Name: standard test method astm d 7998-19 for the cohesive strength development of wood adhesives
Uploaded: 2020-05-17T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Standard Test Method ASTM D 7998-19 for the Cohesive Strength Development of Wood Adhesives at JoVE.com

Эта работа была поддержана грантом Объединенного совета по соевым бобам 1940-352-0701-C и Министерством сельского хозяйства США . Мы ценим поддержку и подробную информацию от Фила Хамфри из AES.

1. Подготовка субстратов
<ol><li>Используйте поверхность подложки, подходящую для нанесения. Для древесины используйте строганный шпон толщиной от 0,6 до 0,8 мм от надежного производителя, потому что эти шпоны используются для производства фанеры и клееного бруса (LVL). Они получаются от пост?...

<ol>
	<li>Lambuth, A., Pizzi, A., Mittal, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+adhesives+for+wood.">Protein adhesives for wood.</a> Handbook of Adhesive Technology. , 457-477 (2003).</li><li>Keimel, F. A., Pizzi, A., Mittal, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Historical+development+of+adhesives+and+adhesive+bonding.">Historical development of adhesives and adhesive bonding.</a> Handbook of Adhesive Technology. , 1-12 (2003).</li><li>Marra, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Technology of Wood Bonding: Principles in Practice. , 454 (1992).</li><li>Dunky, M., Pizzi, A., Mittal, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adhesives+in+the+Wood+Industry.">Adhesives in the Wood Industry.</a> Handbook of Adhesive Technology. , 511-574 (2017).</li><li>River, B. H., Vick, C. B., Gillespie, R. H., Minford, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wood+as+an+adherend.">Wood as an adherend.</a> Treatise on Adhesion and Adhesives. , (1991).</li><li>Liswell, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploration+of+Wood+DCB+Specimens+Using+Southern+Yellow+Pine+for+Monotonic+and+Cyclic+Loading.">Exploration of Wood DCB Specimens Using Southern Yellow Pine for Monotonic and Cyclic Loading.</a> Engineering Mechanics. , (2004).</li><li>Frihart, C. R., Rowell, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wood+Adhesion+and+Adhesives.">Wood Adhesion and Adhesives.</a> Handbook of Wood Chemistry and Wood Composites. , 255-313 (2013).</li><li>Humphrey, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+device+to+test+adhesive+bonds.">A device to test adhesive bonds.</a> U.S. Patent. , (2003).</li><li>Humphrey, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature+and+reactant+injection+effects+on+the+bonding+kinetics+of+thermosetting+adhesives.">Temperature and reactant injection effects on the bonding kinetics of thermosetting adhesives.</a> Wood adhesives. , (2005).</li><li>Humphrey, P. E., Frihart, C. R., Hunt, C., Moon, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Outline+Standard+for+Adhesion+Dynamics+Evaluation+Employing+the+ABES+(Automated+Bonding+Evaluation+System)+Technique.">Outline Standard for Adhesion Dynamics Evaluation Employing the ABES (Automated Bonding Evaluation System) Technique.</a> International Conference on Wood Adhesives 2009. , 213-223 (2010).</li><li>ASTM International. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 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).</li><li>Rohumaa, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+felling+season+and+log-soaking+temperature+on+the+wetting+and+phenol+formaldehyde+adhesive+bonding+characteristics+of+birch+veneer.">The influence of felling season and log-soaking temperature on the wetting and phenol formaldehyde adhesive bonding characteristics of birch veneer.</a> Holzforschung. 68 (8), 965-970 (2014).</li><li>Rohumaa, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> Bioresources. 11 (3), 5829-5838 (2016).</li><li>Smith, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+some+process+variables+on+the+lap-shear+strength+of+aspen+strands+uniformly+coated+with+pmdi-resin.">The effect of some process variables on the lap-shear strength of aspen strands uniformly coated with pmdi-resin.</a> Wood and Fiber Science. 36 (2), 228-238 (2004).</li><li>Pizzi, A., Pizzi, A., Mittal, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Urea-formaldehyde+adhesives.">Urea-formaldehyde adhesives.</a> Handbook of Adhesive Technology. , 635-652 (2003).</li><li>O'Dell, J. L., Hunt, C. G., Frihart, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+temperature+performance+of+soy-based+adhesives.">High temperature performance of soy-based adhesives.</a> Journal of Adhesion Science and Technology. 27 (18-19), 2027-2042 (2013).</li><li>Frihart, C. R., Beecher, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+that+lead+to+failure+with+wood+adhesive+bonds.">Factors that lead to failure with wood adhesive bonds.</a> World Conference on Timber Engineering 2016. , (2016).</li><li>Hunt, C. G., Frihart, C. R., Dunky, M., Rohumaa, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+wood+bonds:+going+beyond+what+meets+the+eye.">Understanding wood bonds: going beyond what meets the eye.</a> Reviews of Adhesives and Adhesion. 6 (4), 369-440 (2018).</li><li>Frihart, C. R., Dally, B. N., Wescott, J. M., Birkeland, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bio-Based+Adhesives+and+Reliable+Rapid+Small+Scale+Bond+Strength+Testing.">Bio-Based Adhesives and Reliable Rapid Small Scale Bond Strength Testing.</a> International Symposium on Advanced Biomass Science and Technology for Bio-based Products. , (2009).</li></ol>

Критическими этапами процедуры являются: подбор субстратов, подготовка образцов, работоспособность оборудования, склеивание образцов.
Подложка должна быть прочной, иметь минимальные дефекты (гладкие, плоские, без трещин и без обесцвечивания). Предпочтение отдается нес?...

Склеивание древесины является крупнейшим рынком клея и привело к эффективному использованию лесных ресурсов. На протяжении многих веков твердая древесина использовалась для большинства применений, за исключением мебельного строительства, без каких-либо критериев тестирования, кроме долговечности продукта в использовании. Тем не менее, склеенные изделия из дерева стали более распространенными, начиная с фанеры и клееных балок, с использованием клеев набиологической основе 1,2. Хотя эти продукты были удовлетворительными в то время, замена сои, казеина и клеев крови синтетическими клеями, содержащими формальдегид, привела к улучшению свойств. Более высокая производительность этих новых клеев привела к определенным стандартам тестирования с более высокими ожиданиями производительности, чем достижимые с большинством клеев на биологической основе. Синтетические клеи также сделали возможным склеивание частиц, включая опилки для формирования ДСП, волокна для формирования древесноволокнистых плит с различной плотностью, стружку для обеспечения ориентированной стружечной плиты и пиломатериалов с параллельными нитями, шпон для получения фанеры и клееного бруса, а также пиломатериалы с пальчатым соединением, клееный брус, поперечный клееный брус и деревянные I-балки3. Каждый из этих продуктов имеет свой собственный критерий тестирования4. Таким образом, разработка нового клея может потребовать много работы по составлению рецептуры и обширных испытаний, чтобы определить, есть ли какой-либо потенциал для развития достаточной прочности. Это трудоемкое тестирование и сложность свойств древесины и склеивания древесины5 ограничили разработку новых клеев. Кроме того, механические свойства древесных клеев могут быть различными при отверждении между деревянными поверхностями в отличие от аккуратных6. Отверждение в контакте с древесиной позволяет воде и низкомолекулярным компонентам из клея выходить, в дополнение к сложным межфазным и химическим взаимодействиям клея с древесиной 3,7.
Разработка Автоматизированной системы оценки склеивания (ABES) была очень полезна для понимания развития прочности древесных клеев, потому что она быстра и проста в использовании 8,9,10. Система представляет собой интегральную единицу, которая связывает образцы кругового сдвига, а затем измеряет силу под напряжением, необходимую для разрыва связи. Его полезность привела к разработке метода ASTM D7998-19, который использует эту систему11. Хотя эта система была первоначально разработана для измерения развития прочности клея в зависимости от температуры и времени, она также может измерять термостойкость отвержденных клеев, а также обычную оценку прочности сцепления. Хотя тест ABES является очень полезным инструментом предварительного скрининга, как и любой тест, он имеет свои ограничения и не заменяет все конкретные испытания на прочность и долговечность продукта.
Хотя существует множество способов измерения характеристик отверждения клеев, начиная от гель-временной реометрии до дифференциальной сканирующей калориметрии, динамического механического анализа и спектроскопии многих типов, только метод ABES измеряет развитие механической прочности. Для этого требуется прибор, который жестко контролируется для нагрева, охлаждения и испытания на растяжение на месте11.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Adhesive</td>
			<td>Supplied by user</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Balance</td>
			<td>Normal supply house</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mark II Automated Bonding Evaluation System (ABES-II)</td>
			<td>Adhesive Evaluation Systems Inc</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pneumatically driven sample cutting device</td>
			<td>Adhesive Evaluation Systems Inc</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Regular spatula</td>
			<td>Normal supply house</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wood supply &#8211; Hard maple</td>
			<td>Besse Forest Products Group</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

standard test method astm d 7998-19 for the cohesive strength development of wood adhesives

Свойства клеев для отвержденной древесины трудно изучать из-за потери воды и других компонентов древесиной, влияния древесины на адгезионное отверждение и влияния проникновения клея на межфазную древесину; таким образом, обычное тестирование аккуратной клейкой пленки, как правило, бесполезно. Большинство тестов на прочность адгезивной связи древесины являются медленными, трудоемкими, могут сильно зависеть от древесины и не дают информации о кинетике лечения. Метод испытаний ASTM D 7998-19, однако, может быть использован для быстрой оценки прочности древесных связей. Использование гладкой, однородной и прочной поверхности древесины, такой как кленовый шпон, и достаточного давления склеивания снижает адгезию и прочность древесины на прочность сцепления. Этот метод имеет три основных применения. Во-первых, предоставить последовательные данные о развитии прочности связи. Во-вторых, необходимо измерить прочность сухих и влажных соединений образцов сдвига круга. В-третьих, лучше понять термостойкость клея путем быстрой оценки тепловой чувствительности и различения термического размягчения и термической деградации.

Процедура широко использовалась для исследования белковых адгезивов в Лаборатории лесных продуктов. Было установлено, что прочность мокрого сцепления менее 2 МПа была недостаточной для того, чтобы оправдать дальнейшее испытание клея древесины, в то время как более 3 МПа было многообещ...

Watch this Scientific Journal Video about Standard Test Method ASTM D 7998-19 for the Cohesive Strength Development of Wood Adhesives at JoVE.com

Standard Test Method ASTM D 7998-19 for the Cohesive Strength Development of Wood Adhesives

Мы представляем процедуру ASTM D7998-19 для быстрой и более последовательной оценки как сухой, так и влажной прочности клеевых связей на древесине. Метод также может быть использован для предоставления информации о развитии прочности в зависимости от температуры и времени или удержания прочности до 250 °C.

Стандартный метод испытаний ASTM D 7998-19 для развития прочности на сцепление древесных клеев

The properties of cured wood adhesives are difficult to study because of the loss of water and other components to the wood, the influence of wood on the ...

The Abes Automatic Bond evaluation system is the only method for testing sheer bond strength as the adhesive is being cured because it is much faster and easier to use. It is the best method for developing new adhesives for wood bonding. This method can be applied to other adhesive systems for which it would be helpful to determine the strength of the adhesive, but other substrates may be required.To prepare the substrate, select a substrate surface that is suitable for the application. For wood, use a slice of veneer that is about 0.6 to 0.8 millimeters thick. Avoid veneers that are excessively wavy, have an uneven surface and or contain defects including discoloration.At least one day before its use, condition the wood unstacked at 21 degrees Celsius and 50%relative humidity. To prepare the specimen from the selected substrate, after conditioning, check the veneer for any cracks, discoloration or grain irregularities to be avoided when cutting and confirm the functionality of the pneumatically driven specimen cutting device. Next, use a special di cutter to trim the specimen to a 20 by 117 by 0.6 to 0.8 millimeter dimension and place an at least 150 by 300 millimeter piece of veneer under the cutting blades with the veneer grain parallel to the long direction.Before initiating the bonding process, make sure that the automated bonding evaluation system equipment is operating properly according to the standard operating procedure. And set the low pressure gauge to 0.2 mega pascals. The high pressure gauge to 0.2 megapascals, the pole gauge to 0.55 megapascals and the cool air gauge to 0.2 megapascals.Clean the platinums of any adhesive that resulted from squeezing out from the prior sample and adjust the platinum temperature to the desired temperature. Then equilibrate the platinums. For adhesive bonding of the specimen, first, tear each specimen on a balance.Before spreading five milligrams of the experimental adhesive over the terminal 0.5 centimeters of each specimen providing sufficient coverage of the bonding area without excessive squeeze out upon application of the second specimen. Then re weigh the specimen and place a second specimen onto the adhesive, taking care that the two specimens are aligned. To bond the specimens, close the grips on the automated bonding evaluation system tester, making sure that the sample is aligned with the tester and press Start.To have the 120 degree Celsius platinums, apply pressure to the overlapped section for two minutes. At the end of the heat pressing time, retract the platinums and grips and place the specimens at 21 degrees Celsius and 50%relative humidity overnight. The next morning, insert a conditioned sample into the automated bonding evaluation system tester and press Start.To have the instrument, pull one end of the specimen through the servo drive while the other end of the sample pulls on a load cell attached to the grips until the bond breaks. Plans are hot and can cause burns if touched. Also, be sure to keep your hands away from the plans when they're closing.The computer will record the maximum force the sample can withstand as the bond strength. To determine the rate of strength development of an adhesive to estimate the press time required for large scale products, begin the strength testing at a 100 degree Celsius platinum temperature for 10 seconds. At the end of the bonding time, retract the platinums and use the air cooling feature of the automated bonding evaluation system to cool the sample to near room temperature.When the sample has cooled, test the sample again at the same temperature, but for an increased period of bonding time until increasing the time results in little or no increase in strength. When all of the bond times have been tested, raise the temperature by 10 degrees Celsius and repeat the heated pressure applications for increasing periods of time until there is no longer any linear section of strength versus time at the bonding times. If the product needs to meet a certain temperature resistance, heat the platinums to the temperature above which the adhesive starts to soften and insert the bonded sample into the automated bonding evaluation system unit.Close the platinums onto the pre bonded sample for two minutes and measure the bond strength as demonstrated to determine any thermal softening of the adhesive compared to the 120 degree Celsius bonding temperature. Then repeat the test after a 30 minute heat pressure application and determine the strength of the adhesive. If the adhesive is thermally degraded as the main objective is to determine the adhesive strength or rate of cohesive strength development.Be sure to test if the failure is within the adhesive itself due to a failure in the adhesion of the substrate or due to a substrate failure. If a substrate failure occurs then the adhesive had sufficient strength. While cohesive failure in the bulk adhesive indicates an adhesive weakness.As this set of exothermic strength development plots demonstrates as the bonding temperature increases, higher bonding strengths can be developed in shorter bond pressing times. In this derived plot of regressed bonding rate against temperature illustrates an increased strength development rate can be achieved in less time at higher temperatures. In this image of failed samples and adhesion failure due to the adhesive being stronger than the wood resulting in the bond breaking in the wood and wood failure can be observed.While in this sample, a cohesive failure due to the adhesive being weaker than the wood resulting in the bond breaking within the adhesive is shown. Remember to make sure that the bonded areas overlap by half a centimeter. As this area is critical to determining the strength of the bond.The heat sensitivity of the bonds can be measured to determine the temperature at which the adhesive will degrade or fail.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

A Method for Ovarian Follicle Encapsulation and Culture in a Proteolytically Degradable 3 Dimensional System

Метод инкапсуляции фолликулов яичников и культуры в протеолитически разложению 3 мерной системы

The ovarian follicle is the functional unit of the ovary that secretes sex hormones and supports oocyte maturation. In vitro  follicle techniques provide ...

A Simple Hanging Drop Cell Culture Protocol for Generation of 3D Spheroids

Простые висячей капли культуре клеток Протокол Генерация 3D сфероидов

Studies of cell-cell cohesion and cell-substratum adhesion have historically been performed on monolayer cultures adherent to rigid substrates. Cells ...

Measurement of Aggregate Cohesion by Tissue Surface Tensiometry

Измерение Совокупный сплоченности по ткани Tensiometry поверхности

Rigorous measurement of intercellular binding energy can only be made using methods grounded in thermodynamic principles in systems at equilibrium.  We ...

Increasing cDNA Yields from Single-cell Quantities of mRNA in Standard Laboratory Reverse Transcriptase Reactions using Acoustic Microstreaming

Увеличение урожайности кДНК из одной ячейки в количествах мРНК в стандартных реакций обратной транскриптазы лаборатории использованием акустической Microstreaming

Correlating gene expression with cell behavior is ideally done at the single-cell level.  However, this is not easily achieved because the small amount of ...

Creating Transient Cell Membrane Pores Using a Standard Inkjet Printer

Создание Переходные поры клеточной мембраны с помощью стандартных струйных принтеров

Bioprinting has a wide range of applications and significance, including tissue engineering, direct cell application therapies, and biosensor ...

The Portable Chemical Sterilizer (PCS), D-FENS, and D-FEND ALL: Novel Chlorine Dioxide Decontamination Technologies for the Military

The Portable Chemical Sterilizer PCS, D-FENS, and D-FEND ALL: Novel Chlorine Dioxide Decontamination Technologies for the Military

Портативный химический стерилизатор (PCS), D-болота, и D-Fend ВСЕ: Роман диоксида хлора Обеззараживание технологии для военных

There is a stated Army need for a field-portable, non-steam sterilizer technology that can be used by Forward Surgical Teams, Dental Companies, Veterinary ...

Fabrication of Carbon Nanotube High-Frequency Nanoelectronic Biosensor for Sensing in High Ionic Strength Solutions

Изготовление углеродных нанотрубок Высокочастотный Наноэлектронные биосенсоров для обнаружения в высокой ионной силой

The unique electronic properties and high surface-to-volume ratios of single-walled carbon nanotubes (SWNT) and semiconductor nanowires (NW) 1-4 make them ...

Methods for Characterizing the Co-development of Biofilm and Habitat Heterogeneity

Методы Характеризуя совместного развития биопленки и Хабитат неоднородности

Biofilms are surface-attached microbial communities that have complex structures and produce significant spatial heterogeneities. Biofilm development is ...

Solid Lipid Nanoparticles (SLNs) for Intracellular Targeting Applications

Solid Lipid Nanoparticles SLNs for Intracellular Targeting Applications

Твердые липидов Наночастицы (SLNS) для внутриклеточного Ориентация Приложения

Nanoparticle-based delivery vehicles have shown great promise for intracellular targeting applications, providing a mechanism to specifically alter ...

Construction of Defined Human Engineered Cardiac Tissues to Study Mechanisms of Cardiac Cell Therapy

Строительство Defined человека Engineered сердечной ткани для изучения механизмов сердечной терапии клеток

Human cardiac tissue engineering can fundamentally impact therapeutic discovery through the development of new species-specific screening systems that ...