CN104845549A - 木材粘着剂及应用其的木材粘着方法和木材接合结构 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一种木材粘着剂、一种应用其的木材粘着方法及一种应用其的木材接合结构。所述木材粘着剂包括第一剂及第二剂，其中第一剂包括分子量约为15,000至500,000且取代度约为0.4至2.00的羧甲基纤维素钠盐，第二剂包括季铵盐聚合物。

Description

木材粘着剂及应用其的木材粘着方法和木材接合结构
技术领域
本发明涉及一种粘着剂及应用其的粘着方法和接合结构，特别涉及一种木材粘着剂及应用其的木材粘着方法和木材接合结构。
背景技术
木材粘着剂为诸多粘着剂中最广为使用的一种，其使用量超过总使用量的一半以上。其中，超过80％的木材粘着剂包括尿素甲醛树脂(urea-formaldehyde resin)及酚醛树脂(phenolic-formaldehyde resin)的至少一种作为主剂。然而，这类的树脂会因其硬化机制而持续释放出甲醛气体，此一时间甚至可能长达十几年。因此，环境会受到污染，人体健康也容易受到影响。是以，解决木材粘着剂的甲醛释放与环境污染问题，是时势所趋。
发明内容
在本发明中，提出一种使用生质材料的木材粘着剂。所使用的生质材料为纤维素衍生物。在本发明中，亦提出应用此种木材粘着剂的木材粘着方法及木材接合结构。
根据实施例，所述木材粘着剂包括第一剂及第二剂。第一剂包括羧甲基纤维素钠盐(sodium carboxymethyl cellulose)，其分子量约为15,000至500,000且其取代度约为0.4至2.00。第二剂包括季铵盐聚合物(polymeric quaternaryamine)。
根据实施例，所述木材粘着方法包括以下步骤。首先，提供第一木块及第二木块。接着，以木材粘着剂接合第一木块及第二木块，其中木材粘着剂包括第一剂及第二剂，第一剂包括分子量约为15,000至500,000且取代度约为0.4至2.00的羧甲基纤维素钠盐，第二剂包括季铵盐聚合物。
根据实施例，所述木材接合结构包括第一木块、第二木块及粘着层。粘着层接合第一木块及第二木块。粘着层是藉由混合木材粘着剂的第一剂及第二剂以及硬化该木材粘着剂而形成，其中木材粘着剂的第一剂包括分子量约为15,000至500,000、且取代度约为0.4至2.00的羧甲基纤维素钠盐，木材粘着剂的第二剂包括季铵盐聚合物。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举数个实施例及范例，作详细说明如下：
具体实施方式
本发明提供一种使用纤维素衍生物的木材粘着剂。纤维素衍生物的结构如化学式1所表示，其中R为H或CH2CO2Na，n为整数。
化学式1
根据实施例，木材粘着剂包括第一剂及第二剂。第一剂及第二剂可分开存放，待要使用时才加以混合，但不受限于此。
第一剂可为主剂。第一剂包括羧甲基纤维素钠盐(sodium carboxymethylcellulose)，其分子量约为15,000至500,000且其取代度约为0.4至2.00。在此，「取代度」的定义为纤维素的每个葡萄糖单元中羧甲基的平均数目。在一些实施例中，第一剂可更包括水，以水相存在，而羧甲基纤维素钠盐存在于水相中，但不受限于此。
第二剂可为硬化剂。第二剂包括季铵盐聚合物(polymeric quaternaryamine)。在一些实施例中，季铵盐聚合物可为由聚酰胺胺(polyamidoamine)与环氧氯丙烷(epichlorohydrin)反应而成的季铵盐聚合物。此季铵盐聚合物具有如化学式2所表示的单元，其中m为整数。
化学式2
在一些实施例中，第二剂可更包括水，以水相存在，而季铵盐聚合物存在于水相中，但不受限于此。
在一些实施例中，木材粘着剂还可包括多种添加物。举例来说，木材粘着剂可更包括填充物及耐燃剂中的至少一者。填充物可包括淀粉及木屑中的至少一者。这些添加物可以加在第一剂或第二剂中，也可以在木材粘着剂混合后才加入其中。在一些实施例中，可调整木材粘着剂的pH值，使木材粘着剂的pH值约为2至12。举例来说，可调整混合后的木材粘着剂的pH值，但不受限于此。
根据上述实施例的木材粘着剂是使用生质材料作为主剂，因此没有甲醛释放的问题，还不会受到石化材料日亦短缺的影响。
根据上述实施例的木材粘着剂是使用纤维素衍生物。比起一般使用的大豆蛋白(其为最广泛使用的生质材料)，纤维素衍生物在自然中的含量更为丰富，且不需自粮食作物中取得。因此，根据上述实施例的木材粘着剂具有制造及经济上的优势。此外，比起使用大豆蛋白的木材粘着剂而言，根据上述实施例的木材粘着剂还有较不易腐败及无大豆气味等使用上的优点。
应用根据上述任一实施例的木材粘着剂的木材粘着方法，可包括提供第一木块及第二木块，以及以木材粘着剂接合第一木块及第二木块。举例来说，木材粘着剂可包括第一剂及第二剂，第一剂包括分子量约为15,000至500,000且取代度约为0.4至2.00的羧甲基纤维素钠盐，第二剂包括季铵盐聚合物。
具体而言，第一木块及第二木块可经过前处理，例如可加热并维持一段时间，以除去水气、精油及挥发物等等并杀死虫卵。在打算要接合第一木块及第二木块时，可混合第一剂及第二剂。在一些实施例中，第一剂与第二剂的混合比例可约为0.25:1至1:0.1或约为0.7:1至1:0.2。接着，将混合后的木材粘着剂覆盖(例如以涂布方式覆盖)在第一木块及第二木块欲接合的表面上，可以在两个木块欲接合的表面都覆盖上木材粘着剂，也可以只在其中一个木块欲接合的表面覆盖上木材粘着剂。在此以后，可加压木材粘着剂使其硬化。在一些实施例中，可先在约5℃至45℃之下加压，压力约为10kg/cm2，加压时间约为10至30分钟，再于约90℃至230℃之下加压，压力约为10kg/cm2，加压时间约为3至25分钟，以加速木材粘着剂的硬化。
根据实施例的木材粘着剂的硬化包括多种反应机制。一者为季铵盐聚合物本身的交联(cross-link)，交联后可形成如化学式3之产物，其中R’为在此所述的季铵盐聚合物。
化学式3
一者为季铵盐聚合物与羧甲基纤维素钠盐之羟基、第一木块中的纤维素的羟基或第二木块中纤维素的羟基反应，形成-O-连接，产物如化学式4所示，其中R’’为羧甲基纤维素钠盐或纤维素等等。
化学式4
再一者为季铵盐聚合物与羧甲基纤维素钠盐的羧酸根负离子反应，形成-COO-连接，产物如化学式5所示，其中R’’’为羧甲基纤维素钠盐。
化学式5
由于木块与根据实施例的木材粘着剂间藉由复数种反应机制相互连接，因此藉由根据实施例的木材粘着方法，可获得良好的接合特性。
在一些实施例中，第一木块及第二木块的至少一者包括粒子板(particleboard)、定向刨花板(oriented strand board)、纤维板(fiberboard)、合板(plywood)、木芯板(block board)及积层板(laminate)中的至少一者。在一些实施例中，木材粘着剂的第一剂与第二剂可为水相存在。在一些实施例中，木材粘着剂还可包括多种添加物。举例来说，木材粘着剂还可包括填充物及耐燃剂中的至少一者。在一些实施例中，木材粘着剂的pH值可约为2至12，或者约为3至11.53。
应用根据上述任一实施例的木材粘着剂的木材接合结构，可以使用根据上述任一实施例的木材粘着方法加以接合。根据实施例，木材接合结构可包括第一木块、第二木块以及接合第一木块和第二木块的粘着层。粘着层是藉由混合根据上述任一实施例的木材粘着剂的第一剂及第二剂以及硬化该木材粘着剂而形成。举例来说，木材粘着剂可包括第一剂及第二剂，第一剂包括分子量约为15,000至500,000且取代度约为0.4至2.00的羧甲基纤维素钠盐，第二剂包括季铵盐聚合物。根据实施例的木材粘着剂可提供木材接合结构良好的接合特性。在一些实施例中，第一木块及第二木块的至少一者包括粒子板、定向刨花板、纤维板、合板、木芯板及积层板中的至少一者。
至此已提供多个实施例，对于木材粘着剂、木材粘着方法及木材接合结构进行描述。为了让根据实施例的木材粘着剂、木材粘着方法及木材接合结构更加清楚及易于理解，以下列举数个范例，配合对照例，进行更详细的说明。
<作为第一剂的水溶液1的制备>
[羧甲基纤维素钠盐水溶液1-1]
提供四口反应瓶。将880克去离子水加入其中。再缓慢地加入120克的羧甲基纤维素钠(C5678,SIGMA-ALDRICH)，其分子量为90,000、取代度为0.65至0.9。将反应瓶放入温度控制在50℃的油浴，以250rpm的速度搅拌溶解，时间达24小时以上。冷却后得到12wt％(重量百分比)的羧甲基纤维素钠盐水溶液1-1，以下称为水溶液1-1。
[羧甲基纤维素钠盐水溶液1-2]
提供四口反应瓶。将62.7克去离子水加入其中。再缓慢地加入937克的羧甲基纤维素钠(C4888,SIGMA-ALDRICH)，其分子量为250,000、取代度为0.7。将反应瓶放入温度控制在50℃的油浴，以250rpm的速度搅拌溶解，时间达24小时以上。冷却后得到6.27wt％的羧甲基纤维素钠盐水溶液1-2，以下称为水溶液1-2。
[羧甲基纤维素钠盐水溶液1-3]
提供四口反应瓶。将40克去离子水加入其中。再缓慢地加入960克的羧甲基纤维素钠(C5013,SIGMA-ALDRICH)，其分子量为700,000、取代度为0.65至0.85。将反应瓶放入温度控制在50℃的油浴，以250rpm的速度搅拌溶解，时间达24小时以上。冷却后得到4wt％的羧甲基纤维素钠盐水溶液1-3，以下称为水溶液1-3。
[羧甲基纤维素钠盐水溶液1-4]
提供四口反应瓶。将100克去离子水加入其中。再缓慢地加入900克的羧甲基纤维素钠(PR,第一工业制药)，其分子量为47,000、取代度为0.6至0.7。将反应瓶放入温度控制在50℃的油浴，以250rpm的速度搅拌溶解，时间达24小时以上。冷却后得到10wt％的羧甲基纤维素钠盐水溶液1-4，以下称为水溶液1-4。
[羧甲基纤维素钠盐水溶液1-5]
提供四口反应瓶。将120克去离子水加入其中。再缓慢地加入880克的羧甲基纤维素钠(7A,第一工业制药)，其分子量为27,000至33,000、取代度为0.7至0.8。将反应瓶放入温度控制在50℃的油浴，以250rpm的速度搅拌溶解，时间达24小时以上。冷却后得到12wt％的羧甲基纤维素钠盐水溶液1-5，以下称为水溶液1-5。
[羧甲基纤维素钠盐水溶液1-6]
提供四口反应瓶。将120克去离子水加入其中。再缓慢地加入880克的羧甲基纤维素钠(6A,第一工业制药)，其分子量小于27,000、取代度为0.7至0.8。将反应瓶放入温度控制在50℃的油浴，以250rpm的速度搅拌溶解，时间达24小时以上。冷却后得到12wt％的羧甲基纤维素钠盐水溶液1-6，以下称为水溶液1-6。
[羧甲基纤维素钠盐水溶液1-7]
提供四口反应瓶。将107克去离子水加入其中。再缓慢地加入893克的羧甲基纤维素钠(PL-15,第一工业制药)，其取代度为0.45至0.55。将反应瓶放入温度控制在50℃的油浴，以250rpm的速度搅拌溶解，时间达24小时以上。冷却后得到10.7wt％的羧甲基纤维素钠盐水溶液1-7，以下称为水溶液1-7。
<作为第二剂的水溶液2的制备>
使用聚酰胺胺-环氧氯丙烷树脂(557H,Hercules)，其为12.5wt％的水溶液，pH值约为4，以下称为水溶液2。
<关于作为第一剂的水溶液1与作为第二剂的水溶液2的比例的测试>
[范例1]
取1.0克水溶液1-1及3.0克水溶液2搅拌均匀，配制成木材粘着剂1。将木材粘着剂1涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续使用双柱式拉力试验机的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温(例如25℃)浸水24小时，再于室温自然干燥两天，才进行拉力测试。拉力测试是以双柱式拉力试验机(广铼仪器股份有限公司)进行测试。
[范例2]
取2.0克水溶液1-1及2.0克水溶液2搅拌均匀，配制成木材粘着剂2。将木材粘着剂2涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，再于室温自然干燥两天，才进行拉力测试。
[范例3]
取3.0克水溶液1-1及1.0克水溶液2搅拌均匀，配制成木材粘着剂3。将木材粘着剂3涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，再于室温自然干燥两天，才进行拉力测试。
[比较例1]
将水溶液2涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，再于室温自然干燥两天，才进行拉力测试。
[比较例2]
将水溶液1-1涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温(例如25℃)浸水24小时，再于室温自然干燥两天，才进行拉力测试。
[测试结果]
以上范例及比较例的测试结果如表1所列。其中，“生质材料占的比例”意味着生质材料(在此及以下大部分的范例、比较例中为羧甲基纤维素钠，而在某些比较例中为大豆蛋白)占总重量的比例。部分拉力测试的结果为大于某数值，意指在拉力为该数值时发生木材断裂，而无法测试出分离粘着剂所需的拉力。可以看出，只使用水溶液1-1(亦即，未使用作为第二剂的季铵盐聚合物水溶液)或只使用水溶液2(亦即，未使用作为第一剂的羧甲基纤维素钠盐水溶液)都无法得到良好的接合效果。相较于此，使用根据范例的木材粘着剂，在相当广的比例范围内，都可以得到良好的接合效果。并且，即使在经过浸水24小时的情况下，使用根据范例的木材粘着剂也可得到良好的接合效果，这亦证明了根据实施例及范例的木材粘着剂还具有一定的耐湿性。
表1
[范例4]
取2.0克水溶液1-2及1.0克水溶液2搅拌均匀，配制成木材粘着剂4。将木材粘着剂4涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，再于室温自然干燥两天，才进行拉力测试。
[范例5]
取6.0克水溶液1-2及1.0克水溶液2搅拌均匀，配制成木材粘着剂5。将木材粘着剂5涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，再于室温自然干燥两天，才进行拉力测试。
[比较例3]
将水溶液1-2涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，再于室温自然干燥两天，才进行拉力测试。
[测试结果]
以上范例及比较例的测试结果如表2所列。其中部分拉力测试的结果为大于某数值，意指在拉力为该数值时发生木材断裂，而无法测试出分离粘着剂所需的拉力。可以看出，只使用水溶液1-2(亦即，未使用作为第二剂的季铵盐聚合物水溶液)或只使用水溶液2(亦即，未使用作为第一剂的羧甲基纤维素钠盐水溶液)都无法得到良好的接合效果。相较于此，使用根据范例的木材粘着剂，在各个比例范围都可以得到良好的接合效果。并且，即使在经过浸水24小时的情况下，使用根据范例的木材粘着剂也可得到良好的接合效果，这证明了根据实施例及范例的木材粘着剂还具有一定的耐湿性。
表2
<关于木材粘着剂的pH值的测试>
[范例6]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及0.88克的盐酸水溶液(浓盐酸占18.5wt％的稀释水溶液，以下称为HCl水溶液)搅拌均匀，配制成木材粘着剂6。将木材粘着剂6涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，未经干燥直接做拉力测试。于两剂混合后，测试木材粘着剂6的pH值与25℃下粘度随时间的变化(potlife)。pH值是以pH计(pH meter6250,JENCO electronics)进行测试。粘度变化是使用粘度计(DV-III,BROOK Field)以Spindle28在30rpm的转速测量木材粘着剂6在混合后30分钟及5小时的粘度，再计算其粘度变化百分比。
[范例7]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及0.385克的HCl水溶液搅拌均匀，配制成木材粘着剂7。将木材粘着剂7涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，未经干燥直接做拉力测试。并且于两剂混合后，测试木材粘着剂7的pH值与25℃下粘度随时间的变化。pH值是以pH计进行测试。粘度变化是使用粘度计(DV-III,BROOK Field)以Spindle29在60rpm的转速测量木材粘着剂7在混合后30分钟及5小时的粘度，再计算其粘度变化百分比。
[范例8]
取15.0克水溶液1-1及5.0克水溶液2搅拌均匀，配制成木材粘着剂8。将木材粘着剂8涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，未经干燥直接做拉力测试。并且于两剂混合后，测试木材粘着剂8的pH值与25℃下粘度随时间的变化。pH值是以pH计进行测试。粘度变化是使用粘度计以Spindle28在30rpm的转速测量木材粘着剂8在混合后30分钟及5小时的粘度，再计算其粘度变化百分比。
[范例9]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及0.206克的氢氧化钠水溶液(浓氢氧化钠溶液占10wt％的稀释水溶液，以下称为NaOH水溶液)搅拌均匀，配制成木材粘着剂9。将木材粘着剂9涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，未经干燥直接做拉力测试。并且于两剂混合后，测试木材粘着剂9的pH值与25℃下粘度随时间的变化。pH值是以pH计进行测试。粘度变化是使用粘度计以Spindle28在30rpm的转速测量木材粘着剂9在混合后30分钟及5小时的粘度，再计算其粘度变化百分比。
[范例10]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及0.5克的NaOH水溶液搅拌均匀，配制成木材粘着剂10。将木材粘着剂10涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，未经干燥直接做拉力测试。并且于两剂混合后，测试木材粘着剂10的pH值与25℃下粘度随时间的变化。pH值是以pH计进行测试。粘度变化是使用粘度计以Spindle28在30rpm的转速测量木材粘着剂10在混合后30分钟及5小时的粘度，再计算其粘度变化百分比。
[范例11]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及0.69克的NaOH水溶液搅拌均匀，配制成木材粘着剂11。将木材粘着剂11涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，未经干燥直接做拉力测试。并且于两剂混合后，测试木材粘着剂11的pH值与25℃下粘度随时间的变化。pH值是以pH计进行测试。粘度变化是使用粘度计以Spindle29在60rpm的转速测量木材粘着剂11在混合后30分钟及5小时的粘度，再计算其粘度变化百分比。
[范例12]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及1.039克的NaOH水溶液搅拌均匀，配制成木材粘着剂12。将木材粘着剂12涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，未经干燥直接做拉力测试。并且于两剂混合后，测试木材粘着剂12的pH值与25℃下粘度随时间的变化。pH值是以pH计进行测试。粘度变化是使用粘度计以Spindle28在30rpm的转速测量木材粘着剂12在混合后30分钟及5小时的粘度，再计算其粘度变化百分比。
[范例13]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及1.5克的NaOH水溶液搅拌均匀，配制成木材粘着剂13。将木材粘着剂13涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，未经干燥直接做拉力测试。并且于两剂混合后，测试木材粘着剂13的pH值与25℃下粘度随时间的变化。pH值是以pH计进行测试。粘度变化是使用粘度计以Spindle29在60rpm的转速测量木材粘着剂13在混合后30分钟及5小时的粘度，再计算其粘度变化百分比。
[比较例4]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及2克的HCl水溶液搅拌均匀，配制成比较用木材粘着剂。将此一比较用木材粘着剂涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，未经干燥直接做拉力测试。并且于两剂混合后，测试此比较用木材粘着剂的pH值。pH值是以pH计进行测试。因发生相分离，所以未测试出其粘度变化结果
[比较例5]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及2.54克的NaOH水溶液搅拌均匀，配制成比较用木材粘着剂。将此一比较用木材粘着剂涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，未经干燥直接做拉力测试。并且于两剂混合后，测试此一比较用木材粘着剂的pH值与25℃下粘度随时间的变化。pH值是以pH计进行测试。粘度变化是使用粘度计以Spindle29在60rpm的转速测量此一比较用木材粘着剂在混合后30分钟及5小时的粘度，再计算其粘度变化百分比。
[测试结果]
以上范例及比较例的测试结果如表3所列。在粘度变化及拉力测试的部分，因为每个范例、比较例的多个样品测出的结果有偏差值，只大略地列出其范围。粘度变化在50％以下者为极佳，大于50％但小于100％者也不错，100％以上为普通状况，可视需求选择合适者使用，但200％以上则不适合使用。拉力测试的结果在15kg/cm2以上为极佳，小于15kg/cm2而大于8kg/cm2者也不错，小于等于8kg/cm2而大于3kg/cm2者为普通状况，可视需求选择合适者使用，但3kg/cm2以下则不适合使用。可以看出，在过酸或过碱的情况下都无法得到良好的粘度变化结果及接合效果。相较于此，使用根据范例的木材粘着剂，在相当广的pH值范围内，特别是在pH约为2至12的范围内，都可以得到良好的粘度变化结果及接合效果。并且，即使在经过浸水24小时的情况下，使用根据范例的木材粘着剂也可得到良好的接合效果。
表3
<关于作为第一剂的水溶液1中的羧甲基纤维素钠盐的分子量与取代度的测试>
[范例14]
取30.0克水溶液1-2、5.0克水溶液2及0.5克的NaOH水溶液搅拌均匀，配制成木材粘着剂14。将木材粘着剂14涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，未经干燥直接做拉力测试。并且于两剂混合后，测试木材粘着剂14的pH值与25℃下粘度随时间的变化。pH值是以pH计进行测试。粘度变化是使用粘度计以Spindle28在15rpm的转速测量木材粘着剂14在混合后30分钟及5小时的粘度，再计算其粘度变化百分比。
[范例15]
取15.0克水溶液1-1、5.0克水溶液2及0.5克的NaOH水溶液搅拌均匀，配制成木材粘着剂15。将木材粘着剂15涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，未经干燥直接做拉力测试。并且于两剂混合后，测试木材粘着剂15的pH值与25℃下粘度随时间的变化。pH值是以pH计进行测试。粘度变化是使用粘度计以Spindle28在30rpm的转速测量木材粘着剂15在混合后30分钟及5小时的粘度，再计算其粘度变化百分比。
[范例16]
取18.75克水溶液1-4、5.0克水溶液2及0.5克的NaOH水溶液搅拌均匀，配制成木材粘着剂16。将木材粘着剂16涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，未经干燥直接做拉力测试。并且于两剂混合后，测试木材粘着剂16的pH值与25℃下粘度随时间的变化。pH值是以pH计进行测试。粘度变化是使用粘度计以Spindle28在30rpm的转速测量木材粘着剂16在混合后30分钟及5小时的粘度，再计算其粘度变化百分比。
[范例17]
取15.0克水溶液1-5、5.0克水溶液2及0.5克的NaOH水溶液搅拌均匀，配制成木材粘着剂17。将木材粘着剂17涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，未经干燥直接做拉力测试。并且于两剂混合后，测试木材粘着剂17的pH值与25℃下粘度随时间的变化。pH值是以pH计进行测试。粘度变化是使用粘度计以Spindle28在60rpm的转速测量木材粘着剂17在混合后30分钟及5小时的粘度，再计算其粘度变化百分比。
[范例18]
取15.0克水溶液1-6、5.0克水溶液2及0.5克的NaOH水溶液搅拌均匀，配制成木材粘着剂18。将木材粘着剂18涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，未经干燥直接做拉力测试。并且于两剂混合后，测试木材粘着剂18的pH值与25℃下粘度随时间的变化。pH值是以pH计进行测试。粘度变化是使用粘度计以Spindle29在100rpm的转速测量木材粘着剂18在混合后30分钟及5小时的粘度，再计算其粘度变化百分比。
[范例19]
取16.8克水溶液1-7、5.0克水溶液2及0.5克的NaOH水溶液搅拌均匀，配制成木材粘着剂19。将木材粘着剂19涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，后湿湿的未经干燥直接做拉力测试。并且于两剂混合后，测试木材粘着剂19的pH值与25℃下粘度随时间的变化。pH值是以pH计进行测试。粘度变化是使用粘度计以Spindle29在60rpm的转速测量木材粘着剂19在混合后30分钟及5小时的粘度，再计算其粘度变化百分比。
[比较例6]
取45.0克水溶液1-3、5.0克水溶液2及0.5克的NaOH水溶液搅拌均匀，配制成比较用的木材粘着剂。将此一比较用的木材粘着剂涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，未经干燥直接做拉力测试。并且于两剂混合后，测试此一比较用的木材粘着剂的pH值与25℃下粘度随时间的变化。pH值是以pH计进行测试。粘度变化是使用粘度计以Spindle29在40rpm的转速测量此一比较用的木材粘着剂在混合后30分钟及5小时的粘度，再计算其粘度变化百分比。
[比较例7]
将大豆蛋白(Soy polymer,LVH)配制成26wt％的水溶液，以下称为大豆蛋白水溶液。取7.5克大豆蛋白水溶液、5.0克水溶液2及0.5克的NaOH水溶液搅拌均匀，配制成比较用的木材粘着剂。将此一比较用的木材粘着剂涂布于两个木片间，其中，木片为10公分×1公分的长条形状，以利于后续的拉力测试，涂布面积为1平方公分。木片堆叠后再以200psi的压力于120℃加压20分钟使木材粘着剂硬化，完成木片的接合。接合好的木片进行两项测试。测试1是在木片接合好后便进行拉力测试。测试2是先将接合好的木片于室温浸水24小时，未经干燥直接做拉力测试。并且于两剂混合后，测试此一比较用的木材粘着剂的pH值与25℃下粘度随时间的变化。pH值是以pH计进行测试。粘度变化是使用粘度计以Spindle29在40rpm的转速测量此一比较用的木材粘着剂在混合后30分钟及5小时的粘度，再计算其粘度变化百分比。
[测试结果]
以上范例及比较例的测试结果如表4所列。在粘度变化及拉力测试的部分，因为每个范例、比较例的多个样品测出的结果有偏差值，只大略地列出其范围。粘度变化在50％以下者为极佳，大于50％而小于100％者也不错，100％以上为普通状况，200％以上则不适合使用。拉力测试的结果在15kg/cm2以上为极佳，小于15kg/cm2而大于8kg/cm2者也不错，小于8kg/cm2而大于3kg/cm2者为普通状况，3kg/cm2以下则不适合使用。可以看出，使用根据范例的木材粘着剂，在相当广的分子量及取代度范围内，都可以得到良好的粘度变化结果及接合效果。其中，又以分子量约为15,000至250,000及取代度大于0.4的状况更佳。并且，即使在经过浸水24小时的情况下，使用根据范例的木材粘着剂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粘着剂作为比较例(比较例7)，可以看出，根据范例的木材粘着剂并不比使用大豆蛋白的木材粘着剂逊色。
表4
综上所述，由于根据实施例的木材粘着剂是使用生质材料作为主剂，因此没有甲醛释放的问题，还不会受到石化材料日亦短缺的影响。并且，由于根据实施例的木材粘着剂是使用纤维素衍伸物，比起使用大豆蛋白的木材粘着剂而言，具有制造上、经济上及较不易腐败且无大豆气味等使用上的优点。此外，根据实施例的木材粘着剂还可提供良好的接合效果和一定程度的耐湿性。
根据实施例的木材粘着方法和木材接合结构因应用此种木材粘着剂，同样有上述优势。
虽然本发明已以数个实施例及范例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明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，当可作各种更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (14)

1.一种木材粘着剂，包括：
第一剂，包括：
羧甲基纤维素钠盐，该羧甲基纤维素钠盐的分子量为15,000至500,000且该羧甲基纤维素钠盐的取代度为0.4至2.00；以及
第二剂，包括：
季铵盐聚合物。
2.如权利要求1所述的木材粘着剂，其中所述季铵盐聚合物为聚酰胺胺与环氧氯丙烷反应而成的季铵聚合物。
3.如权利要求1所述的木材粘着剂，其中
所述第一剂更包括水，所述羧甲基纤维素钠盐存在于水相中，且
所述第二剂更包括水，所述季铵盐聚合物存在于水相中。
4.如权利要求1所述的木材粘着剂，pH值为2至12。
5.一种木材粘着方法，包括：
提供第一木块及第二木块；以及
以木材粘着剂接合所述第一木块及所述第二木块，其中所述木材粘着剂包括第一剂及第二剂，所述第一剂包括分子量为15,000至500,000且取代度为0.4至2.00的羧甲基纤维素钠盐，所述第二剂包括季铵盐聚合物。
6.如权利要求5所述的木材粘着方法，其中以所述木材粘着剂接合所述第一木块及所述第二木块的步骤，包括：
混合所述第一剂及所述第二剂；
覆盖所述木材粘着剂于所述第一木块及所述第二木块的至少一者上；以及
硬化所述木材粘着剂。
7.如权利要求6所述的木材粘着方法，其中所述第一剂与所述第二剂的混合比例为0.25:1至1:0.1。
8.如权利要求6所述的木材粘着方法，其中所述第一剂与所述第二剂的混合比例为0.7:1至1:0.2。
9.如权利要求6所述的木材粘着方法，其中硬化所述木材粘着剂的步骤包括在5℃至45℃，以10kg/cm2的压力加压10至30分钟。
10.如权利要求9所述的木材粘着方法，其中硬化所述木材粘着剂的步骤更包括在90℃至230℃，以10kg/cm2的压力加压3至25分钟。
11.如权利要求5所述的木材粘着方法，更包括前处理所述第一木块及所述第二木块。
12.如权利要求11所述的木材粘着方法，其中前处理的步骤包括加热。
13.一种木材接合结构，包括：
第一木块；
第二木块；以及
粘着层，所述粘着层接合所述第一木块及所述第二木块，所述粘着层是藉由混合木材粘着剂的第一剂及第二剂以及硬化所述木材粘着剂而形成，其中所述木材粘着剂的第一剂包括分子量为15,000至500,000且取代度为0.4至2.00的羧甲基纤维素钠盐，所述木材粘着剂的第二剂包括季铵盐聚合物。
14.如权利要求13所述的木材接合结构，其中所述第一木块及所述第二木块的至少一者包括粒子板、定向刨花板、纤维板、合板、木芯板及积层板中的至少一者。
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