目的
根據《巴黎氣候協定》，到2050年，二氧化碳排放量應降至1990年的水準。因此，荷蘭政府的目標是到2050年實現100%循環利用。 過去幾十年來，人們已經開發出多種解決方案，利用風能、太陽能等再生能源取代化石燃料作為能源。下一步應該是用基於再生生物基資源的材料取代目前基於化石燃料的材料。建築業是致力於透過更多地使用生物基資源來實現循環利用的行業之一。

一些方式表明，以生物基方式建造建築是可行的，例如，可以使用交叉層壓木材 (cross laminated timber-CLT) 作為建築材料來取代混凝土或鋼材。然而，CLT 和類似的木板並非100%生物基。其中缺少的環節是用於黏合板材的黏合劑。為了實現 100% 生物基建築，需要開發一種生物基黏合劑，這是 RAAK-mkb 資助計畫「Connecting Fibers連接纖維」的目標。

交叉層壓木材（CLT）範例

交叉層積木材 (CLT) 的製備
CLT 的製備過程包含多個步驟，如圖 1 所示。最後一步，即固化，是 CLT形成過程中的關鍵步驟，也是評估前幾步開發的樹脂和配方性能（實驗室剪切力）的必要步驟。固化通常在壓力控制和高溫條件下進行。在初步實驗中，固化過程僅使用溫度控制的裝置進行。由於無法設定施加的壓力，導致施加壓力和搭接剪切力出現較大變化。

圖 1：黏著劑製備過程及其在 CLT 中的應用示意圖
 

第二次初步實驗中使用小重量將試紙壓在一起，結果表明壓力在固化過程中至關重要，因為試紙的黏合力非常弱，在大多數情況下甚至無法測量搭接剪切力。 因此，本應用說明中提出的實驗旨在展示使用 LabManual 50 壓片機實現正確固化的優勢，從而支持生物基樹脂和黏合劑的開發。

為 LabManual 50 使用而準備的 CLT 樣品

實驗
樹脂依照Siahkamari等人（2022）發表的程序製備。樹脂的配製也按照同一作者的程序進行，但未添加膠合板填充劑。 空白配方僅含麵粉和鹼。將約0.15 g配方置於竹試條（面積約1 cm²）上，再將第二條試片置於其上。試片可在180°C的烘箱中固化，或使用LabManual 50壓機在180°C下固化，並施加1 kN或10 kN的力。 使用拉力試驗機測量搭接剪切力作為輸出參數。所有實驗均重複進行三次。

結果
為了顯示壓力在固化過程中的影響，我們採用初步實驗中的方法（烘箱，不施加壓力）並使用LabManual 50壓片機，在 180°C 下以 1 kN 和 10 kN 兩種不同的壓力固化了測試樹脂和空白樹脂。 固化後，測定實驗室剪切力。結果如圖 2 所示。烘箱固化後測得的搭接剪切力結果不完整。將試片放入拉力試驗機時，試紙已經感覺分離，顯示黏合力非常弱。這表明壓力對於獲得可測量的試紙黏合力至關重要。 比較 1 kN 和10 kN 固化試片的結果，可以明顯看出壓力越高，黏合力越好。差異仍然較大，但這可以用使用小試紙進行測試的不準確性來解釋。

圖 2：在烤箱中固化或使用 LabManual 50 的測試條的搭接剪切力比較。無法測試在烤箱中固化後的空白配方。
 

如果無法控制壓力（初始數據，未顯示），結果將顯示施加壓力的平均值，導致超過50%的波動。因此，使用壓力控制壓片機可以降低波動性。需要進一步優化研究才能找到最佳設置，但本實驗展示了壓力控制功能的優勢。包含測試樹脂的配方和空白配方的搭接剪切力彼此之間沒有差異。此時，樹脂沒有任何附加價值。這並不奇怪，因為樹脂的開發才剛開始。

結論
利用 Fontijne的 LabManual 50 手動實驗室型壓片機，可以在可重複的條件下進行固化，從而顯著降低實驗室剪切力測量值的波動性。這對於生物基樹脂的開發至關重要，因為它使我們能夠以可靠的方式研究製程參數對樹脂和配方最終性能的影響。

本應用報告由荷蘭奈梅亨 HAN 應用科學大學 COE HAN 生物中心生物基創新講師 Karin Struijs、Else Kragt 和 Richèle Wind 撰寫並提供給我們。

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