Подготовка и тестирование завод Семя Питание на базе древесины Клеи
Summary
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.
Abstract
В последнее время интерес к семенной завод еды на основе продуктов, как древесные клеи неуклонно возрастает, так как эти растительного сырья считаются возобновляемых и экологически чистых. Эти натуральные продукты могут служить в качестве альтернативы нефтяной основе клея, чтобы облегчить окружающей среды и устойчивого развития проблемы. Эта работа демонстрирует получение и тестирование растений семенами древесных клеев с использованием хлопковое и соевое еду в качестве сырья. В дополнение к необработанной пищи, промывают водой питание и белковые изоляты получены и испытаны. Клейкие суспензии получают путем смешивания лиофилизированного продукта еды деионизованной водой (3:25 вес / вес) в течение 2 ч. Каждый клейкий препарат наносят на одном конце 2 древесины шпона при помощи кисти. Липкий клей покрытые участки древесины шпона внахлест и склеены горячего прессования. Прочность сцепления Сообщается также прочность на сдвиг связанных древесины образца при разрыве. Водонепроницаемость клеев измеряетсяизменение прочности на сдвиг облигационного дерева образцы при разрыве после пропитывания водой. Этот протокол позволяет оценить завод растительных, основанных на сельскохозяйственную продукцию, как подходящих кандидатов для замещения синтетической основе древесины клеев. Корректировка клеевой композиции с или без добавок и условий склеивания может оптимизировать адгезионные свойства для различных практических применений.
Introduction
Склеивание древесины играет все более важную роль в промышленности лесной продукции и является ключевым фактором для эффективного использования лесных ресурсов 1. Интерес к использованию природных клеев на основе продуктов для древесины постоянно увеличивается с 1930 года, достигнув пика примерно в 1960 году 2. По истечении этого срока, цена нефтяной основе клея стал настолько низким, что они вытеснили белка клеи из нескольких традиционных рынках. В течение последних двух десятилетий, эта тенденция поменялась с возобновлением интереса в использовании материалов, которые относятся к возобновляемым, биологически, и более приемлемым для окружающей среды. Эти природные ресурсы включают в себя, но не ограничиваются ими, соевый белок 3-5, хлопковое белка 6, рисовых отрубей 7, 8 пшеничной клейковины, винокуры зерна белка канолы 9, белка и масла 10-12 лигнина из сорго и выжатый сахарный тростник 13 , 14, и полисахариды получены из креветок 15.
<P CLASS = "jove_content"> В то время как белка семян изолятов были широко оценены как потенциальные клеев древесины, методика выделения включает в себя коррозионного щелочные и кислотные реагенты, и это делает изолировать клей на основе относительно дорогими и менее экологически чистые 16. Таким образом, некоторые обезжиренных семян питание (мука) с или без лечения также были протестированы для клейкой цели, даже несмотря на то, адгезионные свойства этих блюд не так хорошо, как белковые изоляты 17-19. Мы последовательно фракционировали хлопковый жмых (CM) в различных фракций и исследовали их прочность сцепления в склеивания древесины шпона 20,21. Нерастворимый в воде твердую фракцию (далее промывают хлопковый жмых, WCM) могут быть использованы в качестве клеев, древесины, сравнимых с хлопковое белкового изолята (CSPI), и было бы дешевле, чем подготовить CSPI.Прочность сцепления и водостойкость два критических параметров в оценке эффективностипотенциал клеящий материал. Здесь, адгезионная прочность сообщается как прочность на сдвиг при разрыве круга связи каждого из древесины образца. Водонепроницаемость клея измеряется по изменению прочности на сдвиг коленях связанных древесины образца при разрыве связи с пропитывания водой. Использование обезжиренных семян хлопчатника и соевые в качестве сырья, этот протокол обеспечивает простой и понятный способ подготовки и опытный завод семян продукты на основе как деревянные клеев. Этот протокол будет способствовать облегчению усилия в поиске более экономичных и экологически чистых составов натуральный продукт на основе древесины клеев.
Protocol
Representative Results
Discussion
Эта статья представляет собой основную процедуру, чтобы подготовка и тестирование завод растительных продуктов на основе, как деревянные клеев. Клеевые растворы exampled в этом протоколе просто обезжиренный продукт шрот и вода. Различные клейкие составы могут быть достигнуты путем добав…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Data reported in this work are part of the USDA-ARS National Program 306 Project ‘Values-Added Products from Cottonseed’ research supported by the Agency’s in-house funding. Publication of this paper is supported in part by the Journal of Visualized Experiments. Mention of trade names or commercial products in this publication is solely for the purpose of providing specific information and does not imply recommendation or endorsement by the U.S. Department of Agriculture. USDA is an equal opportunity provider and employer. We acknowledge the constructive comments from JoVE science editor and peer reviewers in the review and revision process.
Materials
| Material and Equipment | Supplier/Manufacturer | Address | |
| defatted cottonseed meal | Kentwood Co-op | Kentwood, LA, USA | |
| defatted soy meal | Kentwood Co-op | Kentwood, LA, USA | |
| wood veneers | Certainly Wood, Inc. | East Aurora, NY, USA | |
| cyclone sample mill (model 3010-014) | UDY Corporation | Fort Collins, CO, USA | |
| Benchtop Heated Press (Model 3856) | Carver, Inc. | Wabash, IN. USA | |
| Materials Tester | Zwick GmbH & Co. | Ulm, Germany |
References
- Frihart, C. R., Hunt, C. G. . Wood Handbook: wood as an engineering material: General technical report FPL; GTR-190. , (2010).
- Lambuth, A. L., Pizza, A., Mittal, K. L. . Handbook of Adhesive Technology. , 457-478 (2003).
- Kalapathy, U., Hettiarachchy, N. S., Myers, D., Hanna, M. A. Modification of soy proteins and their adhesive properties on woods. J. Am. Oil Chem. Soc. 72 (5), 507-510 (1995).
- Li, K., Peshkova, S., Geng, X. Investigation of soy protein-Kymene adhesive systems for wood composites. J. Am. Oil Chem. Soc. 81 (5), 487-491 (2004).
- Qi, G., Li, N., Wang, D., Sun, X. S. Adhesion and physicochemical properties of soy protein modified by sodium bisulfite. J. Am. Oil Chem. Soc. 90 (12), 1917-1926 (2013).
- Cheng, H. N., Dowd, M. K., He, Z. Investigation of modified cottonseed protein adhesives for wood composites. Ind. Crop. Prod. 46, 399-403 (2013).
- Pan, Z., Cathcart, A., Wang, D. Thermal and chemical treatments to improve adhesive property of rice bran. Ind. Crop. Prod. 22 (3), 233-240 (2005).
- Nordqvist, P., et al. Wheat gluten fractions as wood adhesives-glutenins versus gliadins. J. Appl. Polymer Sci. 123 (3), 1530-1538 (2012).
- Bandara, N., Chen, L., Wu, J. Adhesive properties of modified triticale distillers grain proteins. Int. J. Adhes. Adhes. 44, 122-129 (2013).
- Li, N., Qi, G., Sun, X. S., Stamm, M. J., Wang, D. Physicochemical properties and adhesion performance of canola protein modified with sodium bisulfite. J. Am. Oil Chem. Soc. 89 (5), 897-908 (2012).
- Wang, C., Wu, J., Bernard, G. M., Wasylishen, R. E. Preparation and characterization of canola protein isolate -poly(glycidyl methacrylate) conjugates: a bio-based adhesive. Ind. Crop. Prod. 57, 124-131 (2014).
- Kong, X., Liu, G., Curtis, J. M. Characterization of canola oil based polyurethane wood adhesives. Int. J. Adhes. Adhes. 31 (6), 559-564 (2011).
- Xiao, Z., et al. Utilization of sorghum lignin to improve adhesion strength of soy protein adhesives on wood veneer. Ind. Crop. Prod. 50, 501-509 (2013).
- Moubarik, A., Grimi, N., Boussetta, N., Pizzi, A. Isolation and characterization of lignin from Moroccan sugar cane bagasse: Production of lignin-phenol-formaldehyde wood adhesive. Ind. Crop. Prod. 45, 296-302 (2013).
- Patel, A. K., et al. Development of a chitosan-based adhesive. Application to wood bonding. J. Appl. Polymer Sci. 127 (6), 5014-5021 (2013).
- He, Z., Cao, H., Cheng, H. N., Zou, H., Hunt, J. F. Effects of vigorous blending on yield and quality of protein isolates extracted from cottonseed and soy flours. Modern Appl. Sci. 7 (10), 79-88 (2013).
- Amico, S., Hrabalova, M., Muller, U., Berghofer, E. Bonding of spruce wood with wheat flour glue-Effect of press temperature on the adhesive bond strength. Ind. Crop. Prod. 31, 255-260 (2010).
- Gao, Q., Shi, S. Q., Li, J., Liang, K., Zhang, X. Soybean meal-based wood adhesives enhanced by modified polyacrylic acid solution. BioResources. 7 (1), 946-956 (2011).
- Chen, N., Lin, Q., Rao, J., Zeng, Q. Water resistances and bonding strengths of soy-based adhesives containing different carbohydrates. Ind. Crop. Prod. 50, 44-49 (2013).
- He, Z., Chapital, D. C., Cheng, H. N., Dowd, M. K. Comparison of adhesive properties of water- and phosphate buffer-washed cottonseed meals with cottonseed protein isolate on maple and poplar veneers. Int. J. Adhes. Adhes. 50, 102-106 (2014).
- He, Z., Cheng, H. N., Chapital, D. C., Dowd, M. K. Sequential fractionation of cottonseed meal to improve its wood adhesive properties. J. Am. Oil Chem. Soc. 91 (1), 151-158 (2014).
- Sun, X., Bian, K. Shear strength and water resistance of modified soy protein adhesives. J. Am. Oil Chem. Soc. 76 (8), 977-980 (1999).
- He, Z., Chapital, D. C., Cheng, H. N., Klasson, K. T. Application of tung oil to improve adhesion strength and water resistance of cottonseed meal and protein adhesives on maple veneer. Ind. Crop. Prod. 61, 398-402 (2014).
- Hettiarachchy, N. S., Kalapathy, U., Myers, D. J. Alkali-modified soy protein with improved adhesive and hydrophobic properties. J. Am. Oil Chem. Soc. 72 (12), 1461-1464 (1995).
- Wang, D., Sun, X. S., Yang, G., Wang, Y. Improved water resistance of soy protein adhesive at isoelectric point. Trans. ASABE. 52 (1), 173-177 (2009).
- Zhong, Z., Sun, X. S., Fang, X., Ratto, J. A. Adhesive strength of guanidine hydrochloride-modified soy protein for fiberboard application. Int. J. Adhes. Adhes. 22 (4), 267-272 (2002).
- Kafkalidis, M., Thouless, M. The effects of geometry and material properties on the fracture of single lap-shear joints. Int. J. Solids Structures. 39 (17), 4367-4383 (2002).
- Tang, L., et al. Dynamic adhesive wettability of poplar veneer with cold oxygen plasma treatment. Bio Res. 7 (3), 3327-3339 (2012).
- Gui, C., Liu, X., Wu, D., Zhou, T., Wang, G., Zhu, J. Preparation of a new type of polyamidoamine and its application for soy flour-based adhesives. J. Am. Oil Chem. Soc. 99 (90), 265-272 (2013).
