Timber structures — Bond performance of adhesives — Part 2: Additional requirements

ISO 20152-2:2011 specifies the performance requirements of wood bond lines in prefabricated structural timber components.

Structures en bois — Performance d'adhérence des adhésifs — Partie 2: Exigences supplémentaires

General Information

Status
Published
Publication Date
17-Jul-2011
Current Stage
9093 - International Standard confirmed
Completion Date
11-Apr-2023
Ref Project

Buy Standard

Standard
ISO 20152-2:2011 - Timber structures -- Bond performance of adhesives
English language
15 pages
sale 15% off
Preview
sale 15% off
Preview

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL  ISO
STANDARD 20152-2
First edition
2011-07-15
Timber structures — Bond performance
of adhesives —
Part 2:
Additional requirements
Structures en bois — Performance d’adhérence des adhésifs —
Partie 2: Exigences supplémentaires
Reference number
ISO 20152-2:2011(E)
©
 ISO 2011

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 20152-2:2011(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
©  ISO 2011
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or ISO’s
member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 20152-2:2011(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International
Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 20152-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 165, Timber structures.
ISO 20152 consists of the following parts, under the general title Timber structures — Bond performance of adhesives:
—  Part 1: Basic requirements
—  Part 2: Additional requirements
© ISO 2011 – All rights reserved  iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 20152-2:2011(E)
Introduction
ISO 20152 was developed by ISO/TC 165 to provide additional performance requirements for adhesive bonds
formed in structural wood products. It is required only in some jurisdictions (the high temperature creep
and shear strength at elevated temperatures) and under some circumstances (situations where a gap filling
requirement exists).
This International Standard focuses on bond line performance and is directed principally at the evaluation of
wood adhesives. When used in this manner, the tests and assessments are made against standardized wood
species, but it would apply to the bond lines in wood products involving other wood species and possibly
preservative and fire-retardant treated wood. It is expected that product standards (e.g. for glulam, laminated
veneer timber, etc.) would insist that selected requirements be met in the establishment of a new production
line or the introduction of a new product, new adhesive, new species, etc. on an existing production line as part
of qualification procedures.
The matter of high temperature performance has been controversial in that various national standards have
requirements for:
—  strength testing at 220 °C or higher,
—  creep testing at 180 °C or higher,
—  creep testing at 70 °C or higher,
all purporting to deal adequately with high temperature performance. In the event, ISO/TC 165 determined that
the CSA O112.9 and CEN EN 15416-2 tests at 70 °C would be placed in ISO 20152-1: Basic requirements. The
tests and requirements for high temperature strength at 220 °C or higher (based on an ASTM requirement),
the creep resistance at 180 °C or higher (based on CSA O112.9) together with a gap filling capacity, would be
placed in this part of ISO 20152. Manufacturers of adhesive should familiarize themselves with local building
regulations to determine if the “additional” requirements are necessary.
Users of this International Standard are reminded that local building regulations are a matter for determination by
local and/or national governments or regulatory authorities and cannot be mandated in an International Standard.
iv © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 4 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 20152-2:2011(E)
Timber structures — Bond performance of adhesives —
Part 2:
Additional requirements
1 Scope
This International Standard specifies the performance requirements of wood bond lines in prefabricated
structural timber components.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document
(including any amendments) applies.
ISO 3130, Wood — Determination of moisture content for physical and mechanical tests
ISO 12579, Timber structures — Glued laminated timber — Method of test for shear strength of glue lines
ISO 20152-1, Timber structures — Bond performance of adhesives — Part 1: Basic requirements
ASTM D 7247, Standard Test Method for Evaluating the Shear Strength of Adhesive Bonds in Laminated Wood
Products at Elevated Temperatures
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
specific gravity
ratio of the oven dry mass of a specimen to the mass of a volume of water equal to the volume of the specimen
at specified moisture content
3.2
oven dry specific gravity
expression of the specific gravity based on oven dry mass of wood and its oven dry volume after drying to
constant mass in a ventilated oven at a temperature between 100 °C and 105 °C
3.3
wood failure percentage
percentage of wood fibre ruptured during the separation of an adhesive/adherend interface and used to
evaluate the effectiveness of adhesive bonding
4 Application
The evaluation of the adhesive bond detailed in this part of ISO 20152 is based on the performance of the
adhesive as measured by the following properties:
a)  resistance to creep at high temperature (180 °C or higher) (see 5.2),
b)  resistance to shear rupture at high temperature (220 °C or higher) (see 5.3),
c)  ability to provide adequate shear strength in thick bond lines (greater than 1,0 mm in thickness) (see 5.4).
© ISO 2011 – All rights reserved  1

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 20152-2:2011(E)
The performance requirements are optional in the sense that they are not required in all jurisdictions (high
temperature creep and high temperature shear rupture) and for all applications (gap filling is not required
normally for finger joints, edge and face joints of glulam, plywood, or LVL). Where local building regulations
specify that some of these requirements be met, it shall be necessary to test bond lines as specified herein.
5 Requirements
5.1 Adhesive details, mixing and application
The adhesive shall be mixed and applied to the wood substrate in accordance with the adhesive manufacturer’s
specification. The type and amount of fillers and/or extenders used in the adhesive shall comply with the
adhesive manufacturer’s specification.
5.2 Creep resistance at elevated temperatures
5.2.1 General
High temperature (180 °C or higher) creep resistance tests shall be carried out in accordance with 6.3 and shall
meet the requirements in 5.2.2.
5.2.2 Requirements
High temperature creep resistance shall be demonstrated by testing in accordance with 6.3. The average
creep displacement (see Figure 6 of ISO 20152-1 and Annex A of this part of ISO 20152) for all bonded cross-
sections for each specimen shall not exceed 0,6 mm and the maximum average creep displacement at any
single bonded cross-section for each specimen shall not exceed 2,9 mm after the prescribed load period.
NOTE  Temperatures in the range of 180 °C to 220 °C in 5.2.2 are generally appropriate for assessing adhesives used
in small cross-section members in fire-protected assemblies.
5.3 Shear strength at elevated temperatures
5.3.1 General
High temperature (220 °C or higher) shear strength resistance tests shall be carried out in accordance with 6.4
and shall meet the requirements in 5.3.2.
5.3.2 Requirements
Reference shall be made to the relevant national product standard, manufacturer of the laminated wood
product, qualified agency and/or code evaluation agency to specify a combination of test temperature and
exposure durations, or shear strength retention. The performance of bonded specimens shall be compared to
that of solid control specimens.
5.4 Gap filling strength
5.4.1 General
Gap filling tests shall be undertaken when bond lines in structural wood products of thickness typically in
excess of 1,0 mm are required to exhibit adequate strength. The test is conducted on bond lines at a thickness
exceeding 1,0 mm and up to 2,0 mm, but tests at other thicknesses shall be permitted upon agreement between
the manufacturer and the user.
2 © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 20152-2:2011(E)
5.4.2 Requirements
The performance requirements shall be subject to agreement between the adhesive manufacturer and user.
Basic adhesive performance for gap-filling adhesives shall conform to the requirements specified in ISO 20152-1.
6 Sample preparation and test methods
6.1 Specimen requirements
6.1.1 Evaluation of hardwoods
Adhesives for hardwoods tested in accordance with 6.3, 6.4 and 6.5 shall be evaluated on hard maple (acer
saccharum or acer nigrum). Additional species shall be permitted to be tested, as specified by the relevant
national product standard, manufacturer of the laminated wood product, qualified agency and/or code evaluation
agency when meeting the requirements specified in ISO 20152-1.
6.1.2 Evaluation of softwoods
Adhesives for softwoods tested in accordance with 6.3, 6.4 and 6.5 shall be evaluated on one of the following
species when meeting the requirements specified in ISO 20152-1:
a)  lodgepole pine (pinus contorta var. latifolia),
b)  black spruce (picea mariana),
c)  Douglas fir (pseudotsuga menziesii), or
d)  a species specified by the relevant national product standard, manufacturer of the laminated wood product,
qualified agency and/or code evaluation agency.
6.1.3 Wood oven dry specific gravity
6.1.3.1 A 25 mm long full cross-section shall be cut at least 150 mm from the end of each board used to
provide wood samples for the tests described in 6.3 to 6.5.
6.1.3.2 The wood oven dry specific gravity of each full cross-section shall be as follows:
a)  not less than 0,65 for hardwoods;
b)  not less than 0,49 for softwoods.
6.2 Wood moisture content
6.2.1 The moisture content shall be determined in accordance with ISO 3130.
6.2.2 The moisture content of the wood samples at the time of assembly shall be as specified by the adhesive
manufacturer.
6.2.3 When the adhesive sample is designated as suitable for bonding green timber, the moisture content of
all the samples shall be greater than 30 % at the time of bonding.
© ISO 2011 – All rights reserved  3

---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 20152-2:2011(E)
6.3 Creep resistance test
6.3.1 Preparation of test assemblies
Preparation of assemblies and test specimens for the creep test shall be as described in ISO 20152-1. It is
permissible to use the same specimens used in the creep test in Environment B of ISO 20152-1 for this creep
resistance test at an elevated temperature.
6.3.2 Conditioning of test specimens
The specimens shall be conditioned before testing at (20 ± 2) °C and (65 ± 5) % relative humidity until a
constant weight is attained. When the specimen tested in Environment B of ISO 20152-1 is used, the specimen
shall be unloaded from the test jig and allowed to cool to the ambient temperature prior to reloading.
6.3.3 Test procedure
The specimen shall be loaded in accordance with ISO 20152-1 and maintained at a stress level of (2,1 ± 0,1) MPa
for a period of 2 h. The applied stress level shall be increased to compensate for the decrease in the spring
constant when the creep jig is heated to 180 °C or higher. The amount of required increase can be determined
by comparing the spring constant of the spring at room temperature to that when the spring is heated to the
specified temperature.
NOTE  The spring constant changes with the temperature. The required creep load at an elevated temperature can
be calibrated with a load cell.
6.3.4 Interpretation of results
Interpretation of results shall follow Clause 7.8.1.5 of ISO 20152-1.
6.4 Shear strength test at elevated temperatures
NOTE  This method follows the general principle of ASTM D 7247.
6.4.1 Preparation of test assemblies
6.4.1.1 The wood species used for the tests shall be the wood species specified in 6.1.1 and 6.1.2. The
timber shall have the annual growth rings oriented 45° to 90°, as measured from the wide face (vertical grain),
and be free of defects. The moisture content of the specimens shall be between 10 % and 12 %, except for
tropical species that shall be between 12 % and 15 %, prior to bonding or as recommended by the adhesive
manufacturer. Timber having a minimum thickness of 35 mm is required to manufacture the test specimens.
6.4.1.2 Specimens shall be prepared in accordance with the general principles of ISO 12579. An example of
the shear specimen cutting pattern is shown in Figure 1. Care shall be exercised to ensure the same annual ring
orientation when bonding the timber together into a bonded assembly.
6.4.1.3 The adhesive preparation, spread rate, clamping pressure, and clamping time shall follow the adhesive
manufacturer’s recommendations and the production conditions, such as wood moisture content, adhesive
spread rate, press pressure and curing temperature.
6.4.1.4 A minimum of 20 bonded specimens shall be prepared in accordance with Figure 2. An equal number of
solid wood (without the bond line) control specimens side-matched with the bonded specimens shall be prepared,
as shown in Figure 1. The side-matched solid wood specimens shall be surfaced to the same thickness as the
bonded specimens. The bonded and matched solid wood control specimens shall be prepared as 20 pairs.
6.4.1.5 A total of 10 pairs of bonded and matched solid wood control specimens shall be tested at ambient
temperature and the remaining 10 pairs of bonded and matched solid wood control specimens shall be tested
at the targeted elevated temperature.
4 © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 20152-2:2011(E)
6.4.1.6 For specimens tested at the elevated temperature, a hole shall be drilled through one lamination
at a 90° angle to the bond line and reaching to within 1,6 mm of the bond line. The drilled hole shall allow
the thermocouple wire casing to fit snugly inside the hole with the exposed portion of the thermocouple wire
touching the bond line of the bonded specimen or the geometric centre (shear plane) of the matched solid wood
control specimen.
6.4.1.7 All specimens shall be oven dried for 48 h at (60 ± 2) °C and placed in an atmosphere, such as a
desiccator, to allow for cooling in dry conditions.
NOTE  The low temperature drying is intended for minimizing the thermal degradation of wood.
6.4.1.8 After cooling, the specimen weight shall be determined. The width and length of the test specimen
shall be measured and recorded, at the bond line, to the nearest 0,25 mm to determine the shear area. Test
specimens are to be kept in the desiccator until just prior to testing in accordance with 6.4.2.
6.4.2 Test procedure
6.4.2.1 Specimens tested at ambient condition
A sample set consisting of 10 solid wood control specimens and 10 bonded specimens shall be tested at
ambient laboratory conditions in accordance with the procedures outlined in ISO 12579. Loads shall be applied
with a continuous motion of the movable head at a rate of 5 mm/min until failure. The ultimate load shall be
recorded in accordance with ISO 12579.
6.4.2.2 Specimens tested at elevated temperature
6.4.2.2.1 The oven shall be preheated to the targeted temperature using a thermocouple to monitor the interior
oven temperature. The oven air temperature shall be held at the desired level for sufficient time to heat all of the
components of the oven to the targeted temperature.
6.4.2.2.2 Only one specimen, either one solid wood control specimen or one side-matched bonded specimen,
shall be placed in the oven at a time. A thermocouple wire shall be placed into the specimen, as described in
6.4.1.6. The drilled
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.