Questo lavoro è stato sostenuto dalla sovvenzione United Soybean Board 1940-352-0701-C e dal Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti \ Forest Service. Apprezziamo il supporto e le informazioni dettagliate di Phil Humphrey di AES.

1. Preparazione dei substrati
<ol><li>Utilizzare una superficie del substrato adatta all'applicazione. Per il legno, utilizzare un'impiallacciatura tranciata di circa 0,6-0,8 mm di spessore da un produttore affidabile perché queste impiallacciature sono utilizzate per la produzione di compensato e legno lamellare impiallacciato (LVL). Questi sono ottenuti da un fornitore di impiallacciatura, come fogli di spessore da 0,6 a 0,8 mm e tagliati in 305 mm su un lato. Un substrato consistente è un impiallacciatura di acero duro (Acer saccharum) a causa della sua levigatezza superficiale e dello spessore costante, ed è un legno duro poroso diffuso e ad alto modulo. Le facce in acero sono comunemente utilizzate nella costruzione di mobili e di solito sono prive di difetti.</li>
	<li>Condizionare il legno, non impilato, a 21 °C e 50% di umidità relativa (RH) per almeno un giorno prima dell'uso. Evitare faccette eccessivamente ondulate, con una superficie irregolare e che contengano difetti tra cui lo scolorimento. NOTA: Altre specie di legno possono essere utilizzate per comprendere le prestazioni di legame dell'adesivo con queste specie. Tuttavia, i legni duri porosi diffusi e i legni teneri con una graduale transizione precoce-legno tardivo sono raccomandati per la loro uniformità. Fai attenzione perché il legno può essere acido o basico o avere estratti sulla superficie che possono alterare il processo di polimerizzazione dell'adesivo. Inoltre, la lavorazione dell'albero dal momento del taglio alla produzione dell'impiallacciatura può alterare la forza di legame12,13. Poiché l'ABES utilizza una piccola quantità di legno, è meno influenzato dalle variazioni del legno che si verificano con altri test, come il contenuto di umidità del legno e la profondità di controllo dell'impiallacciatura.</li>
	<li>Assicurarsi che i lati dell'impiallacciatura siano privi di fibre sciolte lungo il bordo e che il prodotto incollato non abbia alcuna significativa compressione dell'adesivo in quanto tenderà a sovrastimare la forza di adesione poiché non vi è alcuna modifica post-incollaggio dei campioni.</li>
</ol>2. Preparazione dei campioni
<ol><li>Condizionare i campioni di legno a 21 °C e 50% RH per almeno un giorno. Controllare l'impiallacciatura per eventuali crepe, scolorimento o irregolarità della grana da evitare durante il taglio dei campioni.</li>
	<li>Assicurarsi che il dispositivo di taglio dei campioni azionato pneumaticamente sia operativo.</li>
	<li>Utilizzare una fustellatrice speciale che taglia la dimensione richiesta del campione di 20 mm per 117 mm da 0,6 a 0,8 mm di spessore impiallacciatura d'acero (Figura 1, Tabella dei materiali).<ol><li>Posizionare un pezzo di impiallacciatura, almeno 150 mm per 300 mm, sotto le lame di taglio in modo che la grana dell'impiallacciatura sia parallela alla direzione lunga e premere il pulsante di pressione dell'aria per tagliare ogni pezzo di legno di 20 mm per 117 mm.</li>
		<li>Spostare il pezzo di impiallacciatura sotto le lame di taglio in un'area non tagliata e premere nuovamente il pulsante per tagliare un altro pezzo di legno. Continuare fino a quando il pezzo di impiallacciatura è completamente tagliato a pezzi. NOTA: Se la direzione lunga del provino non è parallela alla direzione del grano, durante una prova può verificarsi una frattura precoce nel legno lontano dalla parte legata.</li>
	</ol></li>
	<li>Per i materiali diversi dal legno, tagliare i campioni utilizzando le tecniche appropriate. Se il materiale non può essere tagliato con il tagliacampioni, utilizzare qualsiasi cosa possa tagliare il materiale per tagliarlo alla dimensione richiesta. A causa della piccola area di incollaggio, è importante che il taglio sia accurato e che i campioni siano privi di detriti lungo i bordi e sulle superfici di incollaggio.</li>
</ol>3. Operabilità dell'apparecchiatura
<ol><li>Per il processo di incollaggio, assicurarsi che l'apparecchiatura ABES funzioni correttamente secondo una procedura operativa standard11. Le impostazioni sulla parte anteriore dell'unità ABES per l'incollaggio e la rottura dei campioni sono: LP Press 0,2 MPa, HP Press 0,2 MPa, Pull 0,65 MPa e Cool Air 0,2 MPa.</li>
	<li>Utilizzare una pressione di alimentazione dell'aria di almeno 0,62 MPa (90 psig) perché una pressione troppo bassa causerà la chiusura troppo lenta o non uniforme dei morsetti e delle piastre di presa sul campione, con conseguente forza di adesione errata (Figura 2, in alto).</li>
	<li>Pulire le piastre di qualsiasi adesivo risultante dalla spremitura dal campione precedente. Regolare la temperatura delle piastre alla temperatura desiderata ed equilibrare prima di incollare i campioni.</li>
	<li>Per incollare il legno, utilizzare l'apparecchiatura in una stanza a 21 ° C e 50% RH. Se ciò non è possibile, conservare i campioni condizionati in un sacchetto di plastica fino all'incollaggio a causa del rapido cambiamento dell'umidità del legno dovuto alle piccole dimensioni dei campioni.</li>
	<li>Per ottenere dati di polimerizzazione cinetica, progettare il metodo in modo tale che le velocità meccaniche ed elettroniche siano sufficienti per raccogliere dati accurati come indicato nella norma ASTM D7998-1911.</li>
</ol>4. Incollaggio dei campioni con l'adesivo
NOTA: L'applicazione dell'adesivo è un problema critico per gli adesivi per legno a causa dell'ampia variazione di viscosità e percentuale di solidi che vanno da un adesivo di laminazione come nel compensato a un adesivo spray per applicazioni leganti. Gli adesivi per legno sono generalmente a base d'acqua, quindi l'evaporazione è solo un problema minore. Tuttavia, l'immersione dell'acqua nel legno poroso è importante.
<ol><li>Stendere 5 mg dell'adesivo in studio sul terminale 0,5 cm sufficientemente per coprire l'area di incollaggio e trasferirlo all'altra campione, ma senza eccessiva compressione. Per ottenere una velocità di diffusione dell'adesivo relativamente costante, tarare il campione di legno su una bilancia e ripesare dopo l'applicazione dell'adesivo.</li>
	<li>Prestare molta attenzione nella distribuzione dell'adesivo, sovrapponendo i campioni e assicurandosi che i due campioni siano allineati, poiché viene utilizzata una piccola area di incollaggio e le forze sono determinate come forza di trazione sull'area incollata (Figura 2 in basso). È possibile utilizzare diverse aree di incollaggio, ma la resistenza non è necessariamente comparabile a causa della variazione della meccanica dei test di taglio del giro. NOTA: La letteratura raccomanda diversi modi per applicare l'adesivo al legno a seconda della consistenza dell'adesivo. Il metodo di applicazione dell'adesivo originariamente raccomandato utilizzava un dispositivo di microspruzzatura appositamente progettato10, ma questo è risultato disordinato, lento e molto dipendente dalla reologia adesiva. Sebbene questo metodo applicasse l'adesivo come punti discreti utilizzati nelle applicazioni di leganti per truciolare e pannelli orientati, un metodo di stampa sembra più affidabile14. Il metodo di applicazione delle micropipette può fornire un volume riproducibile di adesivo10, ma è piuttosto difficile da distribuire uniformemente. Il metodo a spatola ha funzionato al meglio per ottenere una distribuzione uniforme dell'adesivo sull'area di incollaggio e si consiglia una microbilancia per ottenere una quantità misurata11.</li>
	<li>Dati finali sulla resistenza<ol><li>Incollare i campioni a 120 °C per 2 minuti e condizionarli per una notte a 21 °C e 50% di umidità relativa poiché la pressatura a caldo durante l'incollaggio asciuga il legno. Per incollare il legno, bloccare un campione in posizione chiudendo le impugnature sul tester ABES, assicurandosi che il campione sia allineato con il tester. Quindi premere il pulsante di avvio sulla macchina per far premere le piastre da 120 °C sulla sezione sovrapposta per 2 minuti, prima di ritrarre le piastre e allentare le impugnature in modo che i campioni possano essere rimossi. NOTA: Il tempo e la temperatura per l'indurimento sono dettati dall'applicazione e dalla chimica adesiva. La temperatura e il tempo di incollaggio devono essere ottimizzati in modo che la forza raggiunga il plateau più alto utilizzando temperature e tempi di incollaggio diversi per determinare le condizioni per la massima resistenza. Per i leganti in legno, testare la resistenza al taglio a secco è prezioso, ma il test a umido è generalmente più critico per determinare la durata dell'adesivo e richiede un ammollo a temperatura ambiente di 4 ore del campione in acqua.</li>
		<li>Per i test, bloccare un campione in posizione chiudendo le impugnature sul tester ABES assicurandosi che il campione sia allineato con il tester. Quindi, premendo il pulsante di avvio, lo strumento tira su un'estremità attraverso un servoazionamento mentre l'altra estremità del campione tira su una cella di carico collegata alle impugnature. Questa trazione continua fino a quando il legame si rompe. Il computer registra la forza massima che il campione può sopportare, che viene registrata come forza di legame.<ol><li>Utilizzare la stessa procedura per i campioni asciutti e imbevuti d'acqua. Nel misurare la forza di rottura, fare attenzione a garantire che le impugnature tengano saldamente il legno perché se l'adesivo è molto forte, il legno potrebbe scivolare. Se il campione si rompe al di fuori dell'area incollata, scartare il valore poiché si tratta di misurare la resistenza del legno, non l'adesivo.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>Sviluppo della forza cinetica<ol><li>Determinare il tasso di sviluppo della resistenza di un adesivo per stimare il tempo di pressatura richiesto per prodotti su larga scala. Seguire la stessa procedura del punto 4.3, tranne variare la temperatura e il tempo. Iniziare la prova di resistenza alla temperatura della piastra di 100 °C, utilizzando tempi di incollaggio di 10, 30, 60, 90, 120, 150, 180 e 210 secondi. Successivamente, aumentare la temperatura di 10 °C e ripetere i tempi di incollaggio fino a quando non vi è più alcuna sezione lineare di forza rispetto al tempo ai tempi di legame bassi.</li>
		<li>Dopo l'incollaggio, ritrarre le piastre e utilizzare la funzione di raffreddamento ad aria dell'ABES per raffreddare il campione a temperatura ambiente e quindi misurare la forza del campione. Iniziando da un tempo di pressatura basso e aumentando prima il tempo per i campioni successivi, raccogliere i dati di forza rispetto al tempo fino a quando l'aumento del tempo si traduce in un aumento minimo o nullo della forza. Quindi facendo la stessa sequenza a temperature più elevate si otterrà il grafico risultante di forza rispetto al tempo e la velocità di guarigione come la pendenza (Figura 3). NOTA: I dati dell'adesivo fenolico nella Figura 3a10 mostrano l'effetto della temperatura sullo sviluppo della forza in momenti diversi. La figura 3b mostra il tasso di sviluppo della resistenza isotermica regressa rispetto alla temperatura. Per ottenere lo sviluppo della resistenza isotermica, il campione è stato raffreddato prima del test. Alcuni adesivi, come l'urea formaldeide15, hanno un tempo di adesione e una temperatura ottimali prima che inizi a verificarsi la degradazione. Questo metodo può rilevare questo problema e determinare le condizioni ottimali.</li>
	</ol></li>
	<li>Resistenza al calore<ol><li>Se il prodotto deve soddisfare una certa resistenza alla temperatura, bloccare il campione incollato nell'unità ABES. Dopo che le piastre sono state riscaldate a quella temperatura, ad esempio 220 °C, al di sopra della quale il legno inizia a degradarsi, chiuderle sul campione preincollato per 2 minuti e quindi aprirle per misurare la forza di adesione come al punto 4.3.2 per determinare l'eventuale rammollimento termico dell'adesivo rispetto alla temperatura di incollaggio di 120°C.</li>
		<li>Ripetere questa prova, tranne per il fatto che le piastre vengono chiuse sul campione per 30 minuti e quindi testate per la resistenza per determinare la resistenza se l'adesivo è degradato termicamente. Il rilascio delle piastre e la resistenza alla prova determineranno la resistenza al calore del campione rispetto al valore prima del riscaldamento. Questo tipo di procedura è stato utilizzato per testare gli adesivi per legno16. Poiché l'ABES utilizza un riscaldamento rapido e può misurare la resistenza a caldo senza spostare il campione su un'altra macchina, può essere utilizzato per distinguere tra le due modalità di guasto (ad esempio, addolcimento termico o degradazione). L'addolcimento termico produce una perdita di forza immediatamente dopo il riscaldamento ed è tipicamente recuperabile. La degradazione chimica avviene gradualmente nel tempo ad alta temperatura e non recupera resistenza meccanica al raffreddamento. NOTA: I produttori di adesivi devono distinguere se la perdita di forza è dovuta all'ammorbidimento termico o alla degradazione chimica, perché questi problemi richiedono soluzioni diverse. Esistono molti metodi che possono misurare le transizioni di rammollimento, comprese altre analisi termiche, ma non distinguono tra un cambiamento nelle proprietà meccaniche e nella struttura chimica.</li>
	</ol></li>
</ol>5. Analisi dell'immagine della superficie di incollaggio fallita
<ol><li>Poiché l'obiettivo principale è determinare la forza adesiva o il tasso di sviluppo della forza coesiva, assicurarsi che il cedimento sia all'interno dell'adesivo e non con l'adesione al substrato (Figura 4) o il cedimento del substrato. Se si verifica un cedimento del substrato, l'adesivo ha una resistenza sufficiente. In alternativa, il guasto coesivo nell'adesivo sfuso indica debolezza dell'adesivo. Tuttavia, decidere tra adesione e rottura dell'interfase adesiva può essere difficile17. Per l'analisi del legno sono stati sviluppati vari metodi18.</li>
</ol>

<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>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Le fasi critiche della procedura sono le seguenti: selezione dei substrati, preparazione dei campioni, operabilità dell'apparecchiatura e incollaggio dei campioni.
Il substrato deve essere forte, avere difetti minimi (liscio, piatto, senza crepe e senza scolorimento. Impiallacciatura di facciata di un legno duro poroso diffuso con acero da zucchero (Acer saccharum) preferito. La levigatura crea una superficie meno uniforme e più frammentata7. Dopo aver condiz...

L'incollaggio del legno è il più grande mercato di adesivi singoli e ha portato a un uso efficiente delle risorse forestali. Per molti secoli, il legno massiccio è stato utilizzato per la maggior parte delle applicazioni, ad eccezione della costruzione di mobili, senza criteri di prova tranne la durata del prodotto in uso. Tuttavia, i prodotti in legno incollato sono diventati più comuni, a partire dal compensato e dalle travi in legno lamellare, utilizzando adesivi a base biologica 1,2. Sebbene questi prodotti fossero soddisfacenti all'epoca, la sostituzione di soia, caseina e colle di sangue con adesivi sintetici contenenti formaldeide ha portato a proprietà migliorate. Le prestazioni più elevate di questi nuovi adesivi hanno portato a standard di test definiti con aspettative di prestazioni più elevate di quelle ottenibili con la maggior parte degli adesivi a base biologica. Gli adesivi sintetici hanno anche reso possibile l'incollaggio di particelle tra cui segatura per formare truciolari, fibre per formare pannelli di fibre con densità variabili, trucioli per fornire legname orientato e filo parallelo, impiallacciature per produrre compensato e legname laminato impiallacciato, nonché legname con giunzioni a pettine, legno lamellare, legname lamellare incrociato e travetti a I in legno3. Ognuno di questi prodotti ha i propri criteri di prova4. Pertanto, lo sviluppo di un nuovo adesivo può richiedere molto lavoro di formulazione e test approfonditi per determinare se esiste un potenziale per sviluppare una resistenza sufficiente. Questi lunghi test e la complessità delle proprietà del legno e dell'incollaggio del legno5 hanno limitato lo sviluppo di nuovi adesivi. Inoltre, le proprietà meccaniche degli adesivi per legno possono essere diverse quando vengono polimerizzate tra le superfici di legno rispetto a6. L'indurimento a contatto con il legno consente all'acqua e ai componenti a basso peso molecolare dall'adesivo di fuoriuscire, oltre alle complesse interazioni interfase e chimiche dell'adesivo con il legno 3,7.
Lo sviluppo dell'Automated Bonding Evaluation System (ABES) è stato molto utile per comprendere lo sviluppo della resistenza degli adesivi per legno perché è rapido e facile da usare 8,9,10. Il sistema è un'unità integrale che lega i campioni di taglio del giro e quindi misura la forza sotto tensione necessaria per rompere il legame. La sua utilità ha portato allo sviluppo del metodo ASTM D7998-19 che utilizza questo sistema11. Sebbene questo sistema sia stato originariamente progettato per misurare lo sviluppo della forza adesiva in funzione della temperatura e del tempo, può anche misurare la resistenza al calore degli adesivi polimerizzati, nonché la valutazione di routine della forza di adesione. Sebbene il test ABES sia uno strumento di screening preliminare molto utile, come qualsiasi test, ha i suoi limiti e non sostituisce tutti i test specifici di resistenza e durata del prodotto.
Mentre ci sono molti mezzi per misurare le caratteristiche di polimerizzazione degli adesivi, che vanno dalla reometria gel-time alla calorimetria a scansione differenziale, all'analisi meccanica dinamica e alla spettroscopia di molti tipi, solo il metodo ABES misura lo sviluppo della resistenza meccanica. Ciò richiede uno strumento strettamente controllato per il riscaldamento, il raffreddamento e le prove di trazione in opera11.

<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 &amp;ndash; 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

Le proprietà degli adesivi per legno polimerizzato sono difficili da studiare a causa della perdita di acqua e altri componenti nel legno, dell'influenza del legno sulla polimerizzazione adesiva e dell'effetto della penetrazione dell'adesivo sull'interfase del legno; Pertanto, il normale test di una pellicola adesiva pulita non è generalmente utile. La maggior parte dei test di forza del legame adesivo del legno sono lenti, laboriosi, possono essere fortemente influenzati dal legno e non forniscono informazioni sulla cinetica di polimerizzazione. Il metodo di prova ASTM D 7998-19, tuttavia, può essere utilizzato per una rapida valutazione della resistenza dei legami di legno. L'uso di una superficie di legno liscia, uniforme e resistente, come l'impiallacciatura in acero, e una pressione di adesione sufficiente riduce gli effetti di adesione e resistenza del legno sulla forza di adesione. Questo metodo ha tre applicazioni principali. Il primo è quello di fornire dati coerenti sullo sviluppo della forza di legame. Il secondo è misurare la resistenza secca e umida dei campioni di taglio del giro legati. Il terzo è comprendere meglio la resistenza al calore adesivo valutando rapidamente la sensibilità termica e distinguendo tra addolcimento termico e degradazione termica.

La procedura è stata ampiamente utilizzata per lo studio degli adesivi proteici presso il Forest Products Laboratory. È stato riscontrato che una resistenza al legame umido inferiore a 2 MPa era insufficiente per giustificare ulteriori test sull'adesivo per legno, mentre superiore a 3 MPa era un risultato promettente per ulteriori test19. Si è dimostrato utile per dimostrare la sensibilità delle condizioni di lavorazione del legno12,13...

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

Presentiamo una procedura, ASTM D7998-19, per una valutazione rapida e più coerente della resistenza sia a secco che a umido dei legami adesivi sul legno. Il metodo può anche essere utilizzato per fornire informazioni sullo sviluppo della forza in funzione della temperatura e del tempo o sulla ritenzione della forza fino a 250 °C.

Metodo di prova standard ASTM D 7998-19 per lo sviluppo della resistenza coesiva degli adesivi per legno

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 ...

standard-test-method-astm-d-7998-19-for-cohesive-strength-development

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Bioengineering

2.8K Views.  USDA, Forest Service. Presentiamo una procedura, ASTM D7998-19, per una valutazione rapida e più coerente della resistenza sia a secco che a umido dei legami adesivi sul legno. Il metodo può anche essere utilizzato per fornire informazioni sullo sviluppo della forza in funzione della temperatura e del tempo o sulla ritenzione della forza fino a 250 °C.

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

Preparation and Testing of Plant Seed Meal-based Wood Adhesives

Recently, the interest in plant seed meal-based products as wood adhesives has steadily increased, as these plant raw materials are considered renewable and environment-friendly. These natural products may serve as alternatives to petroleum-based adhesives to ease environmental and sustainability concerns. This work demonstrates the preparation and testing of the plant seed-based wood adhesives using cottonseed and soy meal as raw materials. In addition to untreated meals, water washed meals and protein isolates are prepared and tested. Adhesive slurries are prepared by mixing a freeze-dried meal product with deionized water (3:25 w/w) for 2 hr. Each adhesive preparation is applied to one end of 2 wood veneer strips using a brush. The tacky adhesive coated areas of the wood veneer strips are lapped and glued by hot-pressing. Adhesive strength is reported as the shear strength of the bonded wood specimen at break. Water resistance of the adhesives is measured by the change in shear strength of the bonded wood specimens at break after water soaking. This protocol allows one to assess plant seed-based agricultural products as suitable candidates for substitution of synthetic-based wood adhesives. Adjustments to the adhesive formulation with or without additives and bonding conditions could optimize their adhesive properties for various practical applications.

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.

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

Recently, the interest in plant seed meal-based products as wood adhesives has steadily increased, as these plant raw materials are considered renewable ...

Ricerca

Ambiente

A Testing Platform for Durability Studies of Polymers and Fiber-reinforced Polymer Composites under Concurrent Hygrothermo-mechanical Stimuli

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites under service condition is a critical aspect to be addressed for their robust designs and condition-based maintenance. These materials are adopted in a wide range of engineering applications, from aircraft and ship structures, to bridges, wind turbine blades, biomaterials and biomedical implants. Polymers are viscoelastic materials, and their response may be highly nonlinear and thus make it challenging to predict and monitor their in-service performance. The laboratory-scale testing platform presented herein assists the investigation of the influence of concurrent mechanical loadings and environmental conditions on these materials. The platform was designed to be low-cost and user-friendly. Its chemically resistant materials make the platform adaptable to studies of chemical degradation due to in-service exposure to fluids. An example of experiment was conducted at RT on closed-cell polyurethane foam samples loaded with a weight corresponding to ~50% of their ultimate static and dry load. Results show that the testing apparatus is appropriate for these studies. Results also highlight the larger vulnerability of the polymer under concurrent loading, based on the higher mid-point displacements and lower residual failure loads. Recommendations are made for additional improvements to the testing apparatus.

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites in service is a critical aspect for their designs and condition-based maintenance. We present a novel low-cost laboratory testing platform for the investigation of the influence of concurrent mechanical and environmental loadings, and may help design more efficient yet safer composite structures.

Una piattaforma di prova per una durata Studi di polimeri e fibra-Reinforced Polymer Composites sotto Stimoli Concurrent Hygrothermo-meccanico

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites under service condition is a critical aspect to be addressed for their robust designs ...

Ingegneria

Installation Method to Enhance Quality Control for Fiber Reinforced Polymer Spike Anchors

Fiber reinforced polymer (FRP) anchors are a promising way to enhance the performance of externally-bonded FRPs applied to existing structures, as they can delay or even prevent debonding failure. However, a major concern faced by designers is the premature failure of the anchors due to stress concentration. Poor installation quality and preparation of the clearance holes can result in stress concentration that provokes this premature failure. This paper deals with an installation method that aims to reduce the impact of the stress concentration and to provide a proper quality control of the preparation of the drill hole. The method involves three parts: the drilling and cleaning of the holes, the smoothing of the hole edges with a customized drill bit, and the installation of the anchor itself, including the impregnation of the anchor dowel and its insertion. Anchor fans (the free length of the spikes) are then bonded to the external FRP reinforcement. For the end anchorage, and in the case of reinforcements with multiple plies, it is recommended that the anchor fan be inserted between two plies to assist the stress-transfer mechanism. 
The proposed procedure is complemented with a design approach for spike anchors, based on an extensive database. It is proposed that the design follow a number of steps, namely: selection of the anchor diameter and subsequent tensile strength of the connector (that is to say, the anchor before fanning out the free end), evaluation of the reduction in the tensile strength due to bending, provision of enough embedment to prevent slippage failure, and consideration of the number and spacing of anchors for a given reinforcement. In this sense, it should be noted that further research is needed in order to obtain a general expression for the contribution of spike anchors to overall bond strength of FRP reinforcements.

This manuscript presents a method for controlling the quality of installation for spike anchors designed to delay delamination of externally bonded fiber reinforced polymers. The protocol includes the preparation of the drill hole and the insertion process. The most influential parameters on the efficiency of the anchors are discussed.

Metodo di installazione per migliorare il controllo di qualità per fibra rinforzata polimero Spike ancore

Fiber reinforced polymer (FRP) anchors are a promising way to enhance the performance of externally-bonded FRPs applied to existing structures, as they ...

The Effect of Construction and Demolition Waste Plastic Fractions on Wood-Polymer Composite Properties

Construction and demolition waste (CDW), including valuable materials such as plastics, have a remarkable influence on the waste sector. In order for plastic materials to be re-utilized, they must be identified and separated according to their polymer composition. In this study, the identification of these materials was performed using near-infrared spectroscopy (NIR), which identified material based on their physical-chemical properties. Advantages of the NIR method are a low environmental impact and rapid measurement (within a few seconds) in the spectral range of 1600-2400 nm without special sample preparation. Limitations include its inability to analyze dark materials. The identified polymers were utilized as a component for wood-polymer composite (WPC) that consists of a polymer matrix, low cost fillers, and additives. The components were first compounded with an agglomeration apparatus, followed by production by extrusion. In the agglomeration process, the aim was to compound all materials to produce uniformly distributed and granulated materials as pellets. During the agglomeration process, the polymer (matrix) was melted and fillers and other additives were then mixed into the melted polymer, being ready for the extrusion process. In the extrusion method, heat and shear forces were applied to a material within the barrel of a conical counter-rotating twin-screw type extruder, which reduces the risk of burning the materials and lower shear mixing. The heated and sheared mixture was then conveyed through a die to give the product the desired shape. The above-described protocol proved the potential for re-utilization of CDW materials. Functional properties must be verified according to the standardized tests, such as flexural, tensile, and impact strength tests for the material.

Secondary material streams have been shown to include potential raw materials for production. Presented here is a protocol in which CDW-plastic waste as a raw material is identified, followed by various processing steps (agglomeration, extrusion). As a result, a composite material was produced, and mechanical properties were analyzed.

L'effetto delle frazioni di plastica dei rifiuti di costruzione e demolizione sulle proprietà composite wood-Polymer

Construction and demolition waste (CDW), including valuable materials such as plastics, have a remarkable influence on the waste sector. In order for ...

Disentangling High Strength Copolymer Aramid Fibers to Enable the Determination of Their Mechanical Properties

Traditionally, soft body armor has been made from poly(p-phenylene terephthalamide) (PPTA) and ultra-high molecular weight polyethylene. However, to diversify the fiber choices in the United States body armor market, copolymer fibers based on the combination of 5-amino-2-(p-aminophenyl) benzimidazole (PBIA) and the more conventional PPTA were introduced. Little is known regarding the long-term stability of these fibers, but as condensation polymers, they are expected to have potential sensitivity to moisture and humidity. Therefore, characterizing the strength of the materials and understanding their vulnerability to environmental conditions is important for evaluating their use lifetime in safety applications. Ballistic resistance and other critical structural properties of these fibers are predicated on their strength. To accurately determine the strength of the individual fibers, it is necessary to disentangle them from the yarn without introducing any damage. Three aramid-based copolymer fibers were selected for the study. The fibers were washed with acetone followed by methanol to remove an organic coating that held the individual fibers in each yarn bundle together. This coating makes it difficult to separate single fibers from the yarn bundle for mechanical testing without damaging the fibers and affecting their strength. After washing, fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy was performed on both washed and unwashed samples and the results were compared. This experiment has shown that there are no significant variations in the spectra of poly(p-phenylene-benzimidazole-terephthalamide-co-p-phenylene terephthalamide) (PBIA-co-PPTA1) and PBIA-co-PPTA3 after washing, and only a small variation in intensity for PBIA. This indicates that the acetone and methanol rinses are not adversely affecting the fibers and causing chemical degradation. Additionally, single fiber tensile testing was performed on the washed fibers to characterize their initial tensile strength and strain to failure, and compare those to other reported values. Iterative procedural development was necessary to find a successful method for performing tensile testing on these fibers.

The primary goal of the study is to develop a protocol to prepare consistent specimens for accurate mechanical testing of high strength copolymer aramid fibers, by removing a coating and disentangling the individual fiber strands without introducing significant chemical or physical degradation.

Districante fibre di aramide copolimero ad alta resistenza per consentire la determinazione delle loro proprietà meccaniche

Traditionally, soft body armor has been made from poly(p-phenylene terephthalamide) (PPTA) and ultra-high molecular weight polyethylene. However, to ...

Chimica

Cutting Procedures, Tensile Testing, and Ageing of Flexible Unidirectional Composite Laminates

Many body armor designs incorporate unidirectional (UD) laminates. UD laminates are constructed of thin (&#60;0.05 mm) layers of high-performance yarns, where the yarns in each layer are oriented parallel to each other and held in place using binder resins and thin polymer films. The armor is constructed by stacking the unidirectional layers in different orientations. To date, only very preliminary work has been performed to characterize the ageing of the binder resins used in unidirectional laminates and the effects on their performance. For example, during the development of the conditioning protocol used in the National Institute of Justice Standard-0101.06, UD laminates showed visual signs of delamination and reductions in V50, which is the velocity at which half of the projectiles are expected to perforate the armor, after ageing. A better understanding of the material property changes in UD laminates is necessary to comprehend the long-term performance of armors constructed from these materials. There are no current standards recommended for mechanically interrogating unidirectional (UD) laminate materials. This study explores methods and best practices for accurately testing the mechanical properties of these materials and proposes a new test methodology for these materials. Best practices for ageing these materials are also described.

The goal of the study was to develop protocols to prepare consistent specimens for accurate mechanical testing of high-strength aramid or ultra-high-molar-mass polyethylene-based flexible unidirectional composite laminate materials and to describe protocols for performing artificial ageing on these materials.

Procedure di taglio, test delle tàbie e invecchiamento dei laminati compositi unidirezionali flessibili

Many body armor designs incorporate unidirectional (UD) laminates. UD laminates are constructed of thin (&#60;0.05 mm) layers of high-performance yarns, ...

Fabrication and Design of Wood-Based High-Performance Composites

Delignified densified wood is a new promising and sustainable material that possesses the potential to replace synthetic materials, such as glass fiber reinforced composites, due to its excellent mechanical properties. Delignified wood, however, is rather fragile in a wet state, which makes handling and shaping challenging. Here we present two fabrication processes, closed-mold densification and vacuum densification, to produce high-performance cellulose composites based on delignified wood, including an assessment of their advantages and limitations. Further, we suggest strategies for how the composites can be re-used or decomposed at the end-of-life cycle. Closed-mold densification has the advantage that no elaborate lab equipment is needed. Simple screw clamps or a press can be used for densification. We recommend this method for small parts with simple geometries and large radii of curvature. Vacuum densification in an open-mold process is suitable for larger objects and complex geometries, including small radii of curvature. Compared to the closed-mold process, the open-mold vacuum approach only needs the manufacture of a single mold cavity.

Delignified densified wood represents a new promising lightweight, high-performance and bio-based material with great potential to partially substitute natural fiber reinforced- or glass fiber reinforced composites in the future. We here present two versatile fabrication routes and demonstrate the possibility to create complex composite parts.

Fabbricazione e progettazione di compositi ad alte prestazioni basati sul legno

Delignified densified wood is a new promising and sustainable material that possesses the potential to replace synthetic materials, such as glass fiber ...

Evaluation of the Curing of Adhesive Systems by Rheological and Thermal Testing

The analysis of thermal processes associated to the curing of adhesives and the study of mechanical behavior once cured, provide key information to choose the best option for any specific application. The proposed methodology for the curing characterization, based on thermal analysis and rheology, is described through the comparison of three commercial adhesives. The experimental techniques used here are Thermogravimetric Analysis (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Rheology. TGA provides information about the thermal stability and filler content, DSC allows the evaluation of some thermal events associated to the cure reaction and to thermal changes of the cured material when subjected to temperature changes. Rheology complements the information of the thermal transformations from a mechanical point of view. Thus, the curing reaction can be tracked through the elastic modulus (mainly the storage modulus), the phase angle and the gap. In addition, it is also shown that although DSC is of no use to study the curing of moisture curable adhesives, it is a very convenient method to evaluate the low temperature glass transition of amorphous systems.

An experimental methodology based on thermal and rheological measurements is proposed to characterize the curing process of adhesives with to obtain useful information for industrial adhesive selection.

Valutazione della polimerizzazione dei sistemi adesivi mediante prove reologiche e termiche

The analysis of thermal processes associated to the curing of adhesives and the study of mechanical behavior once cured, provide key information to choose ...

Twin-Screw Extrusion Process to Produce Renewable Fiberboards

A versatile twin-screw extrusion process to provide an efficient thermo-mechano-chemical pre-treatment on lignocellulosic biomass before using it as source of mechanical reinforcement in fully bio-based fiberboards was developed. Various lignocellulosic crop by-products have already been successfully pre-treated through this process, e.g., cereal straws (especially rice), coriander straw, shives from oleaginous flax straw, and bark of both amaranth and sunflower stems.
The extrusion process results in a marked increase in the average fiber aspect ratio, leading to improved mechanical properties of fiberboards. The twin-screw extruder can also be fitted with a filtration module at the end of the barrel. The continuous extraction of various chemicals (e.g., free sugars, hemicelluloses, volatiles from essential oil fractions, etc.) from the lignocellulosic substrate, and the fiber refining can, therefore, be performed simultaneously.
The extruder can also be used for its mixing ability: a natural binder (e.g., Organosolv lignins, protein-based oilcakes, starch, etc.) can be added to the refined fibers at the end of the screw profile. The obtained premix is ready to be molded through hot pressing, with the natural binder contributing to fiberboard cohesion. Such a combined process in a single extruder pass improves the production time, production cost, and may lead to reduction in plant production size. Because all the operations are performed in a single step, fiber morphology is better preserved, thanks to a reduced residence time of the material inside the extruder, resulting in enhanced material performances. Such one-step extrusion operation may be at the origin of a valuable industrial process intensification.
Compared to commercial wood-based materials, these fully bio-based fiberboards do not emit any formaldehyde, and they could find various applications, e.g., intermediate containers, furniture, domestic flooring, shelving, general construction, etc.

A versatile twin-screw extrusion process to provide an efficient thermo-mechano-chemical pretreatment on lignocellulosic biomass was developed, which leads to an increased average fiber aspect ratio. A natural binder can also be added continuously after fiber refining, leading to bio-based fiberboards with improved mechanical properties after hot pressing of the obtained extruded material.

Processo di estrusione a doppia vite per produrre pannelli in fibra rinnovabile

A versatile twin-screw extrusion process to provide an efficient thermo-mechano-chemical pre-treatment on lignocellulosic biomass before using it as ...

Determination of the Mechanical Properties of Flexible Connectors for Use in Insulated Concrete Wall Panels

This document contains recommendations for performing a non-standard, double-shear test suitable for both continuous and discrete insulated concrete sandwich wall panels (ICSWPs). Such a standardized test does not exist, but several iterations of this and similar tests have been performed in the literature to varying degrees of success. Further, the tests in the literature are rarely-if ever-described in detail or discussed at length with respect to the testing, data analysis, or safety procedures. A test specimen configuration is recommended herein, and variations are discussed. Important mechanical properties are identified from the load versus displacement data, and their extraction is detailed. The use of test data for design, such as for determining the stiffness of the connectors, is briefly demonstrated to show how ICSWP deflection and cracking behavior may be calculated. The strength behavior of panels may be determined using the full load versus displacement curve or only the maximum connector strength. Shortcomings and unknowns are acknowledged, and significant future work is delineated.

We propose a testing protocol that can be combined with widely available analytical methods to assess the mechanical properties of shear connectors for use in the design of insulated concrete wall panels to predict full-scale insulated panel behavior.

Determinazione delle proprietà meccaniche dei connettori flessibili per l'uso in pannelli di pareti in calcestruzzo coibentato

This document contains recommendations for performing a non-standard, double-shear test suitable for both continuous and discrete insulated concrete ...