JPH09272855A

JPH09272855A - リグノセルロースまたはそれを含む材料の耐水性接着剤

Info

Publication number: JPH09272855A
Application number: JP10844396A
Authority: JP
Inventors: Saburo Imoto; 三郎井本; Toshiyuki Machiyashiki; 俊行町屋敷
Original assignee: I T C KK
Current assignee: I T C KK
Priority date: 1996-04-03
Filing date: 1996-04-03
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】経時的な粘度変化を解消して安定性に優れ、
かつ高度の耐水接着性を付与すると共に、得られた成形
物が環境を汚染することの無いリグノセルロースまたは
それを含む材料の耐水性接着剤を提供する。【解決手段】リグノセルロースまたはそれを含む材料
の耐水性接着剤は、分子量２００〜６００のポリエチレ
ングリコールを１〜１０重量％、１分子中に２個以上の
カルボキシル基を有する水溶性高分子化合物を２〜１０
重量％および溶解度パラメーター(δ)７.９〜８.８の高
分子化合物を２０〜４５重量％の、少なくとも３成分よ
り構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、リグノセルロー
スまたはそれを含む材料の成形物を接着するに際し、該
成形物に極めて高い耐水性を付与し得る接着剤に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】本件出願人は、リグノセルロースまたは
これを含む材料、例えば木材を粒状、粉状、繊維状、ス
トランド状、チップ状、フレーク状、板状にしたもの
を、ポリエチレングリコール(ＰＥＧ)の水溶液を用いて
接着成形する方法を見出し、この発明「リグノセルロー
スまたはこれを含む材料の成形方法」を特許出願して、
第２００４６８４号(平成７年出願公告第２０６０９号)
の特許を取得するに至った。この成形方法によれば、リ
グノセルロースまたはこれを含む材料を強固に接着して
好適な成形物を得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし該成形物が雨に
晒される個所で使われたり、水に浸漬された状態で使用
されたりする場合は、経時的に接着力が失なわれ剥がれ
を生ずることがあり、従って該成形方法では構造材に供
し得る高度の耐水性を有する接着力は得られない難点が
あった。すなわち、リグノセルロースまたはこれを含む
材料に対し高度の耐水接着性を示す従来の接着剤は、何
れも放置すれば経時的に粘度変化を示し、室温において
もゲル化するという難点が指摘されていた。

【０００４】

【発明の目的】この発明は、前述した従来技術に係る接
着剤に内在している難点に鑑み提案されたもので、経時
的な粘度変化を解消して安定性に優れ、かつ高度の耐水
接着性を付与すると共に、得られた成形物が環境を汚染
することの無いリグノセルロースまたはそれを含む材料
の耐水性接着剤を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を克服し所期の
目的を達成するため、本発明に係るリグノセルロースま
たはそれを含む材料の耐水性接着剤は、分子量２００〜
６００のポリエチレングリコール１〜１０重量％、１分
子中に２個以上のカルボキシル基を有する水溶性高分子
化合物２〜１０重量％、溶解度パラメーター(δ)７.９
〜８.８の高分子化合物２０〜４５重量％の少なくとも
３成分よりなることを特徴とする。また同じく前記課題
を克服し所期の目的を達成するため、本願の別の発明に
係るリグノセルロースまたはそれを含む材料の耐水性接
着剤は、分子量２００〜６００のポリエチレングリコー
ル１〜１５重量％、１分子中に２個以上のカルボキシル
基を有する水溶性高分子化合物２〜１５重量％、溶解度
パラメーター(δ)７.９〜８.８の高分子化合物２０〜４
５重量％、粒径２mm以下に粉砕したリグノセルロースの
粉砕物２〜２０重量％の４成分よりなることを特徴とす
る。この場合に何れの発明においても、これに酸性の水
溶性化合物を０.１〜１重量％含有することが好まし
い。またリグノセルロースの粉砕物としては、樹皮が好
適に使用される。

【０００６】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係るリグノセルロ
ースまたはそれを含む材料の耐水性接着剤につき、好適
な実施例を挙げて以下説明する。先ず本発明は、耐水性
接着剤を得るには、所要重量％で分子量２００〜６００
のポリエチレングリコール(ＰＥＧ)と、所要重量％で１
分子中に２個以上のカルボキシル基を有する水溶性高分
子化合物と、２０〜４５重量％で溶解度パラメーター
(δ)７.９〜８.８の高分子化合物との配合が好適かつ必
須であることを見出したものである。ここで高分子化合
物のδ値は、化合物置換基の分子引力定数を用いて、化
合物の分子構造と密度から算出することができる(黄
慶雲著「接着の化学と実際」第２１頁〜第２６頁,１９６
２年発行高分子刊行会)。また前記分子引力定数につい
ては、ピー.エス.スモール(Ｐ.Ｓ.Ｓｍａｌｌ)により応
用化学ジャーナル(Journal Applied Chemistry,第３巻
第７１頁〜第８０頁,１９５３年発行)に記載がなされて
いる。そして本発明で前記δは、前記分子引力定数を用
いた化合物の分子構造と密度から算出した値が用いられ
る。

【０００７】ここで前述した分子量２００〜６００の
ポリエチレングリコール、１分子中に２個以上のカル
ボキシル基を有する水溶性高分子化合物および溶解度
パラメーター(δ)７.９〜８.８の高分子化合物の３成分
を水溶液状態に混合する場合、次の点に留意しなければ
ならない。すなわちδ値７.９〜８.８の高分子化合物は
水に対して不溶性であるので、エマルジョンの状態にし
て他の２成分と混合させねばならない。ポリエチレング
リコール(ＰＥＧ)と、カルボシキシル基を有する水溶性
高分子化合物とは、水中において相溶し非常に安定であ
る。しかしこれら２成分にエマルジョン状態の高分子化
合物を混合して３成分系にすると、全体として著しく不
安定になり、場合によってはポリエチレングリコールと
カルボキシル基を有する水溶性高分子化合物の一部を含
む水溶液が下方に相分離してくることがある。この相分
離は可逆的で、撹拌すれば均一な溶液になるが、放置す
れば再び相分離を起こすものである。

【０００８】そこで相分離を避けて安定な水溶液を得る
には、ポリエチレングリコールの濃度は１〜１０重量
％、カルボキシル基(ＣＯＯＨ)を有する水溶性高分子化
合物の濃度は２〜１０重量％で好ましくは２〜８重量
％、かつポリエチレングリコールの水酸(ＯＨ)基と水溶
性高分子化合物のＣＯＯＨ基は、ＣＯＯＨ基／ＯＨ基＝
１〜２(モル比)になる割合にすることが好ましい。また
融点の高いポリエチレングリコールは冬季気温が０℃以
下になった場合に特に固化して析出し、相分離を助長す
る傾向があるので、その分子量は２００〜６００好まし
くは２００〜４００とするのがよい。１分子中に２個以
上のカルボキシル基を有する水溶性の高分子化合物とし
ては、例えばポリアクリル酸およびその誘導体、ポリメ
タアクリル酸およびその誘導体、マレイン酸の共重合
物、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。

【０００９】δ値が８.８以上の高分子化合物では、高
度の耐水接着性、例えば合板の「１類浸漬剥離試験」の如
き煮沸繰返し試験に耐え得るような耐水接着性は得られ
ない。しかし驚くべきことに、δ値が８.８以下の高分
子化合物を、ポリエチレングリコール、カルボキシル基
を有する水溶性高分子化合物に添加することによって、
はじめて煮沸繰返し試験に耐え得る高度の耐水接着性が
得られるものである。またδ値が小さくなると、リグノ
セルロースへの馴染みがなくなり、接着強度が低下し剥
離してしまうことが確認された。ポリエチレングリコー
ルおよびカルボキシル基含有の水溶性高分子化合物と相
溶して、高度の耐水接着性を付与するδ値は７.９まで
であることが判った。

【００１０】δ値が７.９〜８.８の高分子化合物として
は、エチレンあるいはプロピレンの共重合物、ブタジエ
ン、イソプレンあるいはイソブチレンを主体とする共重
合物等の中で、共重合するモノマーの種類によりその組
成比を変更して、δ値が７.９〜８.８の範囲に入るよう
にする。例えばエチレン酢酸ビニル共重合物ではエチレ
ン含有量２２重量％以上、エチレン・アクリル酸エチル
共重合物ではエチレン含有量２５重量％以上、エチレン
・メタアクリル酸メチル共重合物ではエチレン含有量１
５重量％以上、ブタジエン・スチレン共重合物ではブタ
ジエン含有量２８重量％以上およびイソブチレン・イソ
プレン共重合物、イソブチレン・ブタジエン共重合物、
天然ゴム等が挙げられる。

【００１１】またリグノセルロースの典型である樹皮、
例えば大鋸屑は一般に利用価値がないと云われていた。
しかし、その樹皮を２mm以下の粒子径に粉砕し、前述し
た３成分の系中に２〜２０重量％となるよう添加すれ
ば、相分離するような３成分の組成比においても、その
ような相分離を防止して安定化することが判った。更に
樹皮は、ポリエチレングリコール１〜１５重量％、１
分子中に２個以上のカルボキシル基を有する水溶性高分
子化合物２〜１５重量％、δ値が７.９〜８.８の高分子
化合物２０〜４５重量％の水溶液でも相分離を防止する
こと、接着後の耐水性も向上させ得ることが判明し
た。このようにポリエチレングリコール／１分子中に２
個以上のカルボキシル基を有する水溶性高分子化合物／
δ値７.９〜８.８の高分子化合物のエマルジョンの水系
組成物中において、単なる増量剤的役割を果すのではな
く、相分離防止剤および耐水化剤として機能しているこ
とは予想困難なことであった。なお、樹皮の粒子径が２
mm以上では接着面が荒れて耐水接着力も低下気味になる
ものであって、好ましい樹皮の粒子径は１〜０.１mmで
あった。また樹皮の分量が２％以下では樹皮添加の機能
が現れず、逆に２０％以上では却って常態での接着力が
低下することが判った。

【００１２】３成分系の接着剤または３成分系にリグノ
セルロースの粉砕物である樹皮を添加した接着剤の何れ
においても、水溶性の酸性化合物、例えば硫酸、塩酸の
ような無機酸、または塩化アンモニウムのように加水分
解により酸性を呈する塩、ベンゼンスルホン酸のように
水に可溶な有機酸を０.１〜１重量％になるように添加
する。このような酸性化合物の添加は、接着剤における
耐水性の発現を容易にするものである。なお、水溶性の
酸性化合物の添加量０.１重量％以下では耐水性接着力
の向上に効果なく、また１重量％以上ではリグノセルロ
ースを分解させて損傷や成形物を汚染するので好ましく
ないことを併せて確認した。

【００１３】

【実験例】以下に実験例を挙げて比較例と対比するが、
本発明はこれら実験例に限定されるものでないことは勿
論である。 (実験例１)分子量４００のポリエチレングリコール９０
ｇ、イソブチレン−無水マレイン酸共重合物(株式会社
クラレ製の商標「イソバン-１１０」)５０ｇ、固形分濃度
４８重量％のスチレン−ブタジエン共重合ラテックス
(ＳＢＲ)でδ値が８.７のもの６８８ｇ、パラトルエン
スルホン酸５ｇに水を加え、濃度４７.５重量％の水溶
液１０００ｇを作成した。この水溶液を厚さ１mmの桧の
単板に１２０ｇ/ｍ²となるよう両面に塗布し、これを中
芯単板として、その上下に厚さ１mmの桧単板を載置し
た。このとき上下の桧単板の繊維軸を、前記中芯単板の
繊維軸に対して夫々直交させた。これらの重ね合わせた
単板を温度１５０℃、圧力１４kg/ｍ²の条件下で３分間
圧締して、厚さ３mmの合板を作成した。この得られた合
板から試験片を切取り、これを沸騰水中に４時間浸漬し
た後、６０℃で２０時間乾燥した。更にこれを沸騰水中
に４時間浸漬し、６０℃で３時間乾燥する「１類浸漬剥
離試験」を実施した。その結果、試験片は全て当該試験
に合格した。

【００１４】(比較例１)実験例１のスチレン−ブタジエ
ン共重合ラテックス(ＳＢＲ)の代わりに、固形分４８重
量％のエチレン−酢酸ビニル共重合物(エチレン１８を
重量％含有し、δ値は８.９)６８８ｇを用いた以外は、
実験例１と同様に実施して厚さ３mmの桧合板を作成し
た。得られた合板から試験片を切取り、これを用いて実
験例１に記載の「１類浸漬剥離試験」を実施した。その結
果、試験片は全て最初の沸騰水中浸漬時に剥離してしま
った。

【００１５】(実験例２)分子量４００のポリエチレング
リコール１５９ｇ、イソブチレン−無水マレイン酸共重
合物(イソバン-１１０)１５５ｇ、固形分４８重量％の
スチレン−ブタジエン共重合ラテックス(δ値８.７)３
７５ｇ、パラトルエン酸６ｇに水を加え、濃度５０重量
％の水溶液１０００ｇを作り、この溶液を温度１５℃で
１０日放置したところ２相に分離した。これを充分に撹
拌して均一な溶液とした後、実験例１と同様に実施して
厚さ３mmの桧合板を作成した。得られた合板から試験片
を切取り、これを用いて「１類浸漬剥離試験」を実施し
た。その結果、試験片の合格率は５０％で耐水性は充分
でなかった。

【００１６】(実験例３)分子量２００のポリエチレング
リコール１３０ｇ、カルボキシメチルセルロース(ＣＭ
Ｃ)１１０ｇ、固形分４８重量％のブタジエン−スチレ
ン−メチルメタアクリレート共重合物(ブタジエン含有
量は６５重量％で、δ値は８.５５)４５８ｇ、桧の樹皮
を粒子径０.３mm以下に粉砕したもの４５ｇ、水２３８
ｇを加え、濃度５０.７重量％の溶液１０００ｇを作成
した。これを温度１５℃の下で３０日放置しても、該溶
液は分離すること無く安定であった。実験例１と同様に
して厚さ３mmの桧合板を作成した。得られた合板から試
験片を切取り、これを用いて「１類浸漬剥離試験」を実施
したところ、全ての試験片はこの試験に合格した。すな
わち、以下の比較例２の結果から判る如く、樹皮粉砕物
を添加した効果は明らかに認められた。

【００１７】(比較例２)実験例３において、桧の樹皮の
粉砕物を除いて、他は全て同様にして濃度４６.２重量
％の溶液を作成した。実験例３と同様に溶液の放置試
験、合板の「１類浸漬剥離試験」を実施した。その結果、
溶液には相分離が見られ、１類浸漬剥離試験での合格率
は６０％であった。

【００１８】(実験例４)分子量３００のポリエチレング
リコール９０ｇ、ポリアクリル酸５０ｇ、固形分４８重
量％ブタジエン−スチレン−メチルメタアクリレート共
重合物(δ値が８.５５)６８８ｇ、パラトルエンスルホ
ン酸５ｇに水を加えて、濃度４７.５重量％の水溶液１
０００ｇを作成した。実験例１と同様に杉単板を用いて
厚さ３mmの合板を作成し、「１類浸漬剥離試験」を実施し
たところ、全ての試験片は当該試験に合格した。

【００１９】(比較例３)パラトルエンスルホン酸を添加
せず、それ以外は実験例４と全く同様にして厚さ３mmの
杉合板について試験したところ、「１類浸漬剥離試験」の
合格率は６０％と低下した。従って酸性水溶性化合物を
添加することは、耐水性接着力の安定した発現に寄与し
ていることが明らかである。

【００２０】

【発明の効果】以上に説明した如く、本発明によれば、
従来技術に係る接着剤に内在していた経時的な粘度変化
を解消し、高度の耐水接着性と安定性とに優れたリグノ
セルロースまたはそれを含む材料の耐水性接着剤が得ら
れるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０９Ｊ 201:08）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分子量２００〜６００のポリエチレング
リコール１〜１０重量％、１分子中に２個以上のカルボ
キシル基を有する水溶性高分子化合物２〜１０重量％、
溶解度パラメーター(δ)７.９〜８.８の高分子化合物２
０〜４５重量％の少なくとも３成分よりなるリグノセル
ロースまたはそれを含む材料の耐水性接着剤。
【請求項２】分子量２００〜６００のポリエチレング
リコール１〜１５重量％、１分子中に２個以上のカルボ
キシル基を有する水溶性高分子化合物２〜１５重量％、
溶解度パラメーター(δ)７.９〜８.８の高分子化合物２
０〜４５重量％、粒径２mm以下に粉砕したリグノセルロ
ースの粉砕物２〜２０重量％の４成分よりなるリグノセ
ルロースまたはそれを含む材料の耐水性接着剤。
【請求項３】酸性の水溶性化合物を０.１〜１重量％
含有する請求項１または２に記載のリグノセルロースま
たはそれを含む材料の耐水性接着剤。
【請求項４】リグノセルロースの粉砕物は樹皮である
請求項２に記載のリグノセルロースまたはそれを含む材
料の耐水性接着剤。