Preparazione e test di adesivi a base di legno pasto pianta Seed

Riepilogo

To facilitate the effort in seeking more economic and environment-friendly formulations of natural product-based wood adhesives, this work demonstrates the preparation and testing of plant seed-based wood adhesives. This protocol allows one to assess plant seed-based agricultural products as suitable candidates for the substitution of synthetic-based wood adhesives.

Abstract

Recentemente, l'interesse nelle sementi di piante a base pasto-prodotti come adesivi per legno è costantemente aumentato, come queste materie prime vegetali sono considerati rinnovabile e rispettosa dell'ambiente. Questi prodotti naturali possono servire come alternative ai adesivi a base di petrolio per facilitare le preoccupazioni ambientali e di sostenibilità. Questo lavoro dimostra la preparazione e collaudo degli adesivi a base di legno di semi-vegetale con cotone e farina di soia come materie prime. In aggiunta ai pasti non trattati, acqua lavato piatti e isolati proteici sono preparati e testati. Boiacche adesive vengono preparati miscelando un pasto prodotto liofilizzato con acqua deionizzata (03:25 w / w) per 2 ore. Ogni preparazione adesivo è applicato ad una estremità di strisce di impiallacciatura 2 legno utilizzando un pennello. Le aree adesivo viscoso rivestite delle strisce impiallacciatura di legno sono falde incollate da pressatura a caldo. Forza adesiva è segnalato come la resistenza al taglio del campione di legno incollate a rottura. Resistenza all'acqua degli adesivi è misurato dalil cambiamento di resistenza a taglio del legno incollato provini a rottura dopo ammollo acqua. Questo protocollo permette di valutare i prodotti agricoli a base di semi di piante come candidati idonei per la sostituzione di adesivi a base di legno sintetiche. Adeguamenti formulazione adesiva con o senza additivi e condizioni di incollaggio possono ottimizzare le loro proprietà adesive per diverse applicazioni pratiche.

Introduzione

Incollaggio di legno gioca un ruolo sempre più importante nel settore dei prodotti della foresta ed è un fattore chiave per l'utilizzo efficiente delle risorse di legname ^1. L'interesse per l'uso di adesivi a base naturale dei prodotti del legno è aumentato costantemente dal 1930 a raggiungere un picco intorno al 1960 ^2. Dopo questo periodo, il prezzo di adesivi a base di petrolio è diventato così basso che sfollate adesivi proteine ​​da diversi mercati tradizionali. Negli ultimi due decenni, questa tendenza è invertita con rinnovato interesse per l'utilizzo di materiali che sono rinnovabili, biodegradabili, e più ambientalmente accettabile. Queste risorse naturali comprendono, ma non sono limitati a, proteine ​​di soia ^3-5, proteine ​​di cotone ^6, crusca di riso ^7, glutine di frumento ^8, proteine ​​del grano distillatori ^9, proteine ​​colza e olio ^10-12, lignina da sorgo e di canna da zucchero bagasse ^{13 , 14,} e polisaccaridi derivati ​​da gusci di gamberetti ^15.

considerando che gli isolati di proteine ​​di semi sono stati ampiamente valutati come potenziali adesivi per legno, la procedura di isolamento comporta alcalina corrosivo e reagenti acidi e rende adesivi isolare basata relativamente costoso e meno favorevole all'ambiente ^16. Così, alcuni pasti seme sgrassate (farine) con o senza trattamento sono stati anche testati per fini adesivo, anche se le proprietà adesive di questi pasti non eseguono nonché proteine ​​isolate ^17-19. Abbiamo sequenza frazionata pasto di semi di cotone (CM) in diverse frazioni, e ha esaminato la loro forza adesiva in impiallacciature di legno bonding ^20,21. La frazione solida insolubile in acqua (cotone lavato seguito pasto-WCM) potrebbe essere usato come adesivi per legno, paragonabili alle proteine ​​di cotone isolato (CSPI), e sarebbe meno costosa per la preparazione di CSPI.

Forza adesiva e resistenza all'acqua sono due parametri critici per valutare le prestazioni diun potenziale materiale adesivo. Qui, la forza adesiva è riportato come la resistenza al taglio a rottura del legame giro di ogni campione di legno. Resistenza all'acqua dell'adesivo viene misurato dalla variazione nella resistenza al taglio per trazione del campione di legno legati a rottura a causa di ammollo acqua. Utilizzando sgrassate di cotone e soia pasti come materie prime, questo protocollo fornisce un modo semplice e diretto per preparare e vegetali di prova prodotti a base di semi-come adesivi legno. Questo protocollo sarebbe utile nel facilitare lo sforzo nella ricerca di formulazioni più economiche e rispettose dell'ambiente di adesivi naturali del legno a base di prodotti.

Protocollo

1. di cotone e prodotti a base di farina di soia (Figura 1)

1. Ottenere le materie prime, cotone sgrassato e pasti a base di soia, dalle fonti disponibili in commercio.
2. Ottenere il pasto lavorando macinando pasto solido sgrassata in un mulino campione ciclone per passare una schermata di acciaio 0,5 millimetri ^16.
3. Preparare i pasti acqua lavato dai pasti di lavoro dopo l'estrazione di acqua (25 g farina 200 ml di acqua) per separare i componenti solubili in acqua nei pasti ^21.
4. Preparare proteine ​​isolate di pasti di lavoro di estrazione alcali e precipitazioni acide ^16.

2. Preparazione di legno impiallacciatura strisce

1. Impiallacciatura di legno (1,59 millimetri di spessore) ottenuti da una fonte disponibile in commercio in strisce larghe 25,4 millimetri per 88,9 millimetri lunghi.
2. Matita segnare una linea attraverso le venature del legno a 25,4 mm (1,0 ") di lunghezza da una estremità di ogni striscia Etichetta queste strisce appropriato con testare trattamenti o numeri 5.. -10 paia di legno sono preparati per ogni variabile test.

3. Preparazione di Adhesive Fanghi

1. Calcolare la quantità di acqua lavato pasto necessaria per i campioni di legno per test, dal tasso di applicazione (ad esempio, 4 mg secco contenuto cm ^-2) x area totale di legame (ad esempio, 581 centimetri ² su 90 listelli di legno con 2,54 x 2,54 centimetri zona di incollaggio ciascuna) più circa il 30% in più per enoughness (cioè, 4 x 581 x 130% 3 g di acqua lavato pasto per l'esempio).
2. Mescolare acqua pasto lavato con acqua deionizzata (3:25 w / w), e mescolare con un bastoncino magnetico per 2 ore in un bicchiere sigillato con Parafilm.

4. Preparazione di Bonded legno campioni

1. Spazzolare liquami adesivo su una delle estremità delle strisce impiallacciatura di legno che coprono 2 25,4 mm (1,0 ") di lunghezza di aria secca per 10 - 15 min. O fino cattivo gusto.
2. Spazzola un secondo strato di boiacca adesiva sulla parte superiore del primo strato e asciugare di nuovo. La quantità di adesivo seccoPreparazione applicato è di circa 4,5 mg secco solido per cm ² di incollaggio sono di ogni striscia di legno.
3. Sovrapporre l'area rivestita adesiva appiccicoso (25,4 x 25,4 millimetri o 1,0 "x 1,0") di strisce di impiallacciatura di legno 2. Hot-press utilizzando un banco riscaldata Premere a 100 ° C per 20 minuti ad una pressione di 400 psi (2,8 MPa). Nota la pressione è la forza applicata dalla stampa diviso per l'area di sovrapposizione dei campioni di legno. Questi parametri di legame possono essere modificati come necessario per ciascuna variabile test.
4. Raffreddare e condizionare i campioni di legno legati per 48 ore in una camera di condizionamento o di un incubatore con controllo dell'umidità (temperatura di 22 - 23 ° C ed umidità relativa del 50 - 60%; la figura 2).

5. resistenza all'acqua Experiments

1. Immergere i campioni di legno incollati, dopo condizionamento iniziale, in acqua corrente per 48 h in un vassoio di plastica a RT (22 - 23 ° C). Gli esemplari bagnato dopo ammollo sono testati immediatamente per il taglioresistenza alla rottura e segnalato come resistenza all'acqua. L'acqua in eccesso sulla superficie rivestimento può essere rimosso tamponando delicatamente con carta velina prima di misurazioni.
2. Immergere un'altra serie di campioni di legno incollati, dopo condizionamento iniziale, in un bagno di acqua a 63 ° C per 4 ore, poi si essicca a condizioni ambientali (temperatura di 22 - 23 ° C ed umidità relativa del 50 - 60%) O / N (18 - 20 ore). Ripetere il ciclo di immersione asciugatura volta con un tempo di asciugatura 48 hr. I campioni essiccati vengono poi testati per la resistenza al taglio in pausa e riportati come forza adesiva imbevuto.

6. Misure Lap Shear Forza

1. Montare un campione di legno incollate nelle Scaglie di pesce morsetti a cuneo reticolati 32 x 40 mm su un Tester Materials con una pressione di presa di 7 MPa, e impostare la velocità della traversa a 1 mm min ^-1.
2. Misurare e registrare la resistenza al taglio a rottura per ogni campione di legno incollati. I risultati delle misurazioni multiple vengono mediate per ciascuna forma adesivalamento e variabile del test.

Risultati

Il rendimento di ciascuna formulazione adesiva è determinata dalla resistenza al taglio del campione di legno legati a rottura e valori variano a seconda delle dimensioni della impiallacciatura di legno utilizzato. Per esempio, nella tabella 1, i valori di resistenza adesiva asciutti e bagnati dei provini incollati sono inferiori quando si utilizzano nastri di acero sottili e stretti (vedi cotone-1), in contrasto con le strisce più spesse e più ampia di cotone-2 raccomandate nel protocollo, utilizzan...

Discussione

Questo articolo presenta una procedura di base per la preparazione e prodotti come adesivi di legno vegetale seed test-based. I fanghi adesivi exampled in questo protocollo sono semplicemente il prodotto farina di semi scremato e dell'acqua. Varie formulazioni adesive possono essere raggiunti mediante aggiunta di reagenti di prova (come dodecil solfato di sodio, bisolfito di sodio o olio tung) ^5,6,23 e / o variazioni di condizioni (quali pH, rapporto tra solido e acqua) miscelazione ^{3,24 , 25.} ...

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
Defatted cottonseed meal	Kentwood Co-op		Kentwood, LA, USA
Defatted soy meal	Kentwood Co-op		Kentwood, LA, USA
Wood veneers	Certainly Wood, Inc.		East Aurora, NY, USA
Cyclone sample mill (model 3010-014)	UDY Corporation		Fort Collins, CO, USA
Benchtop heated press (model 3856)	Carver, Inc.		Wabash, IN, USA
Materials tester	Zwick GmbH & Co.		Ulm, Germany