JP2006282869A - 接着剤組成物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製糊後の可使時間の長い非ホルムアルデヒド系接着剤組成物を提供する。
【解決手段】 カルボキシル基含有モノマーの共重合比が対モノマーで３重量％未満の水性エマルジョン及び／又は水性ラテックス、イソシアネート基を有する化合物および蛋白質の含量が０．３重量％未満で１２〜１５μの平均粒子径を有する有機質粉体からなる接着剤組成物。
【選択図】 なし

Description

本発明は、作業性の優れた非ホルムアルデヒド系接着剤、特に製糊後の可使時間が長い接着剤組成物およびその製造方法に関する。

従来から、木材用の接着剤としてユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等のホルムアルデヒド系樹脂が使用されてきた。これらの接着剤は安価で作業性も良いが、接着した製品からホルムアルデヒドが放散されるため、目や皮膚粘膜を刺激し、いわゆるシックハウス症候群として社会問題となっている。
そのため、ホルムアルデヒドを使用しない非ホルムアルデヒド系接着剤として水性エマルジョンにイソシアネートを架橋剤として配合した接着剤組成物（いわゆる水性ビニルウレタン樹脂）が開発されているが（特許文献１、２、３）、構成物質を配合して製糊した後の可使時間が短いため、作業工程の幅が狭くなり、限定した使用方法しか採りえないという欠点があった。

特公昭５７−１６１５０号公報 特公昭５７−１９１５０号公報 特公昭５５−１８７５９号公報

本発明は、上記従来技術の問題点を克服し、製糊後の可使時間の長い非ホルムアルデヒド系接着剤組成物を提供せんとするものである。

本発明者らは、この課題を達成せんと鋭意検討を重ねた結果、水性ビニルウレタン系接着剤において、カルボキシル基含有モノマーの共重合比が対モノマーで３重量％未満、好ましくは０．５重量％未満の水性エマルジョン及び／又は水性ラテックスと充填剤として蛋白質含量が低く、所定粒子径の有機質粉体を使用すると、製糊後の可使時間が飛躍的に延びることを見出し本発明を完成させた。
すなわち、本発明はカルボキシル基含有モノマーの共重合比が対モノマーで３重量％未満、好ましくは0.5重量％未満の水性エマルジョン及び／又は水性ラテックスとイソシア
ネート基を有する化合物および蛋白質の含量が０．３重量％未満で１２〜１５μの平均粒子径を有する有機質粉体からなる接着剤組成物およびその製造方法に関するものである。
本発明のカルボキシル基含有モノマーの共重合比が対モノマーで３重量％未満、好ましくは０．５重量％未満の水性エマルジョン及び／又は水性ラテックスと蛋白質含量が低く、所定粒径を有する充填材としての有機質粉体は、製糊後の前記接着剤組成物の急激な粘度変化を生じさせることがなく、長時間安定的に接着作業を行うことができる。

充填材の蛋白質含量が０．３重量％以上になると、蛋白質のアミノ酸のカルボキシル基の存在によりイソシアネートの重合が促進され、糊液の急激な増粘が起きると共に、イソシアネートの架橋剤としての失活が早められ、可使時間が著しく短くなる。
平均粒子径が１２〜１５μの範囲外になると、糊液調製時に均一に分散し難く、いわゆる継粉の状態となり、塗布性、展延性が低下する。
一方、クレー、タルクのような無機質充填材の場合には、切断加工時の鋸の刃の磨耗が酷くなる。

本発明によれば、長い可使時間を有し、作業工程の幅の広い非ホルムアルデヒド系接着剤が得られる。

本発明で使用するカルボキシル基含有モノマーの共重合比が対モノマーで３重量％未満、好ましくは０．５重量％未満の水性エマルジョン及び／又は水性ラテックスとしては酢酸ビニル樹脂エマルジョン、アクリル樹脂エマルジョン、エチレン−酢酸ビニル樹脂エマルジョン、ポリ塩化ビニルエマルジョン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ラテックス、メチルメタアクリレート−ブタジエン共重合体ラテックス、クロロプレンラテックス、スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス、ポリ塩化ビニリデンラテックス等がある。

本発明で使用するイソシアネート基を有する化合物としては、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、水素化ＴＤＩ、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）、トリフェニルメタントリイソシアネート（ＴＴＩ）、ジメチルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、キシレンジイソシアネート、粗製ＭＤＩ（ポリメリックＭＤＩ）等が挙げられる。

本発明における充填材としての有機質粉体は、蛋白質の含量が０．３重量％未満で１２〜１５μの平均粒子径を有する有機質粉体であり、実用的にはとうもろこし澱粉が好ましく、未加工状態の澱粉の他に、エステル化、エーテル化、架橋、酸化、酸処理等の加工を単独で又は２種以上組み合わせてなる加工澱粉等が例示される。これらは単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。

本発明の接着剤組成物の配合は、水性エマルジョン及び／又は水性ラテックス１００重量部に対して、イソシアネート基を有する化合物を０．１〜５０重量部、蛋白質の含量が０．３重量％未満で１２〜１５μの平均粒子径を有する有機質粉体を５〜１００重量部の範囲である。
本発明の接着剤組成物においては、その他にポリビニルアルコール、デキストリン、アルファ澱粉等の水溶液等を必要に応じて配合しても良い。

実施例１
ＤＳ−３０３３（カルボキシル基含有モノマーの共重合比が対モノマーで0.３重量％のスチレン−ブタジエン共重合体ラテックス：株式会社Ｊ−ケミカル製）１００重量部、レギュラーコーンスターチＹ（蛋白質の含量が０．２重量％で１３．５μの平均粒子径を有するとうもろこし澱粉：株式会社Ｊ−オイルミルズ製）を２０重量部、Ｋ−１６６６（ポリメリックＭＤＩ：株式会社Ｊ−ケミカル製）を２０重量部、水道水を１０重量部計り取り、ミキサーで混合し均一な糊液（接着剤組成物）を調製した。この糊液の粘度は２０ｄＰａ・ｓ／２０℃であった。
この糊液について以下の物性を評価した。
（１）可使時間
糊液５００ｇを１０００ｍｌ容のガラスビーカーにとり、２５℃の恒温水槽に静置し、粘度計（リオン（株）製ビスコテスターＶＴ−０４）を用い、３０分毎に糊液粘度を測定した。
（２）耐水接着力
カラマツのロータリー単板（厚さ：２．５ｍｍ、単板含水率：１０％）を３枚、互いに直交させ、中に挟まれる単板の両面に該糊液をゴムロールで塗布（塗布量：３３ｇ／９００ｃｍ²）し、２０分間圧締（圧力：１MPa）した。圧締後、直ちに熱圧（１１５℃、０．８MPa、１５０秒）して接着を完了した。１日養生後、合板の日本農林規格に規定された
煮沸繰返し試験を行い、せん断強さを測定した。

（３）塗布性
該糊液をロール・スプレッダ−（幅：１００ｃｍ、塗布ロール材質：ゴム、 ゴム硬度：４０°）上部に供給し、２．５mm厚のカラマツ単板上に塗布量が３３ｇ／９００ｃｍ²
になるようにロール・スプレッダ−を調整した。塗布量を調整後、５分間隔でカラマツ単板をロール・スプレッダ−に通し、塗布量の変動を測定した。
（４）切削性
接着物の加工時、接着層を形成する糊液成分が切削刃物の磨耗を促進する程度を評価するため、合板の日本農林規格に規定された耐摩耗性の評価のうち、摩耗Ａ試験に準じた方法で評価を行った。東洋濾紙製円形ashless濾紙No.５Ｃの濾紙上に糊液を５グラム秤
り取り均一に塗り広げた。これを室温下で３日間乾燥し、テーバ−試験機に３分間かけ、摩耗減量を測定した。この時の摩耗減量が少ない程、接着物を鋸で切断する際の鋸刃の損耗が大きいと評価した。

実施例２
ＤＳ−３０３４（カルボキシル基含有モノマーを共重合していないスチレンーブタジエン共重合体ラテックス：株式会社Ｊ−ケミカル製）１００重量部、レギュラーコーンスターチＹ（蛋白質の含量が０．２重量％で１３.５μの平均粒子径を有するとうもろこし澱
粉：株式会社Ｊ−オイルミルズ製）を２０重量部、Ｋ−１６６６（ポリメリックＭＤＩ：株式会社Ｊ−ケミカル製）を２０重量部、水道水を１０重量部計り取り、ミキサーで混合し均一な糊液（接着剤組成物）を調製する。この糊液の粘度は２２ｄＰａ・ｓ／２０℃であった。
この糊液を用い実施例１と同様な物性を評価した。

比較例１
ＤＳ−２０２２（カルボキシル基含有モノマーの共重合比が対モノマーで５．０重量％のスチレン−ブタジエン共重合体ラテックス：株式会社Ｊ−ケミカル製）１００重量部、レギュラーコーンスターチＹ（蛋白質の含量が０．２重量％で１３．５μの平均粒子径を有するとうもろこし澱粉：株式会社Ｊ−オイルミルズ製）を２０重量部、Ｋ−１６６６（ポリメリックＭＤＩ：株式会社Ｊ−ケミカル製）を２０重量部、水道水を２５重量部計り取り、ミキサーで混合し均一な糊液（接着剤組成物）を調製した。この糊液の粘度は２５ｄＰａ・ｓ／２０℃であった。

比較例２
ＤＳ−３０３３（カルボキシル基含有モノマーの共重合比が対モノマーで0.３重量％のスチレン−ブタジエン共重合体ラテックス：株式会社Ｊ−ケミカル製）１００重量部、小麦澱粉（「壱等」蛋白含量：０．８重量％、長田製粉株式会社製）を２０重量部、Ｋ−１６６６（ポリメリックＭＤＩ：株式会社Ｊ−ケミカル製）を２０重量部、水道水を２５重量部計り取り、ミキサーで混合し均一な糊液（接着剤組成物）を調製した。この糊液の粘度は２６ｄＰａ・ｓ／２０℃であった。

比較例３
ＤＳ−３０３３（カルボキシル基含有モノマーの共重合比が対モノマーで0.３重量％のスチレン−ブタジエン共重合体ラテックス：株式会社Ｊ−ケミカル製）１００重量部、小麦粉（「赤ぼたん」蛋白含量：１６重量％、日本製粉株式会社製）を２０重量部、Ｋ−１６６６（ポリメリックＭＤＩ：株式会社Ｊ−ケミカル製）を２０重量部、水道水を２５重量部計り取り、ミキサーで混合し均一な糊液（接着剤組成物）を調製した。この糊液の粘度は２５ｄＰａ・ｓ／２０℃であった。

比較例４
ＤＳ−３０３３（カルボキシル基含有モノマーの共重合比が対モノマーで0.３重量％のスチレン−ブタジエン共重合体ラテックス：株式会社Ｊ−ケミカル製）１００重量部、馬鈴薯澱粉（「ジェルコールBA−１」蛋白含量：０．１重量％、平均粒子径４０μを有する。株式会社Ｊ−オイルミルズ製）を２０重量部、Ｋ−１６６６（ポリメリックＭＤＩ：株式会社Ｊ−ケミカル製）を２０重量部、水道水を２５重量部計り取り、ミキサーで混合し均一な糊液（接着剤組成物）を調製した。この糊液の粘度は２５ｄＰａ・ｓ／２０℃であった。

比較例５
ＤＳ−３０３３（カルボキシル基含有モノマーの共重合比が対モノマーで0.３重量％のスチレン−ブタジエン共重合体ラテックス：株式会社Ｊ−ケミカル製）１００重量部、レギュラーコーンスターチＹ（蛋白質の含量が０．２重量％で１3.５μの平均粒子径を有するとうもろこし澱粉：株式会社Ｊ−オイルミルズ製）を１０重量部、粉末クレー（日本タルク株式会社製）を１０重量部、Ｋ−１６６６（ポリメリックＭＤＩ：株式会社Ｊ−ケミカル製）を２０重量部、水道水を１０重量部計り取り、ミキサーで混合し均一な糊液（接着剤組成物）を調製した。この糊液の粘度は１８ｄＰａ・ｓ／２０℃であった。

比較例６
ＤＳ−２０２２（カルボキシル基含有モノマーの共重合比が対モノマーで５．０重量％のスチレン−ブタジエン共重合体ラテックス：株式会社Ｊ−ケミカル製）１００重量部、小麦粉（「赤ぼたん」蛋白含量：１６重量％、日本製粉株式会社製）を２０重量部、粉末クレー（日本タルク株式会社製）を１０重量部、Ｋ−１６６６（ポリメリックＭＤＩ：株式会社Ｊ−ケミカル製）を２０重量部、水道水を１０重量部計り取り、ミキサーで混合し均一な糊液（接着剤組成物）を調製した。この糊液の粘度は２５ｄＰａ・ｓ／２０℃であった。

上記実施例および比較例の各組成の比較を表1に示す。

評価
上記各実施例および比較例についての、可使時間、耐水接着力、塗布性、切削性の各物性を以下に示す。評価の結果は、各表の最下欄に記載した。

Claims (4)

1. カルボキシル基含有モノマーの共重合比が対モノマーで３重量％未満の水性エマルジョン及び／又は水性ラテックス、イソシアネート基を有する化合物および蛋白質の含量が０．３重量％未満で１２〜１５μの平均粒子径を有する有機質粉体からなる接着剤組成物。
2. カルボキシル基含有モノマーの共重合比が対モノマーで０．５重量％未満である請求項1
   に記載の接着剤組成物。
3. カルボキシル基含有モノマーの共重合比が対モノマーで３重量％未満の水性エマルジョン及び／又は水性ラテックス、イソシアネート基を有する化合物に蛋白質の含量が０．３重量％未満で１２〜１５μの平均粒子径を有する有機質粉体を配合することを特徴とする接着剤組成物の製造方法。
4. カルボキシル基含有モノマーの共重合比が対モノマーで０．５重量％未満である請求項３に記載の接着剤組成物の製造方法。