Método de Teste Padrão ASTM D 7998-19 para o Desenvolvimento de Resistência Coesiva de Adesivos de Madeira

Summary

Apresentamos um procedimento, ASTM D7998-19, para uma avaliação rápida e mais consistente da resistência seca e úmida das ligações adesivas em madeira. O método também pode ser usado para fornecer informações sobre o desenvolvimento da resistência em função da temperatura e do tempo ou da retenção de força até 250 °C.

Abstract

As propriedades dos adesivos de madeira curada são difíceis de estudar devido à perda de água e outros componentes para a madeira, à influência da madeira na cura adesiva e ao efeito da penetração do adesivo na interfase da madeira; assim, o teste normal de um filme adesivo limpo geralmente não é útil. A maioria dos testes de resistência de aderência adesiva de madeira é lenta, trabalhosa, pode ser fortemente influenciada pela madeira e não fornece informações sobre a cinética da cura. O método de teste ASTM D 7998-19, no entanto, pode ser usado para avaliação rápida da resistência de ligações de madeira. O uso de uma superfície de madeira lisa, uniforme e forte, como o folheado de face de bordo, e pressão de colagem suficiente reduzem os efeitos de aderência e resistência da madeira na resistência de ligação. Este método tem três aplicações principais. A primeira é fornecer dados consistentes sobre o desenvolvimento da força de ligação. A segunda é medir as resistências a seco e molhado de amostras de cisalhamento de colo ligadas. A terceira é entender melhor a resistência ao calor do adesivo, avaliando rapidamente a sensibilidade térmica e distinguindo entre amolecimento térmico e degradação térmica.

Introduction

A colagem de madeira é o maior mercado único de adesivos e levou ao uso eficiente dos recursos florestais. Por muitos séculos, a madeira maciça foi usada para a maioria das aplicações, exceto para a construção de móveis, sem critérios de teste, exceto a durabilidade do produto em uso. No entanto, os produtos de madeira colada tornaram-se mais comuns, a começar pelas vigas de compensado e glulam, utilizando adesivos de base biológica ^1,2. Embora esses produtos fossem satisfatórios na época, a substituição de colas, de soja, caseína e sangue por adesivos sintéticos contendo formaldeído levou a propriedades melhoradas. O maior desempenho desses novos adesivos levou a padrões de teste definidos com expectativas de desempenho mais altas do que o alcançável com a maioria dos adesivos de base biológica. Os adesivos sintéticos também possibilitaram a colagem de partículas, incluindo serragem para formar aglomerados, fibras para formar painéis de fibras com densidades variadas, cavacos para fornecer aparador orientado e madeira de fio paralelo, folheados para produzir madeira compensada e laminada laminada, bem como madeira unida por dedo, glulam, madeira laminada cruzada e I-joists de madeira³. Cada um desses produtos tem seus próprios critérios de teste⁴. Assim, o desenvolvimento de um novo adesivo pode exigir muito trabalho de formulação e testes extensivos para determinar se há algum potencial para desenvolver resistência suficiente. Este teste demorado e a complexidade das propriedades da madeira e da colagem da madeira⁵ limitaram o desenvolvimento de novos adesivos. Além disso, as propriedades mecânicas dos adesivos de madeira podem ser diferentes quando curadas entre superfícies de madeira, em oposição a⁶ puras. A cura em contato com a madeira permite a fuga de água e componentes de baixo peso molecular do adesivo, além de complexas interações interfásicas e químicas do adesivo com a madeira ^3,7.

O desenvolvimento do Sistema Automatizado de Avaliação de Colagem (ABES) tem sido muito útil para a compreensão do desenvolvimento da resistência dos adesivos de madeira, pois é rápido e fácil de usar ^8,9,10. O sistema é uma unidade integral que liga amostras de cisalhamento de volta e, em seguida, mede a força sob tensão necessária para quebrar a ligação. Sua utilidade levou ao desenvolvimento do método ASTM D7998-19 que usa este sistema¹¹. Embora este sistema tenha sido originalmente projetado para medir o desenvolvimento da resistência adesiva em função da temperatura e do tempo, ele também pode medir a resistência ao calor dos adesivos curados, bem como a avaliação rotineira da resistência à aderência. Embora o teste ABES seja uma ferramenta de triagem preliminar muito útil, como qualquer teste, ele tem suas limitações e não substitui todos os testes específicos de resistência e durabilidade do produto.

Embora existam muitos meios de medir as características de cura dos adesivos, variando de reometria em tempo de gel a calorimetria diferencial de varredura, análise mecânica dinâmica e espectroscopia de muitos tipos, apenas o método ABES mede o desenvolvimento da resistência mecânica. Isso requer um instrumento que seja rigidamente controlado para aquecimento, resfriamento e testes de tração no local¹¹.

Protocol

1. Preparação de substratos Use uma superfície de substrato adequada para a aplicação. Para madeira, use um folheado fatiado de cerca de 0,6 a 0,8 mm de espessura de um produtor confiável, pois esses folheados são usados para a fabricação de madeira compensada e laminada (LVL). Estes são obtidos de um fornecedor de folheados, como folhas de 0,6 a 0,8 mm de espessura e cortadas em 305 mm em um lado. Um substrato consistente é um folheado de face de bordo duro (Acer saccharum) por causa de sua…

Representative Results

O procedimento tem sido amplamente utilizado para o estudo de adesivos proteicos no Laboratório de Produtos Florestais. Verificou-se que menos de 2 MPa de resistência de aderência úmida era insuficiente para justificar mais testes de adesivo de madeira, enquanto maior que 3 MPa era um resultado promissor para testes adicionais19. Tem se mostrado útil para demonstrar sensibilidade das condições de processamento de madeira12,13. Outro…

Discussion

As etapas críticas no procedimento são as seguintes: seleção de substratos, preparação de espécimes, operacionalidade do equipamento e colagem de amostras.

O substrato deve ser forte, ter defeitos mínimos (liso, plano, sem rachaduras e sem descoloração. Folheado de face de armário de corte rotativo não lixado de uma madeira porosa difusa com bordo de açúcar (Acer saccharum) preferido. O lixamento cria uma superfície menos uniforme e mais fragmentada^7</…

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