Ahşap Yapıştırıcıların Yapışkan Mukavemet Gelişimi için Standart Test Yöntemi ASTM D 7998-19
Summary
Ahşap üzerindeki yapışkan bağların hem kuru hem de ıslak dayanımının hızlı ve daha tutarlı bir şekilde değerlendirilmesi için ASTM D7998-19 adlı bir prosedür sunuyoruz. Yöntem ayrıca, sıcaklık ve zamanın bir fonksiyonu olarak mukavemet gelişimi veya 250 ° C’ye kadar mukavemet tutma hakkında bilgi sağlamak için de kullanılabilir.
Abstract
Kürlenmiş ahşap yapıştırıcıların özelliklerinin, ahşaba su ve diğer bileşenlerin kaybı, ahşabın yapışkan kür üzerindeki etkisi ve yapışkan penetrasyonunun ahşap interfazı üzerindeki etkisi nedeniyle incelenmesi zordur; Bu nedenle, düzgün bir yapışkan filmin normal testi genellikle yararlı değildir. Ahşap yapışkan bağ mukavemetinin çoğu testi yavaş, zahmetlidir, ahşaptan güçlü bir şekilde etkilenebilir ve tedavinin kinetiği hakkında bilgi vermez. Bununla birlikte, ASTM D 7998-19 test yöntemi, ahşap bağların mukavemetinin hızlı bir şekilde değerlendirilmesi için kullanılabilir. Akçaağaç yüz kaplaması gibi pürüzsüz, düzgün ve güçlü bir ahşap yüzeyin ve yeterli yapışma basıncının kullanılması, yapışma ve ahşap mukavemetinin bağ mukavemeti üzerindeki etkilerini azaltır. Bu yöntemin üç ana uygulaması vardır. Birincisi, bağ gücü gelişimi hakkında tutarlı veriler sağlamaktır. İkincisi, bağlı tur kesme numunelerinin kuru ve ıslak mukavemetlerini ölçmektir. Üçüncüsü, termal hassasiyeti hızlı bir şekilde değerlendirerek ve termal yumuşama ile termal bozulma arasında ayrım yaparak yapışkan ısı direncini daha iyi anlamaktır.
Introduction
Ahşap yapıştırma, en büyük tek yapışkan pazarıdır ve orman kaynaklarının verimli kullanılmasına yol açmıştır. Yüzyıllar boyunca, masif ahşap, mobilya konstrüksiyonu hariç, çoğu uygulama için, ürünün kullanım dayanıklılığı dışında hiçbir test kriteri olmadan kullanılmıştır. Bununla birlikte, bağlı ahşap ürünler, kontrplak ve glulam kirişlerden başlayarak, biyolojik bazlı yapıştırıcılar kullanılarak daha yaygın hale geldi 1,2. Bu ürünler o zamanlar tatmin edici olmasına rağmen, soya, kazein ve kan yapıştırıcılarının formaldehit içeren sentetik yapıştırıcılarla değiştirilmesi, özelliklerin iyileştirilmesine yol açtı. Bu yeni yapıştırıcıların daha yüksek performansı, çoğu biyo-bazlı yapıştırıcı ile elde edilebilenden daha yüksek performans beklentilerine sahip tanımlanmış test standartlarına yol açmıştır. Sentetik yapıştırıcılar ayrıca, yonga levhalar oluşturmak için talaş, değişen yoğunluklarda suntalar oluşturmak için lifler, yönlendirilmiş iplik levhası ve paralel iplik kerestesi sağlamak için talaşlar, kontrplak ve lamine kaplama kereste üretmek için kaplamalar ve ayrıca parmak eklemli kereste, glulam, çapraz lamine kereste ve ahşap I-kirişler3 dahil olmak üzere parçacıkların bağlanmasını mümkün kılmıştır. Bu ürünlerin her birinin kendi test kriterleri vardır4. Bu nedenle, yeni bir yapıştırıcının geliştirilmesi, yeterli mukavemet geliştirme potansiyeli olup olmadığını belirlemek için çok sayıda formülasyon çalışması ve kapsamlı testler gerektirebilir. Bu zaman alıcı test ve ahşap özelliklerinin karmaşıklığı ve ahşap yapıştırma5, yeni yapıştırıcıların geliştirilmesini sınırlamıştır. Ek olarak, ahşap yapıştırıcıların mekanik özellikleri, düzgün6’nın aksine ahşap yüzeyler arasında kürlendiğinde farklı olabilir. Ahşapla temas halinde kürleme, yapıştırıcının ahşap ile karmaşık faz arası ve kimyasal etkileşimlerine ek olarak, yapıştırıcıdan su ve düşük moleküler ağırlıklı bileşenlerin kaçmasına izin verir 3,7.
Otomatik Yapıştırma Değerlendirme Sistemi’nin (ABES) geliştirilmesi, ahşap yapıştırıcıların mukavemet gelişimini anlamak için çok yardımcı olmuştur, çünkü hızlı ve kullanımı kolaydır 8,9,10. Sistem, kucak kesme numunelerini bağlayan ve daha sonra bağı kırmak için gereken gerilim altındaki kuvveti ölçen entegre bir ünitedir. Faydası, bu sistemi kullanan ASTM yöntemi D7998-19’un geliştirilmesine yol açmıştır11. Bu sistem başlangıçta sıcaklık ve zamanın bir fonksiyonu olarak yapışkan mukavemet gelişimini ölçmek için tasarlanmış olmasına rağmen, rutin bağ mukavemeti değerlendirmesinin yanı sıra kürlenmiş yapıştırıcıların ısı direncini de ölçebilir. ABES testi çok kullanışlı bir ön tarama aracı olmasına rağmen, herhangi bir test gibi, sınırlamaları vardır ve tüm spesifik ürün mukavemeti ve dayanıklılık testlerinin yerini almaz.
Jel zamanlı reometriden diferansiyel taramalı kalorimetriye, dinamik mekanik analize ve birçok tipte spektroskopiye kadar yapıştırıcıların kürlenme özelliklerini ölçmenin birçok yolu olsa da, sadece ABES yöntemi mekanik mukavemetin gelişimini ölçer. Bu, ısıtma, soğutma ve yerinde çekme testi11 için sıkı bir şekilde kontrol edilen bir cihaz gerektirir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Prosedürdeki kritik adımlar şunlardır: substratların seçimi, numunelerin hazırlanması, ekipmanın çalışabilirliği ve numunelerin yapıştırılması.
Substrat güçlü olmalı, minimum kusurlara sahip olmalıdır (pürüzsüz, düz, çatlak ve renk değişikliği olmamalıdır. Zımparalanmamış, döner kesimli dolap yüz kaplaması şeker akçaağaç (Acer saccharum) ile dağınık gözenekli parke tercih edilir. Zımparalama, daha az eşit ve daha parçalanmış bir yü…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, Birleşik Soya Fasulyesi Kurulu hibesi 1940-352-0701-C ve ABD Tarım Bakanlığı \ Orman Hizmeti tarafından desteklenmiştir. AES’den Phil Humphrey’nin desteği ve ayrıntılı bilgileri için teşekkür ederiz.
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).
