用于木材粘合剂内聚强度发展的标准测试方法 ASTM D 7998-19
Summary
我们提出了一种程序，ASTM D7998-19，用于快速，更一致地评估木材上粘合剂的干强度和湿强度。该方法还可用于提供强度发展信息，作为温度和时间的函数或高达250°C的强度保持。
Abstract
固化木材胶粘剂的性能由于水分和其他组分对木材的损失，木材对胶粘剂固化的影响以及粘合剂渗透对木材界面的影响而难以研究;因此，对纯胶膜进行正常测试通常没有用。大多数木材粘合剂粘合强度的测试都是缓慢的，费力的，可能受到木材的强烈影响，并且不能提供有关固化动力学的信息。然而，测试方法ASTM D 7998-19可用于快速评估木材粘结强度。使用光滑、均匀和坚固的木材表面（如枫木面饰面）和足够的粘合压力可降低粘附力和木材强度对粘合强度的影响。此方法有三个主要应用。首先是提供一致的粘结强度发展数据。第二种是测量粘结搭接剪切样品的干湿强度。第三是通过快速评估热灵敏度并区分热软化和热降解来更好地了解粘合剂的耐热性。
Introduction
木材粘接是最大的单一粘合剂市场，并导致森林资源的有效利用。几个世纪以来，除家具结构外，实木被用于大多数应用，除了产品使用耐久性外，没有测试标准。然而，粘合木制品变得更加普遍，从胶合板和胶合木梁开始，使用生物基粘合剂1，2。虽然这些产品在当时令人满意，但用含有甲醛的合成粘合剂代替大豆、酪蛋白和血胶，改善了性能。这些新型粘合剂的更高性能导致了明确的测试标准，与大多数生物基粘合剂相比，具有更高的性能期望。合成粘合剂还可以粘合颗粒，包括形成刨花板的锯末、形成不同密度纤维板的纤维、提供定向刨花板和平行刨花材的木片、生产胶合板和层压单板木材的单板，以及指接木材、胶合木、交叉层压木材和木工字托梁3。这些产品中的每一个都有自己的测试标准4.因此，开发新型粘合剂可能需要大量的配方工作和广泛的测试，以确定是否有潜力开发足够的强度。这种耗时的测试以及木材性能和木材粘合的复杂性5限制了新型粘合剂的开发。此外，木材粘合剂在木材表面之间固化时的机械性能可能与整齐6不同。与木材接触固化允许粘合剂中的水和低分子量组分逸出，此外粘合剂与木材的复杂界面和化学相互作用3，7。
自动粘接评估系统（ABES）的开发对于了解木材粘合剂的强度发展非常有帮助，因为它快速且易于使用8，9，10。该系统是一个整体单元，用于粘合搭接剪切样品，然后测量断裂粘合所需的张力。它的实用性导致了使用该系统的ASTM方法D7998-19的开发11。虽然该系统最初设计用于测量粘合剂强度随温度和时间的变化，但它也可以测量固化粘合剂的耐热性，以及常规的粘合强度评估。尽管ABES测试是一种非常有用的初步筛选工具，但与任何测试一样，它有其局限性，并不能取代所有特定的产品强度和耐久性测试。
虽然有许多方法可以测量粘合剂的固化特性，从凝胶时间流变仪到差示扫描量热法、动态力学分析和多种类型的光谱法，但只有ABES方法测量机械强度的发展。这需要一台严格控制的仪器，用于加热、冷却和原位拉伸测试11。
Protocol
Representative Results
Discussion
程序中的关键步骤如下：基材的选择、样品的制备、设备的可操作性和样品的粘合。
基材必须坚固，缺陷最小（光滑，平整，无裂纹和变色）。未打磨，旋转切割的橱柜面单板为漫反射多孔硬木，首选糖枫（Acer saccharum）。打磨会产生不那么平坦和更破碎的表面7.在21°C和50%RH下调节单板至少一天后，切割20毫米乘117毫米的条带。通常将 5 毫克粘合剂均?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项工作得到了联合大豆委员会拨款1940-352-0701-C和美国农业部\林务局的支持。我们感谢AES的Phil Humphrey的支持和详细信息。
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 |
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