Metodo di prova standard ASTM D 7998-19 per lo sviluppo della resistenza coesiva degli adesivi per legno
Summary
Presentiamo una procedura, ASTM D7998-19, per una valutazione rapida e più coerente della resistenza sia a secco che a umido dei legami adesivi sul legno. Il metodo può anche essere utilizzato per fornire informazioni sullo sviluppo della forza in funzione della temperatura e del tempo o sulla ritenzione della forza fino a 250 °C.
Abstract
Le proprietà degli adesivi per legno polimerizzato sono difficili da studiare a causa della perdita di acqua e altri componenti nel legno, dell’influenza del legno sulla polimerizzazione adesiva e dell’effetto della penetrazione dell’adesivo sull’interfase del legno; Pertanto, il normale test di una pellicola adesiva pulita non è generalmente utile. La maggior parte dei test di forza del legame adesivo del legno sono lenti, laboriosi, possono essere fortemente influenzati dal legno e non forniscono informazioni sulla cinetica di polimerizzazione. Il metodo di prova ASTM D 7998-19, tuttavia, può essere utilizzato per una rapida valutazione della resistenza dei legami di legno. L’uso di una superficie di legno liscia, uniforme e resistente, come l’impiallacciatura in acero, e una pressione di adesione sufficiente riduce gli effetti di adesione e resistenza del legno sulla forza di adesione. Questo metodo ha tre applicazioni principali. Il primo è quello di fornire dati coerenti sullo sviluppo della forza di legame. Il secondo è misurare la resistenza secca e umida dei campioni di taglio del giro legati. Il terzo è comprendere meglio la resistenza al calore adesivo valutando rapidamente la sensibilità termica e distinguendo tra addolcimento termico e degradazione termica.
Introduction
L’incollaggio del legno è il più grande mercato di adesivi singoli e ha portato a un uso efficiente delle risorse forestali. Per molti secoli, il legno massiccio è stato utilizzato per la maggior parte delle applicazioni, ad eccezione della costruzione di mobili, senza criteri di prova tranne la durata del prodotto in uso. Tuttavia, i prodotti in legno incollato sono diventati più comuni, a partire dal compensato e dalle travi in legno lamellare, utilizzando adesivi a base biologica 1,2. Sebbene questi prodotti fossero soddisfacenti all’epoca, la sostituzione di soia, caseina e colle di sangue con adesivi sintetici contenenti formaldeide ha portato a proprietà migliorate. Le prestazioni più elevate di questi nuovi adesivi hanno portato a standard di test definiti con aspettative di prestazioni più elevate di quelle ottenibili con la maggior parte degli adesivi a base biologica. Gli adesivi sintetici hanno anche reso possibile l’incollaggio di particelle tra cui segatura per formare truciolari, fibre per formare pannelli di fibre con densità variabili, trucioli per fornire legname orientato e filo parallelo, impiallacciature per produrre compensato e legname laminato impiallacciato, nonché legname con giunzioni a pettine, legno lamellare, legname lamellare incrociato e travetti a I in legno3. Ognuno di questi prodotti ha i propri criteri di prova4. Pertanto, lo sviluppo di un nuovo adesivo può richiedere molto lavoro di formulazione e test approfonditi per determinare se esiste un potenziale per sviluppare una resistenza sufficiente. Questi lunghi test e la complessità delle proprietà del legno e dell’incollaggio del legno5 hanno limitato lo sviluppo di nuovi adesivi. Inoltre, le proprietà meccaniche degli adesivi per legno possono essere diverse quando vengono polimerizzate tra le superfici di legno rispetto a6. L’indurimento a contatto con il legno consente all’acqua e ai componenti a basso peso molecolare dall’adesivo di fuoriuscire, oltre alle complesse interazioni interfase e chimiche dell’adesivo con il legno 3,7.
Lo sviluppo dell’Automated Bonding Evaluation System (ABES) è stato molto utile per comprendere lo sviluppo della resistenza degli adesivi per legno perché è rapido e facile da usare 8,9,10. Il sistema è un’unità integrale che lega i campioni di taglio del giro e quindi misura la forza sotto tensione necessaria per rompere il legame. La sua utilità ha portato allo sviluppo del metodo ASTM D7998-19 che utilizza questo sistema11. Sebbene questo sistema sia stato originariamente progettato per misurare lo sviluppo della forza adesiva in funzione della temperatura e del tempo, può anche misurare la resistenza al calore degli adesivi polimerizzati, nonché la valutazione di routine della forza di adesione. Sebbene il test ABES sia uno strumento di screening preliminare molto utile, come qualsiasi test, ha i suoi limiti e non sostituisce tutti i test specifici di resistenza e durata del prodotto.
Mentre ci sono molti mezzi per misurare le caratteristiche di polimerizzazione degli adesivi, che vanno dalla reometria gel-time alla calorimetria a scansione differenziale, all’analisi meccanica dinamica e alla spettroscopia di molti tipi, solo il metodo ABES misura lo sviluppo della resistenza meccanica. Ciò richiede uno strumento strettamente controllato per il riscaldamento, il raffreddamento e le prove di trazione in opera11.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le fasi critiche della procedura sono le seguenti: selezione dei substrati, preparazione dei campioni, operabilità dell’apparecchiatura e incollaggio dei campioni.
Il substrato deve essere forte, avere difetti minimi (liscio, piatto, senza crepe e senza scolorimento. Impiallacciatura di facciata di un legno duro poroso diffuso con acero da zucchero (Acer saccharum) preferito. La levigatura crea una superficie meno uniforme e più frammentata7. Dopo aver condiz…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto dalla sovvenzione United Soybean Board 1940-352-0701-C e dal Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti \ Forest Service. Apprezziamo il supporto e le informazioni dettagliate di Phil Humphrey di 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
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