專利名稱：粘合劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粘合劑組合物，其包含含硅酸鹽水溶液和細(xì)碎無機(jī)填料的懸浮體。
自GB-A-2058818已知這樣的粘合劑組合物。其公開了一種噴涂粘合劑組合物，其包含(i)堿金屬硅酸鹽的溶液，(ii)1～10％(重量)細(xì)碎無機(jī)物粉末，其含有15％以上的礦物質(zhì)高嶺土和(iii)細(xì)碎二氧化硅。優(yōu)選，二氧化硅以有機(jī)硅酸的形式包含在其中。在該專利申請(qǐng)中，高嶺粘土用作填料/穩(wěn)定劑。粉狀填料材料的總量限制在最多為10％(重量)。
雖然能夠合理地使用這類已知粘合劑組合物，但是粘合性能仍需改進(jìn)。
本發(fā)明現(xiàn)提供一種粘合劑組合物，其包含含硅酸鹽水溶液和細(xì)碎無機(jī)填料的懸浮體；所述粘合劑組合物的特征在于，所述硅酸鹽溶液含硅酸鹽含量至少為17％(重量)，和含有作為填料的沸石，其平均粒度至少為0.4μm。
令人驚異發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在硅酸鹽水溶液中使用沸石作填料材料時(shí)，能夠得到具有很高初始粘著性和牢固終結(jié)粘合性的粘合劑組合物，該粘合劑含水量低，能夠快速干燥。在干燥之后，粘合劑中的硅酸鹽仍然是可溶性，只要粘合劑沒有硬化，所粘合的諸如紙類的材料就可以有優(yōu)良的重復(fù)使用性。另外，與本領(lǐng)域已知的所有硅酸鹽粘合劑比較，本粘合劑更柔性，并且在初始粘著性和干燥性能方面均優(yōu)異。
眾所周知，沸石是比較惰性的并對(duì)環(huán)境無害的材料?？傻玫幕蚰軌蛑瞥杉?xì)粒形式的沸石的例子有沸石4A、沸石P、沸石X和沸石Y。
優(yōu)選沸石P，因?yàn)槠錇閷訝罱Y(jié)構(gòu)，其本上不磨損且較軟，也意味著機(jī)器設(shè)備磨蝕較少。
能夠生產(chǎn)含有合成方法生產(chǎn)的沸石P的本發(fā)明的懸浮體，其另外的優(yōu)點(diǎn)是不含有如施加無機(jī)礦物填料的情況那樣的致癌結(jié)晶二氧化硅(石英，方英石)。因?yàn)橐褦喽ㄟ@些結(jié)晶二氧化硅是致癌的，預(yù)期，必定會(huì)限制其應(yīng)用，或者甚至在世界上受到法律的禁止。
按照本發(fā)明，優(yōu)選沸石的平均粒度為0.4～15μm，更優(yōu)選為0.4～5μm，最優(yōu)選為0.8～2μm。在很具體的實(shí)施方案中，平均粒度為0.8～1.5μm。
沸石的含量最好為2～50％(重量)，更優(yōu)選為10～40％(重量)，最優(yōu)選為10～30％(重量)。
硅酸鹽溶液的硅酸鹽含量至少為20％(重量)是有利的。
在按照本發(fā)明的粘合劑組合物中，對(duì)硅酸鹽水溶液沒有具體限制，能夠按照具體應(yīng)用要求選自已知的硅酸鹽溶液。尤其是，硅酸鹽溶液是堿金屬硅酸鹽溶液，即Na-、K-或Li-的硅酸鹽溶液或硅酸銨溶液，或者其混合物。
在本說明書中，將使用硅酸鹽中SiO2/M2O摩爾比作為確定具體硅酸鹽溶液的度量，其中M表示具體的堿金屬或銨(Na、K、Li、NH4)。
這些可溶性硅酸鹽的SiO2/M2O摩爾比能夠?yàn)?.0～約4.0，對(duì)于硅酸鋰甚至更高達(dá)4.5。所有硅酸鹽溶液都是堿性，但是堿度隨著摩爾比增加而減小。因此，摩爾比較高的硅酸鹽溶液在處理時(shí)是較安全的，這可以由市場上提供的標(biāo)準(zhǔn)硅酸鹽溶液的安全級(jí)別來證明。SiO2/M2O摩爾比 市售溶液歐洲安全等級(jí)1.0 硅酸鹽 腐蝕2.0 “堿性”硅酸鹽 高刺激性(或“堿性水玻璃”)3.3 “中性”硅酸鹽 未分類為不安全(或“中性水玻璃”)對(duì)于需要硬化的那些應(yīng)用來說，也優(yōu)選使SiO2含量最大因此SiO2/M2O達(dá)到最大，以減少所需要的硬化劑量。有利的是，硅酸鹽水溶液的SiO2/M2O的摩爾比為1～4.5，優(yōu)選為2～4.2，更優(yōu)選為2.8～4.2，和最優(yōu)選為3.3～4.2。
有利的是，在按照本發(fā)明的粘合劑組合物中的硅酸鹽溶液的硅酸鹽包括硅酸鉀或硅酸鈉或其混合物。
本發(fā)明的粘合劑組合物能夠用于各種粘合用途，例如，紙、木材、混凝土、磚、地磚、橡膠、皮革(如鞋)，玻璃、金屬(例如鋁箔)、膠合板、灰泥板和木屑制品等。使用本發(fā)明的粘合劑能夠?qū)⑻貏e是表面不規(guī)則的、通常難以粘合的、諸如濾紙、木材或混凝土等材料彼此粘合，或者粘合到其他表面上。該粘合劑特別適于粘合珠光巖、蛭石、玻璃纖維、礦物纖維、石棉、例如以氈、面板、護(hù)板、模制塑膠、插入物和噴霧涂層等形式絕熱或隔音。本發(fā)明的懸浮體初始粘合非常迅速，并且干燥得較快，賦于柔性粘合，又能大大減少粉塵。
本發(fā)明的粘合組合物的優(yōu)點(diǎn)是不使用有機(jī)化合物(包括揮發(fā)性溶劑)；在使用硅酸鹽懸浮體作為粘合劑之前，不必清潔或干燥表面；該(無機(jī))粘合劑使所用材料可燃性下降；等等。
因?yàn)椴淮嬖谟袡C(jī)化合物，采用本發(fā)明的粘合劑粘結(jié)的、本身就是安全的材料(如紙、硬紙板、木材、砂、土等)可以通過諸如掩埋之類的方法安全地進(jìn)行處置。
本發(fā)明的包含有作為填料的諸如Zeocros CG180等的P-型純沸石的粘合劑組合物，在應(yīng)用于紙和硬紙板時(shí)，還有其他好處，可滿足紙和紙板循環(huán)使用的日益增長的需求，因?yàn)檫@些粘合劑僅含有硅酸鹽和沸石，兩者與有機(jī)化合物相比對(duì)循環(huán)工藝是有利的，在許多其他粘合劑中使用的諸如PVA、PVOH和糊精等有機(jī)化合物在循環(huán)工藝中是較有害的。
本發(fā)明的粘合劑的硅酸鹽水溶液的SiO2/M2O摩爾比最好為2.8～4.2，其中M是堿金屬或銨。通常，摩爾比較高使產(chǎn)物粘稠。然而，這種粘稠的產(chǎn)物仍然可用作粘合劑；如果需要，可以稀釋，以便使粘度下降。平均粒度最好為3μm以下。
適用于本發(fā)明的粘合劑組合物的懸浮體的優(yōu)選實(shí)例是10％～30％(重量)(按懸浮體計(jì))的Crosfield(荷蘭，Eijsden)的沸石ZeocrosCG180的中性硅酸鹽的懸浮體，在中性硅酸鹽中含有約35％(重量)摩爾比為約3.3的硅酸鹽，Zeocros CG180的平均粒度為約1μm。如果將少量這種懸浮體涂在紙片的部分表面上，然后覆蓋另一張紙片，我們發(fā)現(xiàn)，得到了牢固的直接粘合，在正常條件下，在約20℃下幾分鐘內(nèi)干燥。對(duì)于濾紙和標(biāo)準(zhǔn)紙來說，在紙的結(jié)合部分之間實(shí)現(xiàn)了牢固粘合，該部分紙不撕裂就不能分開。借助于應(yīng)用本發(fā)明的粘合劑，紙的結(jié)合部分的可燃性下降，沒有使用有機(jī)化合物，并且得到了較好的粘合。
采用按照本發(fā)明的粘合劑，能夠制造層壓紙、螺旋纏繞層壓紙管、硬紙板、波面硬紙板、壁紙、層壓板、膠合板、諸如鞋底等皮革制品和建筑材料。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于粘合磚和鞋底來說，使用沸石含量較高(例如27％)的沸石Zeocros CG180的懸浮體則賦于較牢固的粘合，所以優(yōu)選使用。也能使用該粘合劑粘結(jié)粉末或其它顆?；蚶w維材料，形成較大的塊狀制品，例如生產(chǎn)建筑構(gòu)件，如磚、地磚等。也能將其用于制備用來制造紙制品的紙殼。
也能使用本發(fā)明的粘合劑粘合石頭、磚或混凝土等建筑材料，用于建造墻壁、房屋，還用于通過粘合皮革件修理鞋和鞋底。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于作為粘合劑的這些用途，不必加入表面活性劑或硬化劑，只要在粘合在一起的材料中有足夠的孔隙，使粘合劑能夠滲透并使懸浮體能夠干燥。然而在懸浮體中所存在的水蒸發(fā)太慢的情況下，或者，如果需要具有較好的抗水性，那末能加入硬化劑和/或表面活性劑。作為表面活性劑，可以優(yōu)選諸如十六烷基四銨氯化物等陽離子表面活性劑。
本發(fā)明還涉及使用粘合劑組合物制造含有纖維素的材料，例如紙制品，如紙殼，層壓紙，如硬紙板、螺旋或回旋(平行)纏繞層壓紙管和柱狀物等。例如，在包含兩層或多層硬紙板和/或紙的管的制造過程中能夠使用本粘合劑，其中將至少一種粘合劑涂敷到所述層的至少一個(gè)表面上，各層彼此螺旋或回旋纏繞，其中本發(fā)明的粘合劑涂敷到所述表面上。在所述管和柱狀物制造過程中，借助于使用本粘合劑，與實(shí)際使用的有機(jī)粘合劑(例如，糊精或聚醋酸乙烯(PVA))比較，在最終紙管和柱形物中能得到改進(jìn)的硬度、較好的抗壓碎強(qiáng)度和較低的濕含量。令人驚異的是，與現(xiàn)有技術(shù)中使用的粘合度比較，能夠增加生產(chǎn)速度。另外，可使用同樣的粘合劑將通常是薄紙層的管的外層粘合到通常是用硬紙板新制造的另一些層上。在現(xiàn)有技術(shù)中，把所述薄紙層粘合到硬紙板外層上，和把硬紙板層彼此粘合，必須使用不同的粘合劑。
涂有本發(fā)明的粘合劑的紙材料具有阻燃性。這是一種顯著的而重要的特征，因?yàn)椴捎帽景l(fā)明粘合劑制造的紙/硬紙板制品能夠用于高溫，并且在使用和貯存期間均安全。在層壓紙制品中，本發(fā)明的粘合劑可在紙層之間形成層，這樣，制品中每層紙都有所述阻燃性。
有利的是，還可將本發(fā)明的粘合劑懸浮體用作諸如上述的各類材料上的防火涂層。
特別是，能將本發(fā)明的粘合劑組合物用作玻璃纖維棉的粘合劑。
很明顯，上列應(yīng)用并不意味著是所有的列舉，許多其它應(yīng)用均是可行的。
有利的是，可采用硬化劑體系將本發(fā)明的懸浮體硬化。優(yōu)選的所述硬化劑包括無定形二氧化硅，或者另一種是無定形金屬硅酸鹽，例如硅酸鋁、硅酸鎂或硅酸鈣。本領(lǐng)域已知的其它硬化劑體系也可以使用?；跓o定形二氧化硅和/或無定形金屬硅酸鹽的硬化劑體系，敘述在共同未決PCT申請(qǐng)98/XXXXXX中，其提交日期與本申請(qǐng)書相同。
使用硬化劑顯著改善了粘合劑的抗水性。這意味著，能將這種粘合劑用于需要防風(fēng)雨的應(yīng)用中。
通過加入硬化劑體系，在干燥的懸浮體中所包含的硅酸鹽的溶解性顯著降低。這種粘合劑能可用于室外用途，粘合外墻磚的建筑結(jié)構(gòu)，粘合外用的皮革如鞋底等，或者粘合室外用途的木材。
在優(yōu)選的應(yīng)用中，將包含硬化劑體系的本發(fā)明的粘合劑用于涂敷金屬或其它易腐蝕設(shè)備，以便提供防腐性。
下文中提供了若干實(shí)例用來說明本發(fā)明；并不是要用這些實(shí)例來限制附件權(quán)利要求所界定的本發(fā)明。所有百分?jǐn)?shù)均為重量百分?jǐn)?shù)，除非另有規(guī)定。
實(shí)例所使用的材料A. 商品名 Crystal 0070(荷蘭，Crosfield Eijsden公司)產(chǎn)品名 中性硅酸鈉溶液干燥固體含量 35.06％SiO2含量26.81％Na2O含量8.25％密度(20℃) 1355g/l粘度 51 cPC.干燥粉末狀P型沸石商品名 Zeocros CG180(Crosfield Eijsten公司)干燥固體含量* 90％粒度** 0.7～3微米平均粒度** 0.92微米D50 1.22微米有效密度***2480g/l注*通過在800℃下加熱30分鐘進(jìn)行測定**通過沉降法測定，使用5100型Sedigraph，由Micromeritics出售***通過浸沒在水中測定。
實(shí)例1和2制備18％和27％的平均粒度為0.92微米的P型沸石在中性硅酸鹽溶液中的懸浮體將400g(實(shí)例1)和350g(實(shí)例2)中性硅酸鹽溶液(A)加到600ml玻璃燒杯中。
在劇烈攪拌下，在約5分鐘內(nèi)加入100g(實(shí)例1)或150g(實(shí)例2)P型沸石粉末。繼續(xù)攪拌直至沸石粉末完全被懸浮(約5分鐘)。所制得的懸浮體具有如下特性實(shí)例1實(shí)例2沸石含量(完全干燥的沸石) (％) 18.0 27.0SiO2含量(在水相中)(％) 21.4518.77Na2O含量(在水相中)(％) 6.6 5.77硅酸鹽含量(完全干燥) (％) 28.0524.54干燥固體總含量 (％) 46.0551.54總含水量 (％) 53.9548.46密度(20℃) (g/l) 1470 1550粘度cP在D s-117.7 3470
27.2 248041.7 179064 366 133199 297 973150 254 730232 217 594358 186懸浮體穩(wěn)定性象在實(shí)例1中那樣，在250ml相同形狀和尺寸的玻璃筒內(nèi)評(píng)定懸浮體的穩(wěn)定性。結(jié)果如下實(shí)例2實(shí)例3貯存時(shí)間(天) 頂層相分離 柱底沉降物 頂層相分離 柱底沉降物1 0 00 02 0 00 05 0 極微量 極微量0200 極微量 極微量0這些懸浮體也均有優(yōu)異穩(wěn)定性。從該結(jié)果得出結(jié)論，對(duì)于評(píng)定懸浮體穩(wěn)定性來說，貯存5天就足夠了。
實(shí)例3關(guān)于粘合濾紙的試驗(yàn)所使用的材料-2塊實(shí)驗(yàn)室濾紙-實(shí)例1的材料(在中性硅酸鹽溶液中的18％的P型沸石)將幾滴懸浮體涂敷到一塊濾紙的一個(gè)表面上。將另一塊濾紙放到第一塊上，用手將濾紙壓在一起，借此懸浮體分散在約2cm2表面面積上。
能夠觀察到完全的直接粘合，在5分鐘內(nèi)懸浮體被充分干燥，而且不把紙撕裂就不能將其分開。
實(shí)例4用書寫紙進(jìn)行的粘合試驗(yàn)采用自書寫便箋的市售標(biāo)準(zhǔn)紙頁進(jìn)行與實(shí)例3相同的試驗(yàn)。
可得到相同的觀察結(jié)果在5分鐘內(nèi)粘合(粘性)良好且粘結(jié)牢固，此后，不撕裂它們也不能分開紙頁。得到了優(yōu)異快速的粘合。
實(shí)例5多層硬紙板管的制造采用螺旋纏繞機(jī)，其包括切紙和單側(cè)級(jí)聯(lián)粘合劑涂敷系統(tǒng)，送紙速度可變，為17～60m/min，生產(chǎn)三種類型的紙管。
類型1外徑79mm，內(nèi)徑70mm(壁厚4.5mm，8層標(biāo)準(zhǔn)Schrenz(德國)硬紙板，COBB值大于200gsm，0.5～0.6mm，采用白色薄紙外層)。截?cái)嚅L度為1.7m，切割時(shí)間10～15s。
類型2外徑75mm，內(nèi)徑70mm(壁厚2.4mm，4層標(biāo)準(zhǔn)Schrenz硬紙板，COBB值大于200gsm，0.5～0.6mm，采用褐色薄紙外層)。截?cái)嚅L度為2m。
類型3外徑76mm，內(nèi)徑70mm(5層標(biāo)準(zhǔn)高質(zhì)量芯紙板，COBB值約30gsm，沒有外纏繞層)。
粘合劑配方1000kg純硅酸鈉(MR 2.95，39.05 Be(20℃))。用A24沸石將粘度調(diào)節(jié)至1′20″(DIN杯B，漏斗4mm)，在這種情況下，A24為300kg(23.02％重量)?；旌衔锏慕K密度為1520kg/m3。在100 l轉(zhuǎn)鼓內(nèi)混合該物料，直至沸石完全分散(由眼檢查)。在試驗(yàn)前5天生產(chǎn)。制得的懸浮體在環(huán)境條件下(17℃)貯存4天，在試驗(yàn)前的這天混合。涂敷溫度21℃。
試驗(yàn)結(jié)果所有類型的管均能無問題地制造。沒有發(fā)生用現(xiàn)有技術(shù)的粘合劑生產(chǎn)類型3型膠合管所遇到的困難。能夠提高進(jìn)紙速度直至最大速度也沒有發(fā)生滑紙。粘合劑涂敷量(相對(duì)于紙重量計(jì))在不發(fā)生滑動(dòng)的條件下，為8～20％。管在105℃下進(jìn)行干燥。
使用20％粘合劑(相對(duì)紙的重量計(jì))，在剛生產(chǎn)之后的31cm管的重量為297.48g。在環(huán)境溫度下干燥4天之后，重量減少至241.83g(重量減輕6.07％)。在相似的實(shí)驗(yàn)中，使用8％粘合劑(以紙重為基礎(chǔ)計(jì))重量減輕3.50％。
與用現(xiàn)有技術(shù)的粘合劑(Scholten Lijmen公司的PVA)生產(chǎn)的管相比較，管的硬度和由此最大的抗壓碎強(qiáng)度改善10％以上。另外，該強(qiáng)度在較小管形變時(shí)升高，而在較大形變時(shí)(外徑100mm，測定形變高達(dá)9mm)該強(qiáng)度保持恒定。用PVA或糊精作粘合劑生產(chǎn)的硬紙板管，易被中等火焰煤氣燈點(diǎn)燃?；鹧娉掷m(xù)，硬紙板完全燒毀。然而，同樣的硬紙板管，即使用最高溫度的煤氣燈也不能點(diǎn)燃。當(dāng)將燈撤走時(shí)，沒有持續(xù)的火焰/火苗。
實(shí)例6用兩塊木頭進(jìn)行的粘合試驗(yàn)所用材料-實(shí)例1的懸浮體-兩塊尺寸相同的具有粗糙表面的木頭(18mm×10mm×64mm)將正好足以覆蓋一塊木頭表面(18mm×64mm)的很薄的懸浮體層涂敷到一塊木頭上。然后立即用手將木塊按在一起，擱置約1分鐘。
此后，已經(jīng)能發(fā)現(xiàn)顯著的粘合。在約10分鐘以后，已經(jīng)極難將木塊分開。雖然還沒有完全干燥，但是分開它們也需要很大的力。在沒有重新浸漬的條件下木塊能再固定在一起。再過10分鐘之后，要分離木塊則更為困難。從僅一角處分開也需要強(qiáng)力。
采用相同的木塊(用另一側(cè))和相同的步驟重復(fù)本試驗(yàn)。在24小時(shí)之后，評(píng)定粘合強(qiáng)度。那時(shí)，即使大力士也不能用手分開木塊。
此后，將粘合的木塊放在0.6l裝滿水的玻璃杯中，以便評(píng)定潤濕是否對(duì)粘合強(qiáng)度有微小影響。
在水中放置1小時(shí)之后，仍然不能分離木塊。5小時(shí)后，能把木塊再分開。這說明，對(duì)于正常使用來說，在大氣條件下不使用硬化劑進(jìn)行干燥，賦于了足夠穩(wěn)定的粘合。然而，當(dāng)用這樣的懸浮體粘合在一起的顆粒與水接觸時(shí)，優(yōu)選，在中和硅酸鹽的情況下使用粘合劑，這樣使粘合劑變成不溶性的。所優(yōu)選的粘合劑是無定形二氧化硅。
所以本發(fā)明的粘合劑提供了極好的對(duì)木頭的粘合體系。
優(yōu)點(diǎn)是*不需對(duì)木材表面進(jìn)行預(yù)清潔處理*不需把木材表面弄平*木材表面可以是潮濕/潤濕的，不需干燥*不需有機(jī)物質(zhì)和溶劑。
實(shí)例7和8用具有很粗糙表面的磚進(jìn)行粘合試驗(yàn)所使用的材料四塊具有很粗糙表面的磚，其常常用在房屋內(nèi)墻、在雙層外墻的情況下或?qū)I(yè)建筑。磚的表面有顆粒凸出，其最高約2mm。
磚的尺寸9.8cm×21cm×5cm。
-對(duì)于實(shí)例7、用實(shí)例1的懸浮體。
-對(duì)于實(shí)例8，用實(shí)例2的懸浮體。
將一層約2mm的懸浮體涂敷于一塊磚的表面(21cm×9.8cm)上，立即將第二塊磚以相同表面置于涂敷懸浮體的表面上面。
在5分鐘之后，實(shí)例8的在上面磚(頂磚)已經(jīng)能夠提起，同時(shí)下面的磚仍固定在其上。對(duì)于實(shí)例7中用實(shí)例1的懸浮體粘合的磚，則情況尚不是這樣，在該實(shí)例中下面的磚墮落。因?yàn)閼腋◇w還沒有干，所以磚還能夠再粘合在一起。在約30分鐘之后，實(shí)例7中的磚也充分地粘合了，下面的磚再也不墮落。在幾小時(shí)之后，已經(jīng)獲得了牢固的粘合，在實(shí)例8中用手施加極大的力時(shí)，也不能將它們分開。
在實(shí)例7中，使用實(shí)例1的懸浮體，其含有18％沸石P，發(fā)現(xiàn)，在磚之間的懸浮體有明顯收縮，而在實(shí)例8中，使用較濃的、沸石P含量為27％的實(shí)例2的懸浮體，這種情況極微。
這些試驗(yàn)證明，按照本發(fā)明的在硅酸鹽溶液中的沸石懸浮體是粘合磚的優(yōu)異粘合劑，沸石含量增加，結(jié)果更好。
實(shí)例9應(yīng)用硅酸鹽懸浮體粘合來維修皮鞋底所使用的材料自實(shí)例2的懸浮體，即
含有27％(重量)P型沸石Zeocros CG 180的中性硅酸鹽懸浮體。
使用實(shí)例2的懸浮體維修因長期穿著使鞋底脫開的鞋。
穿著期間脫開的未經(jīng)清潔的舊鞋面和舊鞋底，具有明顯骯臟的表面(有土)，按下述維修用刮刀將一層極薄的實(shí)例2的懸浮體涂敷到皮鞋底上。用手把底壓在鞋面上。過量懸浮體從鞋面和鞋底之間的空間壓出，并用布除去。將鞋底壓在鞋面上10分鐘，鞋底就已經(jīng)完全粘在鞋面上。
在24小時(shí)之后，鞋底完全固定到鞋面上，穿3周以上，沒有出現(xiàn)粘合強(qiáng)度損失的任何跡象。
在以下實(shí)例中，改變各種參數(shù)，以便評(píng)定其對(duì)本發(fā)明粘合劑粘合性能的影響。
實(shí)例1O粘合力隨沸石含量增加而變化所使用的基材照相紙粘合劑原料*沸石PCrosfield Zeocros CG 180*硅酸鈉溶液Crosfield Crystal 0096摩爾比SiO2/Na2O2.95硅酸鹽濃度 35.1％(重量)評(píng)定粘合力所使用的試驗(yàn)設(shè)備以下設(shè)備應(yīng)用于評(píng)定兩塊紙或硬紙板之間的粘合強(qiáng)度隨時(shí)間的變化。設(shè)備帶有具有兩個(gè)獨(dú)立的可移動(dòng)夾子的裝置，夾子用來固定兩塊試驗(yàn)材料。此外，還有一個(gè)盤，當(dāng)粘合劑涂敷在兩塊材料之間時(shí)，該盤以預(yù)定壓力、經(jīng)預(yù)定時(shí)間將兩塊材料壓在一起。能夠記錄兩塊材料在粘合和受壓之后將其分開所必須的力。裝置帶有可對(duì)壓力/持續(xù)時(shí)間等進(jìn)行程序控制的中央處理裝置(CPU)。
在使用時(shí)，將兩塊待粘合在一起的基材(150×45毫米和210×45mm)固定在設(shè)備的夾子上。將一滴預(yù)定重量和/或體積的粘合劑涂敷在較小的待粘合基材的上面(例如紙或硬紙板)。在本試驗(yàn)中使用一滴約為0.025ml。
然后，將第二塊基材(未必是相同材料)立即放在涂布粘合劑的那塊的頂部，用盤(直徑120mm)將基材塊壓在一起，在頂塊的頂部液壓預(yù)定時(shí)間。
將盤提起之后，采用逐漸增加力由側(cè)面將基材塊撕開，采用與施加的該最大力直接相關(guān)的數(shù)字，自動(dòng)記錄撕開基材塊所需要的力。
所使用的紙和硬紙板的品質(zhì)測定所使用的紙和各種硬紙板的質(zhì)量，即紙的品質(zhì)*照相紙80gsm(每平方米克)COBB值18～22gsm。
硬紙板品質(zhì)*實(shí)驗(yàn)襯料160gsmCOBB值35/60gsm(該紙板兩側(cè)數(shù)值不同)所使用的粘合劑制備下述懸浮體，在制備中，增加懸浮在上述硅酸鈉溶液中的沸石P(Crosfield ZEOCROS CG180)的量。
1. 0％(重量)沸石P2. 5％(重量)沸石P3. 10％(重量)沸石P4. 15％(重量)沸石P5. 20％(重量)沸石P試驗(yàn)結(jié)果用所述設(shè)備評(píng)定這些懸浮體的粘合效果(初始粘合強(qiáng)度，也稱為濕態(tài)粘性)，采用照相紙片，在將基材塊壓在一起5，10，15和20秒之后，測定能夠由側(cè)面施加的最大力。
得到如下結(jié)果所試驗(yàn)的粘合強(qiáng)度懸浮體 5秒后10秒后15秒后 20秒后10.25 0.3 0.60.9520.25 0.3 0.75 1.630.3 0.6 1.42.240.3 0.75 2.22.550.3 1.5 2.52.7這些實(shí)驗(yàn)清楚表明隨著沸石P含量的增加，初始粘合發(fā)展得更快，說明粘合性能優(yōu)良。
這些結(jié)果也清楚證明，性能比純硅酸鹽溶液優(yōu)越得多。
實(shí)例11～15改變幾個(gè)參數(shù)和基材進(jìn)行多系列試驗(yàn)，其中，改變以下參數(shù)*基材；“COBB”值不同的紙和一系列硬紙板的品質(zhì)，對(duì)于硬紙板是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格(每平方米60秒吸水克數(shù))。
*硅酸鈉的摩爾比SiO2/Na2O*使用硅酸鉀*使用硅酸鈉和硅酸鉀的混合物*改變硅酸鹽溶液中的硅酸鹽濃度鑒于這些試驗(yàn)有大量數(shù)值，僅僅列出結(jié)果提要，即實(shí)例11待粘合基材對(duì)粘合結(jié)果有相當(dāng)大的影響，其結(jié)果是，對(duì)于不同基材，可改變最佳粘合懸浮組合物。似乎COBB值是表征參數(shù)。
對(duì)于COBB值高的(＞50)的基材來說，通常看到，可通過增加摩爾比和/或通過增加沸石含量，和/或在較小程度上也通過增加硅酸鹽含量來得到較好的粘合。對(duì)于COBB值低的基材來說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，增加摩爾比能改進(jìn)粘合性(初始粘合強(qiáng)度)，然而還發(fā)現(xiàn)，對(duì)于這些硬紙板來說，依硅酸鹽的摩爾比和含量，沸石P含量有最佳值。依硅酸鹽的含量和摩爾比，沸石P含量的最佳值為約10～25％(重量)不等。
另外，對(duì)于所有這些參數(shù)均有最大值，這些數(shù)值是通過與最大粘度有關(guān)的實(shí)踐確定的。
對(duì)于較疏水的基材來說，發(fā)現(xiàn)加入少量(＜1％(重量))表面活性劑具有正面影響。
實(shí)例12摩爾比SiO2/Na2O的影響在保持所有其它參數(shù)恒定的條件下，摩爾比變化范圍為2.6～3.9，由此發(fā)現(xiàn)，摩爾比增加通常改進(jìn)粘性。
實(shí)例13在硅酸鹽溶液中的硅酸鹽含量一般說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在保持其他參數(shù)恒定的條件下，增加硅酸鹽含量使初始粘合強(qiáng)度增加。然而，它有一個(gè)由粘度給定的極限。當(dāng)粘度太高時(shí)，所測定的粘合強(qiáng)度開始變差。
實(shí)例14粘度正如前述，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，粘度不應(yīng)太高，否則，保持不了良好的粘合性，所以粘度應(yīng)不超過某一數(shù)值，這主要取決于基材、溫度和設(shè)備。所以，最佳粘度值必須由本領(lǐng)域技術(shù)人員決定，但是其一般范圍為100～400cps(在65秒-1下測定)。
實(shí)例15下列物料的使用*硅酸鉀和*硅酸鈉和硅酸鉀的混合物已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)制備ZEOCROS CG180懸浮體時(shí)，其中，用具有相同摩爾比和相同硅酸鹽含量的硅酸鉀代替硅酸鈉，從而獲得較高初始粘性，正如以下試驗(yàn)所證明的。
所用基材試驗(yàn)襯料試驗(yàn)懸浮體1. 10％(重量)P型沸石ZEOCROS CG180懸浮在硅酸鈉溶液中(Crosfield Crystal 0096)，硅酸鈉溶液含有36.3％(重量)硅酸鈉，摩爾比SiO2/Na2O為3.4。
2. 10％(重量)P型沸石ZEOCROS CG180懸浮在硅酸鉀溶液中，硅酸鉀溶液含有38％(重量)硅酸鉀，摩爾比SiO2/K2O為3.2。
3. 75％(重量)懸浮體1(Na)和25％(重量)懸浮體2(K)的混合物。
4. 50％(重量)懸浮體1(Na)和50％(重量)懸浮體2(K)的混合物。
5. 25％(重量)懸浮體1(Na)和75％(重量)懸浮體2(K)的混合物。
用上述設(shè)備，采用兩塊硬紙板，試驗(yàn)這些懸浮體粘性，結(jié)果如下懸浮體10秒鐘后粘合強(qiáng)度1 4.22 5.93 4.44 5.55 5.5該結(jié)果清楚證明，對(duì)于所選擇的懸浮體組合物和所選擇的基材來說，硅酸鉀賦于優(yōu)良的初始粘合強(qiáng)度。還表明，在硅酸鈉和硅酸鉀混合物中的鉀含量增加，初始粘合強(qiáng)度也增加。
鉀的這種正面影響，取決于基材和所選擇的條件。此外，硅酸鉀是較昂貴的。
實(shí)際上，就鈉和鉀含量而論，由于技術(shù)經(jīng)濟(jì)的原因，取決于具體應(yīng)用，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠再對(duì)產(chǎn)品組合物進(jìn)行優(yōu)化。
實(shí)例16比較沸石P硅酸鹽懸浮體和基于PVA的粘合劑基于PVA(聚醋酸乙烯)的粘合劑一般作為粘合諸如紙和硬紙板等基于纖維素的基材的粘合劑。
將市售的這種粘合劑樣品與沸石ZEOCROS CG180的硅酸鈉溶液(摩爾比SiO2/Na2O3.4，在硅酸鹽溶液中的硅酸鈉含量36.3％(重量))的懸浮體進(jìn)行比較。
所使用的基材試驗(yàn)襯料所使用的懸浮體將沸石P(ZEOCROS CG180)以10％(重量)含量懸浮在上述硅酸鈉溶液中。
試驗(yàn)對(duì)沸P的硅酸鈉溶液的懸浮體，在上述設(shè)備上進(jìn)行試驗(yàn)，并與PVA粘合劑進(jìn)行比較。
結(jié)果如下所試驗(yàn)的粘合劑 粘合強(qiáng)度10秒后 20秒后沸石P懸浮體3.1 5.5PVA粘合劑 2.2 5.5該結(jié)果再次證明，以P型沸石為基礎(chǔ)的在硅酸鹽溶液中的懸浮體具有較快速的粘合性。
實(shí)例17填充材料粒度的影響所試驗(yàn)的填充材料1.沸石P平均粒度0.65微米2.沸石P平均粒度1.08微米3.沸石P平均粒度2.27微米4.沸石4A平均粒度3.0微米5.沸石4A平均粒度1.36微米制備懸浮體所使用的硅酸鹽溶液摩爾比為SiO2/Na2O為3.4、硅酸鹽濃度為36.3％(重量)的硅酸鈉溶液。
懸浮體將上述填料，以10％(重量)懸浮在硅酸鹽溶液中。
結(jié)果*發(fā)現(xiàn)用沸石P制備的懸浮體的初始粘合強(qiáng)度比用沸石4A制的懸浮體好得多。
*用平均粒度0.65微米和1.08微米的沸石P，所得的粘合強(qiáng)度在測定精確度內(nèi)是相同的。而用平均粒度為2.27微米的沸石P所得粘合強(qiáng)度較低。
*用平均粒度分別為3微米和1.3b微米的沸石4A為基礎(chǔ)的懸浮體所得的粘合強(qiáng)度，在測定精確度范圍內(nèi)是相同的。
權(quán)利要求
1.一種粘合劑組合物，其包含含硅酸鹽水溶液和細(xì)碎無機(jī)填料的懸浮體，其特征在于，所述硅酸鹽溶液的硅酸鹽含量至少為17％(重量)，并且包含平均粒度為至少為0.4μm的沸石作為填料。
2.按照權(quán)利要求1的粘合劑，其特征在于沸石是P型沸石。
3.按照權(quán)利要求1或2的粘合劑，其特征在于沸石的平均粒度為0.4～15μm，優(yōu)選為0.4～5μm，更優(yōu)選為0.8～2μm。
4.按照權(quán)利要求1～3中一項(xiàng)或多項(xiàng)的粘合劑，其特征在于，硅酸鹽溶液中的硅酸鹽含量至少為20％(重量)。
5.按照前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的粘合劑，其特征在于，硅酸鹽水溶液中的摩爾比SiO2∶M2O為1～4.5，其中M是堿金屬或銨，摩爾比優(yōu)選為2～4.2，最優(yōu)選為2.8～4.2。
6.按照前述權(quán)利要求中一項(xiàng)的粘合劑，其特征在于，硅酸鹽溶液中的硅酸鹽包括硅酸鉀、硅酸鈉或其混合物。
7.權(quán)利要求6的粘合劑，其特征在于，硅酸鹽溶液中的硅酸鹽包括硅酸鉀。
8.按照前述權(quán)利要求中一項(xiàng)的粘合劑組合物在制造含纖維素材料中的應(yīng)用。
9.按照權(quán)利要求1～7中一項(xiàng)的粘合劑組合物在制造層壓紙管中的應(yīng)用。
10.按照權(quán)利要求1～7中任何一項(xiàng)的粘合劑組合物用作石棉或玻璃纖維的結(jié)合劑的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及含硅酸鹽水溶液和細(xì)碎無機(jī)填料的懸浮體的粘合劑組合物,其中,所述硅酸鹽溶液的硅酸鹽含量至少為17%(重量),并含平均粒度至少為0.4μm的沸石填料。
文檔編號(hào)C09J1/00GK1253536SQ9880459
公開日2000年5月17日 申請(qǐng)日期1998年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月30日
發(fā)明者T·J·奧辛加, H·H·J·布羅倫斯, I·M·霍瓦斯 申請(qǐng)人:克羅斯菲爾德有限公司