CN101735741A - 环保型淀粉胶合剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种环保型淀粉胶合剂,包括:成份A,包括一未经改性的原生淀粉;成份B,包括一水溶性高分子、一乳化剂与水;以及成份C,包括一交联剂。本发明的环保型淀粉胶合剂以原生淀粉为原料且不含甲醛成份,符合环保需求,且对人体没有危害,可应用于木材粘合上。
Description
技术领域
本发明是涉及一种环保型胶合剂(Environment-friendly starch-basedadhesive),且特别是涉及一种不含甲醛的环保型淀粉胶合剂。
背景技术
目前,在木制家具建材、细工木板与房屋装饰等领域上,经常使用尿素甲醛胶作为胶合剂,但此胶合剂会不断逸散具有毒性的甲醛,进而影响人体的健康,因此,已经有许多国家公告要求室内合板的甲醛含量管制量。为符合国家标准的规定,目前已研究出许多环保型胶合剂。
中国专利CN 1462786提出一种天然无毒胶粘剂的制备方法,其由主料、增强剂、稳定剂以及其它助剂所组成,制备过程需经过三次的化学改性程序以及一次交联程序,最后得到无毒的胶粘剂。
中国专利CN 10105034提出一种木材加工用的环保型粘合剂的制备方法,其利用天然高分子糯粉和无毒的有机高分子聚乙烯醇为原料,经化学反应后制成一种环保型粘合剂。
中国专利CN 1962787提出一种淀粉粘合剂,其先将淀粉糊化后再经聚乙烯醇与丁二烯的化学改性后,之后添加尿素的方法提升胶合剂的粘接强度、抗水性及柔韧性,使其成为一种用于木材的环保型胶合剂。
但是上述的环保型粘合剂的制备过程繁琐,需搭配升降温以及化学改性程序,使得成本价格无法降低,因此,业界急需研发一种成本低廉且无甲醛的环保型胶合剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低廉且无甲醛的环保型胶合剂。
本发明提供一种环保型淀粉胶合剂,包括:成份A,包括一未经改性的原生淀粉;成份B,包括一水溶性高分子、一乳化剂与水;以及成份C,包括一交联剂。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举出较佳实施例,作详细说明如下:
本发明提供的环保型淀粉胶合剂,包括:A、B、C三种成份。由于已知的尿素甲醛胶合剂主要原料为石化制品,会对环境造成伤害,因此本发明的主要原料成份A选择未经改性的原生淀粉,例如玉米淀粉、马铃薯淀粉、米淀粉、小麦淀粉、树薯淀粉,其不但符合环保需求,且易于取得。此处需注意的是,原生淀粉是指天然取得的淀粉,未经任何化学反应改性的淀粉。本发明的成份B,包括水溶性高分子、乳化剂与水,水溶性高分子包括聚多元醇或聚烯胺,例如聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)、聚四亚甲基醚二醇(polytetramethylene ether glycol,PTMEG)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)、聚乙烯亚胺(polyethylene imine)、聚烯丙胺(polyallylamine,PAA)。由于已知的胶合剂包含甲醛,会对人体造成伤害,因此选择不含甲醛的水溶性高分子;而乳化剂为一种非水溶性树脂,包括天然橡胶、苯乙烯、醋酸乙烯、压克力树酯、聚氨酯或环氧树酯,乳化剂的作用在于后续将A、B、C三成份混合时,能够使水溶性高分子与交联剂混合均匀。本发明的成份C包括交联剂,例如三聚氰胺(melamine)、三甲氧基三聚氰胺(trimethoxy melamine)、三乙氧基三聚氰胺(triethoxy melamine)、六甲氧基三聚氰胺(hexamethoxy melamine)、六乙氧基三聚氰胺(hexaethoxy melamine),此交联剂主要会与水溶性高分子交联,使其成为稳定的聚合物。
本发明的成份B还包括一催化剂,为一种弱酸溶液,包括柠檬酸、硼酸、草酸或磷酸的溶液,这些催化剂能使反应速度增加,使A、B、C三种成份混合时,加速交联剂与水溶性高分子之间的交联反应。最后将上述的A、B、C三成份均匀混合,即可得pH值约为5~8的环保型淀粉胶合剂,相较于已知技术,本发明不需经由复杂的化学改性或繁琐的制备程序,只需将上述的A、B、C三者均匀混合,即可制得环保型淀粉胶合剂。
上述各成份中的淀粉∶水溶性高分子∶乳化剂∶水∶交联剂∶催化剂的重量百分比为(15-40%)∶(4-10%)∶(4-10%)∶(40-80%)∶(4-10%)∶(0.1-0.5%),较佳的重量百分比关系为(20-30%)∶(5-8%)∶(5-8%)∶(50-70%)∶(5-8%)∶(0.2-0.3%)。而其中以成份A∶成份B∶成份C的比例表示时,其重量百分比关系为(15-40%)∶(60-85%)∶(4-10%),较佳的重量百分比为(20-30%)∶(70-80%)∶(5-8%)。
本发明的环保型胶合剂的制备方式,包括以下步骤:
(a)制备成份B:首先将水溶性高分子溶于水中,置于一搅拌容器中,为了使水溶性高分子均匀溶解于水中,加热搅拌容器,控制温度约70~90℃间,反应约2~3小时,之后将容器置于室温下冷却,再依序加入乳化剂以及催化剂,其中水溶性高分子∶乳化剂∶水的重量百分比约为(2-10%)∶(2-10%)∶(40-80%),较佳为(4-8%)∶(4-8%)∶(50-70%)。
(b)将原生淀粉的成份A、上述制得的成份B以及交联剂成份C,三者依照成份A∶成份B∶成份C重量百分比关系为(15-40%)∶(60-85%)∶(4-10%),取三成份于室温下搅拌约60分钟,即可制得本发明的环保型淀粉胶合剂。
本发明的环保型淀粉胶合剂,主要应用于木材粘合上,例如木制家具建材、细工木板与房屋装饰等领域上。为了使其应用于产业上,依照中华民国国家标准CNS 2233尿素胶检验法以及CNS 1394普通合板的规定检验本发明的环保型淀粉胶合剂。
依照中华民国CNS 2233尿素胶检验法的规定,检验项目分为25℃粘度试验、25℃凝固试验与25℃、70℃保存试验。本发明的环保型淀粉胶合剂于25℃粘度介于2,000~3,500CP之间;25℃凝固试验时间长达约6~8小时;25℃保存试验至少可达30天以上,70℃保存试验至少可达20小时以上,因此,本发明的环保型淀粉胶合剂符合中华民国CNS 2233尿素胶检验法的标准。
另外依照中华民国国家标准CNS 1394普通合板的规定,将胶合剂粘合普通合板中,再将普通合板浸水变温,依照普通合板能够承受不同浸水温度与时间的类型,分为三种等级(CNS Type 1、CNS Type 2、CNS Type 3),而本发明的环保型淀粉胶合剂能达到CNS 1394Type 1的等级,且其粘着强度试验可达30kg/cm2以上,符合国家标准(10kg/cm2以上)的规定。
本发明的环保型淀粉胶合剂,主要由三种成份混合而成,于室温25℃下能保存至少30天以上,只要于使用前,再将三种成份均匀混合即可,使用上非常方便,不需要经过繁杂的升降温程序以及化学改性反应,即可制得胶合剂。再者,本发明的环保型淀粉胶合剂具有下述优点:
(1)采用原生淀粉作为主要原料,非石化原料,符合环保需求且具有价格低廉的优势;
(2)高分子不含甲醛,无甲醛逸散的问题,不危害人体健康;
(3)检验项目均达CNS国家标准规定,不但胶粘性佳且耐水性优异,其性能表现优于目前市售的尿素甲醛树脂,因此未来极有潜力成为市售商品。
具体实施方式
【实施例1】制备成份B
取60克聚乙二醇、600克水加入一搅拌容器中,为了使高分子均匀溶解于水中,对搅拌容器进行加热反应,控制温度约80~90℃下,反应2~3小时,之后将容器置于室温下冷却,之后再依序加入50克压克力树脂以及2克硼酸,即可制得B成份。
【实施例2】制备环保型淀粉胶合剂
取20克玉米淀粉(A成份)、75克实施例1的B成份以及5克六乙氧基三聚氰胺(交联剂),于室温下搅拌30分钟,即可制得本发明的环保型淀粉胶合剂。取15克的胶合剂涂布于长×宽×高为30cm×30cm×0.3mm的木板上,将另一片同规格的木板覆盖于上,以150℃热压两片木板10分钟,之后即可进行检验。
【实施例3】制备环保型淀粉胶合剂
取25克小麦淀粉(A成份)、70克实施例1的B成份以及5克三甲氧基三聚氰胺(交联剂),于室温下搅拌30分钟,即可制得本发明的环保型淀粉胶合剂。取15克的胶合剂涂布于长×宽×高为30cm×30cm×0.3mm的木板上,将另一片同规格的木板覆盖于上,以摄氏130℃热压两片木板10分钟,之后即可进行检验。
【比较例】市售的胶合剂
取市售的尿素甲醛胶、三聚氰胺-甲醛胶、聚醋酸乙烯树脂,分别取15克的上述胶合剂涂布于长×宽×高为30cm×30cm×0.3mm的木板上,将另一片同规格的木板覆盖于上,以摄氏130℃热压两片木板10分钟,之后即可进行检验。
【实施例4】环保型淀粉胶合剂的检验
依照中华民国国家标准CNS 2232尿素胶的方法,对实施例2和3的胶合剂进行检验,两者平均的结果如下:
检验项目 | 指标 |
游离甲醛含量 | 0 |
pH值 | 5~8 |
检验项目 | 指标 |
25℃环境下储存时间-成份A | 30天以上 |
25℃环境下储存时间-成份B | 30天以上 |
25℃环境下储存时间-成份C | 30天以上 |
70℃环境下储存时间-成份A | 20小时以上 |
70℃环境下储存时间-成份B | 20小时以上 |
70℃环境下储存时间-成份C | 20小时以上 |
25℃实施例2或3的胶合剂粘度 | 2,000~3,500CP |
25℃实施例2或3的胶合剂调和后可用时间 | 约6~8小时 |
由实验结果可得知,本发明的环保型淀粉胶合剂于25℃粘度介于2,000~3,500CP之间;25℃凝固试验时间长达约6~8小时;在25℃保存时间可达30天以上,70℃保存时间至少可达20小时以上,上述的检验结果皆符合CNS 2232的标准。
依照中华民国国家标准CNS 1394普通合板的方法,其检验方式有下述三种,只要木板经过下列程序后,板子未分离,即符合该等级的标准。
(1)CNS Type 3(常态三类):将合板浸入温度(35±3)℃水中2小时,随即在温度(60±3)℃干燥3小时。
(2)CNS Type 2(温水浸水二类):将合板浸入温度(70±3)℃水中2小时,随即在温度(60±3)℃干燥3小时。
(3)CNS Type 1(反复煮沸浸水一类):将板子浸入沸水4小时后,继续在温度(60±3)℃下干燥20小时,再浸入沸水4小时后,在温度(60±3)℃干燥3小时。
取实施例2和3以及比较例进行CNS1394普通合板检验,另外比较其胶结能力与甲醛逸散量,比较结果如下:
类别 | 胶结能力 | CNS Type等级 | 甲醛逸散量 |
实施例2或3 | >30Kgf/cm2 | CNS Type1 | 0ppm |
尿素甲醛胶 | >10Kgf/cm2 | CNS Type2 | 1.5ppm |
三聚氰胺-甲醛 | >10Kgf/cm2 | CNS Type1 | 0.5ppm |
聚醋酸乙烯树脂 | ~10Kgf/cm2 | 不耐水 | 0ppm |
比较结果显示,本发明的胶合剂,不但胶结能力佳、不含毒性物质甲醛,且耐水性优良,可达到CNS Type 1的标准,因此,本发明的胶合剂未来极有潜力成为市售商品。
虽然本发明已以数个较佳实施例公开如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作任意的更动与润饰,因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。
Claims (16)
1.一种环保型淀粉胶合剂,包括:
成份A,包括一未经改性的原生淀粉;
成份B,包括一水溶性高分子、一乳化剂与水;以及
成份C,包括一交联剂。
2.根据权利要求1所述的环保型淀粉胶合剂,其中所述B成份还包括一催化剂。
3.根据权利要求2所述的环保型淀粉胶合剂,其中所述催化剂为一弱酸溶液。
4.根据权利要求3所述的环保型淀粉胶合剂,其中所述弱酸溶液为柠檬酸、硼酸、草酸或磷酸。
5.根据权利要求1所述的环保型淀粉胶合剂,其中所述原生淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、米淀粉、小麦淀粉或树薯淀粉。
6.根据权利要求1所述的环保型淀粉胶合剂,其中所述水溶性高分子为聚多元醇或聚烯胺。
7.根据权利要求1所述的环保型淀粉胶合剂,其中所述水溶性高分子为聚乙二醇、聚四亚甲基醚二醇、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺或聚烯丙胺。
8.根据权利要求1所述的环保型淀粉胶合剂,其中所述乳化剂为天然橡胶、苯乙烯、醋酸乙烯、压克力树酯、聚氨酯或环氧树酯。
9.根据权利要求1所述的环保型淀粉胶合剂,其中所述交联剂为三聚氰胺、三甲氧基三聚氰胺、三乙氧基三聚氰胺、六甲氧基三聚氰胺、或六乙氧基三聚氰胺。
10.根据权利要求1所述的环保型淀粉胶合剂,其中所述未经改性的原生淀粉∶所述水溶性高分子∶所述乳化剂∶所述水∶所述交联剂的重量百分比为(15-40%)∶(4-10%)∶(4-10%)∶(40-80%)∶(4-10%)。
11.根据权利要求1所述的环保型淀粉胶合剂,其中所述成份A∶所述成份B∶所述成份C的重量百分比为(15-40%)∶(60-85%)∶(4-10%)。
12.根据权利要求1所述的环保型淀粉胶合剂,其中所述环保型淀粉胶合剂的pH值约为5~8。
13.根据权利要求1所述的环保型淀粉胶合剂,其中所述环保型淀粉胶合剂不包括甲醛。
14.根据权利要求1所述的环保型淀粉胶合剂,其中所述环保型淀粉胶合剂应用于木材粘合上。
15.根据权利要求1所述的环保型淀粉胶合剂,其中所述环保型淀粉胶合剂符合中华民国国家标准CNS 2233尿素胶检验法的标准。
16.根据权利要求1所述的环保型淀粉胶合剂,其中所述环保型淀粉胶合剂符合中华民国国家标准CNS 1394普通合板的CNS Type1标准。
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