Preparação e Teste de madeira adesivos à base de planta refeição Semente

Resumo

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.

Resumo

Recentemente, o interesse em produtos à base de farinha de semente de planta como adesivos para madeira tem aumentado constantemente, uma vez que estas matérias-primas vegetais são considerados renováveis ​​e favorável ao meio ambiente. Estes produtos naturais podem servir como alternativas aos adesivos à base de petróleo para aliviar as preocupações ambientais e de sustentabilidade. Este trabalho demonstra a preparação e teste das plantas à base de sementes de algodão, usando adesivos de madeira e farinha de soja como matérias-primas. Além refeições não tratados, lavado com água e isolados de proteína de refeições são preparadas e testadas. Pastas adesivas são preparados por mistura de um produto de alimentação seca por congelação com água desionizada (3:25 w / w) durante 2 horas. Cada preparação de adesivo é aplicado a uma das extremidades das tiras de folheado de madeira 2 e uma escova. As áreas adesivo brega revestidos das tiras de laminado de madeira são superpostas e coladas por prensagem a quente. Força adesiva é relatado como a resistência ao cisalhamento da amostra de madeira ligadas à ruptura. A resistência à água dos adesivos é medido pelaa mudança na resistência ao cisalhamento da madeira coladas espécimes na ruptura após imersão de água. Este protocolo permite avaliar produtos agrícolas baseados em sementes de plantas como candidatos adequados para a substituição de adesivos à base de madeira sintética. Ajustes à formulação de adesivo com ou sem aditivos e condições de ligação poderia otimizar suas propriedades adesivas para várias aplicações práticas.

Introdução

União adesiva de madeira desempenha um papel cada vez maior na indústria de produtos da floresta e é um fator-chave para a utilização eficiente dos recursos madeireiros ^1. O interesse na utilização de adesivos à base de produtos naturais para madeira aumentou de forma constante a partir de 1930 para atingir um pico por volta de 1960 ^2. Após esse período, o preço de adesivos à base de petróleo tornou-se tão baixo que eles deslocado adesivos protéicos de vários mercados tradicionais. Nas últimas duas décadas, esta tendência foi invertida com um interesse renovado na utilização de materiais que são renováveis, biodegradável, e mais aceitável para o ambiente. Estes recursos naturais incluem, mas não estão limitados a, proteínas de soja ^3-5, proteínas de semente de algodão ^{6, 7,} farelo de arroz, glúten de trigo ^8, proteína destiladores grão ^9, de protea de canola e óleo de ^10-12, a lenhina a partir de sorgo e cana-de-açúcar ¹³ bagaço ^{, 14,} polissacáridos e derivados de cascas de camarão ^{a 15.}

Considerando isolados de proteína de sementes têm sido amplamente avaliados como potenciais adesivos para madeira, o procedimento de isolamento envolve alcalino corrosivo e reagentes ácidos e faz adesivos isolar-base relativamente caro e menos ¹⁶ favorável ao meio ambiente. Assim, algumas farinhas de sementes desengorduradas (farinhas), com ou sem tratamento também foram testados para efeitos de adesivo, muito embora as propriedades adesivas destas refeições não funcionar tão bem como isolados de proteína ^17-19. Temos fracionado sequencialmente farelo de algodão (CM) em diferentes frações, e examinou a sua força adesiva em lâminas de madeira de ligação ^20,21. A fracção sólida insolúvel em água (daqui em diante de semente de algodão lavado refeição-WCM) poderia ser usado como adesivos para madeira, comparáveis ​​com o isolado de proteína de semente de algodão (CSPI), e seria menos dispendioso de preparar do que CSPI.

Força de aderência e resistência à água são dois parâmetros críticos na avaliação do desempenho deum material adesivo potencial. Aqui, a força adesiva é referida como a força de cisalhamento na ruptura da ligação colo de cada espécime de madeira. Resistência à água do adesivo é medida pela mudança na força de cisalhamento colo da peça de madeira ligadas à ruptura devido à absorção da água. Usando de algodão e soja refeições desengordurados como matérias-primas, este protocolo fornece uma maneira simples e fácil de preparar e produtos à base de sementes de plantas de teste como adesivos para madeira. Este protocolo seria útil para facilitar o esforço na busca de formulações mais econômicos e ecológicos de adesivos naturais de madeira em produtos.

Protocolo

1. algodão e de produtos à base de farelo de soja (Figura 1)

1. Obter as matérias-primas, de algodão desengordurado e refeições de soja, a partir de fontes disponíveis no mercado.
2. Obter a refeição trabalhar moendo a refeição sólida desengordurada em uma fábrica de amostra ciclone para passar uma tela de aço 0,5 milímetros ^16.
3. Prepare água refeições lavado do refeições de trabalho após a extração de água (25 g refeição: 200 ml de água) para separar os componentes solúveis em água nas refeições ^21.
4. Prepare isolados de proteína das refeições de trabalho por extração alcalina e precipitação ácida ^16.

2. Preparação de tiras de madeira para folheados

1. Folheados cortar madeira (1,59 mm de espessura) obtidas de uma fonte comercialmente disponível em tiras 25,4 milímetros de largura por 88,9 milímetros de comprimento.
2. Pencil marcar uma linha em todo o grão de madeira de 25,4 mm (1,0 ") comprimento de uma ponta de cada tira de etiquetas estas tiras de forma adequada com a testar tratamentos ou números 5.. -10 pares de madeira são preparados para cada variável de teste.

3. Preparação de Adesivo Lodos

1. Calcula-se a quantidade de farinha de água lavada necessária por as amostras de madeira para o teste, por dose de aplicação (por exemplo, 4 mg de matéria seca ^-2 cm) x área total de ligação (por exemplo, ² 581 centímetros de 90 tiras de madeira, com área de união 2,54 x 2,54 centímetros cada), mais cerca de 30% a mais para enoughness (ou seja, 4 x 581 x 130% 3 g de água de alimentação para o lavado exemplo).
2. Misturar água de alimentação lavada com água desionizada (3:25 w / w), e agitar com uma barra de agitação magnética durante 2 horas num copo selado com Parafilm.

4. Preparação de amostras de madeira Bonded

1. Escove pasta adesiva em uma final de tiras de verniz 2 madeira que cobrem 25,4 milímetros (1,0 ") de comprimento Ar seco para 10 -. 15 min ou até brega.
2. Escova de uma segunda camada de pasta adesiva em cima da primeira camada e secar ao ar novamente. A quantidade de adesivo secopreparação aplicada é de cerca de 4,5 mg sólido seco por ² cm de ligação são de cada tira de madeira.
3. Sobreponha o adesivo área revestida brega (25,4 x 25,4 milímetros ou 1,0 "x 1,0") de tiras de verniz 2 madeira. De prensagem a quente usando uma bancada Prima aquecida a 100 ° C durante 20 min, a uma pressão de 400 psi (2,8 MPa). Anotar a pressão é a força aplicada pela prensa dividida pela área sobreposta das amostras de madeira. Estes parâmetros de ligação pode ser alterado conforme necessário para cada variável de teste.
4. Arrefecer e condicionar as amostras de madeira ligadas por 48 horas em um ambiente condicionado ou numa incubadora com controlo de humidade (temperatura de 22 - 23 ° C e humidade relativa de 50 - 60%; Figura 2).

5. Experimentos Resistência à água

1. Mergulhar os espécimes de madeira ligadas, após o condicionamento inicial, em água da torneira durante 48 h num tabuleiro de plástico à temperatura ambiente (22-23 ° C). Os espécimes molhado após imersão são testados imediatamente para o cisalhamentoforça de ruptura e relatado como força molhada. O excesso de água sobre a superfície do folheado pode ser removido por batendo suavemente com o tecido de papel antes das medições.
2. Imergir um outro conjunto de amostras de madeira coladas, após o condicionamento inicial, em um banho de água a 63 ºC durante 4 h, em seguida seco em condições ambientais (temperatura de 22 - 23 ° C e humidade relativa de 50 - 60%) S / N (18 - 20 h). Repetir o ciclo de imersão de secagem uma vez com um tempo de secagem de 48 horas. As amostras secas são então testados para a resistência ao corte na rotura e relatado como força adesiva embebido.

6. Medidas Lap Resistência ao cisalhamento

1. Montar uma amostra de madeira ligadas para as 32 ​​x 40 milímetros Fishscale garras em cunha em grade em um Tester Materiais com uma pressão de aperto de 7 MPa, e definir a velocidade de cruzeta a 1 mm min ^-1.
2. Meça e registre a resistência ao cisalhamento na ruptura para cada amostra de madeira ligadas. Os resultados das medições múltiplas são calculados para cada forma de adesivoulação e variável de teste.

Resultados

O desempenho de cada formulação de adesivo é determinada pela força de cisalhamento da amostra de madeira ligadas à ruptura e os valores variam de acordo com as dimensões do folheado de madeira usados. Por exemplo, na Tabela 1, os valores da resistência adesiva seco e embebido das amostras aglomeradas são inferiores quando mais finas e estreitas tiras de bordo são utilizados (ver semente de algodão-1), em oposição às tiras mais grossas e mais amplas de semente de algodão-2 recomendadas no ...

Discussão

Este trabalho apresenta um procedimento básico para preparar e planta-teste produtos como adesivos para madeira de sementes a nível. As lamas adesivas exampled neste protocolo são simplesmente o produto farinha de semente sem gordura e água. Várias formulações adesivas pode ser alcançado através da adição de reagentes de ensaio (tais como o sulfato de dodecilo de sódio, bissulfito de sódio ou óleo de tungue ^5,6,23) e / ou modificações em condições de mistura (tal como o pH, a relação de s?...

Materiais

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