JPH04372685A - 接着剤および接着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、優れた耐水性を有し、
可使用時間の長い、非ホルムアルデヒド系接着剤、およ
び、その接着剤を用いた接着方法に関し、特に、難接着
性リグノセルロース材料を接着する分野に適した接着剤
および接着方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】木材などのリグノセルロース材料を接着
する分野においては、一般に、尿素、メラミン、フェノ
ール等と、ホルムアルデヒドとを反応させ、樹脂化した
接着剤が、大量に使用されている。しかし、これらのホ
ルムアルデヒド系接着剤は、それによって接着した合板
、パーティクルボード、ＭＤＦ、集成材などから放散す
るホルムアルデヒドガスの問題があり、公害問題として
社会的にも大きな関心が寄せられている。

【０００３】　　この問題を解決するために、残留ホル
ムアルデヒドガスが発生しない、非ホルムアルデヒド系
接着剤が開発された。その一例として特公昭５５ー１８
７５９、特開昭５０ー６９１３７、特開昭５０ー６９１
３８、特開昭５０ー６９１３９等に、合成ゴムラテック
スーポリビニルアルコールーイソシアネート系接着剤が
開示されている。この種の接着剤は、合板および集成材
などの接着に使用されている。

【０００４】　　また、パーティクルボードの製造に際
しては、ポリオールと有機イソシアネート化合物から成
るバインダーを使用することによって、ホルムアルデヒ
ドガスを発生しないパーティクルボードの製造方法が、
特開昭５１ー１４２０６０に開示されている。さらに、
得られたイソシアネート化合物を、自己乳化するように
化合物を改質して使用する方法もまた知られている。

【０００５】　　合成ゴムラテックスーポリビニルアル
コールーイソシアネート系の接着剤は、合成ゴムラテッ
クスのような水性ラテックスとポリビニルアルコールの
ような水溶性ポリマーの水溶液を主成分とし、それに増
量剤や充填剤を配合して成る主剤に、イソシアネート化
合物を加えて懸濁させて使用するものである。しかし、
この系の接着剤は、イソシアネート化合物を水溶性ポリ
マーや増量剤の乳化力によって水中に懸濁させるため、
イソシアネート基と水との反応が起こりやすく、配合液
の粘度が上昇しやすい。この為に、可使用時間が限られ
てしまう欠点がある。またイソシアネート化合物の添加
量が増えると、接着剤の可使用時間が更に短くなるとと
もに、均一な懸濁状態を保持できずに分離を生じやすい
。 そのため、イソシアネート化合物の添加量は、通常、主
剤１００重量部に対して多くとも２０重量部程度が限界
であった。

【０００６】　　また、カルボキシル化合物ゴムラテッ
クス、自己乳化型イソシアネート化合物、および、増量
剤、充填剤、イソシアネート安定化剤等からなる接着剤
が特開昭５８ー８７１７３に開示されている。さらに、
特開昭６２ー５０３７３には、それらの要素に、水溶性
高分子を加えた接着剤が開示されている。しかし、これ
らの接着剤は、いずれも、イソシアネート化合物の添加
量が、前記の添加比率の範囲内であり、イソシアネート
化合物をそれ以上の比率で添加すると、接着剤の可使用
時間が著しく短縮される問題があった。

【０００７】近年のように木材資源が減少し、接着に好
適な木材の入手が困難になるに及んで、樹脂、油脂、蝋
分などの疎水性成分やその他の接着阻害成分を含むいわ
ゆる難接着性リグノセルロース材料を有効利用すること
が急務となっている。しかしながら、以上述べたように
、特に難接着性リグノセルロースを、ホルムアルデヒド
系接着剤を用いて接着することは、有害成分が大気中に
発散されるばかりでなく、十分な接着性能を得ることも
極めて困難であった。また、非ホルムアルデヒド系であ
る合成ゴムラテックスーポリビニルアルコールーイソシ
アネート系接着剤、または、自己乳化型イソシアネート
化合物を架橋剤として使用した接着剤等の何れの接着剤
を用いても、難接着性リグノセルロースの接着において
は、接着性能と可使用時間の両方を満足するに至ってい
ない。特に、水溶性高分子や増量剤、充填剤などを多量
に含む場合には、接着性能が著しく低下する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、少なくとも
一方がリグノセルロース材料を接着する際に、優れた耐
水接着性能を有し、かつ可使用時間が長い、水性接着剤
、および、接着方法を提供するもので、特に樹脂、油脂
、蝋分などの疎水性成分や接着阻害物質を含む難接着性
リグノセルロース材料を接着するのに好適な水性接着剤
および接着方法を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、自己乳化型ポ
リイソシアネート化合物またはその乳化液を水性ラテッ
クスと混合することにより、上記課題を解決したもので
ある。特に、自己乳化型ポリイソシアネート化合物また
はその乳化液を固形分にして１００重量部と、水性ラテ
ックスを固形分換算で１０〜５００重量部と混合したも
のを用いることによって、特に疎水性成分や接着阻害成
分を含む難接着性リグノセルロースの接着を好適に行な
うことができる。

【００１０】本発明において使用される自己乳化型ポリ
イソシアネート化合物には、公知のものがいずれも用い
ることができる。中でも、自己乳化型ポリイソシアネー
ト化合物中の有効ＮＣＯ基の含有量が高く、２０％以上
、好ましくは２５％以上であり、かつ低粘度のものが好
ましい。また、ＲＯ（ＣＨ２ＣＨ２０）ｎＣＯＮＨＸ（
式中、Ｒは炭素数が１〜４個のアルキル基、ｎは該化合
物が平均して少なくとも５個のオキシエチレン基を含有
するような整数、Ｘはジまたはポリイソシアネート基の
残基であり、少なくとも１個のイソシアネートを含有し
ている）で示される非イオン界面活性剤を含有するもの
や、酸化カルシウム、塩化カルシウムやソジウムアルミ
ニウムシリケートなどのモレキュラーシーブ剤等を加え
たものでもよい。

【００１１】水性ラテックスには、酢酸ビニル樹脂、塩
化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、エチレン酢ビ共重
合樹脂、アクリル酸エステル樹脂、アクリル酢ビ共重合
樹脂、アクリル・スチレン共重合樹脂、スチレン・ブタ
ジエンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、クロ
ロプレンゴムなどの未変性または変性エマルジョンの１
種もしくは２種以上の混合ラテックスが用いられる。そ
して、これらの水性ラテックスのうち、スチレン・ブタ
ジエンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、クロ
ロプレンゴムなどの合成ゴムラテックスを用いることに
より難接着性リグノセルロース材料に対する接着強度が
一段と向上する。

【００１２】自己乳化型ポリイソシアネート化合物と水
性ラテックスを混合するとき、あらかじめ所定の濃度の
乳化液を調整して混合してもよく、また、水性ラテック
スに直接自己乳化型ポリイソシアネート化合物を添加し
て乳化させても、本発明の効果は変わらない。

【００１３】また、本発明の興味あるところは、水性ラ
テックスと自己乳化型ポリイソシアネート化合物の混合
比率にあって、前記比率の範囲にあるときに接着強度の
向上効果が著しく発現され、かつ、その混合範囲内では
、ほぼ一定の高い値の接着強度を維持していることであ
る。したがって、本発明の混合比率の範囲を越えて自己
乳化型ポリイソシアネート化合物の配合量が増加しても
、また減少しても接着強度の値は低下する。

【００１４】また一方、自己乳化型ポリイソシアネート
化合物と水性ラテックスとを配合した液は、それらの配
合比率によって可使用時間が大きく変化する。この可使
用時間は、自己乳化型ポリイソシアネート化合物の配合
比率が高くなるほど長くなる。反対に、水性ラテックス
の配合比率が増えるにしたがって可使用時間は著しく短
くなる。したがって、可使用時間の観点から見ても、自
己乳化型ポリイソシアネート化合物の固形分１００重量
部に対して、水性ラテックスを固形分換算して５００重
量部以上混合することは適当でない。望ましくは、水性
ラテックスの固形分配合比率を４００重量部以下にする
ことにより、実際の使用に耐える可使用時間の配合液を
得ることができる。

【００１５】さらに、合成ゴムラテックスと自己乳化型
ポリイソシアネート化合物との混合液の可使用時間は、
合成ゴムラテックスの平均粒子径により影響を受ける。 通常の合成ゴムラテックスの平均粒子径は、０．２ミク
ロン前後であるが、特に平均粒子径が０．２５ミクロン
以上の合成ゴムラテックスを用いることによって、該配
合液の粘度安定性が著しく改善され、可使用時間が大幅
に長くなる。これらの効果は、未変性およびカルボキシ
ル変性に関わらず変わらない。従って、難接着性リグノ
セルロース材料に対する接着性と本発明の配合液の可使
用時間の観点から、自己乳化型ポリイソシアネート化合
物に混合する水性ラテックスには平均粒子径０．２５ミ
クロン以上の合成ゴムラテックスを用いることが望まし
い。

【００１６】また、自己乳化型ポリイソシアネート化合
物の配合比率を増やすことは、チーク、クルイン、カプ
ール等の疏水性成分や、接着阻害成分を多量に含む木材
や、加熱乾燥などにより熱変性した木材、アセチル化等
の化学修飾した木材あるいは竹、葦、稲わら、麦わら、
とうもろこし、さとうきび、コウリャンなどの茎皮のよ
うに蝋分を多量に含むリグノセルロース材料などを接着
するのに好適となり、高い接着強度値を得ることが出来
る。

【００１７】これらの難接着性リグノセルロース材料を
接着する際には、ポリビニルアルコールなどのような水
溶性ポリマーの水溶液を混合した接着剤を用いると、接
着性能は大きく低下する。また、水溶性ポリマーを保護
コロイドに用いた水性ラテックスを混合すると、本発明
の効果はやや低減する。さらに、本発明の接着剤に多量
の小麦粉、大麦粉、脱脂大豆粉などの増量剤やクルミ穀
粉、ヤシがら粉、炭酸カルシウム、クレー等の充填剤を
添加して使用すると、難接着性リグノセルロース材料に
対する接着性能は著しく損なわれる。したがって、増量
剤や充填剤を添加する場合本発明の接着剤１００重量部
に対して増量剤では１０重量部以下、また、充填剤では
２０重量部以下に限られる。

【００１８】

【発明の効果】リグノセルロース材料を接着する際に、
あらかじめ５０％濃度ぐらいの乳化液に調合した自己乳
化型ポリイソシアネート化合物１００重量部と、濃度が
約５０％の水性ラテックス１０〜５００重量部との比率
で調合した混合液を用いて接着すると、自己乳化型イソ
シアネート化合物、あるいは、水性ラテックスのみを単
体で用いてリグノセルロース材料を接着したときよりも
、格段に優れた接着強度が得られる。特に、リグノセル
ロース材料が樹脂、脂肪、油脂、蝋分などの疎水性成分
や、接着阻害物質を含む、難接着性材料である場合に接
着強度の向上効果は顕著になる。しかも、２液混合後の
粘度安定性に優れ、十分な可使用時間を有するので、合
板、単板積層材、パーティクルボード、ハードボード、
ＭＤＦ等の接着のみならず、突き板、集成材、一般木工
用途の接着にも利用することができる。この他、リグノ
セルロース材料と、金属板、プラスチックシート、フィ
ルム等の接着に使用できる。また更に、リグノセルロー
ス材料のみならず、セメント板、ケイ酸カルシウム、石
膏ボード、セラミック板等のような無機材料の接着も可
能である。

【００１９】

【実施例】＜実施例１＞市販のスチレン・ブタジエンゴ
ムラテックス（旭化成工業製ＤＬー６１２）１００重量
部と、あらかじめ水で５０％濃度に調合した自己乳化型
ポリイソシアネート（日本ポリウレタン製、コロネート
３０５３）の乳化液４０重量部との配合液を、表面に樹
脂で汚染された厚み１．８ｍｍのクルイン単板の両面に
、それぞれ片面接着層１平方メートルあたり１００ｇの
割合で塗布し、直ちにその両面に、表面が樹脂で汚染さ
れた厚さ１．８ｍｍのクルイン単板を、その繊維方向が
互いに直交するように重ね合わせ、室温下で１０Ｋｇ／
ｃｍ２の圧力で１５分間仮圧締したのち、１３５℃に保
持したホットプレスに挿入し、８Ｋｇ／ｃｍ２圧力を加
え５分間熱圧した。このように調整した合板を、室内に
て７日間養生した後、ＪＡＳ普通合板１類の規格に指定
する試験法により、引っ張り接着強を測定した。その結
果、常態試験で、平均接着強さ３２．４Ｋｇ／ｃｍ２、
平均木破率７８％であった。また、煮沸繰り返し試験に
より平均接着強さ２７．２Ｋｇ／ｃｍ、平均目破率３６
％であった。

【００２０】＜比較例１＞表面が樹脂で汚染された厚さ
１．８ｍｍのクルイン単板を用い、接着剤としてフェノ
ール樹脂接着剤（ホーネンコーポレーション製ＰＦー１
０９）を用いて、実施例１と同様の接着条件により等厚
３プライ合板を調整した。その接着強さをＪＡＳ普通合
板規格により測定した結果、常態試験で平均接着強さ１
２．６Ｋｇ／ｃｍ２、平均木材破率０％、煮沸繰り返し
試験では剥離した。

【００２１】＜実施例２〜５、比較例２〜４＞表皮に蝋
分を含むコウリャン茎皮を半割りした後、除芯して薄い
シート状にしたものを、粘着テープでつなぎ合せて幅広
いシートを作成した。そのコウリャン茎シートの両面に
接着剤を一接着層当たり、１５０ｇ／ｍ２の割合で塗布
した後、その両面に厚さ１．３ｍｍの南洋材単板を繊維
方向が互いに平行になるように重ね合わせ、１２０℃に
保持したホットプレスに挿入し、１０Ｋｇ／ｃｍ２の圧
力を加えて４分間熱圧接着を行なった。そのときに使用
した接着剤には、スチレン・ブタジエン・ゴムラテック
ス（旭化成工業製ＤＬ−６１２）を１００〜０重量部、
および、自己乳化型ポリイソシアネート（三井東圧製Ｕ
Ｒ−４０００）の５０％乳化液を０〜１００重量部、そ
れぞれ混合して成る配合液を用いた。このようにして調
整した合板の常態、平均引っ張り接着強さ、および、種
々の比率で混合した配合液の可使用時間を第１表に示す
。

【００２２】＜実施例６、比較例５＞実施例６として、
市販のスチレン・ブタジエン・ゴムラテックス（日本合
成ゴム製０６６８）１００重量部に、自己乳化型ポリイ
ソシアネート（住友バイエルウレタン製ＬＡ−００４３
）４０重量部を加えて乳化させた。また、比較例５とし
て、同じ自己乳化型ポリイソシアネートを水に乳化させ
、濃度６４％の乳化液を調合した。以上のようにして得
られた実施例６と比較例５の接着剤をそれぞれ、含水率
３％の南洋材チップに含脂率が６％になるように塗布し
、厚さ１５ｍｍ，比重０．６５ｇ／ｃｍ３のパーティク
ルボードを成板した。なお、ボード成板時の熱圧条件は
、温度１５０℃、圧力２０Ｋｇ／ｃｍ３で、３分、さら
に、１０Ｋｇ・ｃｍ３で３分とした。得られたボードは
、室内に７日間養生した後、ＪＩＳ　　Ａ５９０８に規
定される性能試験を行ない、その結果を第２表に示した
。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】＜実施例７〜１０、比較例６＞自己乳化型
ポリイソシアネート（日本ポリウレタン工業製コロネー
ト３０５０）を用いて５０％濃度の乳化液を調整した。 実施例７として、スチレン・ブタジエン・ゴムラテック
ス（旭化成工業製ＤＬー６１２）、実施例８として、カ
ルボキシル化スチレン・ブタジエン・ゴムラテックス（
旭化成工業製Ｌー７８９２）、実施例９として、エチレ
ン・酢ビ共重合樹脂エマルジョン（クラレ製ＯＭー４２
００）、実施例１０として、ポリアクリル酸エステル樹
脂エマルジョン（日本アクリル化学製プライマルＡＣー
６１）のそれぞれに、自己乳化型ポリイソシアネート乳
化液を、重量比で、１００対８０の割合で混合した。 また、自己乳化型ポリイソシアネート化合物の５０％乳
化液を、比較例６とした。実施例７〜１０、および、比
較例６の接着剤を用い、実施例２〜５と同様の接着条件
にて接着試験を行なった結果を、第３表に示す。

【００２６】＜実施例１１〜１２、比較例７〜８＞未変
性スチレン・ブタジエン・ゴムラテックスの一般市販品
（旭化成工業製ＤＬー６１２）および粒子径の大きいも
の（旭化成工業製Ｌー３１２１）、カルボキシル化スチ
レン・ブタジエン・ゴムラテックスのうち、一般粒子径
品（旭化成工業Ｌー７８９２ー３）、および、粒子径の
大きいもの（旭化成工業製Ｌー７８９２ー４）の４種類
の合成ゴムラテックスのそれぞれ１００重量部と自己乳
化型ポリイソシアネート化合物の５０％乳化液４０重量
部とを混合した配合液を室温（２０〜３０℃）下に放置
し、状態変化の観察と化使用時間を調べた。その結果を
第４表に示した。なお、ラテックスの平均粒子径は、電
子顕微鏡写真より測定した。

【００２７】

【表３】

【００２８】

【表４】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】　　自己乳化型ポリイソシアネート化合物
   を主剤とする第１液、および、水性ラテックスを主剤と
   する第２液からなることを特徴とする２液型接着剤【請
   求項２】　　自己乳化型ポリイソシアネート化合物と水
   性ラテックスとの比率が、固形分比で１００重量部、対
   、１０〜５００重量部である請求項１記載の接着剤【請
   求項３】　　自己乳化型ポリイソシアネート化合物に含
   まれるＮＣＯ基が、２０％以上である請求項１記載の接
   着剤 【請求項４】　　水性ラテックスが、合成ゴムラテック
   スであって、その平均粒子径が、０．２５ミクロン以上
   である請求項１記載の接着剤 【請求項５】　　少なくとも被着体の一方が、樹脂、油
   脂、蝋分などの疎水性成分や、接着阻害物質などを含む
   、難接着性リグノセルロースであり、自己乳化型ポリイ
   ソシアネート化合物、および、水性ラテックスを主剤と
   する混合水溶液を接着剤として、これらを接着せしめる
   ことを特徴とする難接着性リグノセルロースの接着方法 【請求項６】　　自己乳化型ポリイソシアネート化合物
   と水性ラテックスの混合比が、固形分比で１００重量部
   、対、１０〜５００重量部である請求項５記載の、難接
   着性リグノセルロースの接着方法 【請求項７】　　自己乳化型ポリイソシアネート化合物
   に含まれるＮＣＯ基が、２０％以上である請求項５記載
   の、難接着性リグノセルロースの接着方法【請求項８】
   　　水性ラテックスが、合成ゴムラテックスであって、
   その平均粒子径が、０．２５ミクロン以上である請求項
   ５記載の、難接着性リグノセルロースの接着方法