JoVE Logo
Yazarlar
Bize Ulaşın

Oturum Aç

Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.

Bu Makalede

  • Özet
  • Özet
  • Giriş
  • Protokol
  • Sonuçlar
  • Tartışmalar
  • Açıklamalar
  • Teşekkürler
  • Malzemeler
  • Referanslar
  • Yeniden Basımlar ve İzinler

Özet

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.

Özet

Bu bitki hammadde yenilenebilir ve çevre dostu olarak kabul edilir gibi son, ahşap yapıştırıcılar gibi bitki tohumu küspesi esaslı ürünlerde ilgi giderek artmıştır. Petrol bazlı yapıştırıcılar alternatifler çevre ve sürdürülebilirlik endişelerini hafifletmek için bu doğal ürünler hizmet edebilir. Bu çalışma hammadde olarak pamuk tohumu ve soya yemek kullanarak bitki tohumu bazlı ahşap yapıştırıcılar hazırlanması ve test göstermektedir. Muamele edilmemiş yemlere ek olarak, su yemek yıkanmış ve protein izolatları hazırlanmış ve test edilmiştir. Yapışkan harç 2 saat boyunca (ağ / ağ 03:25) deiyonize su ile dondurularak kurutulmuş bir gıda ürünü, birbirine karıştırarak hazırlanmaktadır. Her yapışkan preparat bir fırça ile 2 ahşap kaplama şeritlerinin bir ucuna tatbik edilir. ahşap kaplama şeritleri yapışkan yapışkan kaplı alanlar tarafından gömülmüş ve yapıştırılır sıcak presleme. Yapıştırıcı gücü molası bağlanmış odun numunenin kesme mukavemeti olarak bildirilmiştir. Yapıştırıcılar Su direnci ölçülürgümrüklü ahşap kesme mukavemeti değişim su ıslatma sonra kopma numune. Bu protokol, bir sentetik bazlı ahşap yapıştırıcılar ikamesi için uygun adaylar olarak bitki tohumu bazlı tarım ürünleri değerlendirmek için izin verir. Veya katkı maddeleri ve bağlama koşulları olmaksızın yapıştırıcı formülasyonuna ayarlamalar çeşitli pratik uygulamalar için kendi yapışkan özelliklerini optimize olabilir.

Giriş

Ahşap yapıştırma orman ürünleri sektöründe giderek artan bir rol oynar ve verimli kereste kaynakları 1 yararlanmak için önemli bir faktördür. Ahşap doğal ürün bazlı yapıştırıcıların kullanımı faiz, bu dönemden sonra, petrol bazlı yapıştırıcılar fiyatı onlar birkaç geleneksel pazarlardan protein yapıştırıcılar yerinden o kadar düşük oldu. 1960 2 civarında bir zirveye ulaşmak için 1930'lardan sürekli olarak artmıştır. Geçtiğimiz iki yılda, bu eğilim biyobozunur, yenilenebilir malzemelerin kullanımı yenilenen ilgi ile ters, ve daha çevre kabul etti. Bu doğal kaynaklar arasında, ancak süpürge darısı ve şeker kamışı küspeden 13 soya proteini, 3-5, pamuk proteini 6, pirinç kepeği 7, buğday glüteni 8, damıtma tahıl proteini 9, kanola protein ve yağın 10-12, lignin, bunlarla sınırlı değildir , 14, ve polisakaritler karides kabukları 15 türetilen.

yaygın potansiyel ahşap yapıştırıcılar olarak değerlendirilmiştir, izolasyon prosedürü korozif alkali ve asidik reaktifler içerir ve çevre dostu 16 nispeten pahalı ve daha az izole tabanlı yapıştırıcılar yapar. Protein 17-19 izolatları gibi bu yemek yapışkan özellikleri de yapmazlar bile Böylece, ya da tedavi olmadan bazı yağsız tohum yemekler (unları), aynı zamanda, yapıştırıcı amaçlı test edilmiştir. Biz sırayla farklı fraksiyonları içine pamuk yemek (CM) ile damıtılır ve yapıştırma ahşap kaplamalar 20,21 onların yapışkan gücü inceledik. suda çözünmeyen bir katı madde fraksiyonu (bundan sonra yıkanmış pamuk öğün WCM) pamuk proteini izolatı (CSPI) karşılaştırılabilir ahşap yapıştırıcılar olarak da kullanılabilir, ve CSPI daha hazırlamak için daha az maliyetli olur.

Yapıştırıcı gücü ve suya dayanıklılık performansını değerlendirirken iki önemli parametredirpotansiyel bir yapışkan malzeme. Burada, yapışma mukavemeti her ağaç numunesinin tur bağın kopma mukavemeti kayma olarak bildirilmektedir. Yapıştırıcı Su direnci nedeniyle su ıslatma için mola bağlanmış odun numunenin tur kesme gücü değişimi ile ölçülür. Hammadde olarak yağsız pamuk ve soya yemek kullanarak, bu protokol ahşap yapıştırıcılar gibi ve test bitki tohumu bazlı ürünleri hazırlamak için basit ve anlaşılır bir yol sağlar. Bu protokol, doğal ürün-bazlı ahşap yapıştırıcılar daha ekonomik ve çevre dostu formülasyonları arayan çaba kolaylaştırmada yardımcı olacaktır.

Protokol

1. Pamuk ve Soya Küspesi-tabanlı ürünler (Şekil 1)

  1. Piyasada mevcut kaynaklardan, hammadde, yağı alınmış pamuk tohumu ve soya yemek edinin.
  2. 0.5 mm çelik ekranı 16 geçmek için bir siklon örnek değirmeni katı yağsız yemek taşlama ile çalışma yemeği edinin.
  3. Yemek 21 suda çözünür bileşenleri ayırmak için: su çıkarma (200 ml su 25 gr yemek) sonra çalışma yemekler su yıkanmış yemek hazırlayın.
  4. Hazırlayın Protein alkali ekstraksiyon ve asit yağış 16 ile çalışan yemekler ayırır.

Ahşap Kaplama Şeritler 2. Hazırlık

  1. Uzun 88.9 mm 25.4 mm genişliğinde şeritler halinde piyasada mevcut bir kaynaktan elde edilen kesme ahşap kaplamalar (kalın 1.59 mm).
  2. . Kalem Her şeridin bir ucundan 25.4 mm (1.0 ") uzunluğu en ahşap tahıl boyunca bir çizgi çizin uygun tedaviler veya numaraları test bu şeritler Etiket 5. -10 ahşap çiftleri her test değişkeni için hazırlanmıştır.

Yapıştırıcı Çamurların 3. hazırlanması

  1. Uygulama oranı ile test için odun örneklerinde başına gerekli su yıkanmış yemek miktarını hesaplamak (örneğin, 4 mg kuru içerik cm -2) toplam bağ alanı x (örneğin 581 cm 2.54 x 2.54 cm yapıştırma alanı ile 2 90 ahşap şeritleri Her) artı enoughness için yaklaşık% 30 fazla (örneğin, su, 4 x 581 x 130,% 3 g), örneğin yemek yıkanmıştır.
  2. Iyonu giderilmiş su (ağ / ağ 03:25) ile, su ile yıkanır yemek karıştırın ve Parafilm ile sızdırmaz bir çanak içinde 2 saat süre ile bir manyetik karıştırma çubuğu ile karıştırılmıştır.

Gümrüklü Ahşap Örneklerinin 4. Hazırlık

  1. 25.4 mm (1.0 ") uzunluğu kapsayan 2 ahşap kaplama şeritleri bir ucuna yapıştırıcı bulamacı Fırça 10 Hava-kuru -. 15 dakika ya da yapışkan kadar.
  2. Yine birinci tabaka ve kurumaya üstüne yapıştırıcı madde harç maddenin bir ikinci tabakayı fırça. kuru yapışkan miktarıuygulanan hazırlama bağlama her ağaç şeridinin ilgili olarak, 4.5 mg kuru cm2 başına katıdır.
  3. 2 ahşap kaplama şeritleri yapışkan yapışkan kaplı alana üst üste (25.4 x 25.4 mm veya 1.0 "x 1.0"). 400 psi (2.8 MPa) bir basınçta 20 dakika süre ile 100 ° C'de bir tezgah üstü ısıtılmış baskı kullanarak sıcak pres. Basınç ahşap örneklerinin çakışan alanına bölünmesi basın tarafından uygulanan kuvvettir unutmayın. Her test değişkeni için gerekli Bunlar bağlama parametreler değiştirilebilir.
  4. Serin ve 48 klima odasında saat veya nem kontrolü (22 sıcaklığı - 23 ° C ve 50 bağıl nem -% 60; Şekil 2) ile bir kuluçka için gümrüklü ahşap örnekleri ko˛ullandırın.

5. Su Direnci Deneyleri

  1. (- 23 ° C 22), oda sıcaklığında plastik bir tepsi 48 saat boyunca musluk suyunda, ilk iyileştirme sonrası, bağlı ağaç örnekleri bırakın. iliklerine sonra ıslak örnekler kesme için hemen test edilirKopma mukavemeti ve ıslak mukavemeti olarak bildirilmiştir. Kaplama yüzeyi üzerinde fazla su yavaşça önce ölçümlerine kağıt mendil ile hafifçe vurarak ile ayrılabilmektedir.
  2. 4 saat süre ile 63 ° C'de bir su banyosu içinde başlangıç ​​olarak kondisyonlamadan sonra, oda koşulları altında, daha sonra kuru bağlanmış odun numunelerinin diğer bir grup daldırın (22 sıcaklığı - 23 ° C ve 50 bağıl nem -% 60), O / N (18 - 20 saat). 48 saat kuruma süresi ile bir kez daldırma-kurutma döngüsü tekrarlayın. Numuneler daha sonra kurutuldu, kopmada çekme mukavemetleri açısından test edilmiş ve ıslatılmış yapıştırıcı gücü olarak rapor edilir.

6. Bindirme Kesme Kuvvet Ölçümleri

  1. 7 MPa arasında bir kavrama basıncı bir Malzeme Test Cihazı üzerinde 32 x 40 mm Fishscale kareli kama tutucuları içine yapıştırılmış ahşap numune uygun ve en az -1 1 mm kafa hızına ayarlanır.
  2. Tedbir ve her bağlanmış odun numune için kopma kesme mukavemetini kaydedin. Birden fazla ölçüm sonuçları her yapışkan formu için ortalaması alınırulation ve test değişkeni.

Sonuçlar

Her yapıştırıcı formülasyonun performans kopma bağlanmış odun numunenin kesme gücü ile belirlenir ve değerler kullanılan ahşap kaplama boyutlarına bağlı olarak değişir. Tavsiye edilen pamuk tohumu-2'nin daha kalın ve daha geniş şeritler yerine örneğin, Tablo 1 'de, bağlı örneklerin, kuru ve batırılmış, yapışkan dayanıklılık değerleri daha ince ve daha dar akçaağaç şeritleri kullanıldığı zaman daha düşüktür, (PAMUK-1 e bakınız) protokol, aynı pa...

Tartışmalar

Bu kağıt hazırlamak ve test tesisi ahşap yapıştırıcılar gibi ürünler tohum tabanlı bir temel prosedür sunar. Bu protokolde exampled yapışkan çamurlar sadece yağı alınmış tohum küspesi ürün ve sudur. Çeşitli yapıştırıcı formülasyonları (örneğin, sodyum dodesil sülfat, sodyum bisülfit ya da odun yağı gibi) test reaktifleri (örneğin, pH, katı madde ve su oranı gibi) karıştırma koşulları içinde 5,6,23 ve / veya değişiklikler 3,24 ilave edilerek ulaşı...

Açıklamalar

The authors have nothing to disclose.

Teşekkürler

Data reported in this work are part of the USDA-ARS National Program 306 Project 'Values-Added Products from Cottonseed' research supported by the Agency's in-house funding. Publication of this paper is supported in part by the Journal of Visualized Experiments. Mention of trade names or commercial products in this publication is solely for the purpose of providing specific information and does not imply recommendation or endorsement by the U.S. Department of Agriculture. USDA is an equal opportunity provider and employer. We acknowledge the constructive comments from JoVE science editor and peer reviewers in the review and revision process.

Malzemeler

NameCompanyCatalog NumberComments
Defatted cottonseed mealKentwood Co-opKentwood, LA, USA
Defatted soy mealKentwood Co-opKentwood, LA, USA
Wood veneersCertainly Wood, Inc.East Aurora, NY, USA
Cyclone sample mill (model 3010-014)UDY CorporationFort Collins, CO, USA
Benchtop heated press (model 3856)Carver, Inc.Wabash, IN, USA
Materials testerZwick GmbH & Co.Ulm, Germany

Referanslar

  1. Frihart, C. R., Hunt, C. G. . Wood Handbook: wood as an engineering material: General technical report FPL; GTR-190. , (2010).
  2. Lambuth, A. L., Pizza, A., Mittal, K. L. . Handbook of Adhesive Technology. , 457-478 (2003).
  3. Kalapathy, U., Hettiarachchy, N. S., Myers, D., Hanna, M. A. Modification of soy proteins and their adhesive properties on woods. J. Am. Oil Chem. Soc. 72 (5), 507-510 (1995).
  4. Li, K., Peshkova, S., Geng, X. Investigation of soy protein-Kymene adhesive systems for wood composites. J. Am. Oil Chem. Soc. 81 (5), 487-491 (2004).
  5. Qi, G., Li, N., Wang, D., Sun, X. S. Adhesion and physicochemical properties of soy protein modified by sodium bisulfite. J. Am. Oil Chem. Soc. 90 (12), 1917-1926 (2013).
  6. Cheng, H. N., Dowd, M. K., He, Z. Investigation of modified cottonseed protein adhesives for wood composites. Ind. Crop. Prod. 46, 399-403 (2013).
  7. Pan, Z., Cathcart, A., Wang, D. Thermal and chemical treatments to improve adhesive property of rice bran. Ind. Crop. Prod. 22 (3), 233-240 (2005).
  8. Nordqvist, P., et al. Wheat gluten fractions as wood adhesives-glutenins versus gliadins. J. Appl. Polymer Sci. 123 (3), 1530-1538 (2012).
  9. Bandara, N., Chen, L., Wu, J. Adhesive properties of modified triticale distillers grain proteins. Int. J. Adhes. Adhes. 44, 122-129 (2013).
  10. Li, N., Qi, G., Sun, X. S., Stamm, M. J., Wang, D. Physicochemical properties and adhesion performance of canola protein modified with sodium bisulfite. J. Am. Oil Chem. Soc. 89 (5), 897-908 (2012).
  11. Wang, C., Wu, J., Bernard, G. M., Wasylishen, R. E. Preparation and characterization of canola protein isolate -poly(glycidyl methacrylate) conjugates: a bio-based adhesive. Ind. Crop. Prod. 57, 124-131 (2014).
  12. Kong, X., Liu, G., Curtis, J. M. Characterization of canola oil based polyurethane wood adhesives. Int. J. Adhes. Adhes. 31 (6), 559-564 (2011).
  13. Xiao, Z., et al. Utilization of sorghum lignin to improve adhesion strength of soy protein adhesives on wood veneer. Ind. Crop. Prod. 50, 501-509 (2013).
  14. Moubarik, A., Grimi, N., Boussetta, N., Pizzi, A. Isolation and characterization of lignin from Moroccan sugar cane bagasse: Production of lignin-phenol-formaldehyde wood adhesive. Ind. Crop. Prod. 45, 296-302 (2013).
  15. Patel, A. K., et al. Development of a chitosan-based adhesive. Application to wood bonding. J. Appl. Polymer Sci. 127 (6), 5014-5021 (2013).
  16. He, Z., Cao, H., Cheng, H. N., Zou, H., Hunt, J. F. Effects of vigorous blending on yield and quality of protein isolates extracted from cottonseed and soy flours. Modern Appl. Sci. 7 (10), 79-88 (2013).
  17. Amico, S., Hrabalova, M., Muller, U., Berghofer, E. Bonding of spruce wood with wheat flour glue-Effect of press temperature on the adhesive bond strength. Ind. Crop. Prod. 31, 255-260 (2010).
  18. Gao, Q., Shi, S. Q., Li, J., Liang, K., Zhang, X. Soybean meal-based wood adhesives enhanced by modified polyacrylic acid solution. BioResources. 7 (1), 946-956 (2011).
  19. Chen, N., Lin, Q., Rao, J., Zeng, Q. Water resistances and bonding strengths of soy-based adhesives containing different carbohydrates. Ind. Crop. Prod. 50, 44-49 (2013).
  20. He, Z., Chapital, D. C., Cheng, H. N., Dowd, M. K. Comparison of adhesive properties of water- and phosphate buffer-washed cottonseed meals with cottonseed protein isolate on maple and poplar veneers. Int. J. Adhes. Adhes. 50, 102-106 (2014).
  21. He, Z., Cheng, H. N., Chapital, D. C., Dowd, M. K. Sequential fractionation of cottonseed meal to improve its wood adhesive properties. J. Am. Oil Chem. Soc. 91 (1), 151-158 (2014).
  22. Sun, X., Bian, K. Shear strength and water resistance of modified soy protein adhesives. J. Am. Oil Chem. Soc. 76 (8), 977-980 (1999).
  23. He, Z., Chapital, D. C., Cheng, H. N., Klasson, K. T. Application of tung oil to improve adhesion strength and water resistance of cottonseed meal and protein adhesives on maple veneer. Ind. Crop. Prod. 61, 398-402 (2014).
  24. Hettiarachchy, N. S., Kalapathy, U., Myers, D. J. Alkali-modified soy protein with improved adhesive and hydrophobic properties. J. Am. Oil Chem. Soc. 72 (12), 1461-1464 (1995).
  25. Wang, D., Sun, X. S., Yang, G., Wang, Y. Improved water resistance of soy protein adhesive at isoelectric point. Trans. ASABE. 52 (1), 173-177 (2009).
  26. Zhong, Z., Sun, X. S., Fang, X., Ratto, J. A. Adhesive strength of guanidine hydrochloride-modified soy protein for fiberboard application. Int. J. Adhes. Adhes. 22 (4), 267-272 (2002).
  27. Kafkalidis, M., Thouless, M. The effects of geometry and material properties on the fracture of single lap-shear joints. Int. J. Solids Structures. 39 (17), 4367-4383 (2002).
  28. Tang, L., et al. Dynamic adhesive wettability of poplar veneer with cold oxygen plasma treatment. Bio Res. 7 (3), 3327-3339 (2012).
  29. Gui, C., Liu, X., Wu, D., Zhou, T., Wang, G., Zhu, J. Preparation of a new type of polyamidoamine and its application for soy flour-based adhesives. J. Am. Oil Chem. Soc. 99 (90), 265-272 (2013).

Yeniden Basımlar ve İzinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi

Izin talebi

Daha Fazla Makale Keşfet

evre BilimleriSay 97Pamuk k spesisoya k spesiya l tohumprotein izolatah ap yap t r csu direncimakaslama mukavemeti

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Bize Ulaşın

KÜTÜPHANEYE TAVSİYE ET

JoVE HABER BÜLTENLERİ

Araştırma

Eğitim

Yazarlar

Kütüphaneciler

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır