专利名称：用于木材粘结的可调混合性粘合剂系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种粘合剂系统，这种系统包括三聚氰胺-甲醛树脂，酚醛树脂，胶联聚醋酸乙烯乳液树脂，这些树脂通过酸或者加热被凝固。
背景技术：
众所周知的是，各种胶水和附着物将片状的木材粘合在一起。一种广泛用于木材加工工业的胶粘结合是指连接。这种指连接可以垂直应用在双头螺栓上，和薄板状的横梁上。这种连接通过一种方法制造，因此，楔形指是用车床加工尾端或者是木材的边缘纹理被连接起来，和粘合物被应用在指形的暴露面上。指形楔在两片木材上的任何一片上被耦合，以至在木材的一片中突出指形，将陷入在另一片木材中割开的槽中，并且施加于尾端的压力，以至楔形指被“琐”在一起。尾端的压力将提供足够的压力对在指形倾斜面之间的粘合剂之上，以至于粘合剂将牢固的将两片木材结合在一起，并且这种粘结有足够的强度和牢固性。在建筑的叠层梁中的应用，几个结果片层将被粘合在一起，并且应用在负重环境中。指形连接广泛用于非建筑领域的应用，以生产更长的指形连接长度的更好的质量的木材，从具有很多缺陷的木材中。
多乙酸乙烯酯已经广泛用做粘合剂。粘合剂是从普通的胶联的多乙酸乙烯酯而来，其防潮性能差。水可溶性树脂，如间苯二酚甲醛树脂，尿素甲醛树脂，三聚氰胺甲醛树脂或苯酚-甲醛树脂。这些树脂已经被加到多乙酸乙烯酯的水合乳液中，以提高防水性，以及粘合剂的其他特性。这是因为很多乙烯醋酸粘合剂不符合ASTM的标准，对于外部的非建筑木材，尤其是ASTM D-575和ASTM D-5572对于边缘凝胶和普通的指形连接木材。
Mudge等人(美国专利号5,434,216)发现从乙烯基醋酸盐N末端甲基丙烯酰胺聚合乳液中制备的粘合剂，其中用1.5％到2.5％相对于88％的水解聚乙烯醇稳定化，和1％到4％相对于95-99.5％水解聚乙烯醇稳定化，通过不仅仅是指形楔木材的需要，不仅ASTMD3110需要边缘粘合的木材。
Walisser等人(美国专利号5,952,440)结合在本文献中，教导了一种可固化的，碱性的，三聚氰胺改性的，苯酚-甲醛树脂，从一种初始的酚醛树脂，包括从0.5％到2.5％的自由甲醛，通过使用每100份初始树脂，1到12份的三聚氰胺来清除甲醛。
三聚氰胺的固体在液体石炭酸中，对于玻璃纤维的绑缚，具有很大的经济上的重要性，因为1.三聚氰胺减少了甲醛的挥发，在C阶段(绑缚-固化)操作中；2.氮在结果的三聚氰胺甲醛反应产品中，产品已经被附着在高耦合稳定的三聚氰胺分子中，如此以至散发气味的产品，如三甲胺不形成，在正常的高温固化操作，用于固化附着。散发气味的三甲胺的构型是一个重大的问题对于特定应用，当尿素包括石炭酸作为附着剂的时候，因为尿素是热耦合不稳定材料；3.三聚氰胺本身具有足够的水溶性，以使其直接附着在稀释的玻璃纤维附着物上；4.三聚氰胺是一种无毒、无危险、相对便宜、高排水量的化学物质。
普通的木材粘合剂包括树脂，其可以通过酸或热固化。如果固化粘合剂的PH数值低于2.5，工业标准认同的产品除非是建筑用的，因为木材是易于腐化的。在固化之前的粘合剂PH数值是指湿PH值。固化的的在玻璃上的PH数值在ASTM D1583中描述的，是作为固化的PH数值。普通的两部分催化胶联的多乙酸乙烯酯树脂具有湿PH数值在1到3左右，通常的固化PH数值低于2.5。
因此，目前需要一种粘合剂系统，这种粘合剂系统具有非常好的粘合特性，在环境温度下固化迅速，声波频率(R/F)和热压固化，是有色光，并且在应用于建筑时候，固化凝胶的PH数值在2.5以上。
发明概述本发明的实施例直接表述了一种粘合剂系统，所述系统包括三聚氰胺-甲醛树脂、一种酚醛树脂、和一种胶联的聚醋酸乙烯乳液树脂的混合物，所述混合物用酸或是热固化。
图1.用本发明中的粘合剂制成的平均强度的固化花旗松木条，同单个成分制成的粘合剂的平均强度的固化花旗松木条相比较，所述粘合剂的PH值在2.5到4之间。木条的间歇负载可以通过一个周期，四个小时的沸腾测试来测量。
图2.用本发明中的粘合剂制成的平均强度的固化花旗松木条，同单个成分制成的粘合剂的平均强度的固化花旗松木条相比较，所述粘合剂的PH值在2.5到4之间。木条的间歇负载可以通过AVP测试来测量。
图3.用本发明中的粘合剂制成的花旗松木条的耗损百分比，同单个成分制成的粘合剂的花旗松木条的耗损百分比相比较，中所述粘合剂的PH值在2.5到4之间。木条的耗损百分率可以通过一个周期，四个小时的沸腾测试来测量。
图4.用本发明中的粘合剂制成的花旗松木条的耗损百分比，同单个成分制成的粘合剂的花旗松木条的耗损百分比相比较，所述粘合剂的PH值在2.5到4之间。木条的耗损百分率可以通过AVP测试来测量。
图5.图解了用本发明粘合剂制成的花旗松木条的耐性，Wonderbond MR-70，和苯酚间苯二酚甲醛(PRF)树脂在6周期，24小时煮沸和AVP测试。粘合剂通过不同速度的声波频率固化。
图7.花旗松木条的平均间歇负载，用不同比率的WonderbondEPR-47和Wonderbond EPR-70在2周期8小时的煮沸测试。
图8.花旗松木条的平均间歇负载，用不同比率的WonderbondEPR-47和Wonderbond EPR-70进行AVP测试。
图9.同花旗松木条的木材耗损百分比相比较，用不同比率的Wonderbond EPR-47和Wonderbond EPR-70在2周期8小时的煮沸测试。
图10.同花旗松木条的木材耗损百分比相比较，用不同比率的Wonderbond EPR-47和Wonderbond EPR-70进行AVP测试。
图11.表示了花旗松木平均的木材耗损百分比，花旗松木是用不同比率的缓冲器Wonderbond EPR-47和Wonderbond EPR-70，在调整至2周期，8小时沸腾，10周期，40小时沸腾和进行AVP测试。
图12.图示了花旗松木的平均间歇负载，其中花旗松木是用不同比率的缓冲器Wonderbond EPR-47和Wonderbond EPR-70，在调整至2周期，8小时沸腾，10周期，40小时沸腾和进行AVP测试。
图13.图示了在冷却花旗松木的层压板上的ASTM D-2559分层测试结果。
图14.图示了在南方黄松木的层压板上的ASTM D-2559分层测试结果。
发明详述本发明的实施例，提供了一种粘合剂，所述粘合剂包括一种新的成分的组合，其在很多重要的工业用途上表现出非常好的粘结特性，包括，木材，木材基底的表面、边缘、指形楔或是通道方向(网丝或边缘)。所述粘合剂系统包括一种组合物，这种组合物包括三聚氰胺-甲醛树脂、一种苯酚醛树脂、和一种胶联的聚醋酸乙烯乳液树脂，其中所述的组合物通过酸或者热被固化。通过不同含量的成分，以及酸，粘合剂系统可以展现出不同的附着特性以满足不同的附着需求。
不同种类的三聚氰胺-甲醛树脂利记博彩app已经被共知。三聚氰胺-甲醛树脂包括甲基化的和非甲基化的三聚氰胺-甲醛树脂。例子包括但是不限于，Cascomel MF-2L，Wonderbond MR-70，Cascomel MF-1L，Cascomel MO-608B(可从Borden Chemical，Inc.of Columbus，Ohio购得)，和他们之间的组合物。优选的三聚氰胺-甲醛树脂是Wonderbond MR-70。三聚氰胺-甲醛树脂的含量范围为基于混合物总重量，的5％-50％。
不同种类的酚醛树脂的制造方法已经被共知。酚醛树脂包括，高分子量的石炭酸树脂，优选的酚醛树脂是酚醛树脂粘合剂433-156和酚醛树脂粘合剂433-156A，可从Borden Chemical，Inc购得。酚醛树脂的含量范围是基于混合物总重的10％-50％。
胶联聚醋酸乙烯乳液树脂，包括但是不限于Polyvac MB-CB，Polyvac MB-42 1或者他们的混合物。优选的胶联聚醋酸乙烯乳液是Polyvac MB-CB，可从Franklin International of Columbus，Ohio购得。胶联聚醋酸乙烯乳液树脂的含量范围基于混合物总重量的23％-72％。
酚醛树脂可以同胶联聚醋酸乙烯乳液树脂相结合。包括酚醛树脂和胶联聚醋酸乙烯乳液树脂的一种产品是EPR-47，可以从BordenChemical，Inc.of Columbus，Ohio购得。
优选的是酸是符合布仑斯惕酸定义的酸(如任何分子或者离子可以作为质子供体)或者劳里酸(如任何分子或者质子的离子可以作为电子对受体)。
布仑斯惕酸包括但是不限于蚁酸、甲硫酸、甲基磺酸。优选的是Wonderbond增强剂M-400L and Wonderbond增强剂M-600L，可以从Borden Chemical，Inc.of Columbus，Ohio购得。优选的劳里酸是铝的氯化物，优选的是M-318 LY，可以从Borden Chemical，Inc.ofColumbus，Ohio购得。酸的含量范围是基于组合物总重量的1％-20％。但是，这个含量将随着特定的稀释剂的不同而发生变化。典型的对于酸的稀释剂的含量范围是28％-95％(重量)。一种有效量的酸，是酸的数量足以将混合物的PH值改变至1-5，优选的是3.5到4.5。
本发明中粘合剂成分可以被混合在一起，没有特定的混合顺序的要求。本发明的粘合剂混合物可以用这样的方法制备，首先将三聚氰胺甲醛树脂同一种酚醛树脂和胶联聚乙酸乙烯酯乳液相混合。在三聚氰胺-甲醛树脂，酚醛树脂和胶联聚醋酸乙烯乳液混合物制备完成之后，可以向其中加入酸。
本发明的粘合剂可以通过预混合酚醛树脂、胶联聚醋酸乙烯乳液，和酸相混合而制得。这种三聚氰胺甲醛树脂可以通过，预先混合制得。
本发明所述粘合剂还可以通过预混合酸、和聚醋酸乙烯乳液或在三聚氰胺-甲醛树脂，然后加入其他的成分而制得。
本发明一个优选的实施例，包括一种混合物，这种混合物包括70份的Wonderbond EPR-47，30份Wonderbond MR-70，和10份的95％蚁酸水溶液，或是10份70％甲硫酸水溶液。
本发明中的粘合剂可以适用不同种类的软的或是硬的木材，包括但是不限于，花旗松木、白松、落叶松、美国黄松、南方黄松以及他们的组合。其中优选的是花旗松木、美国黄松、南方黄松。
本发明所述粘合剂，可以用于不同种类的木材，其中两片或者多片固体木材的连接或者是复合的木材都是可以应用的。本发明中的一个应用粘合剂的实施例，是垂直的指连接或者是面层。粘合剂在两片木层中的应用，和垂直指连接的压力大概是400-800psi，在面层上施加的是150psi，应用在指连接的木材上大约30秒钟，在木材的面层上12小时。此后，连接的木材在环境温度70°F下固化24小时或者更长时间。
本发明的粘合剂系统可以通过制作两层的花旗松木的木条来评估。花旗松木被切成大概2.5英寸宽，12英寸长，3/4英寸厚的板层。称重单独的板层，和两个重量相同的板层，用粘合剂从一个方位粘合起来，来评价所述粘合剂。应用在木条上压力大概为150psi，在大于700F的环境温度下作用12小时。固化其他的木条，通过R/F，对于特殊的时间段。木条被切割为5份相同的测试样本。测试样本经过2个周期，8小时的煮沸，10个周期，40小时的煮沸；和冷却水加速真空压力(AVP)测试。对于2循环，8小时的煮沸测试，一个试验样本在水中煮沸约两个连续的周期，其中每个周期4小时。10个周期，40小时的煮沸，一个试验样本在水中煮沸10个连续周期，每个周期4小时。AVP测试和2周期，8小时的煮沸测试，根据ASTM575 1-99来进行。
在煮沸和AVP测试之后，木条的凝胶附着，测试修剪强度和木材的耗损率，根据ASTM D-5572和D-575。在测试样品被剪切，研究破损区域。如果整个木材上是剪切区域或张力区域，木材将被100％损坏。如果整个区域在粘结带上，木材的损坏率是0％。损坏率越高，粘结带越好。间歇负载测试根据ATSM D-575 1来进行，测试设备可以从Tinius Olsen Universal Testing Machine of Philadelphia，Pennsylvania购得。
此外，花旗松木或是南方黄松的六层板用本发明的粘合剂制成。每个板层是1/4英寸厚，51/2英寸宽，18英寸长。将每层板称重，具有同样重量的六个板层和纹理方向的木材用粘合剂连接在一起用来测评。在高于700°F的环境温度下，将150psi的压力施加于板层上12小时。板层被切分成四份相等的测试样品。
本发明的粘结系统被进一步测试，通过制造指形连接的螺栓和对断裂模数(MOR)的测试，已经根据WWPA101.97的切割强度测试。
例1.
图示本发明所述粘合剂，通过比较花旗松木条的物理特性，该花旗松木是通过粘合剂混合物的单独成分制成的，和用本发明中新的混合物在不同PH值情况下制成的花旗松木条的物理特性相比较。花旗松木条的测试样本被用于煮沸和冷却水的加速真空压力(AVP)测试，以测定间歇负载(psi)和木材的耗损(WF)。三聚氰胺-甲醛树脂为Wonderbond MR-70，酚醛树脂和胶联聚醋酸乙烯乳液是WonderbondMR-47。胶联聚醋酸乙烯是Polyvac MB-CB(PVAc)。本发明中的粘合剂混合物是70Pbw(Pbw，重量份数)的Wonderbond EPR-47和30Pbw(Pbw，重量份数)的Wonderbond MR-70。粘合剂系统的PH值将被调节到理想的数值通过使用95％的蚁酸(Wonderbond HardenerM-600L)。制作20个样本，这些样本中包括了上述的每一种粘合剂。平均的间歇负载和木材耗损数值由所加入的每一组样品的数值来决定，和在各个组中所分开的样品数来决定，结果如图1-4中所示。
如图1-4所示，本发明中粘合剂混合物显示了更好的煮沸和AVP强度和木材耗损率。本发明的粘合剂混合物还具有更好的AVP强度和木材耗损特性，相对于，三聚氰胺树脂(Wonderbond MR-70)的固化PH值在2.5之下。
例2.
用各种粘合剂制成的花旗松木，这些花旗松木是用声波频率(R/F)固化的。R/F固化用5千瓦声波发电机来完成，这种设备可以从L&L Machinery of N.Wilkesboro，North Carolina购得，并设置在0.44到0.60amps。这些样品暴露于R/F之中20、40和60秒。测试的样本，包括上述的粘合剂，经历了6周期、24小时沸腾测试和AVP测试。PH值用Wonderbond强化剂M-600L调节到3.5，粘合剂系统可以分为酚醛树脂粘合剂RF5445S和Cascoset FM-6310L粘合剂系统。酚醛树脂粘合剂RF5445S和Cascoset FM-6310L粘合剂的PH值是8。粘合剂的比值是2.3∶1的酚醛树脂粘合剂RF5445S和Cascoset FM-6310L粘合剂；Wonderbond MR-70用3％(重量的)甲酸钠为缓冲剂(基于组合物总重量)；70∶30的Wonderbond MR-70和酚醛树脂粘合剂433-156；50∶50的nderbond EPR-47和Wonderbond MR-70；Wonderbond MR-70；90份的Wonderbond MR-70和10份的Cascomel MO-608B。平均的耐受度和木材耗损值如图5和图6所示。
酚醛树脂粘合剂RE 5445 S和Cascoset FM-63 1 0L粘合剂系统是一种酚间苯二酚甲醛(PITh)，高胶联热固树脂。Cascocet FM-631 0L是一种多聚甲醛催化剂。如图5所示，当将酚醛树脂粘合剂RE5445 S和Cascoset FM-63 10L粘合剂系统相比较时候，本发明的粘合剂系统有相当好的AVP强度和更好的AVP木材耗损率。
图5和图6进一步表示了本发明粘合剂混合物表示了更好的水煮沸和AVP强度相对于仅是三聚氰胺来说。
例3.
花旗松木板层用各种比率的在PH数值2.5情况下的，WonderbondEPR-47和Wonderbond MR-70。10份木条样本包括不同比率的测试。Wonderbond EPR-47和Wonderbond MR-70的混合物将被10Pbw的强化剂M-600L酸化。样本的强度和木材耗损百分比在2周期，8小时煮沸和AVP测试后的结果，如图7，8，9和10所示。
如图7，8，9和10所示，粘合剂系统含有大于50％含量的Wonderbond EPR-47，它具有理想的附着强度和木材损伤特性。
例4.
花旗松木的两层木条根据ASTM D 5751-9中所述的程序来制备；但是不同比率的Wonderbond EPR-47含有3％(重量)的缓冲剂和Wonderbond MR-70作为粘合剂。每个组的六只木条被至于2周期煮沸，10周期煮沸，和AVP测试中，因此木材耗损百分比和间歇负载已经被决定了。结果如图11和12所示。
如图11所示，70∶30的Wonderbond EPR-4，含有3％(重量)的缓冲剂，和Wonderbond MR-70具有最高的10周期煮沸和AVP的木材耗损百分比。
如图12所示，70∶30的Wonderbond EPR-47含有3％(重量)的缓冲剂和Wonderbond MR-70在第2和第10周期的煮沸测试中，表现的更好。
例5.
六层冷却的花旗松木板层被切割为样品，该板层是用本发明中不同比率的粘合剂系统制成的。板层根据ASTM D-2559所列的程序制成。粘合剂系统通测试是通过70Pbw Wonderbond EPR-47，30PbwWonderbond MR-70，和10Pbw 70％甲基磺酸；70Pbw WonderbondEPR-47含3％的甲酸钠缓冲剂，30Pbw的Wonderbond MR-70，和10Pbw的70％甲基磺酸；和70Pbw Wonderbond EPR-47含3％甲酸钠缓冲剂，30Pbw Wonderbond MR-70，和9Pbw的95％蚁酸。在样品上做ASTMD-2559的分层测试。结果如图13所示。
例6.
南方黄松木条样本根据例5中所述的程序制作。样本的ASTM-D-2559分层测试结果如图14所示。
例7.
2英寸×4英寸×8英尺的冷却指形连接楔用本发明的粘合剂制成。冷却指形连接楔的描述来自Mill Certification and QualityControl，Glued Products，Western Wood Products Association(August 1998)(米尔产品质量控制，胶联产品，西方木材产品委员会)中程序A部分。
粘合剂的制备，是通过将70Pbw Wonderbond EPR-47和2Pbw的增强剂M-400L的混合物放置于一个储藏罐中。然后，将所述预混合的混合物同25Pbw的Wonderbond MR-70机械搅拌，使用Rook自动机械搅拌器，该搅拌器可以从Rook Metering/Michael Engineeringof Mount Pleasant，Michigan购得，并且使用15”的静电噪声搅拌管。在粘合剂上施加连续的压力，该压力大概为400到800psi，压力持续3秒钟。根据木材种类不同，压力的数值不同，例如，花旗松木是800psi，黄松是400psi。粘结的木料被侧移210秒，在此期间内，粘结的木材固化为一种大致处理的附着。木材包括白松、云杉、铁杉、花旗松和落叶松的混合。木料的温度为380°F，湿度小于19％。1.5×1.5×3.6英寸的样品进行MOR和木材耗损测试。结果如表1，2和3中所示。
表1.
表2.
表3.
例8.
2”×6”×8′的冷却指连接楔，是用在例7中所述同样的方法制备的，使用铁杉、和花旗松以及落叶松的混合样本测试。将所述样本进行MOR和木材耗损测试。结果如表4，5和6所示。
表4.
表5.
例9.
10ml表6中所示的粘合剂至于15ml ID测试的试管中。粘合剂的PH值用95％的蚁酸调整至表6中所示。然后将测试试管置于70℃水浴中。将两个金属传感器浸入到试管中，当一个突然的显著的粘合剂的粘度增加的时候，一种阳光22A凝胶计时器，从SunshineInstruments of Philadelphia，Pennsylvania购得，发出警告。从传感器浸入水中到计时器发出警报之间的时间段定义为“凝胶时间”。凝胶时间越短，数值固化速度越快。结果如表6中所示。
表6.
如表6所示，粘合剂混合物包括50份的Wonderbond MR-70和50份的Wonderbond EPR-47，并且在PH值为3.85的时候具有最快的固化速度。
权利要求
1.一种粘合剂系统，包括一种混合物，所述混合物为1)一种三聚氰胺-甲醛树脂；2)一种酚醛树脂；和3)一种胶联聚醋酸乙烯乳液，其中所述混合物用酸固化。
2.如权利要求1所述粘合剂系统，其中三聚氰胺-甲醛树脂的含量为基于混合物总重的5％-50％(重量)。
3.如权利要求1所述粘合剂系统，其中酚醛树脂的含量为基于混合物总重量的5％-50％(重量)。
4.如权利要求1所述粘合剂系统，其中胶联聚醋酸乙烯乳液的含量是基于混合物总重的23％-72％(重量)。
5.如权利要求1所述粘合剂系统，其中所述的酸是95％的甲酸水溶液。
6.如权利要求5所述粘合剂系统，其中所述的甲酸的含量是基于混合物总重的1％-20％(重量)。
7.如权利要求1所述粘合剂系统，其中所述的酸是70％甲基磺酸水溶液。
8.如权利要求7所述的粘合剂系统，其中甲基磺酸的含量为基于混合物总重量的1％-20％(重量)。
9.如权利要求1所述粘合剂系统，其中的酸是70％的甲苯磺酸水溶液。
10.如权利要求1所述粘合剂系统，其中所述甲苯磺酸的含量是基于混合物总重量的1％-20％(重量)。
11.如权利要求1所述粘合剂系统，其中的酸是氯化铝。
12.如权利要求11所述粘合剂系统，其中所述氯化铝的含量是基于混合物总重的1％-20％(重量)。
13.如权利要求1所述粘合剂系统，其中混合物的PH值范围1-5。
14.如权利要求1所述粘合剂系统，其中混合物的PH值范围3.5-4.5。
15.如权利要求1所述粘合剂系统，其中混合物用热来固化。
全文摘要
本发明公开了一种粘合剂系统，包括一种混合物，所述混合物为一种三聚氰胺－甲醛树脂；一种酚醛树脂；和一种胶联聚醋酸乙烯乳液，其中所述混合物用酸固化。
文档编号C08L61/28GK1701092SQ200480001177
公开日2005年11月23日 申请日期2004年3月8日 优先权日2003年3月18日
发明者迈克尔·B.·杜林, 格雷戈里·F.·涅茨卡日, 约翰·J.·瑞林格 申请人:博登化学公司