环保型淀粉胶合剂 【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尿素胶检验法地规定，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。