JP2007009027A - 木質複合材製造用粘着付与剤および接着剤組成物、この粘着付与剤を用いた木質複合材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 合成エマルション系樹脂(A)および/または合成ゴム系ラテックス樹脂(B)と、これらの樹脂の固形分換算の合計量10重量部に対して、分子中に少なくとも1つのアミド基を有する樹脂(C)を固形分換算で5〜100重量部含有する木質複合材製造用粘着付与剤。
【選択図】 なし
Description
が、イソシアネート系接着剤は、ホルムアルデヒド系接着剤と比較して被着体に塗布した際の粘着性が弱く、たとえばボードを製造する際に、接着剤を塗布したチップをマット状に成形しても、熱圧締により接着剤を硬化させるまで、そのマットの形状を維持することができないという問題がある。特に、工場などでボードを量産する場合、形成したマットをベルトコンベア等に載せて連続的に移動させるが、その移動時にマットが崩れ、ボードの製造に大きな支障をきたす。
接着剤を塗布した木質材料の粘着性や仮接着性が低く、ボード生産時にはマット崩れが発生しやすく、合板、化粧板や集成材等の生産時にはずれが発生しやすい。
本発明に係る粘着付与剤は、合成エマルション系樹脂(A)および/または合成ゴム系ラテックス樹脂(B)と分子中に少なくとも1つのアミド基を有する樹脂(C)(以下、「アミド基含有樹脂(C)」という)とを含有し、ボードや合板、化粧板、集成材などの木質複合材の製造に好適に使用することができる。
本発明で用いられる合成エマルション系樹脂(A)は、合成エマルション系樹脂の従来公知の製造方法により得ることができ、たとえば、単層構造からなる一段重合法や、異相構造からなる多段重合法により得ることができるが、好適には乳化重合により製造することができる。
上記合成エマルション系樹脂(A)は、不飽和カルボン酸エステル系単量体、アミド基を有するアクリル系単量体および不飽和カルボン酸系単量体、ならびに必要に応じて芳香族ビニル系単量体を乳化重合して得ることが好ましい。
本発明で用いられる合成ゴム系ラテックス樹脂(B)は、合成ゴム系ラテックス樹脂の従来公知の製造方法により得ることができ、たとえば、単層構造からなる一段重合法や、異相構造からなる多段重合法により得ることができるが、好適には乳化重合により製造することができる。
上記合成ゴム系ラテックス樹脂(B)は、芳香族ビニル系単量体、不飽和カルボン酸エステル系単量体、アミド基含有アクリル系単量体、不飽和カルボン酸系単量体および脂肪族共役ジエン系単量体を乳化重合して得ることが好ましい。
上記合成エマルション系樹脂(A)および合成ゴム系ラテックス樹脂(B)は、好適には乳化重合により調製することができる。この乳化重合は、従来公知の乳化重合法により行うことができる。たとえば、上記芳香族ビニル系単量体、不飽和カルボン酸エステル系単量体、アミド基含有アクリル系単量体および不飽和カルボン酸系単量体、合成ゴム系ラテックス樹脂(B)の場合にはさらに脂肪族共役ジエン系単量体を、水を溶媒として、界面活性剤、連鎖移動剤(重合度調節剤)、ラジカル重合開始剤の存在下で乳化重合することにより、上記合成エマルション系樹脂(A)または合成ゴム系ラテックス樹脂(B)を得ることができる。このとき、上記単量体の量を適宜設定することにより、得られる合成エマルション系樹脂(A)および合成ゴム系ラテックス樹脂(B)のガラス転移温度を調節することができる。
ポリオキシエチレンアルキルアリール硫酸塩等のアニオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、オキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマー等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。これらの界面活性剤は、通常、アニオン性界面活性剤単独で、またはアニオン性界面活性剤とノニオン性界面活性剤とを併用して用いられ、上記単量体の合計量に対して0.01〜5重量%の範囲で用いることが好ましい。
また、得られた合成エマルション系樹脂(A)および合成ゴム系ラテックス樹脂(B)は中和により安定化させることが好ましい。特に、アンモニアなどの揮発性アミン類による中和は耐水接着力が向上するため好ましい。中和により調整されるpHの範囲は、好ましくは4〜9であり、より好ましくは5〜8である。pHが上記範囲にあると、粘着付与剤を含む接着剤組成物の硬化性に影響を与えず、また、接着剤組成物は被着体へ安定して塗布することができ、十分な機械的安定性を示す。
本発明で用いられる分子中に少なくとも1つのアミド基を有する樹脂(C)(以下、「アミド基含有樹脂(C)」という)は、上記合成エマルション系樹脂(A)および合成ゴム系ラテックス樹脂(B)とは異なる樹脂であり、アクリルアミド系ポリマー、具体的にはポリアクリルアミドが挙げられる。上記アミド基含有樹脂(C)は、アミド基を有する重合性単量体(以下、「アミド基含有重合性単量体」という)、好ましくはアクリルアミド基含有単量体を、必要に応じてその他の重合性単量体を用いて、従来公知の方法で(共)重合することによって得ることができる。
メチレンビス(メタ)アクリルアミド、エチレンビス(メタ)アクリルアミド、ヘキサメチレンビス(メタ)アクリルアミドなどのビス(メタ)アクリルアミド;
N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド等のアミド基含有ビニル化合物などが挙げられる。
上記その他の重合性単量体は上記アミド基含有重合性単量体と(共)重合可能な単量体である。たとえば、不飽和カルボン酸およびその塩、αまたはβ−不飽和スルホン酸およびその塩、(メタ)アクリレート、オレフィン類、およびその他のビニル基含有化合物が挙げられる。
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリ
レート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のジ(メタ)アクリレート;
ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリアクリルホルマールなどのトリアクリレートなどが挙げられる。
上記アミド基含有樹脂(C)は、従来公知の重合方法により調製することができるが、ラジカル重合法を適用することが好ましい。また、全単量体を反応容器に一括で仕込んだ後、重合を開始する回分(バッチ)重合法、単量体の一部または全部を反応容器に滴下しながら重合する半回分(セミバッチ)重合法、単量体の滴下比率を経時的に変化させながら重合する多段滴下重合法、単量体を反応容器に連続的に供給し、得られた樹脂を連続的に取り出す連続重合法のいずれでもよい。
重合中のpHは特に制限はなく、所望の値に一定に調整しても、変動させてもよい。pHを一定に調整する場合、変動させる場合のいずれにおいても、pH調整剤を使用することができる。このとき使用可能なpH調整剤としては、たとえば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等のアルカリ化剤;リン酸、硫酸、塩酸等の無機酸;蟻酸、酢酸等の有機酸等が挙げられる。
(粘着付与剤)
本発明に係る粘着付与剤は、上記合成エマルション系樹脂(A)および/または合成ゴム系ラテックス樹脂(B)と上記アミド基含有樹脂(C)とを、上記合成エマルション系
樹脂(A)と合成ゴム系ラテックス樹脂(B)との固形分換算の合計量10重量部に対して、上記アミド基含有樹脂(C)が固形分換算で5〜100重量部の割合で含有する。
上記粘着付与剤は、合成エマルション系樹脂(A)および/または合成ゴム系ラテックス樹脂(B)とアミド基含有樹脂(C)とを、予め、混合して攪拌機等を用いて均一分散させて使用してもよいし、後述する接着剤組成物を調製する際に各成分を添加して使用してもよい。このうち、接着剤組成物を調製する際の作業性がよい点で、前者の方法が好ましい。
本発明に係る木質複合材製造用接着剤組成物は、非ホルムアルデヒド系接着剤(D)および/または低ホルムアルデヒド系接着剤(E)と、上記粘着付与剤とを含有する。上記粘着付与剤の含有量は、非ホルムアルデヒド系接着剤(D)および低ホルムアルデヒド系接着剤(E)の固形分換算の合計量100重量部に対して、固形分換算で好ましくは0.2〜15重量部、より好ましくは0.3〜12重量部である。粘着付与剤の含有量が上記範囲にあると、接着剤組成物の接着性と粘着性がバランスよく発現される。
本発明で用いられる非ホルムアルデヒド系接着剤(D)としては、有機イソシアネート系接着剤、水性高分子系接着剤が挙げられる。
する被着体などの接着に好適に用いることができ、冷圧プレスにより被着体を接着することができる。
本発明で用いられるホルムアルデヒド系接着剤(E)としては、ホルムアルデヒド−尿素樹脂、ホルムアルデヒド−メラミン樹脂、ホルムアルデヒド−尿素−メラミン樹脂、ホルムアルデヒド−メラミン−尿素樹脂、ホルムアルデヒド−フェノール樹脂、ホルムアルデヒド−フェノール−メラミン樹脂、ホルムアルデヒド−メラミン−フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。これらの樹脂は単独または2種以上を組み合わせて使用することができる。これらの樹脂は、遊離ホルムアルデヒドの含有量が少なく、また、接着剤として使用した場合にホルムアルデヒド放散量が少なく、JASおよびJISの放出ホルムアルデヒド規格「F☆☆☆」に適合することができる。
本発明に係る木質複合材の製造方法は、木質材料に上記接着剤組成物を付着させた後、この木質材料を圧締する方法である。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は、この実施例により何ら限定されるものではない。なお、実施例および比較例において、「部」および「%」は、特に断りのない限り、それぞれ「重量部」および「重量%」を示す。また、表中の数値の単位は、特に断りのない限り、「重量部」である。
(合成エマルション系樹脂(A)の調製)
表1に示す割合で混合したモノマー混合物100重量部と連鎖移動剤(tert−ドデシルメルカプタン)0.5重量部との混合物を、蒸留水50重量部とドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5重量部との混合液中に、撹拌しながら滴下して乳化モノマー(a1)〜(a5)をそれぞれ調製した。
(合成ゴム系ラテックス樹脂(B)の調製)
表2に示す割合で混合したモノマー混合物1000重量部と連鎖移動剤(tert−ドデシルメルカプタン)5重量部との混合物を、蒸留水500重量部とドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2重量部との混合液中に、撹拌しながら滴下して乳化モノマー(b1)〜(b4)を調製した。
有無を確認後、500mmHgまで減圧した。この操作(加圧−静置−減圧)を2回繰り返した。次いで、窒素シール下、250rpmの回転速度で撹拌しながら、65℃まで昇温した後、表2に記載の量の0.5%の1,3−ブタジエンと総量の0.5%の前記乳化モノマーとを添加し、30分間反応させてエマルション粒子の種を形成した。
(アミド基含有樹脂(C)の調製)
撹拌機、還流冷却管、温度計、窒素ガス導入管および滴下口を備えた5つ口フラスコ(以下、単に「反応容器」ともいう)に純水350gを仕込み、窒素ガスを吹き込みながら内温を80℃に調整した。
(アミド基含有樹脂(C)の調製)
反応容器に純水600g、50%アクリルアミド水溶液269.6g、80%アクリル酸19.0gを仕込み、窒素ガスを吹き込みながら内温を40℃に調整した。次いで、過
硫酸アンモニウム1.3g、亜硫酸水素ナトリウム0.6gを加え、120分間重合した後、水を加え、さらに冷却して重合反応を完了させ、重量平均分子量20万のポリアクリルアミド(C2)を含有する水溶液(固形分15%)を得た。
(アミド基含有樹脂(C)の調製)
反応容器に純水400gを仕込み、窒素ガスを吹き込みながら内温を80℃に調整した。一方、50%アクリルアミド水溶液300.0g、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド62.3g、メチレンビスアクリルアミド0.4g、メタリルスルホン酸ナトリウム1.6gを混合し、98%硫酸でpHを4.0に調整した後、純度84%の4,4’−アゾビス−4−シアノ吉草酸1.0gおよび水100gを加えて、開始剤含有モノマー混合液を調製した。なお、このモノマー混合液は、下記滴下前に重合が開始しないように20℃以下に保った。
(アミド基含有樹脂(C)の調製)
反応容器に純水400gを仕込み、窒素ガスを吹き込みながら内温を80℃に調整した。一方、50%アクリルアミド水溶液380.0g、80%アクリル酸14.2g、メチレンビスアクリルアミド0.4g、メタリルスルホン酸ナトリウム4.0g、および純度84%の4,4’−アゾビス−4−シアノ吉草酸0.5gを混合して、開始剤含有モノマー混合液を調製した。なお、このモノマー混合液は、下記滴下前に重合が開始しないように20℃以下に保った。
(アミド基含有樹脂(C)の調製)
反応容器に純水370gを仕込み、窒素ガスを吹き込みながら内温を80℃に調整した。一方、50%アクリルアミド水溶液397.8g、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド74.9g、80%アクリル酸15.3g、メチレンビスアクリルアミド0.524g、メタリルスルホン酸ナトリウム13.4gを混合し、98%硫酸でpHを4.0に調整した混合水溶液、および過硫酸カリウム0.5gを溶解した水溶液40gを調製した。
合成エマルション系樹脂(A)、合成ゴム系ラテックス樹脂(B)、アミド基含有樹脂(C)を含有する水溶液を、表3に示す割合で配合し、攪拌機を用いて均一に分散させて粘着付与剤(1)〜(8)を調製した。
剪断試験用試験片をそれぞれ20片作製した。この試験片を煮沸水に4時間浸漬し、次いで60±3℃で20時間乾燥し、さらに煮沸水に4時間浸漬した後、室温水に浸漬した。試験片が室温まで冷却したことを確認した後、湿潤状態の試験片について引っ張り剪断試験を実施し、平均湿潤引張強度および平均木破率を求めた。保持時間0分、30分、60分における平均湿潤引張強度および平均木破率を表4に示す。
ングした。次いで、このフォーミングマットを冷圧プレスを用いてプレス圧1MPaで1分間圧締した後、下記の方法により粘着性試験を実施した。この粘着性試験を3回実施し
、その平均値を求めた。保持時間0分、30分、60分における平均値を表4に示す。
上記マットを、鋼製コール盤とともに、図2に示すローラーコンベアのA点に置き、ローラーコンベアの傾斜を利用してマットを鋼製コール盤とともにB点に移動させた。この操作を数回繰り返し、マットが崩れるまでの回数を求めた。図2のローラーコンベアは、直径38.1mm、長さ600.0mmのローラー30本で構成され、ローラー間隔(中心間距離)は48.9mm、AB間の水平距離は1500mm、傾斜角は7°である。
になるように、鋼製コール盤(70cm角)上に60cm角の大きさに均一にフォーミングした。次いで、このフォーミングマットを、200℃、最高圧力4.5MPaの厚み制御可能な熱圧プレスを用いて4分間圧締し、保持時間が0分、30分、60分のボード(15mm厚)をそれぞれ3枚作製した。作製したボードを1週間通風の良い場所で養生した後、JIS−A−5908「パーティクルボード」に準じて、常態曲げ強さ試験用、湿潤B曲げ強さ試験用、吸水厚さ膨張率試験用試験片をそれぞれ10片作製し、試験を実施しその平均値を求めた。保持時間0分、30分、60分における平均常態曲げ強さ、湿潤B曲げ強さ試験および平均吸水厚さ膨張率を表4に示す。
のカルナバ系ワックス外部離型剤(三井武田ケミカル(株)製、商品名:MK−56)を塗布した。
このボード用水系接着剤を用い、有機イソシアネート系接着剤(コスモネートM−250W)の使用量をチップ絶乾重量に対して固形分が8%となる量に変更した以外は、実施例3と同様にしてフォーミングマットを形成し、粘着性試験を実施した。保持時間0分、30分、60分における平均値を表4に示す。
このボード用水系接着剤とチップ絶乾重量に対して固形分が9%となる量の有機イソシアネート系接着剤(MDI)(三井武田ケミカル(株)製、商品名:コスモネートM−300)を用いた以外は実施例3と同様にしてフォーミングマットを形成し、粘着性試験を実施した。保持時間0分、30分、60分における平均値を表4に示す。
イソシアネート系接着剤(MDI)(三井武田ケミカル(株)製、商品名:コスモネートM−300)とを用い、熱圧プレスの温度を210℃に変更した以外は、実施例3と同様にしてボードを作製し、常態曲げ強さ試験、湿潤B曲げ強さ試験、吸水厚さ膨張率試験を実施した。保持時間0分、30分、60分における平均常態曲げ強さ、平均湿潤B曲げ強さおよび平均吸水厚さ膨張率を表4に示す。
粘着付与剤(1)を使用しなかった以外は実施例1と同様にして合板用接着剤を得た。この合板用接着剤を用いた以外は実施例1と同様にして、粘着性試験を実施し、また、合板を作製して、引っ張り剪断試験を実施し、平均湿潤引張強度および平均木破率を求めた。保持時間0分、30分、60分における平均接着強度、平均湿潤引張強度および平均木破率を表5に示す。
粘着付与剤(1)の代わりに粘着付与剤(7)を5重量部用いた以外は実施例1と同様にして合板用接着剤を得た。この合板用接着剤を用いた以外は実施例1と同様にして、粘着性試験を実施し、また、合板を作製して引っ張り剪断試験を実施した。保持時間0分、30分、60分における平均接着強度、平均湿潤引張強度および平均木破率を表5に示す。
粘着付与剤(2)を使用しなかった以外は実施例2と同様にして化粧板用接着剤を得た。この化粧板用接着剤を用いた以外は実施例2と同様にして、粘着性試験を実施し、また、化粧板を作製してJAS1類浸漬剥離試験を実施した。保持時間0分、30分、60分における試験片10片の剥離長さの合計値を表5に示す。
粘着付与剤(2)の代わりに粘着付与剤(8)を10重量部用いた以外は実施例2と同様にして化粧板用接着剤を得た。この化粧板用接着剤を用いた以外は実施例2と同様にして、粘着性試験を実施し、また、化粧板を作製してJAS1類浸漬剥離試験を実施した。保持時間0分、30分、60分における試験片10片の剥離長さの合計値を表5に示す。
マット含水率が12%になる量の水と、チップ絶乾重量に対して固形分が9%となる量の有機イソシアネート系接着剤(MDI)(三井武田ケミカル(株)製、商品名:コスモネートM−250W)とを塗布した以外は実施例3と同様にして、フォーミングマットを形成して粘着性試験を実施し、また、ボードを作製して、常態曲げ強さ試験、湿潤B曲げ強さ試験、吸水厚さ膨張率試験を実施した。保持時間0分、30分、60分における粘着性、平均常態曲げ強さ、平均湿潤B曲げ強さおよび平均吸水厚さ膨張率を表5に示す。
粘着付与剤(6)を使用しなかった以外は実施例6と同様にして集成材用接着剤を得た。この集成材用接着剤を用いた以外は実施例6と同様にして、粘着性試験を実施し、また、集成材を作製してJAS1類浸漬剥離試験を実施した。保持時間0分、30分、60分における試験片10片の剥離長さの合計値を表5に示す。
12 合板固定用治具
13 ロードセル
14 チャック
21 マット
22 コール盤
23 ローラー
Claims (6)
- 合成エマルション系樹脂(A)および/または合成ゴム系ラテックス樹脂(B)と、これらの樹脂の固形分換算の合計量10重量部に対して、分子中に少なくとも1つのアミド基を有する樹脂(C)を固形分換算で5〜100重量部含有することを特徴とする木質複合材製造用粘着付与剤。
- 前記合成エマルション系樹脂(A)および合成ゴム系ラテックス樹脂(B)のガラス転移温度が60℃以下であることを特徴とする請求項1に記載の粘着付与剤。
- 分子中に少なくとも1つのアミド基を有する前記樹脂(C)の重量平均分子量が5,000〜5,000,000であることを特徴とする請求項1に記載の粘着付与剤。
- 非ホルムアルデヒド系接着剤(D)および/または低ホルムアルデヒド系接着剤(E)と、請求項1〜3のいずれかに記載の粘着付与剤とからなる木質複合材製造用接着剤組成物。
- 前記非ホルムアルデヒド系接着剤(D)が少なくとも有機イソシアネート系接着剤を含有することを特徴とする請求項4に記載の木質複合材製造用接着剤組成物。
- 木質材料に、請求項4に記載の接着剤組成物を付着させた後、該木質材料を圧締することを特徴とする木質複合材の製造方法。
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