طريقة الاختبار القياسية ASTM D 7998-19 لتطوير قوة التماسك للمواد اللاصقة الخشبية
Summary
نقدم إجراء ، ASTM D7998-19 ، لإجراء تقييم سريع وأكثر اتساقا لكل من القوة الجافة والرطبة للروابط اللاصقة على الخشب. يمكن أيضا استخدام هذه الطريقة لتوفير معلومات حول تطوير القوة كدالة لدرجة الحرارة والوقت أو الاحتفاظ بالقوة حتى 250 درجة مئوية.
Abstract
يصعب دراسة خصائص المواد اللاصقة الخشبية المعالجة بسبب فقدان الماء والمكونات الأخرى للخشب ، وتأثير الخشب على المعالجة اللاصقة ، وتأثير اختراق المادة اللاصقة على الطور البيني للخشب ؛ وبالتالي ، فإن الاختبار العادي لفيلم لاصق أنيق ليس مفيدا بشكل عام. معظم اختبارات قوة الرابطة اللاصقة الخشبية بطيئة وشاقة ويمكن أن تتأثر بشدة بالخشب ولا توفر معلومات عن حركية العلاج. طريقة الاختبار ASTM D 7998-19 ، ومع ذلك ، يمكن استخدامها لتقييم سريع لقوة الروابط الخشبية. إن استخدام سطح خشبي أملس وموحد وقوي ، مثل قشرة وجه القيقب ، وضغط الترابط الكافي يقلل من تأثيرات الالتصاق وقوة الخشب على قوة الرابطة. هذه الطريقة لها ثلاثة تطبيقات رئيسية. الأول هو توفير بيانات متسقة عن تطور قوة السندات. والثاني هو قياس القوة الجافة والرطبة لعينات قص اللفة المستعبدة. والثالث هو فهم مقاومة الحرارة اللاصقة بشكل أفضل من خلال تقييم الحساسية الحرارية بسرعة والتمييز بين التليين الحراري والتدهور الحراري.
Introduction
الترابط الخشبي هو أكبر سوق للمواد اللاصقة الفردية وقد أدى إلى الاستخدام الفعال لموارد الغابات. لقرون عديدة ، تم استخدام الخشب الصلب لمعظم التطبيقات ، باستثناء بناء الأثاث ، مع عدم وجود معايير اختبار باستثناء متانة المنتج قيد الاستخدام. ومع ذلك ، أصبحت المنتجات الخشبية المستعبدة أكثر شيوعا ، بدءا من الخشب الرقائقي وعوارض الجلولام ، باستخدام المواد اللاصقة الحيوية1،2. على الرغم من أن هذه المنتجات كانت مرضية في ذلك الوقت ، إلا أن استبدال فول الصويا والكازين والمواد اللاصقة في الدم بمواد لاصقة اصطناعية تحتوي على الفورمالديهايد أدى إلى تحسين الخصائص. أدى الأداء العالي لهذه المواد اللاصقة الجديدة إلى معايير اختبار محددة مع توقعات أداء أعلى مما يمكن تحقيقه مع معظم المواد اللاصقة الحيوية. كما أتاحت المواد اللاصقة الاصطناعية ربط الجسيمات بما في ذلك نشارة الخشب لتشكيل ألواح حبيبية ، وألياف لتشكيل ألواح ليفية بكثافات متفاوتة ، ورقائق لتوفير لوح حبلا موجه وخشب حبلا متوازي ، وقشرة لإنتاج الخشب الرقائقي وخشب القشرة الرقائقي ، وكذلك الخشب المفصلي للأصابع ، والغلولام ، والخشب الرقائقي المتقاطع ، وروافد الخشب3. كل من هذه المنتجات لها معايير الاختبار الخاصة بها4. وبالتالي ، يمكن أن يتطلب تطوير مادة لاصقة جديدة الكثير من أعمال الصياغة والاختبارات المكثفة لتحديد ما إذا كانت هناك أي إمكانية لتطوير قوة كافية. هذا الاختبار الذي يستغرق وقتا طويلا وتعقيد خصائص الخشب والترابط الخشبي5 قد حد من تطوير مواد لاصقة جديدة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تختلف الخواص الميكانيكية للمواد اللاصقة الخشبية عند معالجتها بين الأسطح الخشبية بدلا من6 أنيق. تسمح المعالجة عند ملامستها للخشب للماء ومكونات الوزن الجزيئي المنخفض من المادة اللاصقة بالهروب ، بالإضافة إلى التفاعلات البينية والكيميائية المعقدة للمادة اللاصقة مع الخشب 3,7.
كان تطوير نظام تقييم الترابط الآلي (ABES) مفيدا جدا لفهم تطور قوة المواد اللاصقة الخشبية لأنه سريع وسهل الاستخدام8،9،10. النظام عبارة عن وحدة متكاملة تربط عينات القص ثم تقيس القوة تحت الشد اللازمة لكسر الرابطة. أدت فائدته إلى تطوير طريقة ASTM D7998-19 التي تستخدم هذا النظام11. على الرغم من أن هذا النظام قد تم تصميمه في الأصل لقياس تطور قوة اللصق كدالة لدرجة الحرارة والوقت ، إلا أنه يمكنه أيضا قياس مقاومة الحرارة للمواد اللاصقة المعالجة ، بالإضافة إلى تقييم قوة الرابطة الروتيني. على الرغم من أن اختبار ABES هو أداة فحص أولية مفيدة للغاية ، مثل أي اختبار ، إلا أنه له حدوده ولا يحل محل جميع اختبارات قوة المنتج والمتانة المحددة.
في حين أن هناك العديد من الوسائل لقياس خصائص المعالجة للمواد اللاصقة ، بدءا من قياس ريومتر وقت الهلام إلى كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي ، والتحليل الميكانيكي الديناميكي ، والتحليل الطيفي للعديد من الأنواع ، فإن طريقة ABES فقط هي التي تقيس تطور القوة الميكانيكية. يتطلب ذلك أداة يتم التحكم فيها بإحكام للتدفئة والتبريد واختبار الشد في المكان11.
Protocol
Representative Results
Discussion
الخطوات الحاسمة في الإجراء هي كما يلي: اختيار الركائز ، وإعداد العينات ، وقابلية تشغيل المعدات ، وربط العينات.
يجب أن تكون الركيزة قوية ، ولها الحد الأدنى من العيوب (على نحو سلس ، مسطح ، لا تشققات ولا تغير اللون. قشرة وجه الخزائن غير المصقولة والدوارة من الخشب الصلب المسامي ا?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا العمل من خلال منحة مجلس فول الصويا المتحد 1940-352-0701-C ووزارة الزراعة الأمريكية \ خدمة الغابات. نحن نقدر الدعم والمعلومات التفصيلية من همفري من 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 |
References
- Lambuth, A., Pizzi, A., Mittal, K. L. Protein adhesives for wood. Handbook of Adhesive Technology. , 457-477 (2003).
- Keimel, F. A., Pizzi, A., Mittal, K. L. Historical development of adhesives and adhesive bonding. Handbook of Adhesive Technology. , 1-12 (2003).
- Marra, A. A. . Technology of Wood Bonding: Principles in Practice. , 454 (1992).
- Dunky, M., Pizzi, A., Mittal, K. Adhesives in the Wood Industry. Handbook of Adhesive Technology. , 511-574 (2017).
- River, B. H., Vick, C. B., Gillespie, R. H., Minford, J. D. Wood as an adherend. Treatise on Adhesion and Adhesives. , (1991).
- Liswell, B. Exploration of Wood DCB Specimens Using Southern Yellow Pine for Monotonic and Cyclic Loading. Engineering Mechanics. , (2004).
- Frihart, C. R., Rowell, R. M. Wood Adhesion and Adhesives. Handbook of Wood Chemistry and Wood Composites. , 255-313 (2013).
- Humphrey, P. E. A device to test adhesive bonds. U.S. Patent. , (2003).
- Humphrey, P. E. Temperature and reactant injection effects on the bonding kinetics of thermosetting adhesives. Wood adhesives. , (2005).
- Humphrey, P. E., Frihart, C. R., Hunt, C., Moon, R. J. Outline Standard for Adhesion Dynamics Evaluation Employing the ABES (Automated Bonding Evaluation System) Technique. International Conference on Wood Adhesives 2009. , 213-223 (2010).
- ASTM International. . D 7998-19 Standard Test Method for Measuring the Effect of Temperature on the Cohesive Strength Development of Adhesives using Lap Shear Bonds under Tensile Loading, in Vol. 15.06. , (2019).
- Rohumaa, A., et al. The influence of felling season and log-soaking temperature on the wetting and phenol formaldehyde adhesive bonding characteristics of birch veneer. Holzforschung. 68 (8), 965-970 (2014).
- Rohumaa, A., et al. Effect of Log Soaking and the Temperature of Peeling on the Properties of Rotary-Cut Birch (Betula pendula Roth) Veneer Bonded with Phenol-Formaldehyde Adhesive. Bioresources. 11 (3), 5829-5838 (2016).
- Smith, G. D. The effect of some process variables on the lap-shear strength of aspen strands uniformly coated with pmdi-resin. Wood and Fiber Science. 36 (2), 228-238 (2004).
- Pizzi, A., Pizzi, A., Mittal, K. Urea-formaldehyde adhesives. Handbook of Adhesive Technology. , 635-652 (2003).
- O’Dell, J. L., Hunt, C. G., Frihart, C. R. High temperature performance of soy-based adhesives. Journal of Adhesion Science and Technology. 27 (18-19), 2027-2042 (2013).
- Frihart, C. R., Beecher, J. F. Factors that lead to failure with wood adhesive bonds. World Conference on Timber Engineering 2016. , (2016).
- Hunt, C. G., Frihart, C. R., Dunky, M., Rohumaa, A. Understanding wood bonds: going beyond what meets the eye. Reviews of Adhesives and Adhesion. 6 (4), 369-440 (2018).
- Frihart, C. R., Dally, B. N., Wescott, J. M., Birkeland, M. J. Bio-Based Adhesives and Reliable Rapid Small Scale Bond Strength Testing. International Symposium on Advanced Biomass Science and Technology for Bio-based Products. , (2009).
