Standard testmetode ASTM D 7998-19 for sammenhengende styrkeutvikling av trelim

Summary

Vi presenterer en prosedyre, ASTM D7998-19, for en rask og mer konsistent evaluering av både tørr og våt styrke av limbindinger på tre. Metoden kan også brukes til å gi informasjon om styrkeutvikling som funksjon av temperatur og tids- eller styrkeretensjon opp til 250 °C.

Abstract

Egenskapene til herdet tre lim er vanskelig å studere på grunn av tap av vann og andre komponenter til treet, påvirkning av tre på lim kur, og effekten av lim penetrasjon på tre interfase; Dermed er normal testing av en pen limfilm generelt ikke nyttig. De fleste tester av trelimbindingsstyrke er langsomme, arbeidskrevende, kan sterkt påvirkes av treet og gir ikke informasjon om kinetikken til kur. Testmetode ASTM D 7998-19 kan imidlertid brukes til rask evaluering av styrken av trebindinger. Bruken av en jevn, jevn og sterk treoverflate, som lønn ansiktfinér, og tilstrekkelig bindingstrykk reduserer vedheft og trestyrkeeffekter på bindingsstyrken. Denne metoden har tre hovedapplikasjoner. Den første er å gi konsistente data om utvikling av obligasjonsstyrke. Den andre er å måle de tørre og våte styrkene til bundne fangskjærprøver. Den tredje er å bedre forstå klebende varmebestandighet ved raskt å evaluere termisk følsomhet og skille mellom termisk mykning og termisk nedbrytning.

Introduction

Trebinding er det største enkeltlimmarkedet og har ført til effektiv bruk av skogressurser. I mange århundrer ble massivt tre brukt til de fleste bruksområder, bortsett fra møbelkonstruksjon, uten testkriterier bortsett fra produktets holdbarhet. Imidlertid ble limte treprodukter vanligere, og startet med kryssfiner og limtrebjelker, ved hjelp av biobaserte lim ^1,2. Selv om disse produktene var tilfredsstillende på den tiden, førte erstatning av soya, kasein og blodlim med syntetiske lim som inneholdt formaldehyd til forbedrede egenskaper. Den høyere ytelsen til disse nye limene førte til definerte teststandarder med høyere ytelsesforventninger enn det som er oppnåelig med de fleste biobaserte lim. De syntetiske limene gjorde det også mulig å binde partikler, inkludert sagflis for å danne sponplater, fibre for å danne fiberplater med varierende tetthet, flis for å gi orientert strandbrett og parallellstrengtømmer, finér for å gi kryssfiner og laminert finértømmer, samt fingerskjøtet tømmer, limtre, krysslaminert tømmer og tre I-bjelker³. Hvert av disse produktene har sine egne testkriterier⁴. Dermed kan utviklingen av et nytt lim kreve mye formuleringsarbeid og omfattende testing for å avgjøre om det er potensial for å utvikle tilstrekkelig styrke. Denne tidkrevende testingen og kompleksiteten i treegenskaper og trebinding⁵ har begrenset utviklingen av nye lim. I tillegg kan de mekaniske egenskapene til trelim være forskjellige når de herdes mellom treflater i motsetning til pene⁶. Herding i kontakt med tre gjør at vann og komponenter med lav molekylvekt fra limet kan slippe ut, i tillegg til komplekse interfase og kjemiske interaksjoner av limet med treet ^3,7.

Utviklingen av ABES (Automated Bonding Evaluation System) har vært svært nyttig for å forstå styrkeutviklingen til trelim fordi det er raskt og enkelt å bruke ^8,9,10. Systemet er en integrert enhet som binder lap-skjærprøver og måler deretter kraften under spenning som trengs for å bryte bindingen. Dens nytte har ført til utvikling av ASTM-metoden D7998-19 som bruker dette systemet¹¹. Selv om dette systemet opprinnelig ble designet for å måle utvikling av klebestyrke som en funksjon av temperatur og tid, kan det også måle varmebestandigheten til herdede lim, samt rutinemessig evaluering av bindingsstyrke. Selv om ABES-testen er et veldig nyttig foreløpig screeningverktøy, som enhver test, har den sine begrensninger og erstatter ikke all spesifikk produktstyrke og holdbarhetstesting.

Mens det er mange måter å måle herdeegenskapene til lim, alt fra geltidsreometri til differensialskanningskalorimetri, dynamisk mekanisk analyse og spektroskopi av mange typer, måler bare ABES-metoden utviklingen av mekanisk styrke. Dette krever et instrument som er tett kontrollert for oppvarming, kjøling og strekkprøving på stedet¹¹.

Protocol

1. Fremstilling av substrater Bruk en underlagsoverflate som er egnet for påføringen. For tre, bruk en skiver finér på ca 0,6 til 0,8 mm tykk fra en pålitelig produsent fordi disse finér brukes til kryssfiner og laminert finér trelast (LVL) produksjon. Disse er hentet fra en finérleverandør, som ark med tykkelse på 0,6 til 0,8 mm og kuttet i 305 mm på en side. Et konsistent substrat er en hard lønn (Acer saccharum) ansiktsfinér på grunn av overflatens glatthet og konsistente tykkelse, og …

Representative Results

Prosedyren har blitt brukt mye for studier av proteinlim ved Forest Products Laboratory. Det har blitt funnet at mindre enn 2 MPa våtbindingsstyrke var utilstrekkelig til å garantere ytterligere trelimtesting, mens større enn 3 MPa var et lovende resultat for videre testing19. Det har vist seg å være nyttig for å demonstrere følsomhet for treforedlingsforhold12,13. Ytterligere eksempler finnes i Frihart publikasjoner<sup class="xref…

Discussion

Kritiske trinn i prosedyren er som følger: valg av underlag, fremstilling av prøver, brukbarhet av utstyret og liming av prøver.

Underlaget må være sterkt, ha minimale feil (glatt, flatt, ingen sprekker og ingen misfarging. Unsanded, roterende kuttet cabinetry ansikt finér av en diffus porøs hardtre med sukker lønn (Acer saccharum) foretrukket. Sliping skaper en mindre jevn og mer fragmentert overflate⁷. Etter kondisjonering av finéren ved 21 °C og 50…

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