JP2009543943A - ウレア変性大豆粉から製造された安定した接着剤 - Google Patents

Abstract

本発明は、効率よく生産でき、かつ、生産コストを低減した優れた湿潤および乾燥強度を有する安定したウレア改質大豆粉系接着剤を提供する。この方法は、大豆粉を加熱して、ウレアーゼを実質的に含まない変性大豆粉を得るステップと、前記変性大豆粉にウレアを加えて、安定した大豆粉系接着剤を得るステップと、を含む。大豆粉は４０℃〜１００℃に１５分〜５００分間加熱することができる。また、この方法は、前記大豆粉系接着剤に架橋剤を加えるステップをさらに含み得る。本発明によって製造された接着剤は、優れた安定性および強度を示す。

Description

この出願は、米国仮出願第６０／８３１，６５０号（出願日：２００６年７月１８日）、および、米国仮出願第６０／８３５，０４２号（出願日：２００６年８月２日）に基づく優先権を伴うものである。これらの米国仮出願に記載されたすべての事項は本願の明細書に含まれるものとする。

本発明は、安定した大豆／ウレア生成物（ＳＵＰ）の製造方法、および、ウレア変性大豆粉（ｕｒｅａ−ｄｅｎａｔｕｒｅｄ ｓｏｙ ｆｌｏｕｒ）から得た分散相（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）、または、エマルジョン（ｅｍｕｌｓｉｏｎ）状態のポリマー（ＳＵＰＤ）を有する安定した大豆／ウレア生成物に関する。

たんぱく質を含む大豆粉由来の接着剤は、１９２０年代にようやく一般に使用されるようになった（米国特許第１，８１３，３８７号、第１，７２４，６９５号、および、第１，９９４，０５０号）。接着剤として使用するに適した大豆粉は、現在に至るまで大豆からオイルの一部または大部分を除去し、残留物として大豆ミール（ｓｏｙ ｍｅａｌ）を得てから、さらにそれをすりつぶして極めて微細な大豆粉にすることによって得ることができる。通常、押出／抽出法がまたオイルの除去に適した手段ではあるものの、押しつぶされた大豆から大部分の非極性オイルを抽出するのにヘキセン（ｈｅｘａｎｅ）が用いられる。

それによって得られた大豆粉は、その後アルカリ剤で変性され（つまり、たんぱく質の２次、３次、および／または、４次構造が変わって、結合可能な更なる極性官能基が露出される。）、かつ、ある程度加水分解されて、乾燥した条件の下での木材接着（ｗｏｏｄ ｂｏｎｄｉｎｇ）の用に供される接着剤を形成する。しかしながら、このような初期大豆接着剤は防水性に欠け、その使用は室内用（ｉｎｔｅｒｉｏｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）に限られていた。

大豆接着剤は、限られたポット寿命（ｐｏｔ ｌｉｆｅ）を有する。わずか数時間経過後に、アルカリ変性大豆粉混合物の粘性、および、性能は著しく落ちてしまう（図１参照）。それは、大豆粉が加水分解を受けた結果と考えられ、２次、３次、および、４次構造における過度な分解は、十分な接着性、および、粘着性結合を形成するにあたって重要な特徴とされている。したがって、２次／３次／４次構造における変性および保持（ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ）は、接着性に欠かせないものと考えられる。

１９２０年代では、フェノール−ホルムアルデヒド（ＰＦ）、および、ウレア−ホルムアルデヒド（ＵＦ）接着剤樹脂が始めて開発された。フェノールホルムアルデヒド、および、改質ウレア−ホルムアルデヒド樹脂は外部的には耐久性を有するものであったが、その原材料（当初からその用途が限られている。）のコストが高い。第二世界大戦中、防水性、および、耐候性（外部的耐久性を含む。）に優れたこれらの接着剤についての研究が盛んに行われた。しかしながら、たんぱく質系接着剤、主に大豆系接着剤は、さまざまな内部材（室内用部材）として使用し続けられている。

エマルジョンタイプのポリマーがまた広く使われるようになった。エマルジョン重合化（ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）を使用して、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）、ポリクロロプレン（ＰＣ）、様々なアクリレート類、様々なスチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体樹脂などの高体積ポリマー（ｈｉｇｈ ｖｏｌｕｍｅ ｐｏｌｙｍｅｒ）を製造することができる。エマルジョン重合化はまた、メチルメタクリレート、塩化ビニル、塩化ビニリデン、および、スチレンなどを重合するのに用いられる。過去１０年間、これらのエマルジョンタイプのポリマーと大豆系接着剤とを組み合わせることについての関心が高まった。それは、大豆系接着剤の場合、コストを低く抑えることができ、そして、室内用部材としてホルムアルデヒドを含まない接着剤が強く求められていたからである。インテリアー用のベニヤ板（ｐｌｙｗｏｏｄ）、中質繊維板（ＭＤＦ）、および、パーチクル・ボード（ＰＢ）は主にウレア−ホルムアルデヒドを用いて製造されているのが現状である。これらの樹脂は、非常に強く、早く硬化し、そして、使いやすいといった利点を有するが、ポリマー骨格に沿った加水分解安定性に欠けている。それは、大量の遊離ホルムアルデヒドが完成品から放出されてしまうことに起因する。最終的には、そこに住む人々に吸入されることになる。住宅用内部材にこれらの樹脂の使用を禁止するいくつかの法的措置がとられている。（カリフォニア州関連法−ＣＡＲＢ、２００７）

大豆系接着剤は、出発物質として大豆粉、大豆たんぱく質濃縮物（ＳＰＣ）、または、大豆たんぱく質単離物（ＳＰＩ）を使用することができる。簡単に言えば、本明細書において、大豆粉は、炭水化物を２０％超含有する全ての大豆産物を指す。大豆粉はＳＰＩより安価だが、その大豆粉はしばしば高濃度の活性ウレアーゼ（ウレアをアンモニアに分解する酵素）を含有し、それにより、最終生成物の粘度／固体比（ｓｏｌｉｄ ｒａｔｉｏ）、または、性能を毀損しないで、そのウレアーゼだけを変性させる（分解させる）必要がある。大豆粉はまた高濃度の炭水化物を含有するので、より複雑な架橋技術が必要となる（なぜならば、これらの炭水化物を架橋させた場合に、大豆系接着剤の防水性が著しく改善されるからである。）

炭水化物は、大豆粉において、水溶性、および、水難溶性部分として存在する。この水難溶性炭水化物は主に少量のセルロースを含むヘミセルロースである。水溶性部分は主にスクロース（ｓｕｃｒｏｓｅ）、ラフィノース（ｒａｆｆｉｎｏｓｅ）、スタチオース（ｓｔａｃｈｙｏｓｅ）からなる。大豆粉の熱処理（ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）は、重要な炭水化物−たんぱく質間の反応を引き起こす。これらの反応は、様々な形態を有しており、一般的にマイラード反応（Ｍａｉｌｌａｒｄ ｔｙｐｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ）と呼ばれることが多い。

ＳＰＣは大豆粉に比べて大量だが、ＳＰＩに比べて少量のたんぱく質を含有する。通常、ＳＰＣは、アルコール洗浄（ａｌｃｏｈｏｌ ｗａｓｈ）を行うことによって可溶性炭水化物を除去して製造される。

ＳＰＩは、一般的に、等電沈殿法（ｉｓｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ）によって製造される。この方法は、可溶性糖類（ｓｕｇａｒ）を除去するだけでなく、何ら改質も行わずに接着性に最適な高分子量たんぱく質を主に残しつつ、より多くの可溶性の低分子量たんぱく質を除去することである。その結果、ＳＰＩから向上した耐久性を有するより強い接着剤を得ることができる。

米国特許出願第２００４−００８９４１８号 米国特許第６，５９７、７６０号明細書

本発明は、改善された湿潤および乾燥強度を有する安定した接着剤を製造する方法を提供する。かかる方法は、変性され、かつ、ウレアーゼ活性を実質的に持たない程度まで大豆粉を加熱し、その後、前記変性された大豆粉にウレアを添加して安定した大豆系接着剤を形成することを含む。ここで、大豆系接着剤は大豆／ウレア生成物（ＳＵＰ）とも呼ばれる。

“安定した”とは、少なくとも数ヶ月間粘性およびｐＨ安定性を保持する接着剤のことを指す。“ｐＨ安定性”とは、少なくとも２０日間にわたってｐＨが一ユニット内で留まることを指す。“粘性安定性”とは、少なくとも２０時間にわたって５００センチポアズ以内のブルックフィールド粘度を指す。“実質的に存在しない（実質的にない）”とは、従来のテストの結果、大豆粉にウレアーゼが有意に存在しないことを意味する。通常、時間の経過に対するｐＨの変化によって測定される。したがって、実質的にウレアーゼ活性のない大豆粉は、ウレアの存在下で室温にて３０日間にわたって一ユニット未満のｐＨ変化を示す。

大豆粉は、４０℃〜１００℃に１５〜５００分間加熱することによって変性される。その大豆粉は、炭水化物２０％以上含有する。

大豆粉をそのような高温条件下に置くと同時に、ウレアを添加して大豆粉を変性させる。ここで、ウレアを、１部の大豆に対して、０．２５〜５部の割合で添加することが好ましい。この実施例において、１部のウレアを１部の大豆に添加したが、別の実施例においては、２部のウレアを１部の大豆に添加して、安定した大豆／ウレア生成物（ＳＵＰ）を製造することもできる。

さらに、本発明は、ＳＵＰに架橋剤を添加することを含む。この架橋剤は、メチルジフェニル・ジイソシアネート（ｐＭＤＩ）、アミン−エピクロロヒドリン付加物、エポキシ、アルデヒド、または、ウレア−アルデヒド樹脂、および、これらの組み合わせからなる群から選ばれた非ホルムアルデヒド系架橋剤であり得る。この架橋剤はまた、ホルムアルデヒド、フェノールホルムアルデヒド、ウレアホルムアルデヒド、メラミンウレアホルムアルデヒド、フェノールレソルシノール、および、これらの組み合わせからなる群から選ばれたホルムアルデヒド系架橋剤であり得る。前記架橋剤を、０．１〜８０重量％で加えることが好ましい。しかしながら、ＳＵＰは、コスト削減の観点から、従来の接着剤をカバーできるもっとも少量で添加することも可能である。

本発明は、ＳＵＰに希釈剤を加えることも含む。この希釈剤は、反応性、または、非反応性で、グリセロール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、および、これらのポリマーからなる群から選ばれたものであり得る。最終的なｐＨは、従来の酸、または、塩基を使って調整することができる。

本発明は、ＳＵＰを添加して、安定したウレア／大豆生成物の分散相、または、エマルジョン（ＳＵＰＤ）を形成することによって、安定した水性の接着剤分散相、または、エマルジョン樹脂を製造する方法を提供する。かかる方法は、大豆粉を加熱して、ウレアーゼを実質的に含まない変性大豆粉を得るステップと、ウレアを加えてＳＵＰを形成した後、エマルジョンまたは分散相状態のポリマーと組み合わせて、安定した大豆／ウレア生成物分散相またはエマルジョン（ＳＵＰＤ）を形成することを含む。

この大豆粉は、少なくとも２０％の炭水化物を含有し、かつ、４０℃〜１００℃に１５分〜５００分間加熱することによって変性されたものである。

１つの実施例において、前記変性大豆粉を４０℃〜１００℃で加熱しながら、前記変性大豆粉にウレアを加えることができる。前記変性大豆粉１部あたり前記ウレア０．２５部〜５部の割合となるように、前記変性大豆粉に前記ウレアを加えることができる。

ＳＵＰは、エマルジョンまたは分散相状態のポリマーに添加されて、その結果、ＳＵＰＤを形成する。ポリ酢酸ビニル、または、フェノールホウムアルデヒド分散相を含めて、いずれのエマルジョンまたは分散相状態のポリマーも、本発明のＳＵＰによって改質することができる。

この方法は、前記大豆／ウレア分散相に架橋剤を加えることを含み得る。この架橋剤は、メチルジフェニル・ジイソシアネート（ｐＭＤＩ）ポリマー、アミン−エピクロロヒドリン付加物、エポキシ、アルデヒド、または、ウレア−アルデヒド樹脂、および、これらの組み合わせからなる群から選ばれた非ホルムアルデヒド系架橋剤であり得る。この架橋剤はまた、ホルムアルデヒド、フェノールホルムアルデヒド、ウレアホルムアルデヒド、メラミンウレアホルムアルデヒド、フェノールレソルシノール、および、これらの組み合わせからなる群から選ばれたホルムアルデヒド系架橋剤であり得る。前記架橋剤を、０．１〜８０重量％で加えることが好ましい。

本発明に係る方法は、前記大豆／ウレア分散相を凍結乾燥させて、粉状の接着剤を生成することを含み得る。

米国特許出願第２００４−００８９４１８号（リら）には、ポリアミド−アミン エピクロロヒドリン（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ−ａｍｉｎｅ ｅｐｉｃｈｌｏｒｉｈｙｄｒｉｎ）系樹脂（ＰＡＥ）で架橋された大豆たんぱく質が記載されている。この文献には、紙または木に対する湿潤強度添加剤（ｗｅｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｄｄｉｔｉｖｅ）として知られているこれらの所定のＰＡＥが、たんぱく質官能基と反応することができるということが記載されている。また、この文献には、加温条件下でＳＰＩをアルカリで変性させ、その後、適当なＰＡＥ樹脂と組み合わせて、防水性の結合（接着；ｂｏｎｄ）を形成することについても記載されている。この水性大豆溶液は、適当なポット寿命を維持できるように、共重合（または、凍結乾燥）直前に製造されなければならない。この発明においては、ウレアを添加することで大豆粉（たんぱく質、および、炭水化物の両方を含む。）を改質することを試みたが、その結果、匹敵する程度の大豆／ＰＡＥの割合（比率）で安定性が増加された。そのうちもっとも目立ったのが相容性（ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）である。そのときに、硬化された樹脂の湿潤および乾燥強度に大きな変化は見られなかった。

さらに、前記文献には、ＰＡＥを含む大豆炭水化物については何ら記載されていない。前記文献には、変性過程の重要性を減らすためにＳＰＩを使用することについて教えているだけである。なぜならば、たんぱく質は広範囲に及ぶ熱履歴を示すものであるからである。対照的に、製パン用大豆粉（均一状態）は、変性ステップ、および、架橋剤の添加がなければ、ある程度の接着性も示さない。前記特許文献にはこのような記載も示唆もない。

米国特許第６，５９７、７６０号（サンら）には、接着剤を製造するための出発物質としてＳＰＩを使用することが記載されている。この文献には、大豆粉を改質することができる点については記載があるが、ウレアを利用する点については何ら記載されていない。ウレアは、ウレアーゼ活性が全くないか、あるいは、ほとんど存在しない接着剤（例えば、ＳＰＩ）に対する周知の変性剤である。しかしながら、ウレアは、中等度ないし高含量のウレアーゼ活性を有する大豆粉に対する有効な変性剤としては全く知られていない。ＳＰＩがウレアによって変性され得ることは知られているが（Ｋｉｎｓｅｌｌａ， Ｊ． Ａｍ． Ｏｉｌ Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ， Ｍａｒｃｈ １９７９， ５６：２４４）、前記特許文献には、大豆粉を含むウレアの使用について何ら記載されてなく、示唆もされていない。それは、ウレアーゼ活性のためである。しかしながら、本発明は、ウレアが、従来技術において使用されていた温度より高温条件で、通常、少量のウレアで大豆粉を変性し、かつ、溶媒和するのに有効に用いることができるということを見出した。

本発明では、大豆のたんぱく質を溶媒和し、かつ、変性させるためにウレアを使用し、それにより、接着（ａｄｈｅｓｉｏｎ）、および、架橋（ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｉｎｇ）により容易に接近可能な所定の官能基を作ることができた。ＡＥおよびＰＡＥ（広く、アミン−エピクロロヒドリン付加物、および、ポリアミン−エピクロロヒドリン付加物と定義される。）、ポリイソシアネート、エポキシド、および、ホルムアルデヒド樹脂はこの技術分野において通常使用されているものである。しかしながら、本発明に係る安定したウレア変性大豆系生成物（ＳＵＰ）は、適当な架橋剤を添加する場合であっても、添加しない場合であっても、向上された相溶性（ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）、安定性を示す。さらには、優れた生物学的耐性を示す。

事実上、本発明にかかる安定したウレア−変性大豆粉系接着剤生成物（ＳＵＰ）はすべて、少なくとも数ヶ月間にわたって向上された生物学的耐性を示す。このような特性は、水性条件で使用されるような大豆たんぱく質にはとても期待できないものであった。また、この特性は、使用された大豆のタイプとは関係ない。たんぱく質分散指数（ｄｉｓｐｅｎｓａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）（ＰＤＩ）が高いか、または、低いか、そして、たんぱく質の含量が高いか、または、低いかに関係なく、すべての大豆粉は、ウレアーゼ活性が有意に減少される限り、同等の効果を奏する。

こういった改善・改良された方法は、従来技術に対しいくつか有利な効果をもたらす。第一に、本発明のＳＵＰ／ＳＵＰＤは、その他の大豆系接着剤に比べて粘度が遥かに低い。その結果、移動しやすく、また、塗りやすい。第二に、本発明のＳＵＰ／ＳＵＰＤは、生物学的分解に対し高度の耐性を有する。第三に、本発明のＳＵＰ／ＳＵＰＤは、固形分の含量が多い。第四に、本発明のＳＵＰ／ＳＵＰＤは、所定の架橋剤に対する反応性が高く、かつ、貯蔵寿命が長い。最後に、本発明のＳＵＰ／ＳＵＰＤは、別の殺虫剤などを使うことなしに、優れた生物学的耐性を示す。

図１は、ＮａＯＨを利用した大豆粉の変性プロファイルを示すものである。 図２は、時間の経過に対する大豆／ウレアのｐＨ安定性を示すものである。 図３は、時間の経過に対する大豆／ウレア生成物の粘度安定性を示すものである。 図４は、時間の経過に対し、５％、および、２０％ＰＡＥを用いた大豆／ウレア（１：１）の生成物の粘度安定性を示すものである。 図５は、時間の経過に対し、５％、および、２０％ＰＡＥを用いた大豆／ウレア（１：１）生成物（ｐＨ４．５）のＡＢＥＳ強度向上を示すものである。 図６は、時間に経過に対し、５％、および、２０％ＰＡＥを用いた大豆／ウレア（１：１）生成物（ｐＨ７．０）のＡＢＥＳ強度向上を示すものである。 図７は、時間の経過に対し、５％、および、２０％ＰＡＥを用いた大豆／ウレア（１：１）の生成物（ｐＨ１０．０）のＡＢＥＳ強度向上を示すものである。 図８は、時間に経過に対し、５％ＰＡＥを用いた大豆／ウレア（１：１）生成物（ｐＨ４．７）のＡＢＥＳ強度向上を示すものである。 図９は、大豆／ウレア／ＰＡＥ生成物のＡＢＥＳ／インストロン湿潤強度、および、乾燥強度を示すものである。 図１０は、ＡＢＥＳ／インストロン湿潤強度保持力（保持率）を示すものである。 図１１は、時間の経過に対し、ｐＭＤＩを用いた大豆／ウレア（１：１）生成物（ｐＨ７．０）のＡＢＥＳ強度向上を示すものである。 図１２は、２０％ｐＭＤＩおよびＰＡＥを用いた場合のＡＢＥＳ強度向上比較した結果を示すものである。 図１３は、様々なたんぱく質含量を有する大豆生成物に０．５％ＰＡＥを添加することによってもたらされるＡＢＥＳ／インストロン湿潤強度向上効果を示すものである。 図１４は、ＰＶＡ／大豆／ウレア樹脂の粘度およびｐＨ安定性を示すものである。 図１５は、ＰＶＡ／大豆／ウレア樹脂のＡＢＥＳ／イントロン乾燥／湿潤強度を示すものである。 図１６は、ＰＶＡ／大豆／ウレア樹脂（固形分が規格化されたもの）のＡＢＥＳ／イントロン乾燥／湿潤せん断強度を示すものである。 図１７は、ＰＶＡ／大豆／ウレア樹脂（低ウレアーゼ大豆）のＡＢＥＳ／イントロン乾燥／湿潤せん断強度を示すものである。 図１８は、ＰＶＡ／大豆／ウレア樹脂（全て７５％ＰＶＡ）のＡＢＥＳ／イントロン乾燥／湿潤せん断強度を示すものである。 図１９は、ＰＶＡ／大豆／ウレア樹脂（メープル）のホットプレス３層（板）せん断強度（乾燥／湿潤）を示すものである。 図２０は、ＰＶＡ／大豆／ウレア樹脂（メープル）のコールドプレス３層（板）せん断強度（乾燥／湿潤）を示すものである。 図２１は、架橋剤によって改質されたＰＶＡ／大豆／ウレア樹脂（すべて７５％ＰＶＡ）のＡＢＥＳ／イントロン乾燥／湿潤せん断強度を示すものである。 図２２は、大豆／ウレア／ＰＦ分散相のＡＢＥＳ／インストロン分析結果を示すものである。

大豆粉は、適切に変性された場合に、優れた接着剤である。いったん変性されてしまうと、その大豆粉に含まれたたんぱく質は、その天然の構造から非コイル状に変わり、それにより、たんぱく質の主鎖に存在するより多くの親水性アミド基が露出されることになる。変性の程度を制御することは、強度および安定性に優れた接着剤を製造するにあたって重要である。

大豆粉が水溶液中で４０〜１００℃に１５〜５００分間加熱されると、熱変性され、かつ、実質的に（相当量の）ウレアーゼが除去された大豆粉の溶液が得られる。一例を挙げると、多量のウレアーゼを含む大豆粉は９０℃で６０分間加熱され得るが、少量のウレアーゼを含む大豆粉は５０℃で６０分間加熱され得る。変性が絶対的に必要とされる時点まで大豆粉を加熱する間に、大豆粉を変性させるに必要とされる高温での持続時間（加熱時間）は、必要とされる変性、および／または、改質の程度によって異なってくる。大豆粉を変性させるに必要とされる時間は、更なる防水性を導入するために（所定の場合）選択された架橋剤のタイプにもよる。

しかしながら、熱変性大豆粉は、粘度が高く、そして、固形分の含量が低く、それによって、運搬・保存し難く、わずか数時間で劣化し始めるか、または、使えなくなってしまう。しかし、この熱変性され、かつ、実質的にウレアーゼを含まない大豆粉にウレアを添加して安定したウレア／大豆生成物（ＳＵＰ）を製造することによって、粘度を下げることができるだけでなく、意外なことに、水性生成物の生物学的な耐性を大きく改善することができる。さらに、ＳＵＰの粘度、および、ｐＨ安定性は、架橋剤が添加された場合であっても、従来の大豆接着剤に比べて大きく向上された。ウレアを添加することは、接着剤の粘度の制御、相溶性または適合性（ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）、安定性、および、溶解性（これは適当な架橋剤に対する反応性を増加させる。）に重要であるが、ウレアは、ウレアーゼ活性を減らすために大豆粉がひとまず熱変性された後にのみ添加することができる。

ウレアの含量は、最終的に得た接着剤樹脂のガラス転移温度（Ｔ_ｇ）、または、流動特性を制御するために調整することができる。これによって、ＳＵＰ、または、ＳＵＰＤは噴霧塗布され、かつ、有用な粒状の接着剤樹脂に転換され得る。また、ウレアを添加することによって、特定の架橋剤と組み合わせられた場合であっても、ｐＨ安定性、および、粘度の双方が改善され、かつ、生物学的耐性が改善される。生物学的耐性は、カビの生育、および／または、悪臭の生成物を生じるような分解が抑えられた状態を意味する。

通常、ウレアは、４０〜１００℃の温度において実質的にウレアーゼが存在しない熱変性大豆粉に添加される。一例において、ウレアは、ウレアーゼを含まない粉に対しては、７５〜９０℃の温度で添加されたが、少量のウレアーゼを含む粉に対しては、４５〜５５℃の温度で添加された。ＳＵＰを生成するためには、約１５〜５００分間反応させる必要がある。

ウレアは、溶媒和、化学反応、変性、および、生物学的耐性を含めて、これらの生成物におけるいくつかの目的に寄与し得る。これらの寄与の程度は知られていないが、それらの４つの異なる特性はそれぞれ異なる程度であろう。熱変性大豆粉に添加されたウレアの量は、大豆粉１部に対し約０．２５部（ｓ／ｓ）〜約５部である。最も好ましくは、大豆粉１部に対しウレア約０．５〜２部（ｓ／ｓ）が添加される。ウレアの量は、接着剤のＴ_ｇまたは流動特性を制御するために調整することができ、それにより、この技術を噴霧乾燥／凍結乾燥に適用することができ、かつ、有用な粉状接着剤に転換させるのに適用することもできる。

高温でウレアを添加した場合、低粘度混合（ｌｏｗ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｍｉｘｉｎｇ）ができると共に、ウレアは大豆粉成分と反応することができる。その結果、例えば、大豆粉のたんぱく質のカルバミル化（ｃａｒｂａｍｙｌａｔｉｏｎ）が起こる。文献［Ｓｔａｒｋ Ｇ．Ｒ． ｅｔ ａｌ．， Ｊ． Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ２３５（１１）： ３１７７−３１８１ Ｎｏｖ． １９６０］参照。ウレアーゼ活性が低い大豆粉の場合、プロセスは１段階プロセスに単純化され得る。ここで、ウレアおよび大豆は室温で結合され、その後、所定の温度に加熱される。しかしながら、たんぱく質の含量が高く、かつ、ウレアーゼ活性が高い粉を用いた場合に、より優れた接着性が得られる。一部の用途においては、希釈剤（ｄｉｌｕｅｎｔ）または、腐食剤を添加することによって、粘度、或いは、用途、および／または、架橋剤によってより好ましい状態などを提供することが望ましい。しかしながら、接着剤に過量の腐食剤を添加した場合に、大豆たんぱく質における３次構造／４次構造が破壊（分解）される可能性があると共に、すぐにアンモニアガス（ａｍｍｏｎｉａ ｏｆｆ−ｇａｓｓｉｎｇ）が生じ、ひいては、接着剤の性能が著しく落ちてしまう。これらの接着剤のｐＨは１０未満であることが好ましく、一例においては、ｐＨが５以上１０以下である場合に最も優れた安定性、および、相溶性（適合性）が得られる。しかしながら、特定のＳＵＰＤシステムに対しては、ｐＨ５未満もあり得る。

本発明のＳＵＰは、例えば、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）エマルジョン、および、フェノールホルムアルデヒド分散相（ＰＦＤ）のような任意のエマルジョンまたは分散相状態のポリマーに添加されて、安定したＳＵＰＤを形成することができる。通常、エマルジョン化されたポリマーに改質大豆粉（ｕｎｍｏｄｉｆｉｅｄ ｓｏｙ ｆｌｏｕｒ）、または、ＮａＯＨによって変性された大豆粉を添加した場合に、安定性および相溶性（適合性）に欠けた樹脂が得られる。

本発明のＳＵＰをエマルジョン状態、または、分散相状態のポリマーに添加することは、市販されている混合用タンク（ｍｉｘｉｎｇ ｔａｎｋ）、薄型タンク（ｔｈｉｎ ｔａｎｋ）、または、反応器において使用可能な簡単な混合技術によって行うことができる。この混合物（ｂｌｅｎｄ）の温度は、重要ではないが、一般的に室温である。そういった方法は、高温でエマルジョン状態、または、分散相状態のポリマーとＳＵＰを結合させることも可能であり、ひいては、好ましいともいえる。酸または塩基を用いて行う最終的なｐＨの調整は、ＳＵＰＤの最適な安定性を確保するにあたって必要とされ得る。しかしながら、これらの調整は通常まれであり、大豆／ウレア成分に対してよりもエマルジョン、または、分散相を安定化するために行うのが多い。

本発明のＳＵＰまたはＳＵＰＤは、そのまま使用することも可能だが、適当な架橋剤を添加することによってそれをさらに改善することができる。架橋剤のタイプ、および、その使用量は、大豆粉に含まれた炭水化物の含量に依存し得る。例えば、大豆粉に含まれた炭水化物の含量は、１〜６０％であり、その含量は、大豆粉の前処理によって異なってくる。ある大豆粉（即ち、大豆たんぱく質濃縮物−ＳＰＣ）は、通常炭水化物を１５〜３０％含有する一方で、別の大豆粉の場合炭水化物の含量が４０〜５０％である。別の例を挙げると、大豆粉は炭水化物の含量が２０％である。炭水化物が大豆粉において防水性を悪化させる主な原因となっているため、これらの炭水化物の架橋を行うことによって、接着剤の強度（乾燥強度、および、湿潤強度）をさらに改善することができる。その他、炭水化物の架橋を行うことによって、吸水性（ｗａｔｅｒ ｕｐｔａｋｅ）、および、膨潤性（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）を抑えることができる。参考までに、これらの吸水性および膨潤性は接着剤の剥離（脱結合）を促し得る。

架橋剤はホルムアルデヒドを含んでも良く、含まなくても良い。多くの内部材としてはホルムアルデヒドを含まない架橋剤のほうが望ましいものとされているが、ホルムアルデヒドを含む架橋剤もまた一部の外部材としての用途に適している。本発明の接着剤に使用することができる非ホルムアルデヒド架橋剤としては、例えば、大豆粉と反応することができるメチルジフェニル・ジイソシアネート（ｐＭＤＩ）、アミノ−エピクロロヒドリン（ａｍｉｎｅ−ｅｐｉｃｈｌｏｒｉｈｙｄｒｉｎ）樹脂、エポキシ、アルデヒド、アルデヒドスターチ、および、ウレア−アルデヒド樹脂などがある。アミン−エピクロロヒドリン樹脂は、エピクロロヒドリンとアミノ官能性化合物との反応を通じて製造されるものとして定義される。これらの例としては、ポリアミドアミン−エピクロロヒドリン樹脂（ＰＡＥ樹脂）、ポリアルキレンポリアミン−エピクロロヒドリン（ＰＡＰＡＥ樹脂）、アミンポリマーエピクロロヒドリン樹脂（ＡＰＥ樹脂）などがある。ＰＡＥ樹脂の例としては、２次アミン系アゼチジニウム（ａｚｅｔｉｄｉｎｉｕｍ）官能性ＰＡＥ樹脂（例えば、Ｋｙｍｅｎｅ（登録商標）５５７Ｈ，Ｋｙｍｅｎｅ（登録商標）５５７ＬＸ，Ｋｙｍｅｎｅ（登録商標）６１７、Ｋｙｍｅｎｅ（登録商標）６２４、および、ＣｈｅｍＶｉｓｉｏｎｓ（登録商標）ＣＡ１０００など（以上、デラウェア州、ウィルミングトンに所在するＨｅｒｃｕｌｅｓ社から入手可能）、３次アミンポリアミド系エポキサイド−官能性ＰＡＥ樹脂、および、３次アミンポリアミドウリレン系エポキサイド（ｔｅｒｔｉａｒｙ ａｍｉｎｅ ｐｏｌｙａｍｉｄｏｕｒｙｌｅｎｅ−ｂａｓｅｄ ｅｐｏｘｉｄｅ）官能性ＰＡＥ樹脂（例えば、Ｋｙｍｅｎｅ（登録商標）４５０（デラウェア州、ウィルミングトンに所在するＨｅｒｃｕｌｅｓ社から入手可能）などがある。適当な架橋剤ＰＡＰＡＥ樹脂として、例えば、Ｋｙｍｅｎｅ（登録商標）７３６（デラウェア州、ウィルミングトンに所在するＨｅｒｃｕｌｅｓ社から入手可能）がある。Ｋｙｍｅｎｅ（登録商標）２０６４樹脂は、デラウェア州、ウィルミングトンに所在するＨｅｒｃｕｌｅｓ社から入手することができるＡＰＥ樹脂である。これらは広く知られ、かつ、市販されているものである。これらの化学的構造、および、特性については、例えば、文献［Ｈ． Ｈ． Ｅｓｐｙ， “Ａｌｋａｌｉｎｅ−Ｃｕｒｉｎｇ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ａｍｉｎｅ−Ｅｐｉｃｈｌｏｒｏｈｙｄｒｉｎ Ｒｅｓｉｎｓ”， ｉｎ Ｗｅｔ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｒｅｓｉｎｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ， Ｌ． Ｌ． Ｃｈａｎ， Ｅｄ．， ＴＡＰＰＩ Ｐｒｅｓｓ， Ａｔｌａｎｔａ ＧＡ， ｐｐ． １３−４４ （１９９４）］を参照することができる。また、非ホルムアルデヒド架橋剤として、特許文献米国特許第３，４９４，７７５号明細書に記載されたような低分子量アミン−エピクロロヒドリン濃縮物を使用することができる。ホルムアルデヒドを含む架橋剤として、ホルムアルデヒド、フェノールホルムアルデヒド、ウレアホルムアルデヒド、メラミンウレアホルムアルデヒド、フェノールレソルシノール、および、それらを組み合わせたものを用いることができる。

架橋剤の役割は、そのタイプに関係なく、接着剤内において架橋濃度を増加させ、Ｔ_ｇを増加させると共に、溶解度を減少させ、それによって、乾燥、および、湿潤強度を高めることである。かかる効果は、１分子あたりいくつかの反応座（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｓｉｔｅ）を有する架橋剤を使用することによって最大化することができる。例えば、一例において、ホルムアルデヒドを含まない架橋剤は、ＰＡＥを０．１〜８０％含有するし、ホルムアルデヒドを含む架橋剤はフェノールホルムアルデヒドを１〜９０％含有する。

架橋剤は、通常接着剤を適用（塗布）する直前にＳＵＰまたはＳＵＰＤに添加されるものである。しかしながら、架橋剤は、場合によっては、数日、または、数週前に添加されることもある。最終的な接着剤の有効期限（貯蔵期限）は、変性条件、並びに、使用された架橋剤のタイプおよび使用量によって変わってくるが、数日以上であり得る。したがって、著しく改善された粘度安定性は、アルカリ変性生成物（図１参照）に比べて、本発明の方法を用いることによって得られる。例えば、従来のアルカリ変性接着剤は、架橋剤を添加しない場合であっても、通常数時間有効なものであった。それは、優れたたんぱく質接着剤の強度に必修的なたんぱく質の３次／４次構造の迅速な損失を伴う加水分解、および／または、過度の変性に起因したものである。

架橋剤に加えて、多数の反応性または非反応性希釈剤（ｄｉｌｕｅｎｔ）が、本発明のＳＵＰ／ＳＵＰＤ接着剤に添加され得る。このような希釈剤は、より良い溶媒和物（ｓｏｌｖａｔｅ）の生成に寄与し、さらには、大豆／ウレア接着剤の物理的特性を変性し、または、改質する役割をする。可能な希釈剤としては、ポリオール類、例えば、グリセロール、エチレングリコール、プロピレングリコール、または、その他のヒドロキシル含有モノマーまたはポリマーなどがある。これらは、消泡剤、湿潤剤などで利用することができる。これらは当業者に広く知られている。これらの希釈剤／添加剤の添加量（含量）は、総添加剤のうち０．１〜７０％であり得る。これらの希釈剤／改質剤は、ウレアーゼを不活性化するための加熱ステップを行う前に、その途中、または、その後に添加することができる。

本発明の接着剤は、適当な基質に対して適用することができる。そのとき、接着剤の添加量は１〜２５重量％、好ましくは、１〜１０重量％、最も好ましくは、２〜８重量％であり得る。ここにいう適当な基質の例を挙げると、リグノセルロース物質、パルプ、または、ガラス繊維などがある。しかし、この発明に使用される基質がこれらの例に限られるものではない。接着剤は、従来技術、例えば、ローラコーティング（ｒｏｌｌｅｒ ｃｏａｔｉｎｇ）、ナイフコーティング（ｋｎｉｆｅ ｃｏａｔｉｎｇ）、圧出、カーテンコーティング（ｃｕｒｔａｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）、フォームコーター（ｆｏａｍ ｃｏａｔｅｒ）、および、噴霧コーター（ｓｐｒａｙ ｃｏａｔｅｒ）例えば、回転円板樹脂塗布器（ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｄｉｓｃ ｒｅｓｉｎ ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ）によって塗布され得る。

ウレア接着剤を用いて、文献［“Ｗｏｏｄ−ｂａｓｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｐａｎｅｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ”， Ｃｈａｐｔｅｒ １０ ｏｆ Ｗｏｏｄ Ｈａｎｄｂｏｏｋ − Ｗｏｏｄ ａｓ ａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ， Ｇｅｎ Ｔｅｃｈ． Ｒｅｐ． ＦＰＬ−ＧＴＲ−１１３， ４６３ ｐａｇｅｓ， Ｕ．Ｓ． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ， Ｆｏｒｅｓｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ， Ｆｏｒｅｓｔ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ， Ｍａｄｉｓｏｎ， ＷＩ （１９９９）］の記載とおりリグノセルロース複合体（ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）を製造した。数多くの物質、例えば、パーティクルボード（ｐａｒｔｉｃｌｅ ｂｏａｒｄ）、配向ストランドボード（ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｓｔｒａｎｄ ｂｏａｒｄ； ＯＳＢ）、ウェハーボード（ｗａｆｅｒ ｂｏａｒｄ）、ファイバーボード（ｆｉｂｅｒ ｂｏａｒｄ）、積層ストランドルンバー（ｌａｍｉｎａｔｅｄ ｓｔｒａｎｄ ｌｕｍｂｅｒ； ＬＳＬ）などは、本発明の接着剤を用いて製造することができる。リグノセルロース物質，例えば、木（材）、木のパルプ、米、小麦、または、大麦のわら（ｓｔｒａｗ）、アマ、アサ、および、バガスなどは、本発明から熱硬化性生成物を製造するに用いることができる。このようなリグノセルロース生成物は、概して粉状、粒状、繊維状、チップ（ｃｈｉｐ）状、フレーク繊維（ｆｌａｋｅ ｆｉｂｅｒ）状、ウェハー（ｗａｆｅｒ）状、トリム（ｔｒｉｍ）状、シェービング（ｓｈａｖｉｎｇｓ）状、おがくず（ｓａｗｄｕｓｔ）状、わら（ｓｔｒａｗ）状、柄（ｓｔａｌｋ）状、または、破片（ｓｈｉｖｅｓ）状（断片状）の基質と接着剤を配合し、それによって得られた配合物を加熱して硬化させることによって製造される。リグノセルロース物質の水分含量は、接着剤と配合される前に２〜２０％でなければならない。この接着剤組成物はまた、合板、または、積層ベニヤ木材（ｌａｍｉｎａｔｅｄ ｖｅｎｅｅｒ ｌｕｍｂｅｒ； ＬＶＬ）を製造するのに使用され得る。この接着剤組成物をベニヤ表面に対し、ローラコーティング、ナイフコーティング、カーテンコーティング、または、噴霧コーティングによって塗布する。その後、複数のベニヤは重ねて、所定の厚みを有するシートを形成する。その後、そのマットまたはシートを加熱プレス（例えば、圧板）に配置する。それによって、圧縮されたマットまたはシートはボード内に圧密され、かつ、硬化される。ファイバーボードは、乾燥フェルト（ｄｒｙ ｆｅｌｔｅｄ）／乾燥プレス（ｄｒａｙ ｐｒｅｓｓｅｄ）法、または、湿潤フェルト／乾燥プレス法によって製造される。

リグノセルロール基質のほか、接着剤は、ガラスウール（ｇｒａｓｓ ｗｏｏｌ）、ガラス繊維、および、その他の無機材料のような基質に対しても使用することができる。本発明の接着剤は、リグノセルロースと、無機基質とを組み合わせたものに対しても使用することができる。

大豆粉／ウレア接着剤について、以下の特性を評価した。

１）物理的特性
ブルックフィールド粘度（生成物の粘度に基づくスピンドール１−４を備えたＬＶＴ＠３０および６０ＲＰＭ；オーブン固形分）、ｐＨ、および、室温粘度、および、生物学的安定性（大豆の腐敗が明らかに始まると判断されたとき）が、われわれが考える主な特性である。ここで、オーブンでウレアを処理すること（１５０℃／１時間、および、１２５℃／１．２５時間）によって、所定量の自由ウレアが失われるが、それによって、なぜ理論値が実測値より高いのかが説明できる。）

２）乾燥強度の向上−ＡＥＳ社製の自動結合（接着）評価システム（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ； ＡＢＥＳ）を用いて押圧された（すなわち、プレスされた）２つの層（板）のせん断強度
これは、所定のプレス時間／温度の条件下で時間が経過するにつれて向上される接着結合の強度を測定するために行った。すべての実施例に対し１２０℃の温度を適用した。時間の関数として、異なる接着剤の相対的強度増加を測定（決定）するために、その結果を時間に対してプロットした。標本は、ＨＲＴ ＡＢＥＳ／インストロン方法にしたがって製造されたが、テストは、プレス後数秒以内にＡＢＥＳユニット自体内で行われた。

３）湿潤強度保持力
ぬれ過程（ｗｅｔｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）、および、乾燥過程（ｄｒｙｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）において、接着剤が、木−接着剤間の界面にたまるストレスを適当に分散することができなかった場合に、湿潤失敗（ｗｅｔ ｆａｉｌｕｒｅ）がたびたび起こる。湿潤強度保持力は、水づけ後に保持される乾燥強度の百分率として計算される。

４）内部用合板の検定
後述するダグラスファー３層法（Ｄｏｕｇｌａｓ Ｆｉｒ ３−Ｐｌｙ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）に基づいて製造したサンプルを、内部材用の合板に対する標準にあたるＡＮＳＩ／ＨＰＶＡ ＨＰ−１−２００４ ４．６“３回ソークテスト（Ｔｈｒｅｅ−ｃｙｃｌｅ Ｓｏａｋ Ｔｅｓｔ）”を行った。

サンプルの製造：イースタンホワイトパインベニヤ（Ｅａｓｔｅｒｎ Ｗｈｉｔｅ Ｐｉｎｅ ｖｅｎｅｅｒ）から入手した自動結合評価システム（ＡＢＥＳ）打抜き装置を用いて、木からなるサンプルに対して打ち抜き加工を行った。その結果、最終的にグレーン（ｇｒａｉｎ）に沿って１１．７ｃｍ、このグレーンに対し垂直方向に２．０ｃｍ、そして、厚み０．０８ｃｍのものを得た。テストすべき接着剤をこのサンプルの一端に塗布して、重なっているすべての面積がカバーできるようにした。その範囲は、概して３．８〜４．２ｍｇ／ｃｍ^２（湿潤時）であった。その後、このサンプルを第２のベニヤに接着させ（よりよい移行のために１５秒未満の開放時間（ｏｐｅｎ ｔｉｍｅ：“オープンタイム”、または、“風乾時間”とも呼ぶ。）を設ける。）、その後、接着されたサンプルの重なった面積が１．０ｃｍ×２．０ｃｍとなるように、ＡＢＥＳユニット内に配置した。特段の事情がない限り、すべてのサンプルを、１２０℃で２．０分間プレスした。この際に加えられる圧力は、９．１ｋｇ／ｃｍ^２であった。その後、接着された（すなわち、結合された）すべてのサンプルを、２２℃の温度、および、５０％の相対湿度という調整された雰囲気下で少なくとも４８時間放置した。

強度テスト
すべての樹脂に対し、前述したとおり、１０個のサンプルを製造した。前記調整後、１０個のサンプルのうち５個に対し、クロスヘッド速度１０ｍｍ／分でインストロン１０００を用いて、テストを行った。サンプル破損直後の最大負荷を記録した。これらを乾燥強度サンプル（ｄｒｙ ｓａｍｐｌｅ）と呼んだ。残りの５個のサンプルは、２２℃の水槽内に４時間維持させた。水槽からこれらのサンプルを取り出してからすぐに前述したとおりテストを行った。これらのサンプルを湿潤サンプル（ｗｅｔ ｓａｍｐｌｅ）と呼んだ。特殊なグリップを製造して、これらの薄いサンプルがインストロン内で保持できるようにした。各樹脂に対し、５個のサンプルの平均値を記録した。記録されたエラーは標準偏差である。この方法の変動係数（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｖａｒｉａｔｉｏｎ； ＣＯＶ）は、乾燥評価および湿潤評価の両方に対して１５％程度であった。この結果に基づくと、木自体内の変動性の観点から優れたものと考えられる。

ダグラスファー３層製造方法
サンプルの製造：使用されたベニヤは、８”×８”で、その厚みが１／６”のダグラスファー（であった。テストすべき接着剤をまず中間ベニヤにおける一方の面に塗布した。その後、上部ベニヤをこの面上に配置させ、２つのベニヤ（上部ベニヤ、中間ベニヤ）のグレーン（ｇｒａｉｎ）が互いに垂直をなうようにした。このプロセスには特に開放時間を設けなかった。その後、この接着剤を前記中間ベニヤにおける他方の面に塗布した。その後、底部ベニヤをこの面上に配置させ、これらの２つのベニヤ（底部ベニヤ、中間ベニヤ）のグレーンが互いに垂直をなうようにした。通常の接着剤負荷量の範囲は、接着層（ｇｌｕｅｌｉｎｅ）あたり２１．５〜２２．５ｍｇ／ｃｍ^２（湿潤時）であった。その後、組み立てられた３層に対し、１５０℃にて１１．０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力を５分間加えた。テストをする前に、前記サンプルを２６℃の温度、および、３０％の相対湿度の雰囲気下で少なくとも４８時間調整した。

サンプルテスト：ＡＮＳＩ／ＨＰＶＡ ＨＰ−１−２００４． ４．６の“３回ソークテスト”に基づいてこれらのサンプルをテストした。

メープル３層製造方法（Ｍａｐｌｅ ３−Ｐｌｙ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）
サンプルの製造：使用されたベニヤは、８”×８”で、その厚みが１／６”のメープルベニヤであった。テストすべき接着剤をまず中間ベニヤにおける一方の面に塗布した。底部ベニヤを、前記中間ベニヤにおける前記接着剤を塗布した面上に配置して、２つのベニヤのグレーンが互いに垂直をなうようにした。このプロセスには特に開放時間を設けなかった。こうして製造した２層アセンブリをひっくり返して、中間ベニヤが上にくるようにした。その後、この接着剤を前記中間ベニヤにおける他方の面に塗布し、そして、上部ベニヤをこの面上に配置させた。この時、これらの２つのベニヤ（中間ベニヤ、上部ベニヤ）のグレーンが互いに垂直をなうようにした。通常の接着剤負荷量の範囲は、接着層（ｇｌｕｅ ｌｉｎｅ）あたり２１．５〜２２．５ｍｇ／ｃｍ^２（湿潤時）であった。その後、組み立てられた３層に対し、１５０℃で１１．０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力を５分間加えた。テストをする前に、これらのサンプルを２６℃の温度、および、３０％の相対湿度の雰囲気下で少なくとも４８時間調整した。

サンプルテスト：サンプルは、ＡＳＴＭ Ｄ９０５に基づいてテストされた。

後述する実施例は、本発明に係る第４の実施形態を示すものである。しかしながら、これらの実施例は、あくまで例示のために示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を制限するものと解されてはならない。これらの実施例に示す原料は次のとおりである。

大豆粉は、ＡＤＭ社（Ｄｅｃａｔｕｒ， ＩＬ）製のＡ７Ｂ等級（水分含量４．７％）、および、Ｃａｒｇｉｌｌ社（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ， ＭＮ）製のトースト大豆ＣＧ４を使用し；大豆たんぱく質濃縮物（ＳＰＣ）は、ＡＤＭ社製（ＡＶＦ）を使用し；大豆たんぱく質単離物（ＳＰＩ）は、ＡＤＭ社製のＳＰＩプロファム（Ｐｒｏｆａｍ）９７４を使用し；ウレア（市販用）は、ユニヴァル社（Ｕｎｉｖａｒ）製を使用し；ＰＡＥは、Ｈｅｒｃｕｌｅｓ社製のＣｈｅｍＶｉｓｉｏｎｓ（登録商標）ＣＡ １０００ ＰＡＥ（ｐＨ２．６２，１５０℃／１時間オーブン固形分＝２０．０４％）を使用し；ｐＭＤＩは、ダウケミカール社（Ｍｉｄｌａｎｄ， ＭＩ）製のＰＡＰＩ（登録商標）を使用し；ＰＶＡは、フランクリン社（Ｃｏｌｕｍｂｕｓ， ＯＨ）製のＤＵＲ−Ａ−ＦＬＥＸ（登録商標）を使用し、エポキシ樹脂はエアープロダクト＆ケミカール社（Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ， ＰＡ）製のＡＮＣＡＲＥＺ ＡＲ５５０を使用し；Ａｒｏｌｏｎは、レイコールド社（Ｂｒｉｄｇｅｐｏｒｔ， ＮＪ）製の８５０−Ｗ−４５を使用した。
（実施例１）

大豆粉を熱変性させ、その後、ウレアと反応させて安定した大豆／ウレア水性生成物（ＳＵＰ）を製造した。実施例１Ａ、および、１Ｃの手順は、各原料の量を除き、同じである。実施例１Ｄは、異なる温度を使用した点（実施例Ｄでは、５０が、そして、実施例Ｂでは９０が使用された。）を除き、実施例１Ｂと同じである。実施例Ｄの場合、低度のウレアーゼ処理大豆（ｌｏｗ ｕｒｅａｓｅ ｔｏａｓｔｅｄ ｓｏｙ）（ＣＧ４）を使用した。

製造方法：加熱器、温度調節器、還流冷却器、および、機械的撹拌器を備えた三つ口フラスコ（ｔｈｒｅｅ−ｎｅｃｋ ｒｏｕｎｄ ｂｏｔｔｏｍ ｆｌａｓｋ）内に水を入れた。２〜５分にわたって室温で大豆粉を前記水に添加した。その混合物を５分間撹拌し（均質化）、その後、９０℃で１５〜３０分間加熱した。この反応物を撹拌しながら９０℃±２で１時間維持させ、この時点でウレアーゼを含まない大豆にウレアを添加し、その反応物を９０℃に再加熱し、１時間撹拌しながら９０℃±２℃で維持させた。この反応物を氷／水槽上において２５℃に冷却させ、（次の使用のために）プラスチックボトルに入れて室温で保存した。

（表１）

（表２）

（表３）

考察：実施例１Ａ〜１Ｄから得た生成物はすべて非常に均質な混合物であった。それらの物理的特性は表４に示す。予想とおり、粘度は著しく減少され、そして、高濃度のウレア条件下で固形分が増加された。ｐＨにおけるわずかな増加は、生成物中に依然として存在する微量のウレアーゼの影響であり得るが、それにより、アンモニアが形成され、その結果、ｐＨが増加されたと考えられる。その後３ヶ月が経てもいずれのサンプルにおいてもアンモニアの臭いはなかった。これらの生成物のｐＨおよび粘度安定性（図２、および、図３）を見ると、９０℃生成物がどうやって優れた安定性を提供することができるか、そして、従来の液体ポンプ方法（ｌｉｑｕｉｄ ｐｕｍｐｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ）にも適したものであるかという点が明らかになるだろう。９０℃生成物に比べて、５０℃生成物のほうがより薄いし（ｔｈｉｎｎｅｒ）、より低いｐＨを提供し、そして、粘度安定性が高いというのは興味深い。それは、おそらくウレア−大豆反応の欠如、または、不完全変性に基づくものと考えられる。

さらに、実施例１Ｄは、その他の樹脂の有する生物学的耐性を示さなかったし、３週間も経たないうちに悪くなり始めた（即ち、劣化し始めた）。それはおそらくウレアーゼの分解（劣化）に基づいて、ウレア樹脂の濃度が減少された結果であろう。（ここで、理論上の固形分対実際の固形分において大した差異はなかった。また、アンモニアの臭いはした。）生成物のせん断細線化挙動（ｓｈｅａｒ−ｔｈｉｎｎｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｒ）は、一定の粘度読みを可能にすると共に、図３に示されたいくつかの形状が得られた原因にもなり得る。このせん断細線化特性は、すべての水性大豆たんぱく質を含む生成物で見られるが、実質的に通常のアルカリ変性生成物より若干低いものであり、総ウレア含量の関数としてわずかに減少されたものと考えられる。その特性に基づいて、これらの生成物をより容易に塗布することができる。最も重要なのは、実施例１Ａ〜１Ｄから得た生成物は、液体の状態を保持すると共に、室温において３ヶ月以上放置しても生物学的劣化に安定した状態を保持した。単なる熱変性大豆粉（ウレアは含まないが、９０℃での反応を経たもの）の場合、非流動性の濃厚な生成物（濃度：１５％未満）が得られ、２４時間も経たないうちに大幅な生物学的劣化が見られた。したがって、ウレアは、これらの生成物において必修的な殺生物剤／保存剤として機能することがわかった。

（表４）
（比較実施例）

最近行われた研究の結果、非架橋大豆たんぱく質断離物から乾燥および湿潤接着強度を得ることができるということが分かった。これらの接着剤を本発明に係る接着剤に比べてみると、低コストの、多量の炭水化物を含む大豆粉を使用してこのような改良ないし改善ができるということが明らかになるだろう。

実施例２Ａは、固形粉の含量が１４．０％でなく２３．９％である点を除き、サン（Ｓｕｎ）にしたがって製造された低温ウレア変性生成物である。また、サンの生成物は凍結乾燥され、本発明の生成物はすぐに使用された。

製造方法：加熱器、温度調節器、還流冷却器、および、機械的撹拌器を備えた三つ口フラスコ内に水とウレアを入れた。その溶液を２５℃に加熱し、その時点において、ＳＰＩを１５分にわたって添加した。その混合物を２５℃±２℃で撹拌しながら１時間維持させた。その後、（次の使用のために）その反応生成物を室温で貯蔵した。

（表５）

実施例２Ｂは、サンの実施例１．３に基づいて製造したアルカリ変性大豆生成物である。これらの生成物は、ダグラスファー内部用合板の強度要求条件に対する優れた比較実施例であった。なぜならば、これらの生成物は、内部用ベニヤ板の両面に対して自由に塗布された場合に、内部材等級合板テスト（ＡＮＳＩ／ＨＰＶＡ ＨＰ−Ｉ −２００４４．６ “Ｔｈｒｅｅ−ｃｙｃｌｅ Ｓｏａｋ Ｔｅｓｔ”）に合格したからである。

製造方法：加熱器、温度調節器、還流冷却器、および、機械的撹拌器を備えた三つ口フラスコ内に水を入れた。ＳＰＩを２〜５分にわたって添加した。その反応物を２２℃で３０分間撹拌した。その後、５０％ＮａＯＨを添加し、反応物を５０℃に加熱した。その反応を５０℃±２℃で撹拌しながら１時間維持させた。反応物を２５℃に冷却し、次の使用のために貯蔵した。

（表６）

考察：これらの２つの生成物（実施例２Ａ、および、２Ｂ）の物理的特性を表７に示す。これらの生成物は、匹敵する程度の固形分含量において、表４に示した生成物に比べてかなり濃厚であった。最も注目すべきところは、多量のウレアを含む実施例２Ａは、大豆粉０．５Ｓ／Ｕ実施例の２５倍濃厚であった。この比較生成物はまた固形粉の含量が低かった（２３．９対３５．０）。この高粘度、低固体状態（ｌｏｗ ｓｏｌｉｄ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ）は、アルカリ変性生成物（実施例２Ｂ）の場合より大きなイシューとなり得る。本発明の方法を用いた場合に、従来のＳＰＩ樹脂が与えることができたものより、より濃厚で、かつ、より多量の固形分を含んだ大豆粉／ウレア生成物を得ることができる。ＨＲＴ ＡＢＥＳ／インストロン手法、および、ダグラスファー３層製造方法を使用して、これらの生成物を対象にテストを行った。

（表７）

ＰＡＥを含む大豆粉／ウレア：唯一の接着剤として大豆粉／ウレア接着剤を使用したにもかかわらず、その防水性は制限されていた。水膨潤現象を防止するために架橋剤を添加することができ、その結果、湿潤強度を向上させることができる。架橋剤は更なる架橋密度をその生成物に導入するものである。

実施例３〜５は、１／１大豆粉／ウレア生成物（実施例１Ｂに類似したもの）を含有する通常のＰＡＥ樹脂の架橋能（ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ）を示す。出発物質である大豆粉／ウレアのｐＨとして４．５、７．０、および、１０．０を選択して、両方の最終的な性能、および、生成物の優れた（ｎｅａｔ）特性に対するｐＨの影響を調べた。安定性、および、性能を評価するために、ＰＡＥは０．５％、および、２０％（ｓ／ｓ）で使用された。
（実施例３）

製造方法：実施例１Ｂにしたがって製造された生成物を、機械的撹拌器を備えた三つ口フラスコ内に入れた。室温で撹拌しながら５０％Ｈ_２ＳＯ_４を添加することによって、ｐＨを低下させた。かかる酸添加が終わったら、その溶液を１５分間撹拌して、その後、次の使用のために室温で貯蔵した。

実施例３Ａをビーカーに入れて、必要量のＰＡＥを撹拌しながら添加した。同様の手法を用いて、実施例３Ｂおよび３Ｃを製造した。そのサンプルが均質となるように１分間猛烈に撹拌し、その後、次の使用のために室温で貯蔵した。

（表８）

（表９）

（表１０）
（実施例４）

実施例４Ａ〜Ｃ（０．５、および、２０％ＰＡＥ）は、出発物質ＩＢの最初ｐＨを若干高めに設定した点を除き、実施例３Ａ〜Ｃと同様に製造された。実施例４ＡのｐＨは５０％Ｈ_２ＳＯ_４を用いて、ｐＨ７．０にした。
（実施例５）

実施例５Ａ〜５Ｃ（０．５、および、２０％ＰＡＥ）は、出発物質１Ｂの最初ｐＨを高めに設定した点を除き、上記実施例３Ａ〜３Ｃと同様に製造された。実施例５ＡのｐＨは、５０％ＮａＯＨを加えることによってｐＨ１０．０に調整された。実施例３〜５にしたがって製造された９つの生成物の特性について表１１に示す。

（表１１）

最終生成物（ＰＡＥを添加した後）のｐＨは大豆粉／ウレア生成物の出発物質のｐＨから有意に外れることはなかった（ｐＨ１０の生成物を除く）。ｐＨ１０の生成物の場合、そのｐＨはＰＡＥの添加によって非常に敏感に変動した。また、ｐＨ１０の生成物のすべては、アルカリ分解反応に起因して、すぐに少量のアンモニアを排気し始めた。以上のとおり、最終組成物のｐＨは、ＰＡＥ架橋剤を添加することによって改質された。

表１１に示すすべての生成物は少なくとも５時間にわたって優れた粘度安定性を示した。そのうちいくつかの実施例の場合、２０時間から三日間以上にわたっても安定した状態を保持した。図４は、実施例４Ｂおよび４Ｃにしたがって製造された生成物の安定性を示すものである。５％ＰＡＥを添加した場合（実施例４Ｂ）、粘度は、２４時間以上実質的に変わらなかった。それは、１成分生成物が得られたことを意味する。両方の生成物において観察された粘度の増加（最初）は主に、所定の消泡剤を添加することによって減少／軽減させることができる泡立ち現象に起因するものである。

生成物の最終的な強度、および、これらの強度が得られる割合（ｒａｔｅ）は、任意の接着剤候補の商業的可能性（ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ｖｉａｂｉｌｉｔｙ）を決めるにあたって非常に重要なことである。表１１に示したすべての生成物に対し、この明細書の前半部に紹介した強度増強方法（Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）を用いて評価した。これらの結果を図５〜図８に示した。すべての場合において、０％から５％ＰＡＥのほうが５から２０％ＰＡＥより大きく増加したのにもかかわらず、ＰＡＥ架橋剤を添加することによって最終的な強度における明確、かつ、均一な増加が見られた。それは、このシステムに適用するのに最適なＰＡＥ濃度があることを示唆するものであった。

ｐＨ７．０およびｐＨ１．０のサンプル（実施例４、および、５）はいずれも、対照群である０％ＰＡＥ樹脂に比べて初期強度改善（強度増加）速度が大きかった。しかしながら、このような現象は、ｐＨ４．５のサンプルにおいては見られないものであった。したがって、かかる現象は、これらの条件下におけるより遅いＰＡＥ反応に基づくものと考えられた。また、興味深いのは、５％ＰＡＥ生成物がｐＨ４．５において硬化速度がより遅かったことである。この現象は、他の標本に対してのこの標本の湿潤強度が悪かったことに部分的に起因するものと考えられる（図８参照）。ＨＲＴ改良方法（ＨＲＴ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ， ＨＲＴ ＡＢＥＳ／インストロン）に基づいて、表１１に示した９つの接着剤の乾燥および湿潤強度を評価すると共に、２つの比較実施例（実施例２Ａおよび２Ｂ）の乾燥および湿潤強度を評価した。

図９は、比較のために、その結果を並べて示した、乾燥および湿潤強度に対してテストされた標本のせん断強度（ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を示すものである。図１０は、強度保持率（百分率）（ｐｅｒｃｅｎｔ ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を示すものである。組み合わせられた比較用ＳＰＩ生成物の場合、いかなる架橋剤を含まなくてもこれらの樹脂に対して許容可能な優れた乾燥および湿潤強度を有することが分かった。かかる理論は、適当な架橋剤を必要とする大豆粉／ウレア性生物には適用がない。要するに、大豆粉／ウレア性生物の場合、所定の乾燥および湿潤強度を獲得するためには、適当な架橋剤の使用が必修不可欠といえる。

しかしながら、ｐＨ４．５において製造された生成物の場合、このような傾向を従わない。実際に、ｐＨ４．５において乾燥強度がもっとも高いのは、０％ＰＡＥを含む生成物であった。このｐＨにおける湿潤強度は、ＰＡＥを添加することによって改善されるのではなく、より高いｐＨを有するサンプルに対してはこのようなレベルは見られない。ｐＨ４．５のデータを除くと、５％ＰＡＥを添加した場合、乾燥強度が平均して５８％まで増強され、そして、湿潤強度の場合、５７２％まで増強された。ｐＨ７．０およびｐＨ１．０生成物に対して２０％ＰＡＥを添加したとき、乾燥強度が９７％まで増強され、そして、湿潤強度が９５２％といった信じられないほど増強された。

実施例２Ａおよび４Ａ（双方とも固形分を基にして、約２５％たんぱく質を含む。）と比較した場合に、粉対単離物（ｆｌｏｕｒ ｖｓ． ｉｓｏｌａｔｅ）の強度特性に対する炭水化物の影響（効果）を完全に知ることができた。サンプル４Ｂに対し５％架橋剤を添加した場合、より高分子量の、かつ、より吸湿性の少ない炭水化物、および、たんぱく質ポリマーを形成することによって、炭水化物の影響（効果）を実質的に取り消すことができた。したがって、炭水化物を架橋化させることは、大豆粉の湿潤強度を増強させるのに非常に重要なことである。
（実施例６）

この実施例では、大豆粉／ウレア（１／１）生成物に対する架橋剤としてのｐＭＤＩの利用可能性を評価した。ＰＡＤ実施例と同様、架橋剤の濃度によってもたらされる効果を評価した。この実施例においては、出発物質である１／１大豆／ウレア性生物のｐＨを７．０に調整した。ここで、ｐＭＤＩの濃度は、５、および、２０％であった。これらの生成物の製造方法は、実施例４において使用されたものと同じであった。

（表１２）

（表１３）

（表１４）

考察：架橋剤としてのｐＭＤＩの使用を、実施例４に係るＰＡＥ改質生成物（すなわち、ＰＡＥによって改質された生成物）と同様に評価した。大豆粉／ウレア／ｐＭＤＩの特性を表１４に示した。強度改善曲線は、図１１に示した。一般的に、ｐＭＤＩ生成物は、ＰＡＥによって改質されたもの（そのほかは同一条件である。）に比べて、（固形分の濃度が高い場合であっても）粘度が若干低かった。さらに、ｐＭＤＩ生成物は、ｐＨが若干低かった。強度改善を見ると、乾燥強度は、ｐＭＤＩの関数として増加された。さらに、強度増加速度はまた、架橋剤の使用に伴って著しく増加された（ＰＡＥによって改質された樹脂において観察されたものに類似する。）ＰＡＥによって改質された生成物とｐＭＤＩによって改質された生成物とを直接比較してみると（図１２を参照）、双方の生成物は、その強度は匹敵する程度であり、改善（増加）速度の観点からみても近似していた。３層ソーク（３−ｐｌｙ ｓｏａｋ）テストの結果、ウレアがｐＭＤＩ−大豆反応を妨害し得る可能性が示唆された。したがって、架橋剤としｐＭＤＩを用いるときには、より高い割合（比率）の大豆／ウレアを用いたほうが最適であろう。
（実施例７）

内部用合板に対する基準として、ＡＮＳＩ湿潤剥離法（ＡＮＳＩ ｗｅｔ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）がある。この市場においては様々な生成物が接着されているが、その大部分を占めるのは依然としてダグラスファー（Ｄｏｕｇｌａｓ Ｆｉｒ）から製造されたものである。この実施例においては、いくつかの大豆／ウレア接着剤と共に、比較実施例２から得た接着剤を評価した。大豆粉／ウレア接着剤を用いて互いに接着させた標本を、前述したダグラスファー３層製造方法（Ｄｏｕｇｌａｓ Ｆｉｒ ｔｈｒｅｅ−Ｐｌｙ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）に基づいて製造した。実施例２Ａおよび２Ｂを用いて接着させた標本を別途（サンに基づいて）製造した。その詳細は次のとおりである。湿潤状態の接着剤７．５ｇを中間板の両面に、そして、上板、および、底板のそれぞれの一面に塗った。上板、および、底板の粒（ｇｒａｉｎ）に対し垂直方向にある中間板の粒をボードに組み立てる前に、１５分の開放時間（ｏｐｅｎ ｔｉｍｅ）を設けた。組み立てられた３層板は、その後、１４０℃で１１．０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で１５分間押圧された。ＡＮＳＩ／ＨＰＶＡ ＨＰ−１−２００４ ４．６“３回ソークテスト（Ｔｈｒｅｅ−ｃｙｃｌｅ Ｓｏａｋ Ｔｅｓｔ）”基準に基づいてすべてのパネルを対象にテストを行った。その結果を表１５に示す。

（表１５）
（実施例８）

ＰＡＥを用いた架橋に対するたんぱく質含量の影響を評価することによって、炭水化物を含有する大豆生成物を用いることの重要性（意味）について検討した。この実施例においては、３種の異なる大豆／ウレア接着剤（たんぱく質の含量が異なる。）を実施例１Ｃと同様に製造した。すべての場合において、大豆／ウレアの割合（比率）が１：２であるものを使用した。そして、架橋剤として５％ＰＡＥを、実施例４Ｂと同様に添加した。これらの接着剤の特性を表１６に示す。これらの各接着剤の湿潤強度を、前述したＡＢＥＳ／インストロン手順に基づいて評価した。非架橋樹脂に対する湿潤強度改善効果を図１３に示した。かかる改善（効果）は、たんぱく質の含量の関数であることがわかった。さらに、実施例８Ｄを、実施例７の欄において説明したソーク状態に置いた。その標本は、最少量のＰＡＥ（５％）でそのテストをパスした。

（表１６）

考察：図１３には、ＰＡＥ架橋剤の効果が炭水化物の存在によって減少されるものではなく、そして、かかる効果は予想を超えて著しく向上されたものであることが明確に示されている。おそらくかかる結果は、図１６に示すホモＰＡＥ接着剤の強度によって証明されたとおり、これらのシステム内に起こるＰＡＥ−ＰＡＥ反応の結果であろう。これらの結果から、炭水化物の部分が、大豆粉接着剤内で起こる防水性向上という効果をもたらす必修的部分であることが分かった。
（実施例９）

架橋剤を用いて、または、用いることなく生成物の湿潤強度および乾燥強度を向上させるためには、非反応性および反応性希釈剤（または、賦形剤）を用いることが望ましいであろう。サンプルは、その後グリセロールが前記混合物に、生成物中に含まれた大豆を基準にして（すなわち、大豆に対して）、５、２５、または、１００％の割合で添加される点を除き、前記実施例３と同様に製造された。この研究および実験の結果を表１７に示す。

（表１７）

考察：表１７の結果から、乾燥強度および湿潤強度のうちいずれかが希釈剤を添加することによって有意義に向上されたことが分かる。このような増加は、原因の数に左右されるものではなく、大豆接着剤においてその強度を維持するのに重要な２次／３次構造の増加された溶解度、または、安定化と何らかの関係があるものと考えられる。実施例９には、加熱後における希釈剤／改質剤の導入能力が示されているが、ウレアーゼ不活性化ステップを行う前に希釈剤／改質剤を導入することが許容できるし、所定の場合においては、このようにしたほうが望ましいと考えられる。

エマルジョン対照群に係る実施例
物理的特性、および、パネルの性能に対し大豆／ウレア樹脂の添加が及ぼす効果を比較するために、市販用のポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）を使用した。表１０は、ここで評価された対照群サンプルを定めたものである。

（表１０）

実施例１０〜２０において、大豆は、熱変性され、その後、ウレアと反応して安定した大豆／ウレア水性樹脂を生成した。このプロセスは、１段階であってもよく、または、２段階プロセスであっても良い。
（実施例１０）

この第１の実施例においては、表２Ａに示す配合物を用いる１段階プロセスを利用した。

（表１１）

製造方法：加熱器、温度調節器、還流冷却器、および、機械的撹拌器を備えた三つ口フラスコ内に水を入れた。室温で水にウレアを加え、完全に溶けるまでに２〜５分にわたって攪拌した。前記急速に攪拌された溶液に、室温で５分間大豆粉（Ａ７Ｂ）を入れた。その混合物を５分間攪拌して、均一状態にした。その後、９０℃に１５〜３０分間加熱した。その反応物を９０℃±２℃で１時間維持させた。反応物を氷／水槽上で２５℃に冷却させ、（次の使用のために）プラスチックボトルに入れて室温で保存した。
（実施例１１）

この実施例は、高ウレアーゼ大豆粉を用いて、２段階プロセスによって行った。

（表１２）実施例１１の組成

製造方法：加熱器、温度調節器、還流冷却器、および、機械的撹拌器を備えた三つ口フラスコ内に水を入れた。室温で２〜５分間水に大豆粉（Ａ７Ｂ）を添加した。その混合物を５分間攪拌して、均一状態にした。その後、９０℃に１５〜３０分間加熱した。その反応物を攪拌しながら９０℃±２℃で１時間維持させた。そのときに、ウレアを添加し、その反応物を再び９０℃に加熱し、攪拌しながら１時間維持させた。その反応物を氷／水槽上で２５℃に冷却させ、（次の使用のために）プラスチックボトルに入れて室温で保存した。
（実施例１２〜１８）

実施例１２〜１８は、上記実施例１０および１１の欄において説明した１段階、または、２段階プロセスのいずれかによって製造した。大豆／ウレアの割合（比率）、および、反応温度だけが変わった。これらの樹脂の特徴を表１３に示した。

大豆／ウレア／ＰＶＡの実施例：ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）を含む共接着剤（ｃｏ−ａｄｈｅｓｉｖｅ）、または、増量剤（ｅｘｔｅｎｄｅｒ）として機能する大豆／ウレア接着剤の能力を評価するために、いくつかの大豆／ウレア／ＰＶＡ接着剤の組成物を以下の手順に沿って製造した。

製造方法：温度計、および、機械的撹拌器を備えた三つ口フラスコ内にＰＶＡを入れた。水槽を用いてその温度を２２〜２４℃に調整した。大豆／ウレア共接着剤（実施例１０〜１８から選択されたもの）を、急速に攪拌したＰＶＡエマルジョンに室温で２〜５分間かけて添加した。その混合物を１５分間攪拌して、均一状態にした。混合物のｐＨを測定し、“当初のｐＨ”として記録した。その後、硫酸（５０％）を滴下することによって、前記ｐＨを最終的に４．４〜４．６までに低下させた。ｐＨを低下させるのに必要とされる酸の量は、溶液に対する濃硫酸（すなわち、濃硫酸対溶液）を基準として記録した。これらのＰＶＡ／大豆／ウレア接着剤をさらに１５分間攪拌した後、（次の使用のために）プラスチックボトルに入れて室温で保存した。

考察：大豆／ウレアの際に見られた優れた安定性は、大豆／ウレア／ＰＶＡ樹脂を用いた場合にも同じく見られた（図１４参照）。もっとも、大豆／ウレア／ＰＶＡのｐＨ安定性は、ウレア／ＰＶＡ対照群樹脂に対して遥かに高いものであった（実施例Ｃ３）。また、大豆／ウレアのせん断細線化挙動（ｓｈｅａｒ ｔｈｉｎｎｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｒ）は減少され、そして、大豆／ウレア／ＰＶＡ樹脂ではそれ以上全く見られなかった。

性能評価（ＡＢＥＳ／インストロン方法）
ＰＶＡは、その典型的なＰＶＡ組成物におけるその湿潤強度があまり知られていない。図１５に示したとおり、大豆／ウレア樹脂はまた、反応性架橋剤を添加しない限り、湿潤使用（ｗｅｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）に適していない。しかしながら、２５〜５０％ＰＶＡは、（固形分の含量をも低く維持した場合であっても）その乾燥強度における損失を最小限に抑えつつ、大豆／ウレアに置き換えられる。

図１６は、図１５に示す百分率固形分（ｐｅｒｃｅｎｔ ｓｏｌｉｄ）を正規化したチャートである。この図によれば、大豆／ウレアの含量を５０％まで上げても乾燥および湿潤強度には大差がなかった。つまり、ＰＶＡを５０％程度含んだ大豆／ウレア接着剤は、固形分を基準にした場合、その強度がＰＶＡと同等であった。５０％ウレア改質ＰＶＡサンプルを製造したが、ホットプレス手法（１２℃）を用いては前記サンプルを製造することができなかった。それは、これらがプレスから飛び出すからである。それは、可塑化ウレア（ｐｌａｓｔｉｃｉｚｉｎｇ ｕｒｅａ）を用いてＴｇを低下させたことに起因するものと考えられる。大豆のＴｇはかなり高いものであるので、大豆／ウレア樹脂を用いたときには、前述した問題は発生しなかった。

低（濃度）ウレアーゼ大豆（トースト大豆類）を用いる場合には、簡単な１段階プロセスで行うことができる。図１７および図１８は、大豆／ウレア生成物に対する温度および段階（１段階対２段階）の効果（影響）を示すものである。その結果から、すべての実施例においてトースト大豆が、トーストされていない大豆（前述したＰＤＩがより高い。）に比べて強度が若干落ちることがわかった。

トースト大豆自体を使うという設定の下で、低温樹脂はより強い強度を示すが、そこで最も注目すべき点は、湿潤強度が大きく向上されたことである（実施例１５）。これはまた、トースト粉に対して低温の１段階プロセスを用いた場合に、３層（ｔｈｒｅｅ−ｐｌｙ）サンプルの湿潤強度は驚くべきものであった。

評価方法（メープル３層）
せん断ブロック（ｓｈｅａｒ ｂｌｏｃｋ）を、室温（４５分）および１５０℃の条件の下でプレスされた３層メープルアセンブリ（３−ｐｌｙ ｍａｐｌｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ）から製造した。これらの結果を図１９および図２０に示し、かつ、表１５にまとめた。予想通り、サンプルは、ＡＢＥＳ上で製造されたものに比べて遥かに大きかったので、ウレアを添加した際に見られるＴｇ下降（量）は、２５％ウレアを含有するサンプルすらホットプレスから取り出されて直ぐにその一部において剥離される程度まで悪化された。ウレアによって改質されたこれらのサンプルは、熱いうちは、これらの低いＴｇに基づいて、十分な程度の強度を有しない。一般的に、これは、大豆／ウレアサンプル（５０％改質されたＰＶＡを除く。）を用いる際には問題となることはなかったが、この実施例においては、大豆／ウレアの比率は０．５４という非常に低いものであったので、ウレアの使用量が単にあまりにも多く、それにより、再びＴｇ下降（量）が問題となったものと考えられる。

コールドプレスサンプルでは、２５％ＰＶＡが置き換えられた（つまり、７５％ＰＶＡ）大豆／ウレア／ＰＶＡ樹脂の能力が、ほとんどのサンプルにおいて匹敵する程度のものであることが分かった。驚くべきことに、この実験において、５０％ＰＶＡサンプルの場合その性能が決して良くなかったが、それはおそらく、この接着剤に含まれた固形分の含量が低かったためであろう。これらの樹脂に対する木の失敗（ｗｏｏｄ ｆａｉｌｕｒｅ）は全体のデータ範囲内で０〜６０％であった。そこで、特別なトレンドは発見できなかった。

（表１３）

（表１４）

（表１５）
（実施例１９〜２７）

架橋剤を含む大豆／ウレア／ＰＶＡ２５／７５
ＰＶＡエマルジョンに大豆／ウレア接着剤を添加することによって、官能基（官能基；ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）を樹脂の化学構造に導入した。こうして導入された官能基を用いて、ＰＶＡ樹脂により優れた防水性を与えることができた。具他的にいうと、大豆、ＰＶＡ、または両方と反応することができる反応性架橋剤を添加することによって行う。４つの異なる反応性架橋剤をこのシステム（大豆／ウレア）に２．５、および、１０％の濃度で添加して、これらの安定した相溶性の（適合性の）エマルジョンに対して湿潤強度を与える可能性について評価した。

製造方法：大豆／ウレア／ＰＶＡ非架橋基礎樹脂を、実施例１１と同様に製造した。この樹脂に反応性架橋剤を添加し、急速に攪拌した。この反応性架橋剤を以下のとおり評価した。実施例１９に対しては、架橋剤を添加しないで、実施例２０に対しては、２．５％ＰＡＥを添加し、実施例２１に対しては、１０．０％のＰＡＥを添加して、実施例２２に対しては、２．５ｐＭＤＩを添加して、実施例２３に対しては、１０．０％ｐＭＤＩを添加して、実施例２４に対しては、２．５％ＡＲ５５０を添加して、実施例２５に対しては、１０．０％ＡＲ５５０を添加して、実施例２６に対しては、２．５％Ａｒｌｏｎを添加して、そして、実施例２７に対しては、１０．０％Ａｒｌｏｎを添加して行った。

考察（評価方法−ＡＢＥＳ／インストロン）：反応性架橋剤を添加した場合、ＰＶＡによって改質された接着剤の湿潤強度が向上された。例えば、ＡＲ５５０、および、Ａｒｌｏｎを添加したときに、樹脂の湿潤強度には何ら変化も見られなかった（図２１）。
（実施例２８）

大豆／ウレア／ＰＦ分散相：大豆／ウレア共接着剤をＰＶＡに添加するほか、フェノールホルムアルデヒド（ＰＦ）分散相と共に評価した。

（表１６）

製造方法：ＰＦ分散相は、オーバヘッド攪拌機（ｏｖｅｒｈｅａｄ ｓｔｉｒｒｅｒ）だけを備えた２５０ｍＬ丸底フラスコにおいて室温で製造した。このＰＦ樹脂（実験室において製造されたＦ／Ｐ＝２．１、Ｎａ／Ｐ＝ ０．２）を室温で表面活性剤とともに前記フラスコの中に入れた。それを２〜３分間攪拌してから、Ｈ_２ＳＯ_４２．２ｇを前記急速に攪拌したＰＦ溶液に入れた。このＰＦ樹脂は低粘度を有する白色の分散相に変わった。その後、その分散相に実施例１１から得た大豆／ウレア樹脂を５分間かけて入れて、さらに５分間攪拌した。その後、５０％Ｈ_２ＳＯ_４０．９ｇを用いてｐＨを調整した。その大豆／ウレア／ＰＦ分散相を１０分間さらに攪拌した。安定した低粘度の生成物が得られた。この樹脂の特徴を、表１７にせん断強度分析結果を通じて示した。

（表１７）

考察（評価方法−ＡＢＥＳ／インストロン）：大豆／ウレア樹脂の湿潤強度は、分散相状態のＰＦ樹脂を添加することによって大きく改善された。ここで、分散相状態のＰＦ樹脂は架橋剤として機能した。その樹脂は、明るい色を有し、粘度が低く、大豆樹脂において典型的に見られるようなチキソトロピー特性（ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｉｃ ｎａｔｕｒｅ）を有する中空性のもの（ｖｏｉｄ）であった。その結果を図２２に示した。図２２によれば、かかる高大豆改質生成物（ｈｉｇｈ ｓｏｙ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔ）、特に、１５０℃超の温度で得られた生成物において優れた湿潤強度が見られた。この実施例によって、大豆／ウレアをＰＦ分散相と組み合わせることが実用の面から可能であり、かかる場合に防水性が大きく改善されることが分かった。

Claims (36)

1. 大豆粉を加熱して、ウレアーゼを実質的に含まない変性大豆粉を得るステップと、
   前記変性大豆粉にウレアを加えて、安定した大豆粉系接着剤を得るステップと、
   を含むことを特徴とする安定した接着剤の製造方法。
2. 前記大豆粉を４０℃〜１００℃に加熱することによって前記変性大豆粉を得ることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. 前記大豆粉を１５分〜５００分間加熱することによって前記変性大豆粉を得ることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
4. 前記変性大豆粉を４０℃〜１００℃で加熱しながら、前記変性大豆粉に前記ウレアを加えることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
5. 前記大豆粉が、炭水化物を２０重量％以上含有するものであることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
6. 前記大豆粉１部あたり前記ウレア５部以下の割合となるように、前記ウレアを前記変性大豆粉に加えることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
7. 前記大豆粉系接着剤に架橋剤を加えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
8. 前記架橋剤が、イソシアネート、ポリアミノ・エピクロロヒドリン樹脂、エポキシ、アルデヒド、アルデヒドスターチ、ウレア・アルデヒド樹脂、および、これらの組み合わせからなる群から選ばれた非ホルムアルデヒド系架橋剤であることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
9. 前記架橋剤が、メチルジフェニル・ジイソシアネートポリマーであることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
10. 前記架橋剤が、ポリアミドアミン−エピクロロヒドリン樹脂、ポリアルキレンポリアミン−エピクロロヒドリン、または、アミンポリマー−エピクロロヒドリン樹脂であることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
11. 前記架橋剤が、ジアルデヒドスターチであることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
12. 前記架橋剤が、グリオキサルであることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
13. 前記架橋剤が、ウレア・グリオキサルであることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
14. 前記架橋剤を、０．１〜８０重量％で加えることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
15. 前記大豆粉系接着剤を乾燥させて、粉状の接着剤を得るステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
16. 前記架橋剤を、ホルムアルデヒド、フェノールホルムアルデヒド、ウレアホルムアルデヒド、メラミンウレアホルムアルデヒド、フェノールレソルシノール、および、これらの組み合わせからなる群から選ばれたホルムアルデヒド系架橋剤であることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
17. 前記架橋剤が、フェノールホルムアルデヒドであることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
18. 前記架橋剤が、ウレアホウムアルデヒドであることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
19. 前記大豆粉系接着剤に希釈剤を加えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
20. 前記希釈剤が、グリセロール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、および、これらのポリマーからなる群から選ばれたものであることを特徴とする請求項１９に記載の製造方法。
21. 前記希釈剤が、グリセロールであることを特徴とする請求項１９に記載の製造方法。
22. 大豆粉を加熱して、ウレアーゼを実質的に含まない変性大豆粉を得るステップと、
    前記変性大豆粉にウレアを加えて、大豆粉系接着剤を得るステップと、
    前記大豆粉系接着剤にポリマーを加えて、安定した大豆／ウレア分散相を形成するステップと、
    を含むことを特徴とする安定した大豆／ウレア分散相の製造方法。
23. 前記ポリマーが、エマルジョン、または、分散相状態のポリマーであることを特徴とする請求項２２に記載の製造方法。
24. 前記大豆粉を４０℃〜１００℃に加熱することによって前記変性大豆粉を得ることを特徴とする請求項２２に記載の製造方法。
25. 前記大豆粉を１５分〜５００分間加熱することによって前記変性大豆粉を得ることを特徴とする請求項２２に記載の製造方法。
26. 前記変性大豆粉を４０℃〜１００℃で加熱しながら、前記変性大豆粉に前記ウレアを加えることを特徴とする請求項２２に記載の製造方法。
27. 前記大豆粉が、炭水化物を２０重量％以上含有するものであることを特徴とする請求項２２に記載の製造方法。
28. 前記大豆粉１部あたり前記ウレア０．２５部〜５部の割合となるように、前記変性大豆粉に前記ウレアを加えることを特徴とする請求項２２に記載の製造方法。
29. 前記ポリマーが、ポリ酢酸ビニル、または、フェノールホウムアルデヒド分散相であることを特徴とする請求項２２に記載の製造方法。
30. 前記大豆／ウレア分散相に架橋剤を加えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の製造方法。
31. 前記架橋剤を、ポリマー状態のメチルジフェニル・ジイソシアネート、ポリアミノ・エピクロロヒドリン、エポキシ、および、グリオキサルからなる群から選ぶことを特徴とする請求項３０に記載の製造方法。
32. 前記架橋剤を、０．１〜８０重量％で加えることを特徴とする請求項３０に記載の製造方法。
33. 前記架橋剤が、ホルムアルデヒド、フェノールホルムアルデヒド、ウレアホルムアルデヒド、メラミンウレアホルムアルデヒド、フェノールレソルシノール、および、これらの組み合わせからなる群から選ばれたホルムアルデヒド系架橋剤であることを特徴とする請求項３０に記載の製造方法。
34. 前記大豆／ウレア分散相を乾燥させて、粉状の大豆／ウレア分散相を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の製造方法。
35. 前記大豆／ウレア分散相を凍結乾燥させることを特徴とする請求項３４に記載の製造方法。
36. 前記大豆／ウレア分散相を噴霧乾燥させることを特徴とする請求項３４に記載の製造方法。