JP4092924B2

JP4092924B2 - 生分解性接着剤

Info

Publication number: JP4092924B2
Application number: JP2002040471A
Authority: JP
Inventors: 真一福永
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2002-02-18
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2022-02-18
Also published as: JP2003238931A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接着性、生分解性、耐水性に優れた接着剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、環境問題の観点から、生分解性合成樹脂であるポリカプロラクトン、ポリ乳酸などを繊維、フィルムなどの用途に利用する提案がなされており、これらの製品同士を接着させる接着剤が望まれている。繊維あるいはフィルムの接着剤として、従来、非生分解性の合成樹脂あるいはラテックス系接着剤が用いられている。しかし、これらの接着剤は、接着性は強いが非生分解性であるため、土中に埋めたてられても分解されることがなく、環境問題を引き起こす虞がある。他方、デンプン、ポリビニルアルコールなどの接着剤は、生分解性ではあるが、接着性に劣り、耐水性が悪いうえ、かびが生えるなどの問題がある。変性デンプンを用いた接着剤は、生分解性樹脂粉末を水に分散したものであり、比較的強い接着性を有しているが、ポリ乳酸繊維製品に対しては接着力が不充分である。
【０００３】
そこで、ポリ乳酸を主とする接着剤が、検討されている。例えば、特開平１０−１０１９１１号公報には、紙類の接着剤として、ポリ乳酸とアニオン系乳化剤とからなるエマルジョンが記載されている。また、特開平１１−６０７１６号公報には、ＤＬ−乳酸などのα−ヒドロキシ酸と不飽和脂肪属多塩基酸とを重合させて得られる接着剤が記載されている。また、特開平８−９２３５９号公報には、乳酸とカプロラクトンとからなる生分解性接着剤が記載されている。しかし、これらの接着剤は、耐水性には優れるものの、繊維、特にポリ乳酸繊維に対する接着性が劣るという問題がある。また、ポリ乳酸樹脂でも、本願のような特性を有していないものを用いると、貼り合わせた布等の風合が損なわれるなど、その布の有する特性が失われるなどの問題がある。
【０００４】
そこで、ポリ乳酸繊維をはじめ、紙などに使用した場合に接着性に優れ、生分解性にも優れた接着剤が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点を解決するのに好適なポリ乳酸系樹脂を主成分とする接着剤であって、生分解性、耐水性、および接着性、特にポリ乳酸との接着性に優れ、貼り合わせた時に布等の風合が損なわれない接着剤を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、ポリ乳酸系樹脂を主成分とする接着剤であって、該ポリ乳酸系樹脂のＤ体／Ｌ体の比率が５／９５〜９５／５であり、該樹脂が２５℃において、酢酸エチル、アセトン、またはアセトニトリルのいずれかに１質量／容量％以上の濃度で溶解可能であり、そして、該ポリ乳酸系樹脂が、該樹脂の調製時において、エポキシ化脂肪油を重合反応系に存在させることにより得られるものである接着剤を提供する。
【０００７】
また、本発明は、ポリ乳酸系樹脂を主成分とする接着剤であって、該ポリ乳酸系樹脂のＤ体／Ｌ体の比率が５／９５〜９５／５であり、該樹脂が２５℃において、酢酸エチル、アセトン、またはアセトニトリルのいずれかに１質量／容量％以上の濃度で溶解可能であり、そして、該ポリ乳酸系樹脂の溶液粘度が、下記式（１）を満足するものである、接着剤を提供する。
（ＫＰＣ溶剤に１質量／容量％となるように溶解した場合の溶液粘度）＞（クロロホルムに１質量／容量％となるように溶解した場合の溶液粘度）・・・（１）
上記式中、ＫＰＣ溶剤とは、フェノール／テトラクロロエタン＝６／４（質量比）混合溶剤であり、溶液粘度は、２０℃条件下、ウベローデ粘度管を用いて測定した値である。なお、本願において、１質量／容量％とは、溶媒１００ｍｌに対して、溶質１ｇを意味する。
【０００８】
好ましい実施態様においては、更に、酢酸エステル類、ケトン類およびアセトニトリルからなる群から選択される少なくとも１つの溶剤を含有している。
【０００９】
上記本発明により、生分解性、耐水性、および接着性、特にポリ乳酸との接着性に優れた接着剤が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明において、「ポリ乳酸系樹脂」とは、ポリ乳酸を主成分として含む樹脂を意味し、樹脂成分がポリ乳酸のみからなるホモポリ乳酸樹脂、ポリ乳酸と他のポリマーとをブレンドして得られる樹脂、他の共重合可能なモノマー成分と乳酸モノマーとを共重合して得られる共重合樹脂を意味する。ブレンド可能なポリマーあるいはモノマー成分としては、生分解性のポリマーあるいはモノマー成分が好ましく、（ポリ）カプロラクトン、コハク酸エステル、（ポリ）ブチレンサクシネートなどが挙げられる。ポリ乳酸は、樹脂全体の５０質量％以上含まれていることが好ましい。
【００１１】
本発明の接着剤に用いられるポリ乳酸のＤ体／Ｌ体の比率は、５／９５〜９５／５であるが、Ｄ体よりもＬ体の比率が大きいことが好ましく、例えば、Ｄ体／Ｌ体の比率が５／９５〜２０／８０であることが好ましい。
【００１２】
本発明の接着剤に用いられるポリ乳酸系樹脂は、２５℃において、酢酸エチル、アセトン、またはアセトニトリルのいずれかに１質量／容量％以上の濃度で溶解し得ることが必要である。このような溶解性を有することにより、接着性が向上する。
【００１３】
本発明の接着剤に用いられるポリ乳酸系樹脂は、さらに、下記の分岐構造あるいは下記の溶液粘度特性を有することが必要である。
【００１４】
本発明の接着剤に用いられるポリ乳酸系樹脂は、ポリ乳酸系樹脂を重合する時にエポキシ化大豆油等のエポキシ化脂肪油を添加して得られるポリ乳酸系樹脂が好ましい。このようなポリ乳酸系樹脂は、分岐構造を有すると考えられ、この分岐構造が接着性の向上に寄与している可能性がある。
【００１５】
本発明の接着剤に用いられるポリ乳酸系樹脂は、ＫＰＣ溶剤に１％となるように溶解した場合の溶液粘度が、クロロホルムに１％となるように溶解した場合の溶液粘度よりも大きいことが好ましい。ここで、ＫＰＣ溶剤は、フェノール／テトラクロロエタン＝６／４（重量比）の混合溶剤を意味し、１％は１質量／容量％を意味し、溶液粘度は、２０℃条件下、ウベローデ粘度管を用いて測定した値である。
【００１６】
本発明の接着剤は、上記分岐構造または上記溶液粘度を有するポリ乳酸系樹脂を主成分とする。このような接着剤は、溶剤型接着剤（例えば、有機溶剤に溶解し被接着物に塗布して使用する接着剤）あるいは、ホットメルト型接着剤（例えば、(1)シート、フィルム等に成形加工し、これを被接着物に接触させた後、加熱溶融させる接着剤、あるいは(2)繊維または不織布、織編物などの繊維製品に加工し、これを被接着物に接触させた後、加熱溶融させる接着剤）などの形態で用いられる。
【００１７】
有機溶剤に溶解して使用する場合、有機溶剤としては、酢酸エステル類（例えば、酢酸エチル、酢酸メチルなど）、ケトン類（例えば、アセトン、メチルエチルケトンなど）、アセトニトリル、ベンゼン類（ベンゼン、キシレン、トルエンなど）、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどが挙げられる。好ましくは、酢酸エステル類、ケトン類、またはアセトニトリルを単独で、あるいはこれらを２種類あるいは３種類以上組合せて用いる。
【００１８】
溶剤型接着剤の場合、前記特性を有するポリ乳酸系樹脂の濃度は、被接着物の種類により異なるため、以下の濃度に制限されないが、一般的には、１〜５０質量／容量％が好ましく、５〜３０質量／容量％がより好ましい。
【００１９】
溶剤型接着剤を用いてポリ乳酸繊維を接着する場合、引張強力、引裂強力を重視するときには、接着剤を酢酸エステル類あるいはケトン類に溶解して用いることが好ましい。この場合、接着剤を塗布後、ポリ乳酸系樹脂のガラス転移温度（以下、Ｔｇ）以下の温度で乾燥することが好ましい。他方、ポリ乳酸繊維同士の面接着強度を重視する場合は、アセトニトリルまたはアセトニトリルを主剤とする溶剤を用いることが好ましい。この場合、塗布後、ポリ乳酸系樹脂のＴｇ以上、融点以下の熱風で乾燥することが好ましい。このような条件で乾燥すると、ポリ乳酸繊維の一部が溶解して相溶あるいはフィルム化するので、面接着力が向上する。
【００２０】
本発明の接着剤が適用される被接着物の範囲に制限はないが、ポリ乳酸系繊維などのポリ乳酸系樹脂製品、紙、天然繊維などの接着剤として好ましく用いられる。特にポリ乳酸との接着性に優れているので、ポリ乳酸系の製品（樹脂、繊維）などの接着に有用である。また、繊維のフロッキー加工における接着剤としても有用である。
【００２１】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこの実施例に制限されない。
【００２２】
実施例１
（ポリ乳酸の調製）
Ｌ−ラクチドとメソラクチドの混合物の全質量に対して、０．３質量％のエポキシ化大豆油を添加し、常法によりポリ乳酸樹脂を得た。得られたポリ乳酸樹脂の性状は、以下の通りである：
数平均分子量（Ｍｎ）：約７万
重量平均分子量（Ｍｗ）：約２１万
Ｄ／Ｌ：１０／９０
溶解性：アセトンに、２５℃で、１質量／容量％以上溶解する
１質量／容量％ＫＰＣ溶剤の溶液粘度（２０℃）：４．１３
１質量／容量％クロロホルムの溶液粘度（２０℃）：４．０１
【００２３】
（接着剤の調製）
得られたポリ乳酸樹脂２０ｇを１００ｍｌの酢酸エチルに溶解し、接着剤を調製した。
【００２４】
（接着剤の評価）
接着強度は、次のようにして測定した。ポリ乳酸織布（タフタ織）に上記調製した接着剤を塗布して、このポリ乳酸織布同士を貼り合わせ、１３０℃で乾燥した。乾燥後、貼り合わせたサンプルを２．５ｃｍ×１０ｃｍの大きさに切断し、テンシロン（ＲＴＭ−１００）を用いて、引張速度１０ｃｍ／分で接着部を５ｃｍ剥離する強度を測定した。また、上記調製した接着剤をコピー用紙に塗布し、コピー用紙同士を貼り合わせ、同じ方法で接着強度を測定した。
【００２５】
（耐水性の評価）
接着強度を測定するためのサンプルを２５℃、水中に、攪拌下、２４時間浸漬し、水から取り出した後、余分な水分をふき取り、風乾し、接着強度を測定した。
【００２６】
比較例１
比較として、酢酸ビニルを主成分とする市販の木工用接着剤（商品名：コニシボンド木工用ＣＨ１８：コニシ（株）製）を用いて、ポリ乳酸織布（タフタ織）およびコピー用紙をそれぞれ、上記と同様に貼り合わせ、上記と同じ方法で、接着強度を測定した。なお、比較として用いた接着剤は、ポリ乳酸との接着に適しているといわれている接着剤である。結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
表１に示すように、本発明の接着剤は、比較例の接着剤に比べて、はるかに強力にポリ乳酸繊維および紙を接着する能力を有している。また、耐水性の試験をした結果、実施例１の接着強度に変化はなかったが、比較例１の接着強度は、低下していた。
【００２９】
比較例２
Ｄ，Ｌ−ラクチドを原料とし、常法により重合を行い、ポリ乳酸樹脂を得た。このポリ乳酸はＤ／Ｌ比が１０／９０で、アセトンに２５℃で１質量／容量％以上溶解したが、１質量／容量％ＫＰＣ溶剤の溶液粘度（２０℃）が３．９、１質量／容量％クロロホルム溶剤の溶液粘度（２０℃）が４．１〜４．２であった。
【００３０】
このポリ乳酸樹脂２０ｇを１００ｍｌの酢酸エチルに溶解して接着剤を調製し、実施例１と同様に評価しようとしたが、被接着物に塗布した後、溶剤乾燥をすると白化し、接着後にパリパリとなり、タフタ織や紙の風合が損なわれ、かつ脆かった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の、特定の性質を有するポリ乳酸系樹脂を主成分とする接着剤は、接着性、特にポリ乳酸との接着性に優れ、貼り合わせた時に風合を損なわず、さらに耐水性にも優れた、生分解性の接着剤である。従って、本発明により、環境にやさしい、接着性に優れた接着剤が提供される。

Claims

ポリ乳酸系樹脂を主成分とする接着剤であって、
該ポリ乳酸系樹脂のＤ体／Ｌ体の比率が５／９５〜９５／５であり、該樹脂が２５℃において、酢酸エチル、アセトン、またはアセトニトリルのいずれかに１質量／容量％以上の濃度で溶解可能であり、そして
該ポリ乳酸系樹脂が、該樹脂の調製時において、エポキシ化脂肪油を重合反応系に存在させることにより得られるものである、
接着剤。
ポリ乳酸系樹脂を主成分とする接着剤であって、
該ポリ乳酸系樹脂のＤ体／Ｌ体の比率が５／９５〜９５／５であり、該樹脂が２５℃において、酢酸エチル、アセトン、またはアセトニトリルのいずれかに１質量／容量％以上の濃度で溶解可能であり、そして、該ポリ乳酸系樹脂の溶液粘度が、下記式（１）を満足するものである、接着剤：
（ＫＰＣ溶剤に１質量／容量％となるように溶解した場合の溶液粘度）＞（クロロホルムに１質量／容量％となるように溶解した場合の溶液粘度）・・・（１）
（上記式中、ＫＰＣ溶剤とは、フェノール／テトラクロロエタン＝６／４（質量比）混合溶剤であり、溶液粘度は、２０℃条件下、ウベローデ粘度管を用いて測定した値である）。
更に、酢酸エステル類、ケトン類およびアセトニトリルからなる群から選択される少なくとも１つの溶剤を含む、請求項１または２に記載の接着剤。