TW201533186A - 木材黏著劑及應用其的木材黏著方法和木材接合結構 - Google Patents
木材黏著劑及應用其的木材黏著方法和木材接合結構 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201533186A TW201533186A TW103116383A TW103116383A TW201533186A TW 201533186 A TW201533186 A TW 201533186A TW 103116383 A TW103116383 A TW 103116383A TW 103116383 A TW103116383 A TW 103116383A TW 201533186 A TW201533186 A TW 201533186A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- wood
- agent
- chips
- adhesive
- wood adhesive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
- Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
Abstract
在本說明書中，揭露一種木材黏著劑、一種應用其的木材黏著方法及一種應用其的木材接合結構。所述木材黏著劑包括一第一劑及一第二劑，其中第一劑包括分子量約為15,000至500,000、且取代度約為0.4至2.00的羧甲基纖維素鈉鹽，第二劑包括四級胺鹽聚合物。
Description
本說明書是關於一種黏著劑及應用其的黏著方法和接合結構，特別是關於一種木材黏著劑及應用其的木材黏著方法和木材接合結構。
木材黏著劑為諸多黏著劑中最廣為使用的一種，其使用量超過總使用量的一半以上。其中，超過80%的木材黏著劑包括尿素甲醛樹脂(urea-formaldehyde resin)及酚醛樹脂(phenolic-formaldehyde resin)的至少一種作為主劑。然而，這類的樹脂會因其硬化機制而持續釋放出甲醛氣體，此一時間甚至可能長達十幾年。因此，環境會受到污染，人體健康也容易受到影響。是以，解決木材黏著劑的甲醛釋放與環境汙染問題，是時勢所趨。
在本說明書中，提出一種使用生質材料的木材黏著劑。所使用的生質材料為纖維素衍生物。在本說明書中，亦提出應用此種木材黏著劑的木材黏著方法及木材接合結構。
根據實施例，所述木材黏著劑包括一第一劑及一第二劑。第一劑包括羧甲基纖維素鈉鹽(sodium carboxymethyl cellulose)，其分子量約為15,000至500,000，且其取代度約為0.4至2.00。第二劑包括四級胺鹽聚合物(polymeric quaternary amine)。
根據實施例，所述木材黏著方法包括以下步驟。首先，提供一第一木塊及一第二木塊。接著，以一木材黏著劑接合第一木塊及第二木塊，其中木材黏著劑包括第一劑及第二劑，第一劑包括分子量約為15,000至500,000、且取代度約為0.4至2.00的羧甲基纖維素鈉鹽，第二劑包括四級胺鹽聚合物。
根據實施例，所述木材接合結構包括一第一木塊、一第二木塊及一黏著層。黏著層接合第一木塊及第二木塊。黏著層是藉由混合一木材黏著劑的一第一劑及一第二劑以及硬化該木材黏著劑而形成，其中木材黏著劑的第一劑包括分子量約為15,000至500,000、且取代度約為0.4至2.00的羧甲基纖維素鈉鹽，木材黏著劑的第二劑包括四級胺鹽聚合物。
為了對本發明的上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉數個實施例及範例，作詳細說明如下：
本說明書提出的是一種使用纖維素衍生物的木材黏著劑。纖維素衍生物的結構如化學式1所表示，其中R為H或
CH2CO2Na，n為整數。
第一劑可為主劑。第一劑包括羧甲基纖維素鈉鹽(sodium carboxymethyl cellulose)，其分子量約為15,000至500,000，且其取代度約為0.4至2.00。在此，「取代度」的定義為纖維素的每個葡萄糖單元中羧甲基的平均數目。在一些實施例中，第一劑可更包括水，以水相存在，而羧甲基纖維素鈉鹽存在於水相中，但不受限於此。
第二劑可為硬化劑。第二劑包括四級胺鹽聚合物(polymeric quaternaryamine)。在一些實施例中，四級胺鹽聚合物可為由聚醯胺胺(polyamidoamine)與環氧氯丙烷(epichlorohydrin)反應而成之四級胺鹽聚合物。此一四級胺鹽聚合物具有如化學式2所表示的單元，其中m為整數。
[化學式2]
在一些實施例中，第二劑可更包括水，以水相存在，而四級胺鹽聚合物存在於水相中，但不受限於此。
在一些實施例中，木材黏著劑還可包括多種添加物。舉例來說，木材黏著劑可更包括填充物及耐燃劑中的至少一者。填充物可包括澱粉及木屑中的至少一者。這些添加物可以加在第一劑或第二劑中，也可以在木材黏著劑混合後才加入其中。在一些實施例中，可調整木材黏著劑的pH值，使木材黏著劑的pH值約為2至12。舉例來說，可調整混合後的木材黏著劑的pH值，但不受限於此。
根據上述實施例的木材黏著劑是使用生質材料作為主劑，因此沒有甲醛釋放的問題，還不會受到石化材料日亦短缺的影響。
根據上述實施例的木材黏著劑是使用纖維素衍生物。比起一般使用的大豆蛋白(其為最廣泛使用的生質材料)，纖維素衍生物在自然中的含量更為豐富，且不需自糧食作物中取得。因此，根據上述實施例的木材黏著劑具有製造及經濟上的優勢。此外，比起使用大豆蛋白的木材黏著劑而言，根據上述實施例的木材黏著劑還有較不易腐敗及無大豆氣味等使用上的優點。
應用根據上述任一實施例的木材黏著劑的木材黏著方法，可包括提供一第一木塊及一第二木塊，以及以木材黏著劑接合第一木塊及第二木塊。舉例來說，木材黏著劑可包括一第一劑及一第二劑，第一劑包括分子量約為15,000至500,000、且取代度約為0.4至2.00的羧甲基纖維素鈉鹽，第二劑包括四級胺鹽聚合物。
具體而言，第一木塊及第二木塊可經過前處理，例如可加熱並維持一段時間，以除去水氣、精油及揮發物等等並殺死蟲卵。在打算要接合第一木塊及第二木塊時，可混合第一劑及第二劑。在一些實施例中，第一劑與第二劑的混合比例可約為0.25：1至1：0.1或約為0.7：1至1：0.2。接著，將混合後的木材黏著劑覆蓋(例如以塗佈方式覆蓋)在第一木塊及第二木塊欲接合的表面上，可以在兩個木塊欲接合的表面都覆蓋上木材黏著劑，也可以只在其中一個木塊欲接合的表面覆蓋上木材黏著劑。在此以後，可加壓木材黏著劑使其硬化。在一些實施例中，可先在約5℃至45℃之下加壓，壓力約為10kg/cm2，加壓時間約為10至30分鐘，再於約90℃至230℃之下加壓，壓力約為10kg/cm2，加壓時間約為3至25分鐘，以加速木材黏著劑的硬化。
根據實施例的木材黏著劑的硬化包括多種反應機制。一者為四級胺鹽聚合物本身的交聯(cross-link)，交聯後可形成如化學式3之產物，其中R’為在此所述的四級胺鹽聚合物。
[化學式3]
一者為四級胺鹽聚合物與羧甲基纖維素鈉鹽之羥基、第一木塊中的纖維素之羥基或第二木塊中纖維素之羥基反應，形成-O-連接，產物如化學式4所示，其中R”為羧甲基纖維素鈉鹽或纖維素等等。
在一些實施例中，第一木塊及第二木塊的至少一者包括粒子板(particleboard)、定向刨花板(oriented strand board)、纖維板(fiberboard)、合板(plywood)、木芯板(block board)及積層板(laminate)中的至少一者。在一些實施例中，木材黏著劑的第一劑與第二劑可為水相存在。在一些實施例中，木材黏著劑還可包括多種添加物。舉例來說，木材黏著劑還可包括填充物及耐燃劑中的至少一者。在一些實施例中，木材黏著劑的pH值可約為2至12，或者約為3至11.53。
應用根據上述任一實施例的木材黏著劑的木材接合結構，可以使用根據上述任一實施例的木材黏著方法加以接合。根據實施例，木材接合結構可包括一第一木塊、一第二木塊以及接合第一木塊和第二木塊的一黏著層。黏著層是藉由混合根據上述任一實施例的木材黏著劑的第一劑及第二劑以及硬化該木材黏著劑而形成。舉例來說，木材黏著劑可包括一第一劑及一第二劑，第一劑包括分子量約為15,000至500,000、且取代度約為0.4至2.00的羧甲基纖維素鈉鹽，第二劑包括四級胺鹽聚合物。根據實施例的木材黏著劑可提供木材接合結構良好的接合特性。在一些實施例中，第一木塊及第二木塊的至少一者包括粒子板、定向刨花板、纖維板、合板、木芯板及積層板中的至少一者。
至此已提供多個實施例，對於木材黏著劑、木材黏著方法及木材接合結構進行描述。為了讓根據實施例的木材黏著
劑、木材黏著方法及木材接合結構更加清楚及易於理解，以下列舉數個範例，配合對照例，進行更詳細的說明。
作為第一劑的水溶液1的製備
[羧甲基纖維素鈉鹽水溶液1-1]
提供四口反應瓶。將880克去離子水加入其中。再緩慢地加入120克的羧甲基纖維素鈉(C5678,SIGMA-ALDRICH)，其分子量為90,000、取代度為0.65至0.9。將反應瓶放入溫度控制在50℃的油浴，以250rpm的速度攪拌溶解，時間達24小時以上。冷卻後得到12wt%(重量百分比)的羧甲基纖維素鈉鹽水溶液1-1，以下稱為水溶液1-1。
[羧甲基纖維素鈉鹽水溶液1-2]
提供四口反應瓶。將62.7克去離子水加入其中。再緩慢地加入937克的羧甲基纖維素鈉(C4888,SIGMA-ALDRICH)，其分子量為250,000、取代度為0.7。將反應瓶放入溫度控制在50℃的油浴，以250rpm的速度攪拌溶解，時間達24小時以上。冷卻後得到6.27wt%的羧甲基纖維素鈉鹽水溶液1-2，以下稱為水溶液1-2。
[羧甲基纖維素鈉鹽水溶液1-3]
提供四口反應瓶。將40克去離子水加入其中。再緩慢地加入960克的羧甲基纖維素鈉(C5013,SIGMA-ALDRICH)，
其分子量為700,000、取代度為0.65至0.85。將反應瓶放入溫度控制在50℃的油浴，以250rpm的速度攪拌溶解，時間達24小時以上。冷卻後得到4wt%的羧甲基纖維素鈉鹽水溶液1-3，以下稱為水溶液1-3。
[羧甲基纖維素鈉鹽水溶液1-4]
提供四口反應瓶。將100克去離子水加入其中。再緩慢地加入900克的羧甲基纖維素鈉(PR，第一工業製藥)，其分子量為47,000、取代度為0.6至0.7。將反應瓶放入溫度控制在50℃的油浴，以250rpm的速度攪拌溶解，時間達24小時以上。冷卻後得到10wt%的羧甲基纖維素鈉鹽水溶液1-4，以下稱為水溶液1-4。
[羧甲基纖維素鈉鹽水溶液1-5]
提供四口反應瓶。將120克去離子水加入其中。再緩慢地加入880克的羧甲基纖維素鈉(7A，第一工業製藥)，其分子量為27,000至33,000、取代度為0.7至0.8。將反應瓶放入溫度控制在50℃的油浴，以250rpm的速度攪拌溶解，時間達24小時以上。冷卻後得到12wt%的羧甲基纖維素鈉鹽水溶液1-5，以下稱為水溶液1-5。
[羧甲基纖維素鈉鹽水溶液1-6]
提供四口反應瓶。將120克去離子水加入其中。再
緩慢地加入880克的羧甲基纖維素鈉(6A，第一工業製藥)，其分子量小於27,000、取代度為0.7至0.8。將反應瓶放入溫度控制在50℃的油浴，以250rpm的速度攪拌溶解，時間達24小時以上。冷卻後得到12wt%的羧甲基纖維素鈉鹽水溶液1-6，以下稱為水溶液1-6。
[羧甲基纖維素鈉鹽水溶液1-7]
提供四口反應瓶。將107克去離子水加入其中。再緩慢地加入893克的羧甲基纖維素鈉(PL-15，第一工業製藥)，其取代度為0.45至0.55。將反應瓶放入溫度控制在50℃的油浴，以250rpm的速度攪拌溶解，時間達24小時以上。冷卻後得到10.7wt%的羧甲基纖維素鈉鹽水溶液1-7，以下稱為水溶液1-7。
作為第二劑的水溶液2的製備
使用聚醯胺胺-環氧氯丙烷樹脂(Kymene®557H,Hercules)，其為12.5wt%的水溶液，pH值約為4，以下稱為水溶液2。
關於作為第一劑的水溶液1與作為第二劑的水溶液2的比例的測試
[範例1]
取1.0克水溶液1-1及3.0克水溶液2攪拌均勻，配製成木材黏著劑1。將木材黏著劑1塗佈於兩個木片間，其中，
木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續使用雙柱式拉力試驗機的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫(例如25℃)浸水24小時，再於室溫自然乾燥兩天，才進行拉力測試。拉力測試是以雙柱式拉力試驗機(廣錸儀器股份有限公司)進行測試。
[範例2]
取2.0克水溶液1-1及2.0克水溶液2攪拌均勻，配製成木材黏著劑2。將木材黏著劑2塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，再於室溫自然乾燥兩天，才進行拉力測試。
[範例3]
取3.0克水溶液1-1及1.0克水溶液2攪拌均勻，配製成木材黏著劑3。將木材黏著劑3塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃
加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，再於室溫自然乾燥兩天，才進行拉力測試。
[比較例1]
將水溶液2塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，再於室溫自然乾燥兩天，才進行拉力測試。
[比較例2]
將水溶液1-1塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫(例如25℃)浸水24小時，再於室溫自然乾燥兩天，才進行拉力測試。
[測試結果]
以上範例及比較例的測試結果如表1所列。其中，「生質材料佔的比例」意味著生質材料(在此及以下大部分的範例、比較例中為羧甲基纖維素鈉，而在某些比較例中為大豆蛋白)佔總重量的比例。部分拉力測試的結果為大於某數值，意指在拉力為該數值時發生木材斷裂，而無法測試出分離黏著劑所需的拉力。可以看出，只使用水溶液1-1(亦即，未使用作為第二劑的四級胺鹽聚合物水溶液)或只使用水溶液2(亦即，未使用作為第一劑的羧甲基纖維素鈉鹽水溶液)都無法得到良好的接合效果。相較於此，使用根據範例的木材黏著劑，在相當廣的比例範圍內，都可以得到良好的接合效果。並且，即使在經過浸水24小時的情況下，使用根據範例的木材黏著劑也可得到良好的接合效果，這亦證明了根據實施例及範例的木材黏著劑還具有一定的耐溼性。
[範例4]
取2.0克水溶液1-2及1.0克水溶液2攪拌均勻，配製成木材黏著劑4。將木材黏著劑4塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，再於室溫自然乾燥兩天，才進行拉力測試。
[範例5]
取6.0克水溶液1-2及1.0克水溶液2攪拌均勻，配製成木材黏著劑5。將木材黏著劑5塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，再於室溫自然乾燥兩天，才進行拉力測試。
[比較例3]
將水溶液1-2塗佈於兩個木片間，其中，木片為10
公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，再於室溫自然乾燥兩天，才進行拉力測試。
[測試結果]
以上範例及比較例的測試結果如表2所列。其中部分拉力測試的結果為大於某數值，意指在拉力為該數值時發生木材斷裂，而無法測試出分離黏著劑所需的拉力。可以看出，只使用水溶液1-2(亦即，未使用作為第二劑的四級胺鹽聚合物水溶液)或只使用水溶液2(亦即，未使用作為第一劑的羧甲基纖維素鈉鹽水溶液)都無法得到良好的接合效果。相較於此，使用根據範例的木材黏著劑，在各個比例範圍都可以得到良好的接合效果。並且，即使在經過浸水24小時的情況下，使用根據範例的木材黏著劑也可得到良好的接合效果，這證明了根據實施例及範例的木材黏著劑還具有一定的耐溼性。
關於木材黏著劑的pH值的測試
[範例6]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及0.88克的鹽酸水溶液(濃鹽酸佔18.5wt%的稀釋水溶液，以下稱為HCl水溶液)攪拌均勻，配製成木材黏著劑6。將木材黏著劑6塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，未經乾燥直接做拉力測試。於兩劑混合後，測試木材黏著劑6之pH值與25℃下黏度隨時間的變化(pot life)。pH值是以pH計(pH meter 6250,JENCO electronics)進行測試。黏度變化是使用黏度計(DV-III,BROOK Field)以Spindle 28在30rpm的轉速測量木材黏著劑6在混合後30分鐘及5小時的黏度，再計算其黏度變化百分比。
[範例7]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及0.385克的HCl水溶液攪拌均勻，配製成木材黏著劑7。將木材黏著劑7塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，未經乾燥直接做拉力測試。並且於兩劑混合後，測試木材黏著劑7的pH值與25℃下黏度隨時間的變化。pH值是以pH計進行測試。黏度變化是使用黏度計(DV-III,BROOK Field)以Spindle 29在60rpm的轉速測量木材黏著劑7在混合後30分鐘及5小時的黏度，再計算其黏度變化百分比。
[範例8]
取15.0克水溶液1-1及5.0克水溶液2攪拌均勻，配製成木材黏著劑8。將木材黏著劑8塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，未經乾燥直接做拉力測試。並且於兩劑混合後，測試木材黏著劑8的pH值與25℃下黏度隨時間的變化。pH值是以pH計進行測試。黏度變化是使用黏度計以Spindle 28在30rpm的轉速測量木材黏著劑8在混合
後30分鐘及5小時的黏度，再計算其黏度變化百分比。
[範例9]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及0.206克的氫氧化鈉水溶液(濃氫氧化鈉溶液佔10wt%的稀釋水溶液，以下稱為NaOH水溶液)攪拌均勻，配製成木材黏著劑9。將木材黏著劑9塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，未經乾燥直接做拉力測試。並且於兩劑混合後，測試木材黏著劑9的pH值與25℃下黏度隨時間的變化。pH值是以pH計進行測試。黏度變化是使用黏度計以Spindle 28在30rpm的轉速測量木材黏著劑9在混合後30分鐘及5小時的黏度，再計算其黏度變化百分比。
[範例10]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及0.5克的NaOH水溶液攪拌均勻，配製成木材黏著劑10。將木材黏著劑10塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成
木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，未經乾燥直接做拉力測試。並且於兩劑混合後，測試木材黏著劑10的pH值與25℃下黏度隨時間的變化。pH值是以pH計進行測試。黏度變化是使用黏度計以Spindle 28在30rpm的轉速測量木材黏著劑10在混合後30分鐘及5小時的黏度，再計算其黏度變化百分比。
[範例11]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及0.69克的NaOH水溶液攪拌均勻，配製成木材黏著劑11。將木材黏著劑11塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，未經乾燥直接做拉力測試。並且於兩劑混合後，測試木材黏著劑11的pH值與25℃下黏度隨時間的變化。pH值是以pH計進行測試。黏度變化是使用黏度計以Spindle 29在60rpm的轉速測量木材黏著劑11在混合後30分鐘及5小時的黏度，再計算其黏度變化百分比。
[範例12]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及1.039克的NaOH水溶液攪拌均勻，配製成木材黏著劑12。將木材黏著劑12塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，未經乾燥直接做拉力測試。並且於兩劑混合後，測試木材黏著劑12的pH值與25℃下黏度隨時間的變化。pH值是以pH計進行測試。黏度變化是使用黏度計以Spindle 28在30rpm的轉速測量木材黏著劑12在混合後30分鐘及5小時的黏度，再計算其黏度變化百分比。
[範例13]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及1.5克的NaOH水溶液攪拌均勻，配製成木材黏著劑13。將木材黏著劑13塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，未經乾燥直接做拉力測試。並且於兩劑混合後，測試木材黏著劑13的pH值與25℃下黏度隨時間的變化。pH值是以pH計進行測試。黏度變化是使用黏度計以Spindle 29在60rpm的轉
速測量木材黏著劑13在混合後30分鐘及5小時的黏度，再計算其黏度變化百分比。
[比較例4]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及2克的HCl水溶液攪拌均勻，配製成比較用木材黏著劑。將此一比較用木材黏著劑塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，未經乾燥直接做拉力測試。並且於兩劑混合後，測試此一比較用木材黏著劑的pH值。pH值是以pH計進行測試。因發生相分離，所以未測試出其黏度變化結果
[比較例5]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及2.54克的NaOH水溶液攪拌均勻，配製成比較用木材黏著劑。將此一比較用木材黏著劑塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片
於室溫浸水24小時，未經乾燥直接做拉力測試。並且於兩劑混合後，測試此一比較用木材黏著劑的pH值與25℃下黏度隨時間的變化。pH值是以pH計進行測試。黏度變化是使用黏度計以Spindle 29在60rpm的轉速測量此一比較用木材黏著劑在混合後30分鐘及5小時的黏度，再計算其黏度變化百分比。
[測試結果]
以上範例及比較例的測試結果如表3所列。在黏度變化及拉力測試的部分，因為每個範例、比較例的多個樣品測出的結果有偏差值，只大略地列出其範圍。黏度變化在50%以下者為極佳，大於50%但小於100%者也不錯，100%以上為普通狀況，可視需求選擇合適者使用，但200%以上則不適合使用。拉力測試的結果在15kg/cm2以上為極佳，小於15kg/cm2而大於8kg/cm2者也不錯，小於等於8kg/cm2而大於3kg/cm2者為普通狀況，可視需求選擇合適者使用，但3kg/cm2以下則不適合使用。可以看出，在過酸或過鹼的情況下都無法得到良好的黏度變化結果及接合效果。相較於此，使用根據範例的木材黏著劑，在相當廣的pH值範圍內，特別是在pH值約為2至12的範圍內，都可以得到良好的黏度變化結果及接合效果。並且，即使在經過浸水24小時的情況下，使用根據範例的木材黏著劑也可得到良好的接合效果。
表3
關於作為第一劑的水溶液1中的羧甲基纖維素鈉鹽的分子量與取代度的測試
[範例14]
取30.0克水溶液1-2、5.0克水溶液2及0.5克的NaOH水溶液攪拌均勻，配製成木材黏著劑14。將木材黏著劑14塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，未經乾燥直接做拉力測試。並且於兩劑混合後，測試木材黏著劑14的pH值與25℃下黏度隨時間的變化。pH值是以pH計進行測試。黏度變化是使用黏度計以Spindle 28在15rpm的轉速測量木材黏著劑14在混合後30分鐘及5小時的黏度，再計算其黏度變化百分比。
[範例15]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及0.5克的
NaOH水溶液攪拌均勻，配製成木材黏著劑15。將木材黏著劑15塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，未經乾燥直接做拉力測試。並且於兩劑混合後，測試木材黏著劑15的pH值與25℃下黏度隨時間的變化。pH值是以pH計進行測試。黏度變化是使用黏度計以Spindle 28在30rpm的轉速測量木材黏著劑15在混合後30分鐘及5小時的黏度，再計算其黏度變化百分比。
[範例16]
取18.75克水溶液1-4、5.0克水溶液2及0.5克的NaOH水溶液攪拌均勻，配製成木材黏著劑16。將木材黏著劑16塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，未經乾燥直接做拉力測試。並且於兩劑混合後，測試木材黏著劑16的pH值與25℃下黏度隨時間的變化。pH值是以pH計進行測試。黏度變化是使用黏度計以Spindle 28在30rpm的轉速測量木材黏著劑16在混合後30分鐘及5小時的黏度，再計算
其黏度變化百分比。
[範例17]
取15.0克水溶液1-5、5.0克水溶液2及0.5克的NaOH水溶液攪拌均勻，配製成木材黏著劑17。將木材黏著劑17塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，未經乾燥直接做拉力測試。並且於兩劑混合後，測試木材黏著劑17的pH值與25℃下黏度隨時間的變化。pH值是以pH計進行測試。黏度變化是使用黏度計以Spindle 28在60rpm的轉速測量木材黏著劑17在混合後30分鐘及5小時的黏度，再計算其黏度變化百分比。
[範例18]
取15.0克水溶液1-6、5.0克水溶液2及0.5克的NaOH水溶液攪拌均勻，配製成木材黏著劑18。將木材黏著劑18塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合
好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，未經乾燥直接做拉力測試。並且於兩劑混合後，測試木材黏著劑18的pH值與25℃下黏度隨時間的變化。pH值是以pH計進行測試。黏度變化是使用黏度計以Spindle 29在100rpm的轉速測量木材黏著劑18在混合後30分鐘及5小時的黏度，再計算其黏度變化百分比。
[範例19]
取16.8克水溶液1-7、5.0克水溶液2及0.5克的NaOH水溶液攪拌均勻，配製成木材黏著劑19。將木材黏著劑19塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，後濕濕的未經乾燥直接做拉力測試。並且於兩劑混合後，測試木材黏著劑19的pH值與25℃下黏度隨時間的變化。pH值是以pH計進行測試。黏度變化是使用黏度計以Spindle 29在60rpm的轉速測量木材黏著劑19在混合後30分鐘及5小時的黏度，再計算其黏度變化百分比。
[比較例6]
取45.0克水溶液1-3、5.0克水溶液2及0.5克的
NaOH水溶液攪拌均勻，配製成比較用的木材黏著劑。將此一比較用的木材黏著劑塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，未經乾燥直接做拉力測試。並且於兩劑混合後，測試此一比較用的木材黏著劑的pH值與25℃下黏度隨時間的變化。pH值是以pH計進行測試。黏度變化是使用黏度計以Spindle 29在40rpm的轉速測量此一比較用的木材黏著劑在混合後30分鐘及5小時的黏度，再計算其黏度變化百分比。
[比較例7]
將大豆蛋白(Dupont® Soy polymer,LVH)配製成26wt%的水溶液，以下稱為大豆蛋白水溶液。取7.5克大豆蛋白水溶液、5.0克水溶液2及0.5克的NaOH水溶液攪拌均勻，配製成比較用的木材黏著劑。將此一比較用的木材黏著劑塗佈於兩個木片間，其中，木片為10公分×1公分的長條形狀，以利於後續的拉力測試，塗佈面積為1平方公分。木片堆疊後再以200psi的壓力於120℃加壓20分鐘使木材黏著劑硬化，完成木片的接合。接合好的木片進行兩項測試。測試1是在木片接合好後便進行拉力測試。測試2是先將接合好的木片於室溫浸水24小時，未經乾燥直接做拉力測試。並且於兩劑混合後，測試此一比較用的木材黏著劑的pH值與25℃下黏度隨時間的變化。pH值是以pH計
進行測試。黏度變化是使用黏度計以Spindle 29在40rpm的轉速測量此一比較用的木材黏著劑在混合後30分鐘及5小時的黏度，再計算其黏度變化百分比。
[測試結果]
以上範例及比較例的測試結果如表4所列。在黏度變化及拉力測試的部分，因為每個範例、比較例的多個樣品測出的結果有偏差值，只大略地列出其範圍。黏度變化在50%以下者為極佳，大於50%而小於100%者也不錯，100%以上為普通狀況，200%以上則不適合使用。拉力測試的結果在15kg/cm2以上為極佳，小於15kg/cm2而大於8kg/cm2者也不錯，小於8kg/cm2而大於3kg/cm2者為普通狀況，3kg/cm2以下則不適合使用。可以看出，使用根據範例的木材黏著劑，在相當廣的分子量及取代度範圍內，都可以得到良好的黏度變化結果及接合效果。其中，又以分子量約為15,000至250,000及取代度大於0.4的狀況更佳。並且，即使在經過浸水24小時的情況下，使用根據範例的木材黏著劑也可得到良好的接合效果。在此亦列出使用大豆蛋白的木材黏著劑作為比較例(比較例7)，可以看出，根據範例的木材黏著劑並不比使用大豆蛋白的木材黏著劑遜色。
綜上所述，由於根據實施例的木材黏著劑是使用生
質材料作為主劑，因此沒有甲醛釋放的問題，還不會受到石化材料日亦短缺的影響。並且，由於根據實施例的木材黏著劑是使用纖維素衍伸物，比起使用大豆蛋白的木材黏著劑而言，具有製造上、經濟上及較不易腐敗且無大豆氣味等使用上的優點。此外，根據實施例的木材黏著劑還可提供良好的接合效果和一定程度的耐溼性。
根據實施例的木材黏著方法和木材接合結構因應用此種木材黏著劑，同樣有上述優勢。
雖然本發明已以數個實施例及範例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾。因此，本發明的保護範圍當視申請專利範圍所界定者為準。
Claims (14)
- 一種木材黏著劑，包括：一第一劑，包括：羧甲基纖維素鈉鹽(sodium carboxymethyl cellulose)，該羧甲基纖維素鈉鹽的分子量為15,000至500,000，且該羧甲基纖維素鈉鹽的取代度為0.4至2.00；以及一第二劑，包括：四級胺鹽聚合物(polymeric quaternary amine)。
- 如請求項1之木材黏著劑，其中該四級胺鹽聚合物為聚醯胺胺(polyamidoamine)與環氧氯丙烷(epichlorohydrin)反應而成之四級胺鹽聚合物。
- 如請求項1之木材黏著劑，其中該第一劑更包括水，該羧甲基纖維素鈉鹽存在於水相中，且該第二劑更包括水，該四級胺鹽聚合物存在於水相中。
- 如請求項1之木材黏著劑，pH值為2至12。
- 一種木材黏著方法，包括：提供一第一木塊及一第二木塊；以及以一木材黏著劑接合該第一木塊及該第二木塊，其中該木材黏著劑包括一第一劑及一第二劑，該第一劑包括分子量為15,000至500,000、且取代度為0.4至2.00的羧甲基纖維素鈉鹽，該第 二劑包括四級胺鹽聚合物。
- 如請求項5之木材黏著方法，其中以該木材黏著劑接合該第一木塊及該第二木塊的步驟，包括：混合該第一劑及該第二劑；覆蓋該木材黏著劑於該第一木塊及該第二木塊的至少一者上；以及硬化該木材黏著劑。
- 如請求項6之木材黏著方法，其中該第一劑與該第二劑的混合比例為0.25：1至1：0.1。
- 如請求項6之木材黏著方法，其中該第一劑與該第二劑的混合比例為0.7：1至1：0.2。
- 如請求項6之木材黏著方法，其中硬化該木材黏著劑的步驟包括在5℃至45℃，以10kg/cm2的壓力加壓10至30分鐘。
- 如請求項9之木材黏著方法，其中硬化該木材黏著劑的步驟更包括在90℃至230℃，以10kg/cm2的壓力加壓3至25分鐘。
- 如請求項5之木材黏著方法，更包括前處理該第一木塊及該第二木塊。
- 如請求項11之木材黏著方法，其中前處理的步驟包括加熱。
- 一種木材接合結構，包括：一第一木塊；一第二木塊；以及一黏著層，該黏著層接合該第一木塊及該第二木塊，該黏著層是藉由混合一木材黏著劑的一第一劑及一第二劑以及硬化該木材黏著劑而形成，其中該木材黏著劑的該第一劑包括分子量為15,000至500,000、且取代度為0.4至2.00的羧甲基纖維素鈉鹽，該木材黏著劑的該第二劑包括四級胺鹽聚合物。
- 如請求項13之木材接合結構，其中該第一木塊及該第二木塊的至少一者包括粒子板(particleboard)、定向刨花板(oriented strand board)、纖維板(fiberboard)、合板(plywood)、木芯板(block board)及積層板(laminate)中的至少一者。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410238554.5A CN104845549B (zh) | 2014-02-18 | 2014-05-30 | 木材粘着剂及应用其的木材粘着方法和木材接合结构 |
| US14/509,746 US20150232724A1 (en) | 2014-02-18 | 2014-10-08 | Wood adhesive, method for adhering wood materials using the same, and composite wood structure using the same |
| US16/059,539 US10759148B2 (en) | 2014-02-18 | 2018-08-09 | Wood adhesive, method for adhering wood materials using the same, and composite wood structure using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201461940862P | 2014-02-18 | 2014-02-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201533186A true TW201533186A (zh) | 2015-09-01 |
| TWI506106B TWI506106B (zh) | 2015-11-01 |
Family
ID=54694662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW103116383A TWI506106B (zh) | 2014-02-18 | 2014-05-08 | 木材黏著劑及應用其的木材黏著方法和木材接合結構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI506106B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI564356B (zh) * | 2015-09-18 | 2017-01-01 | 財團法人工業技術研究院 | 木材黏著劑 |
| US10759148B2 (en) | 2014-02-18 | 2020-09-01 | Industrial Technology Research Institute | Wood adhesive, method for adhering wood materials using the same, and composite wood structure using the same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1159384C (zh) * | 1998-05-12 | 2004-07-28 | 赫尔克里士公司 | 含有离子聚合物和粘度改进剂的水性体系及其制法和用途 |
-
2014
- 2014-05-08 TW TW103116383A patent/TWI506106B/zh active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10759148B2 (en) | 2014-02-18 | 2020-09-01 | Industrial Technology Research Institute | Wood adhesive, method for adhering wood materials using the same, and composite wood structure using the same |
| TWI564356B (zh) * | 2015-09-18 | 2017-01-01 | 財團法人工業技術研究院 | 木材黏著劑 |
| US10190026B2 (en) | 2015-09-18 | 2019-01-29 | Industrial Technology Research Institute | Wood adhesive |
| US10351737B2 (en) | 2015-09-18 | 2019-07-16 | Industrial Technology Research Institute | Wood adhesive |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI506106B (zh) | 2015-11-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gui et al. | Synthesis of a bio-based polyamidoamine-epichlorohydrin resin and its application for soy-based adhesives | |
| US10759148B2 (en) | Wood adhesive, method for adhering wood materials using the same, and composite wood structure using the same | |
| US20130005867A1 (en) | Adhesive additive | |
| Gao et al. | Preparation of Wood Adhesives Based on Soybean Meal Modified with PEGDA as a Crosslinker and Viscosity Reducer. | |
| CN105295791B (zh) | 一种人造板贴面用的脲醛树脂及其制备方法 | |
| CN106753223A (zh) | 一种改性大豆基木材胶粘剂及其制备方法 | |
| CN102822303B (zh) | 用于环氧树脂系粘接剂的固化剂组合物及用于多孔体的粘接剂 | |
| TWI506106B (zh) | 木材黏著劑及應用其的木材黏著方法和木材接合結構 | |
| TWI564356B (zh) | 木材黏著劑 | |
| Fagbemi et al. | Evaluation of waste chicken feather protein hydrolysate as a bio-based binder for particleboard production | |
| CN103952118A (zh) | 一种改性大豆蛋白胶粘剂及其制备方法 | |
| US12036694B2 (en) | Green wood adhesive | |
| CN104497936B (zh) | 一种湿热固化型改性三聚氰胺-脲醛树脂胶粘剂的制备方法 | |
| JP7641036B2 (ja) | 木材及び竹材に適用する水性接着剤 | |
| CN109825248B (zh) | 一种改性大豆蛋白胶粘剂及其制备方法 | |
| CN101177505B (zh) | 酚醛树脂的添加剂、含该添加剂的酚醛树脂及其制备方法 | |
| CN113214115A (zh) | 一种低成本的环保增量树脂及其制备方法和应用 | |
| RU2443744C1 (ru) | Клеевая композиция | |
| RU2503700C1 (ru) | Клеевая композиция | |
| CN104449501A (zh) | 一种糠醛/木质素/异氰酸酯胶粘剂 | |
| CN108929652A (zh) | 木材胶黏剂及其制备方法 |