesives enhanced by modified polyacrylic acid solution. BioResources. 7 (1), 946-956 (2011).
- Chen, N., Lin, Q., Rao, J., Zeng, Q. Water resistances and bonding strengths of soy-based adhesives containing different carbohydrates. Ind. Crop. Prod. 50, 44-49 (2013).
- He, Z., Chapital, D. C., Cheng, H. N., Dowd, M. K. Comparison of adhesive properties of water- and phosphate buffer-washed cottonseed meals with cottonseed protein isolate on maple and poplar veneers. Int. J. Adhes. Adhes. 50, 102-106 (2014).
- He, Z., Cheng, H. N., Chapital, D. C., Dowd, M. K. Sequential fractionation of cottonseed meal to improve its wood adhesive properties. J. Am. Oil Chem. Soc. 91 (1), 151-158 (2014).
- Sun, X., Bian, K. Shear strength and water resistance of modified soy protein adhesives. J. Am. Oil Chem. Soc. 76 (8), 977-980 (1999).
- He, Z., Chapital, D. C., Cheng, H. N., Klasson, K. T. Application of tung oil to improve adhesion strength and water resistance of cottonseed meal and protein adhesives on maple veneer. Ind. Crop. Prod. 61, 398-402 (2014).
- Hettiarachchy, N. S., Kalapathy, U., Myers, D. J. Alkali-modified soy protein with improved adhesive and hydrophobic properties. J. Am. Oil Chem. Soc. 72 (12), 1461-1464 (1995).
- Wang, D., Sun, X. S., Yang, G., Wang, Y. Improved water resistance of soy protein adhesive at isoelectric point. Trans. ASABE. 52 (1), 173-177 (2009).
- Zhong, Z., Sun, X. S., Fang, X., Ratto, J. A. Adhesive strength of guanidine hydrochloride-modified soy protein for fiberboard application. Int. J. Adhes. Adhes. 22 (4), 267-272 (2002).
- Kafkalidis, M., Thouless, M. The effects of geometry and material properties on the fracture of single lap-shear joints. Int. J. Solids Structures. 39 (17), 4367-4383 (2002).
- Tang, L., et al. Dynamic adhesive wettability of poplar veneer with cold oxygen plasma treatment. Bio Res. 7 (3), 3327-3339 (2012).
- Gui, C., Liu, X., Wu, D., Zhou, T., Wang, G., Zhu, J. Preparation of a new type of polyamidoamine and its application for soy flour-based adhesives. J. Am. Oil Chem. Soc. 99 (90), 265-272 (2013).
