JP2002256250A - 生分解性接着剤 - Google Patents

生分解性接着剤

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JP2002256250A JP2001058949A JP2001058949A JP2002256250A JP 2002256250 A JP2002256250 A JP 2002256250A JP 2001058949 A JP2001058949 A JP 2001058949A JP 2001058949 A JP2001058949 A JP 2001058949A JP 2002256250 A JP2002256250 A JP 2002256250A
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resin
powdery substance
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Toshio Ogawa
俊夫 小川
Satoshi Osawa
敏 大澤
Koji Kiyuuyanai
浩治 宮野内
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】生解期間が任意に制御でき、品質が安定し、耐
水性がよく、接着強度が高く、低コストの生分解性接着
剤を提供する。 【解決手段】ポリ乳酸系樹脂、ポリカプロラクトン系樹
脂又はポリブチレンサクシアネート系樹脂から選ばれた
1種以上の生分解性樹脂及びふすま、米ぬか、キチン又
はセルロースから選ばれた天然の粉体物質を含有する生
分解性接着剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、生分解性あるいは生分
解速度が制御され、かつ接着力、耐水性に優れ、品質の
安定した生分解性接着剤、特に木工用接着剤として有用
な生分解性接着剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、製本、包装、木工等の接着剤とし
て、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、スチレンブロッ
クコポリマー、ブチルゴム、エチレン−エチルアクリレ
ートコポリマーのオレフィン樹脂又はポリビニルアルコ
ール系樹脂などの熱可塑性樹脂型接着剤やフェノール系
樹脂、メラミン系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹
脂、不飽和ポリエステル系樹脂などの熱硬化型接着剤か
らなる省力型接着剤が用いられてきた。しかし、これら
の省力型接着剤は微生物によって分解されない上に、太
陽光などによってもきわめて分解速度が遅く、さらに発
生するホルマリン等の低分子化合物が人体に悪影響を及
ぼすことから、環境的に大きな問題を提起していた。こ
うした省力型接着剤に変わるものとして、天然素材又は
生分解性素材を利用した接着剤が注目を集め盛んに研究
がなされている。しかし、天然素材からなる接着剤は、
例えばデンプン、のり、にかわ等のように、いずれも品
質が不安定で、耐水性に乏しく、かつ接着強度も低いと
いう問題があった。また、従来の生分解性素材からなる
接着剤は、例えば特表平9−505615号公報、特願
平11−60716号公報等にみるように品質も安定
し、耐水性も高く、かつ接着力も高いが、生分解能が十
分できなく、例えばコンクリートの木製型枠の接着剤と
して使用したとき、木製型枠の廃棄に応じた生分解が起
こらず、大きな環境問題となっている。その上、従来の
生分解性素材からなる接着剤は値段が高く製品コストを
引き上げるなどの欠点もあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】こうした現状に鑑み、
本発明者らは鋭意研究を続けた結果、ポリ乳酸、ポリカ
プロラクトン等の生分解性樹脂又はこれらの混合物に、
天然の粉体物質を特定の範囲で含有させることで品質が
安定し、耐水性がよく、かつ接着力が高い上に、低コス
トで、生分解期間が適宜制御できる生分解性接着剤が得
られることを見出して、本発明を完成したものである。
すなわち、
【0004】本発明は、分解期間が適宜制御でき、品質
が安定し、耐水性がよく、かつ接着強度も高い生分解性
接着剤を提供することを目的とする。
【0005】また、本発明は、低コストで木工用接着剤
として有用な生分解性接着剤を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、生分解性樹脂及び天然の粉体物質を含有すること
を特徴とする生分解性接着剤に係る。
【0007】上記生分解性樹脂は、ポリ乳酸、乳酸単位
が60モル%以上の乳酸と他のヒドロキシカルボン酸と
の共重合体、乳酸単位が60モル%以上の乳酸、脂肪族
多価カルボン酸及び脂肪族グリコールからなる脂肪族ポ
リエステル共重合体などのポリ乳酸系樹脂、脂肪族ポリ
エステル樹脂などが挙げられる。前記ポリ乳酸として
は、具体的にL−乳酸、D−乳酸、あるいはL−乳酸と
D−乳酸の混合物を脱水縮合した樹脂が挙げられ、特に
物性、耐熱性が要求される場合にはL体が85モル%、
好ましくは95モル%のポリ乳酸が好ましい。前記ポリ
乳酸は、乳酸の環状二量体であるラクチドを開環重合す
るなどの方法で製造され、その数平均分子量は20,0
00〜1,000,000、好ましくは50,000〜
500、000の範囲がよく、数平均分子量が20,0
00未満では、実用的な製品が得られず、また1,00
0,000を超えると成型加工性が悪く好ましくない。
【0008】乳酸と共重合する他のヒドロキシカルボン
酸としては、例えばグリコール酸、ジメチルグリコール
酸、2−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒ
ドロキシ酪酸、2−ヒドロキシプロパン酸、3−ヒドロ
キシプロパン酸、2−ヒドロキシ吉草酸、3−ヒドロキ
シ吉草酸、4−ヒドロキシ吉草酸、5−ヒドロキシ吉草
酸、2−ヒドロキシカプロン酸、3−ヒドロキシカプロ
ン酸、4−ヒドロキシカプロン酸等が挙げられる。
【0009】脂肪族ポリエステル共重合体を形成する脂
肪族多価カルボン酸としては、例えばマロン酸、コハク
酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、アゼライン
酸及びこれらの無水物などが、また脂肪族グリコールと
しては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコ
ール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジ
オール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオ
ール、1,5−ペンチルジオール、1.6−ペンチルジ
オール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリ
コール、テトラメチレングリコールなどが挙げられる。
【0010】また、脂肪族ポリエステル樹脂としては、
ポリラクチドなどのポリ(α−ヒドロキシカルボン
酸)、ポリ−ε−カプトラクトン、ポリエチレンサクシ
ネート、ポリブチレンサクシネート、ポリ−β−プロピ
オラクトンなどが挙げられる。
【0011】上記天然の粉体状物質としては、産業廃棄
物の麦皮、玄米のとう精、間伐材、故紙などから得たふ
すま、米ぬか、キチン、セルロースなどの粉状物質を挙
げることができるが、特に米ぬか、ふすまが好適に用い
られる。前記天然の粉体状物質は5〜80重量%の範囲
で含有するのがよく、この範囲で含有量を変えることで
生分解性速度が制御できる。天然の粉体状物質が80重
量%を超えると接着強度などの力学的性質が低下して好
ましくなく、天然の粉体状物質が5重量%未満では生分
解能の制御が困難となる上に、製品コストが高くなり好
ましくない。
【0012】本発明の生分解性接着剤は、上記生分解性
樹脂及び天然の粉体状物質に加えて、さらに必要に応じ
て各種の添加剤、例えば可塑剤、安定剤、ぬれ調整剤、
充填剤などを含有することができる。これらの各成分を
溶剤に溶解又は懸濁することで溶剤型接着剤が、またシ
ート状に成形することでホットメルト型接着剤が得られ
る。特にホットメルト型接着剤として使用する場合に
は、ポリ乳酸系樹脂が剛直性が高いことから可塑剤を含
有させて柔軟性を付与するとともに、ぬれ調整剤を含有
させて接着強度の向上を図るのがよい。使用する溶剤と
しては、水、クロロホルム、トルエン、キシレン、メチ
ルエチルケトン、ジオキサン、シクロヘキサン等の有機
溶剤が挙げられ、中でも水、クロロホルム、ジオキサン
が好適である。また、可塑剤としては、生分解性樹脂と
相溶性がよく、かつ環境面で問題のない可塑剤であれば
特に限定されないが、例えばエーテルエステル誘導体、
グリセリン誘導体、グリコール誘導体、クエン酸誘導体
から選ばれた単一又は複数の混合物が挙げられる。さら
に、ぬれ調整剤としては、平均分子量が20,000以
下の乳酸系オリゴマーがよい。
【0013】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。な
お以下の実施例の破断強度はJISに規定する測定方法
に準拠する。
【0014】実施例1 ポリ乳酸(島津製作所製、LACY#9000)(以下
PLAという)及びポリカプロラクトン(ダイセル化学
社製、CELGREEN、PH7)(以下PCLとい
う)のそれぞれに30重量%のふすまを混合して生分解
性接着剤組成物を調製した。前記PLA接着剤組成物を
155℃で、PCL接着剤組成物を100℃でホットプ
レスで成形してそれぞれ厚さ約200μmのシートを得
た。これらのシートをそれぞれ木片の間にクランプで挟
み試験片を作成し、155℃の高温槽内で30分間放置
して接着させた。次いで前記試験片を水中に室温で6時
間浸漬したのち、40℃で18時間乾燥し、さらに室温
に48時間放置した。得られた試験片について引張試験
機で0.5mm/minの速度でせん断試験を行った。
試験は10回行いその平均値を求めた。その結果を表1
に示す。
【0015】比較例 市販のポリ酢酸ビニル系エマルジョン木工用接着剤(以
下木工用接着剤という)を用いて実施例1と同様の試験
を行った。その結果を表1に示す。
【0016】
【表1】
【0017】上記表1にみるように、本発明のPLA接
着剤は、市販の木工用接着剤に比して接着強度が高く、
しかも水中に浸漬後も強度の低下がほとんど起こらな
い。また、PCL接着剤は、市販の木工用接着剤に比べ
て若干接着強度が落ちるが、水中に浸漬してもほとんど
強度の低下がみれない。一方、市販の木工用接着剤は水
中での浸漬で急激な接着強度の低下が起こる。
【0018】実施例2 実施例1のPLAにふすま10重量%、30重量%をそ
れぞれ混合した組成物を用いて射出成形法でJISK7
113の2号試験片をそれぞれ作成し、大気中に90日
間、及び土壌中に90日間放置し、その時の各試験片の
力学的性質と分子量の減少率を測定した。その結果を表
2に示す。なお、分子量はGPC法でクロロホルムを溶
媒として測定した。
【0019】
【表2】
【0020】上記表2にみるように、10重量%のふす
まを配合した試験片は生分解速度が速くなり、さらに3
0重量%配合すると90日間の土壌中での放置で引張強
度がゼロとなった。このように、本発明の接着剤は、含
有する天然の粉体物質の量を変えることで任意の生分解
期間が設定できる。その上、天然の粉体物質の含有量が
80重量%の範囲内であれば、大きな接着強度の低下が
なく、例えば10重量%のふすまを含有する場合には、
接着強度が約10%低下するにとどまり、市販の木工用
接着剤とほぼ同じ接着強度となる。
【0021】
【発明の効果】本発明の生分解性接着剤は、耐水性がよ
く、接着力が高い上に、低コストで、かつ生分解期間が
適宜制御できる。そのため、用途に応じて天然の粉体物
質の含有量を変えることで、例えば木製型枠の廃棄期間
に合わせた生分解ができるなど、環境問題に応じた接着
剤で、その工業的価値は高いものがある。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】生分解性樹脂及び天然の粉体物質を含有す
    ることを特徴とする生分解性接着剤。
  2. 【請求項2】天然の粉体物質の含有量が5〜80重量%
    の範囲にあることを特徴とする請求項1記載の生分解性
    接着剤。
  3. 【請求項3】天然の粉体物質が産業廃棄物から得た粉体
    物質であることを特徴とする請求項1又は2記載の生分
    解性接着剤。
  4. 【請求項4】産業廃棄物から得られた粉体物質が、ふす
    ま、米ぬか、チキン又はセルロースであることを特徴と
    する請求項3記載の生分解性接着剤。
  5. 【請求項5】生分解性樹脂が、ポリ乳酸系樹脂、ポリカ
    プロラクトン系樹脂又はポリブチレンサクシネート系樹
    脂から選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする
    請求項1ないし4にいずれかに記載の生分解性接着剤。
  6. 【請求項6】請求項1ないし5のいずれかに記載の生分
    解性接着剤がさらに可塑剤、ぬれ調整剤を含有すること
    を特徴とするホットメルト型接着剤。
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