この作業は、米国大豆委員会の助成金1940-352-0701-Cと米国農務省森林局の支援を受けました。AESのフィル・ハンフリーからのサポートと詳細情報に感謝します。

1.基板の準備
<ol><li>用途に適した基板表面を使用してください。木材の場合、これらのベニヤは合板および単板集成材(LVL)の製造に使用されるため、信頼できる生産者からの厚さ約0.6〜0.8 mmのスライスされたベニヤを使用してください。これらは、ベニヤサプライヤーから、厚さ0.6〜0.8mmのシートとして入手し、側面を305mmにカットします。一貫した基材は、その表面の滑らかさと一貫した厚さのためにハードメープル(Acer saccharum)面ベニヤであり、拡散多孔質で高弾性の広葉樹です。メープルフェースベニアはキャビネットの建設に一般的に使用され、通常は欠陥がありません。</li>
	<li>使用前に、積み重ねずに、21°C、相対湿度50%(RH)で少なくとも1日コンディショニングします。過度に波打っている、表面に凹凸がある、変色などの欠陥があるベニヤは避けてください。 注:他の木材種を使用して、これらの種との接着剤の接着性能を理解することができます。ただし、拡散多孔質広葉樹と、初期木材から後期木材への段階的な移行を伴う針葉樹は、それらの均一性のために推奨されます。木材は酸性または塩基性であるか、接着剤の硬化プロセスを変更する可能性のある抽出物が表面に含まれている可能性があるため、注意してください。さらに、切断時からベニヤ製造までの樹木の加工は、接着強度を変化させることができる12,13。ABESは少量の木材を使用しているため、木材の含水率やベニヤチェックの深さなど、他のテストで発生する木材の変動の影響を受けにくいです。</li>
	<li>ベニヤの側面にエッジに沿って緩んだ繊維がなく、サンプルの接着後の変更がないため、接着強度を過大評価する傾向があるため、接着製品に大きな接着剤の絞り出しがないことを確認してください。</li>
</ol>2. 標本の作製
<ol><li>木材標本を21°C、50%RHで少なくとも1日間コンディショニングします。ベニヤに亀裂、変色、または粒子の不規則性がないか、試験片を切断するときに避けてください。</li>
	<li>空気圧駆動の試験片切断装置が動作していることを確認してください。</li>
	<li>必要な試験片サイズ20 mm x 117 mmを厚さ0.6〜0.8 mmのメープルベニヤに切断する特殊なダイカッターを使用します(図1、 材料表)。<ol><li>ベニヤの木目が長尺方向と平行になるように、少なくとも150 mm x 300 mmのベニヤを切断刃の下に置き、空気圧ボタンを押して20 mm x 117 mmの各木片を切断します。</li>
		<li>切断刃の下のベニヤを切断されていない領域に移動し、ボタンをもう一度押して別の木片を切り取ります。ベニヤが完全に細かく切断されるまで続けます。 注意: 試験片の長方向が粒子方向と平行でない場合、試験中に接着部分から離れた木材に早期破壊が発生する可能性があります。</li>
	</ol></li>
	<li>木材以外の材料については、適切な技術を使用して標本を切断します。試料カッターで材料を切断できない場合は、材料を切断するものを使用して、必要なサイズに切断します。接合面積が小さいため、切断が正確であり、試験片がエッジに沿って接着面に破片がないことが重要です。</li>
</ol>3.機器の操作性
<ol><li>ボンディングプロセスでは、ABES機器が標準操作手順11に従って正しく動作していることを確認してください。サンプルの接着と破壊のためのABESユニットの前面の設定は、LPプレス0.2MPa、HPプレス0.2MPa、プル0.65MPa、および冷気0.2MPaです。</li>
	<li>圧力が低すぎると、グリップクランプとプラテンがサンプル上でゆっくりと閉じたり不均一になったりして、接着強度が正しくなくなるため、少なくとも0.62 MPa(90 psig)の空気供給圧力を使用してください(図2、上)。</li>
	<li>前のサンプルから絞り出された接着剤のプラテンをきれいにします。プラテンの温度を希望の温度に調整し、サンプルを接着する前に平衡化します。</li>
	<li>木材を接着するには、21°C、50%RHの部屋で機器を操作します。これが不可能な場合は、試験片のサイズが小さいために木材の水分が急激に変化するため、接着するまで調整された試験片をビニール袋に入れてください。</li>
	<li>キネティックキュアデータを取得するには、ASTM D7998-1911に概説されているように、機械的および電子的な速度がデータを正確に収集するのに十分になるように方法を設計してください。</li>
</ol>4. 接着剤による試料の接着
注:合板のようなラミネート接着剤からバインダー用途のスプレー可能な接着剤まで、粘度と固形分の割合に大きなばらつきがあるため、接着剤の塗布は木材接着剤にとって重要な問題です。木材接着剤は一般的に水性であるため、蒸発は小さな問題にすぎません。ただし、多孔質木材に水を染み込ませることが重要です。
<ol><li>研究中の接着剤5 mgを端子に0.5 cm広げて接着領域を覆い、他の試験片に移しますが、過度に絞り出すことはありません。比較的一定の接着剤の拡散率を得るには、木材標本を天秤に風袋引きし、接着剤を塗布した後に再計量します。</li>
	<li>小さな接着領域が使用され、強度は接着領域に対する引っ張り力として決定されるため、接着剤の分散、試験片を重ね、2つの試験片が整列していることを確認する際には細心の注意を払ってください(図2 下)。異なる接合領域を使用できますが、重ねせん断試験のメカニズムのばらつきにより、強度は必ずしも比較できるとは限りません。 注:文献では、接着剤の一貫性に応じて、接着剤を木材に塗布するいくつかの方法を推奨しています。当初推奨された接着剤塗布方法は、専用に設計されたマイクロスプレー装置10を使用していたが、これは乱雑で遅く、接着剤のレオロジーに大きく依存することがわかった。この方法は、パーティクルボードや配向性ストランドボードのバインダー用途で使用されるように、接着剤を個別のドットとして適用しましたが、印刷方法はより信頼性が高いようです14。マイクロピペット塗布法では、再現性のある量の接着剤10を供給することができるが、均等に分配することはやや困難である。スパチュラ法は、接着領域に接着剤を均一に分布させるために最も効果的であり、測定量を得るためのマイクロバランスが推奨されます11。</li>
	<li>最終強度データ<ol><li>試験片を120°Cで2分間接着し、接着中のホットプレスが木材を乾燥させるため、21°Cおよび50%RHで一晩コンディショニングします。木材を接着するには、ABESテスターのグリップを閉じてサンプルを所定の位置にロックし、サンプルがテスターと位置合わせされていることを確認します。次に、機械のスタートボタンを押して、120°Cのプラテンを重ねた部分を2分間押してから、プラテンを引っ込めてグリップを緩め、サンプルを除去できるようにします。 注意: 硬化の時間と温度は、用途と接着剤の化学的性質によって決まります。接合温度と時間は、異なる接合温度と時間を使用して最大強度の条件を決定することにより、強度が最高プラトーに達するように最適化する必要があります。木質接着の場合、乾式せん断強度のテストは価値がありますが、湿式試験は一般に接着耐久性を判断するためにより重要であり、サンプルを水に4時間の室温浸漬する必要があります。</li>
		<li>テストの場合は、ABESテスターのグリップを閉じてサンプルがテスターと位置合わせされていることを確認して、サンプルを所定の位置にロックします。次に、スタートボタンを押すと、機器の一方の端がサーボドライブを介して引っ張られ、サンプルのもう一方の端がグリップに取り付けられたロードセルを引っ張ります。この引っ張りは、結合が壊れるまで続きます。コンピューターは、サンプルが耐えることができる最大の力を記録し、それは接着強度として記録されます。<ol><li>乾燥したサンプルと水に浸したサンプルにも同じ手順を使用します。破断力を測定する際には、接着剤が非常に強い場合、木材が滑る可能性があるため、グリップが木材をしっかりと保持するように注意してください。サンプルが接着領域の外側で壊れた場合は、接着剤ではなく木材の強度を測定しているため、値を破棄します。</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>運動強度の発達<ol><li>接着剤の強度発現率を決定して、大規模製品に必要なプレス時間を見積もります。温度と時間を変更することを除いて、手順4.3と同じ手順に従います。100°Cのプラテン温度で、10、30、60、90、120、150、180、および210秒の接着時間を使用して強度のテストを開始します。続いて、温度を10°C上げ、低い接合時間で強度対時間の直線部分がなくなるまで接合時間を繰り返します。</li>
		<li>接着後、プラテンを引っ込め、ABESの空冷機能を使用してサンプルを室温近くまで冷却し、サンプルの強度を測定します。低いプレス時間から始めて、後続のサンプルの時間を最初に増やすことにより、時間の増加が強度をほとんどまたはまったく増加させなくなるまで、強度対時間データを収集します。次に、より高い温度で同じシーケンスを実行すると、強度対時間および硬化速度のプロットが傾きとして得られます(図3)。 注意: 図3a10のフェノール接着剤データは、さまざまな時間での強度発現に対する温度の影響を示しています。図3bは、温度に対する回帰等温強度発現率を示しています。等温強度発現量を得るために、試験前に試料を冷却した。尿素ホルムアルデヒド15などのいくつかの接着剤は、劣化が起こり始める前に最適な接着時間と温度を持っています。この方法では、この問題を検出し、最適な条件を決定できます。</li>
	</ol></li>
	<li>耐熱性<ol><li>製品が特定の温度耐性を満たす必要がある場合は、接着されたサンプルをABESユニットにクランプします。プラテンをその温度、たとえば木材が劣化し始める220°Cに加熱した後、プレ接着サンプル上に2分間閉じてから開いて、4.3.2のように接着強度を測定し、接着温度120°Cと比較した接着剤の熱軟化を決定します。</li>
		<li>サンプルのプラテンを30分間閉じてから強度をテストして、接着剤が熱劣化しているかどうかの強度を判断することを除いて、このテストを繰り返します。プラテンの放出とテスト強度は、加熱前の値と比較したサンプルの耐熱性を決定します。この種の手順は、木材接着剤16を試験するために使用された。ABESは急速加熱を使用し、サンプルを別の機械に移動せずに高温中の強度を測定できるため、2つの故障モード(熱軟化または劣化)を区別するために使用できます。熱軟化は、加熱直後に強度損失を生じ、通常は回復可能である。化学的劣化は高温で時間の経過とともに徐々に起こり、冷却時に機械的強度を回復しません。 注:接着剤メーカーは、強度損失が熱軟化によるものか化学的劣化によるものかを区別する必要があります。他の熱分析を含め、軟化転移を測定できる方法は数多くありますが、機械的性質の変化と化学構造を区別できません。</li>
	</ol></li>
</ol>5. 接合面の破損画像解析
<ol><li>主な目的は接着強度または凝集力の発現率を決定することであるため、破損が接着剤内にあり、基板への接着(図4)または基板の破損ではないことを確認してください。基板の破損が発生した場合、接着剤は十分な強度を持っています。あるいは、バルク接着剤における凝集破壊は、接着弱さを示す。ただし、接着と接着剤の相間破壊のどちらを選択するかを決定することは困難な場合があります17。木材分析のために様々な方法が開発されている18。</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. 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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. 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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>

著者は開示するものは何もありません。

手順の重要なステップは次のとおりです:基板の選択、試料の準備、装置の操作性、およびサンプルの接着。
基板は強く、欠陥が最小限でなければなりません(滑らかで、平らで、ひび割れや変色はありません。サンディングされていない、回転式カットキャビネットは、サトウカエデ(Acer saccharum)を含む拡散多孔質広葉樹のベニヤに面することが好ましい。サンデ?...

木材接着は最大の単一接着剤市場であり、森林資源の効率的な利用につながっています。何世紀にもわたって、無垢材は家具建設を除いてほとんどの用途に使用されており、製品の使用中の耐久性以外の試験基準はありませんでした。しかし、接着木材製品は、バイオベースの接着剤を使用して、合板と集成材の梁から始めて、より一般的になりました1,2。当時は満足のいく製品でしたが、大豆、カゼイン、血液のりをホルムアルデヒドを含む合成接着剤に置き換えることで、特性が向上しました。これらの新しい接着剤のより高い性能は、ほとんどのバイオベースの接着剤で達成可能なよりも高い性能期待で定義された試験基準につながりました。合成接着剤はまた、パーティクルボードを形成するためのおがくず、さまざまな密度のファイバーボードを形成する繊維、配向性ストランドボードおよび平行ストランド木材を提供するチップ、合板および単板材を生成するベニア、ならびにフィンガージョイント材、集成材、クロスラミネート材、および木材Iジョイスト3。これらの各製品には、独自のテスト基準4があります。したがって、新しい接着剤の開発には、十分な強度を発現する可能性があるかどうかを判断するために、多くの配合作業と広範なテストが必要になる場合があります。この時間のかかるテストと、木材の特性と木材接着の複雑さ5により、新しい接着剤の開発が制限されていました。さらに、木材接着剤の機械的特性は、ニート6とは対照的に、木材表面間で硬化すると異なる場合があります。木材と接触した硬化は、接着剤と木材との複雑な相間および化学的相互作用に加えて、接着剤からの水および低分子量成分を逃がすことを可能にする3,7。
自動接着評価システム(ABES)の開発は、迅速かつ使いやすいため、木材接着剤の強度発現を理解するのに非常に役立ちました8,9,10。このシステムは、ラップせん断サンプルを結合し、結合を切断するために必要な張力下での力を測定する一体型ユニットです。その有用性は、このシステム11を使用するASTM法D7998-19の開発につながった。このシステムは、もともと温度と時間の関数として接着強度の発達を測定するために設計されましたが、硬化した接着剤の耐熱性を測定し、日常的な接着強度評価も行うことができます。ABESテストは、他のテストと同様に非常に便利な予備スクリーニングツールですが、制限があり、すべての特定の製品強度および耐久性テストに取って代わるものではありません。
ゲルタイムレオメトリーから示差走査熱量測定、動的機械分析、および多くの種類の分光法に至るまで、接着剤の硬化特性を測定する多くの手段がありますが、機械的強度の発達を測定するのはABES法だけです。これには、加熱、冷却、およびインプレース引張試験のために厳密に制御された機器が必要です11。

<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

硬化した木材接着剤の特性は、木材への水やその他の成分の損失、接着剤の硬化に対する木材の影響、および木材間期に対する接着剤の浸透の影響のために研究が困難です。したがって、きちんとした接着フィルムの通常のテストは一般に有用ではありません。木材接着剤の接着強度のほとんどのテストは遅く、面倒であり、木材の影響を強く受ける可能性があり、硬化の動力学に関する情報を提供しません。ただし、試験方法ASTM D 7998-19は、木質結合の強度を迅速に評価するために使用できます。メープルフェースベニヤのような滑らかで均一で丈夫な木材表面と十分な接着圧力を使用することで、接着強度に対する接着力と木材強度の影響が減少します。この方法には、主に3つの用途があります。1つ目は、接着強度の発達に関する一貫したデータを提供することです。2つ目は、接着ラップせん断サンプルの乾式強度と湿式強度を測定することです。3つ目は、熱感度をすばやく評価し、熱軟化と熱劣化を区別することにより、接着剤の耐熱性をよりよく理解することです。

この手順は、林産物研究所でのタンパク質接着剤の研究に広く使用されています。2MPa未満の湿式接着強度は、さらなる木材接着試験を保証するには不十分であり、3MPaを超えることはさらなる試験の有望な結果であることが判明しました19。木材加工条件12、13の感度を実証するのに有用であることが示されている。さらなる例は、...

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

木材の接着結合の乾燥強度と湿潤強度の両方を迅速かつ一貫して評価するための手順、ASTM D7998-19を紹介します。この方法は、温度と時間の関数としての強度発現または250°Cまでの強度保持に関する情報を提供するためにも使用できます。

木材接着剤の凝集力開発のための標準試験方法ASTM D 7998-19

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 ビュー.  USDA, Forest Service. 木材の接着結合の乾燥強度と湿潤強度の両方を迅速かつ一貫して評価するための手順、ASTM D7998-19を紹介します。この方法は、温度と時間の関数としての強度発現または250°Cまでの強度保持に関する情報を提供するためにも使用できます。

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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.

植物種子ミールベースの​​木材接着剤の調製および試験

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

環境学

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.

同時Hygrothermo-機械的刺激下でのポリマーおよび繊維強化ポリマー複合材料の耐久性研究のための試験プラットホーム

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

工学

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.

繊維の品質管理を強化するインストール方法強化ポリマー スパイク アンカー

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.

木高分子複合物に及ぼす構造・解体廃プラスチック分率の影響

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.

その力学的特性の測定を可能にする高強度共重合体のアラミド繊維を disentangling

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

化学

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.

柔軟な単方向複合ラミネートの切断手順、引張試験、およびエージング

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.

木材ベースの高性能複合材料の製造と設計

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.

レオロジー・サーマルテストによる接着系の硬化評価

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.

再生可能なファイバーボードを製造する二軸押出プロセス

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.

断熱コンクリート壁パネルで使用するフレキシブルコネクタの機械的特性の決定

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

木材接着剤の凝集力開発のための標準試験方法ASTM D 7998-19

要約

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植物種子ミールベースの木材接着剤の調製および試験

同時Hygrothermo-機械的刺激下でのポリマーおよび繊維強化ポリマー複合材料の耐久性研究のための試験プラットホーム

繊維の品質管理を強化するインストール方法強化ポリマースパイクアンカー

木高分子複合物に及ぼす構造・解体廃プラスチック分率の影響

その力学的特性の測定を可能にする高強度共重合体のアラミド繊維を disentangling

柔軟な単方向複合ラミネートの切断手順、引張試験、およびエージング

木材ベースの高性能複合材料の製造と設計

レオロジー・サーマルテストによる接着系の硬化評価

再生可能なファイバーボードを製造する二軸押出プロセス

断熱コンクリート壁パネルで使用するフレキシブルコネクタの機械的特性の決定

木材接着剤の凝集力開発のための標準試験方法ASTM D 7998-19

要約

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植物種子ミールベースの​​木材接着剤の調製および試験

同時Hygrothermo-機械的刺激下でのポリマーおよび繊維強化ポリマー複合材料の耐久性研究のための試験プラットホーム

繊維の品質管理を強化するインストール方法強化ポリマー スパイク アンカー

木高分子複合物に及ぼす構造・解体廃プラスチック分率の影響

その力学的特性の測定を可能にする高強度共重合体のアラミド繊維を disentangling

柔軟な単方向複合ラミネートの切断手順、引張試験、およびエージング

木材ベースの高性能複合材料の製造と設計

レオロジー・サーマルテストによる接着系の硬化評価

再生可能なファイバーボードを製造する二軸押出プロセス

断熱コンクリート壁パネルで使用するフレキシブルコネクタの機械的特性の決定

植物種子ミールベースの木材接着剤の調製および試験

繊維の品質管理を強化するインストール方法強化ポリマースパイクアンカー