JPS5829827B2 - シツジユンモクザイヨウセツチヤクザイソセイブツ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は湿潤した木材用の接着剤組成物に関するもので
ある。

従来の木材用接着剤としてはユリア系、メラミン系、フ
ェノール系、酸ビ系エマルジョン等が主体であり、何れ
も充分に乾燥した状態でないと十分な接着力が得られな
かった。

また一応接着したとしても熱水処理を行うと簡単に剥離
してしまうような不完全なものであった。

しかし湿潤した木材の接着は、土木建築、木材加工、合
板製造等の多くの方面で従来より広く要望せられて来た
処である。

本発明者らは上記の要望に対し、或種のポリウレタンプ
レポリマーが親水性で湿潤した木材面になじみ易く、し
かも少量の水を含ませると室温でも硬化することに着目
し、種々検討した結果、湿潤した木材用接着剤を得るこ
とに成功した。

即ち本発明は、主鎖が長鎖状ポリエステル・ウレタン鎖
及び長鎖状ポリエーテルウレタン鎖よりなり、可及的に
活性水素基を含有せず、−ＮＣＯ基の含有量が２〜１５
％（重量）であり、平均分子量が１０００〜２００００
である親水性液状多官能性ポリイソシアネートプレポリ
マーまたはプレポリマーブレンドをそのま又かまたはこ
れに所定量の水を予め溶解せしめてから室温で硬化させ
、湿潤木材を接着するのに利用せんとするものである。

本発明の接着剤で接着した湿潤木材は十分な接着力を有
し、熱水浸漬処理を行っても接着層は膨潤せず接着力の
劣化は少ない。

この場合−ＮＧＯ基が水と反応するため、硬化時炭酸ガ
スを発生し、接着層は少量の気泡を含有するが、実用性
能上は問題ない。

本発明に於てプレポリマーブレンドを使用する場合、も
との個々のプレポリマーが何れも上記の所定の要件を満
足している必要はなく、仮にはずれていてもこれらを配
合したブレンドが上記の要件を満足しているならば、同
様に使用可能である。

本発明に用いる親水性液状多官能性ポリイソシアネート
プレポリマーまたはプレポリマーブレンドは、所定の構
造、活性基含有量、平均分子量（数平均）であればどの
ような製造法によってもよいが、−例を示すと次の通り
である。

分子当り２ヶ以上（好ましくは３ヶ以上）の水酸基を有
し、且つ平均分子量が２００乃至１００００であるポリ
エーテル系ポリオール及びポリエステル系ポリオールの
混合物と、分子当り２ヶ以上のイソシアネート基を有す
る化合物の１種またはそれし上の混合物とをＮＣ０１０
Ｈ（当量比）で１．１〜２．５の割合で可及的水の少な
い系で有機錫系及び／または第３級アミン系触媒の存在
下で可及的にアルコール性ＯＨ基がな（なるまで反応さ
せることによって得られる。

その構造は分岐したポリエーテルウレタン鎖またはポリ
エステルウレタンの末端が殆んどＮＣＯ基よりなるプレ
ポリマーである。

この場合、可及的に水を含まず且つ活性水素基を有しな
い溶媒（例えばケトン、エーテル、エステル等）を反応
前乃至後に適宜添加して粘度の調整を行ってもよい。

この場合溶媒は親水性のものである方が望ましい。

このようにして得られたプレポリマーは湿気を遮断して
冷暗所に保存するならば、数ケ月間は使用に耐えるもの
である。

本発明に用いるポリイソシアネートプレポリマーまたは
プレポリマーフレンドの構造としては長鎖状ポリエステ
ルウレタン鎖及びポリエーテルウレタン鎖よりなること
が必要である。

このような長鎖状の可撓性のあるものが主鎖を構成して
いるため接着層は可撓性を有し強靭な接着力を示す。

しかじ長鎖状のポリエーテルウレタン鎖のみでは親水性
にほや〜劣り湿潤木材の親和性かや工劣るが、硬化物の
耐熱水膨潤性がすぐれており、長鎖状ポリエステルウレ
タン鎖のみでは親水性がすぐれ、湿潤木材との親和性は
すぐれているが、硬化物の耐熱水膨潤性はや瓦劣る。

即ち本発明に於いては用いるポリイソシアネートプレポ
リマーまたはプレポリマーフレンドの構造として両者を
共存させることにより、湿潤木材との親和性と硬化物の
耐熱水膨潤性とを両立させることが可能となった。

この場合ポリエステルウレタン系プレポリマーとポリエ
ーテルウレタン系プレポリマーとのプレポリマーブレン
ドでも、１つの分子中にポリエーテルウレタン鎖とポリ
エーテルウレタン鎖とを共に有しているプレポリマー（
ポリエーテルエステルウレタン鎖を有しているプレポリ
マーでも同じ）でも、またこれらの混合物でも、系に両
者の構造が共存するならば同じ効果がある。

本発明に於げる長鎖状ポリエーテルウレタン鎖とは、一
般式−Ｒ，−０−Ｒ’−（ＲとＲ′は同じこともある）
であられされる“エーテル結合″と０−ＣＯ−ＮＨ−で
あられされる゛ウレタン結合″とを共に有する長鎖状構
造をいう。

但しＲ１Ｒ′は何れもＣ２〜Ｃ６の脂肪族系アルキレン
結合であることが望ましく、特に−ＣＨ２−ＣＨ２−ま
たＣＨ３ は であることが好ましい。

またＲ１−ＣＨ２−ＣＨ− Ｒ／の一部が脂環式、芳香族系、ヘテロ環式等の結合を
含んでいてもよい。

また”エーテル結合パと゛ウレタン結合″以外の結合、
例えば゛酸アミド結合″、゛ユリア結合″′、゛′アロ
ファネート結合″、゛アミノ結合″、゛エステル結合″
等を含んでいてもよい。

これらの結合は、例えばポリオール、ポリフェノール、
ポリアシッド、ポリアミン等の多価な活性な水素を有す
る基を含む化合物にアルキレンオキサイドを附加して得
られる所謂゛ポリエーテル系ポリオール″とＴＤｌ、Ｍ
ＤＩ、印■、ＸＤＩ 等のポリイソシアネート化合物と
の附加によって生成させることが出来る。

本発明に於げる長鎖状ポリエステルウレタン鎖とは、−
Ｒ”−０−ＣＯ−Ｒ″−（Ｒ“とＲ＃は同しこともある
。

）であられされる゛°エステル結合′”と−〇−ＣＯ−
ＮＨ−であられされる゛°ウレタン結合″とを共に有す
る長鎖状構造をいう。

但しＲ“、Ｒ“′はＣ２〜Ｃ６の脂肪族系アルキレン結
合であることが望ましい。

またＲ′、Ｒ“′の一部が脂環式、芳香族系、ヘテロ環
式等の結合を含んでいてもよい。

また”エステル結合パ、”ウレタン結合″以外の結合、
例えば”酸アミド結合″”ユリア結合″”アロファネー
ト結合″゛°アミノ結合′”エーテル結合パ等を含んで
いてもよい。

これらの結合は、例えば過剰のポリオール（主として２
価のもの）と脂肪族系ポリカルボン酸（主として２価の
もの）との縮合反応によって得られる長鎖状の゛ポリエ
ステル系ポリエーテルとＴＤＩ、ＨＤＩ、ＸＤＩ等のポ
リイソシアネート化合物との付加によって生成させるこ
とが出来る。

またひまし油もポリエステルポリオールとしてと（に有
効である。

またエーテル結合、エステル結合、ウレタン結合の３者
を共に含む長鎖構造は単独で上記の両者の構造を兼ねる
ものであり、本発明に於て有効に用いることが出来る。

このような構造は、例えば過剰の６ポリエーテル系ポリ
オールパと”脂肪族系ポリカルボン酸′″との反応によ
り得られる６ポリエーテルエステル系ポリオール″とＴ
ＤＩ、ＭＤＩ、ＨＤＩ、ＸＤＩ等のポリイソシアネート
との附加によって生成させることができる。

本発明に用いるポリイソシアネートプレポリマーまたは
プレポリマーブレンドは何れも活性水素基を含有してい
ないことが必要である。

即ち第１級、第２級のアミノ基、第１級、第２級のアル
コール基等のように室温でもイソシアネート基と反応し
易い活性水素をもつ基は殆んど消費されていること（好
ましくは−ＮＣＯ基の２０％以下）が必要であり、もし
かなりの量残存している時には、系に−ＮＣＯ基が多く
存在しているため保存中に反応して、粘度や反応性が大
巾に変化したり、時にはゲル化したりするおそれがある
ので望ましくない。

勿論同様の理由で水、アルコール（特に多価アルコール
）等の活性水素を有する不純物を含むことも望ましくな
い。

本発明に用いるポリイソシアネートプレポリマーまたは
プレポリマーフレンドは何れも−ＮＣＯ基の含有量が２
〜１５％（重量）であることが必要である。

これより少ないとＮＣＯ基がかなり水との反応で消費さ
れるので硬化がおそい上半分な接着強度や耐熱水接着力
が得られな（なるので望ましくなく、これより多いと水
との反応による発泡が著しくなりすぎて強固な接着層が
得られず望ましくない。

即ち本発明に於ては、ＮＣＯは一部と反応し、一部は更
に架橋反応に寄与するので少なすぎても多すぎても望ま
しくない。

また本発明に用いるポリイソシアネートプレポリマーま
たはプレポリマーブレンドは、平均分子量が１０００〜
２００００であることが必要である。

これより分子量が低いと強靭な接着層が形成されないの
で望ましくなくこれより分子量が太き（なると粘度が高
くなり、木材への浸透がわるくなり、耐熱水接着力が低
下するので望ましくない。

また平均分子量と−ＮＧＯ基の含有量との関係であるが
、一般に平均分子量の低い範囲のものは−ＮＧＯ基がや
や多い目の方が、平均分子量の高い範囲のものはＮＣＯ
基かや〜低い目の方が好ましく、このことは分子鎖の末
端が主として−ＮＣＯ基であり、分岐の程度は分子量に
拘らず大差ないようにした場合に相当する。

即ち分子量が低いのに−ＮＧＯ基の少ないものは硬化性
が著しく劣下する上、得られた硬化物の物性（接着力、
耐熱水接着力、耐熱熱水膨潤性など）が劣下するので好
ましくないし、また分子量が高いのに−ＮＣＯ基の多い
ものは得られた硬化物の物性は向上するが、反応性が大
きくなり過ぎて、製造時にゲル化をおこし易いとか、保
存性が著しく劣下するとかの欠点が生じるので好ましく
ない。

即ち本発明のポリイソシアネートプレポリマーまたはプ
レポリマーブレンドは何れも保存性の許すかぎり多官能
性で且つ分子量が大きいことが望ましい。

本発明に用いるポリイソシアネートプレポリマーまたは
プレポリマーフレンドは、液状で親水性であり、しかも
水分と反応して室温で硬化する性質を有しているので、
湿潤した木材の面に塗布後圧蓋させると、通常は接着層
が薄いので室温で１夜放置すると水分が接着剤層へ拡散
して行って硬化させ、強靭な接着力が得られる。

即ち水の拡散速度と硬化の速さとのタイミングが本発明
の接着剤では巧く成り立っている。

しかも耐熱水処理しても接着力の低下は僅かである。

即ち、湿潤面に塗布して使用するまでは安定で、ポット
ライフは極めて長く（外気に触れて放置させておいても
室温で１日以上は使用可能）、しかも湿潤面に施工後は
室温で数〜十数時間で十分に硬化することが出来、ポッ
トライフと室温硬化性とが両立する一液性室温硬化形接
着剤として、従来の２液タイプのものではとうてい得ら
れないすぐれた作業性を有している。

本発明のポリイソシアネートプレポリマーまたはプレポ
リマーブレンドは、湿潤状態の木材の接着に於いて、−
液形室温硬化型接着剤という特徴を有しており、その応
用範囲は極めて広いものである。

更に、使用前に適量の水を配合する所謂“準−液形″と
しての使用法を適用することにより、いっそうその利用
分野の拡大をはかることが可能となる。

水添加の利点は次の通りである。

（Ｉ） 接着面が平面でなく接着剤層が厚くなった部
分でも、十分内部まで水分が分散しているので確実に硬
化させることが出来、十分な物性の接着力が安定して得
られる。

（川水の添加により接着性能をさほどおとさないで、接
着剤の流動性を調節することが出来る。

従って木粉、炭カル、クレイ、メリケン粉、大豆粉等の
フィラーを大量に充填したり、狭い隙間に注入したり、
広い面積に塗布したりする際の作業性が大巾に向上する
。

この場合ケトン等の親水性溶媒を用いてもよいが、水の
方が安価で引火性、毒性等の危険がなく、しかも接着性
能に悪い影響を与えないのですぐれている。

本発明に於て、添加する水の量は上記のポリイソシアネ
ートプレポリマーまたはプレポリマーフレンドの−ＮＣ
Ｏ基に対し、化学量論的に当量以上であればよく、多少
の添加量の差ではさほど性能に影響はないが、あまり水
の添加量が多すぎると、硬化した接着剤層が軟弱になる
ので望ましくない場合もある。

また水の添加が部分的に不均一であるのも望ましくない
ので十分に攪拌混合した方がよい。

水は適当な水溶性の不活性な有機溶剤及びまたは活性水
素を有する多官能性化合物（例えばアルコール、アミン
、カルボン酸等で、特に多官能性のもの、この場合親水
性のものＳ方が望ましい。

）と共に添加してもよい。また２液の自動混合機を用い
て連続的に主剤成分に所定量の水を配合することも作業
の能率化の上で望ましい場合もある。

本発明の接着剤組成物は、粘度調整のために溶剤を適宜
添加してもよいが、この場合接着剤液が湿潤した木材面
になじみ易いように親水性のものを用いるのが望ましい
。

また本発明の接着剤組成物は、要すれば有機酸またはそ
の塩、有機金属化合物（特に錫系のもの）、アミン等の
反応促進剤を添加して硬化を促進させてもよい。

特に室温が１５℃以下の時には反応促進剤の添加は硬化
促進に有効である。

これには製造時添加しておく潜伏性のものと、使用直前
に加える速効性のものとがあり、これらは適宜使い分け
ることが出来る。

またケトイミンのように水と反応して活性水素基を生成
するような潜伏性硬化剤を用いてもよい。

本発明の接着剤は使用に当っては適宜フィラーを添加し
てもよい。

これにより作業性（粘度、チキソトロピー、しみこみ、
仮接着性等）が適宜改善されると共に、接着層の補強を
行うことが可能となる。

この場合メリケン粉、大豆粉、木粉、パルプ粉、リンタ
ー粉末等のような有機質の粉末、炭カル、クレイ、タル
ク、ベントナイト、シリカ粉、コロイダル、シリカ、ア
スベスト粉、マイカ粉、ガラスセンキ粉、ガラス粉等の
有機質粉末、または有機系または無機系の繊維状物の１
種または２種以上の混合物が適当である。

フィラーとしては親水性の表面を有しているもの、また
はそのような処理を行ったもの一方が有効である。

本発明の接着剤の適用する湿潤した木材とは含水率（ト
ライペース）で２０％（重量）以上のものであり、数百
％のものでも接着可能である。

若し接着すべき木材面が乾燥し過ぎている時には、使用
前に水でぬらして湿潤させてから用いるとよい。

勿論、水層が表面をお工っているのは望ましくなく、そ
のような時は紙、布等で軽く拭きとるか、またはかるく
風乾してから施工すればよい。

何れにしても従来通常のウレタン系塗料が施工出来ない
ように、はるかに含水率の高い木材面への施工が可能で
ある。

また、木材の面が腐敗していたり、油脂等で汚染してい
る場合は接着しないこともあるので表面を削って清浄に
する方が望ましい。

本発明の接着剤組成物は、性能的にも、作業性の面から
も、従来品にない独特のすぐれた性質を有しており、そ
の工業的な用途は極めて広いものである。

例えば、土木建築における現場施工の簡略化、各種の合
板、ボード、化粧合板、化粧ボード等の製造の合理化、
木工作業の能率化等、湿潤した木材そのまｋで接着出来
ることの利点を活かせる方面が多く、その工業的な価値
ははかり知ることが出来ないほど太きいものである。

次に実施例について説明する。

表に示すような配合割合でポリエーテルポリオール及び
／またはポリエステルポリオールとポリイソシアネート
化合物とを６０〜１００℃で加熱攪拌し、ＯＨ基が殆ん
ど消費されるまで重縮合させる。

得られたポリイソシアネートプレポリマーのＮＣ０％（
重量）及び平均分子量（数平均）は表の通りである。

また、それぞれのポリイソシアネートプレポリマーの接
着剤としての性能は表の通りである。

表に於て参考例１′、２′、３′、４′の方法で得られ
るプレポリマー（Ｉ５ （ＩＩす（ＩＩＩ’）□□□′
）は何れも本発明の要件を完全にはみたしていないので
、湿潤木材用接着剤としての性能を完全には備えてはい
ない。

表に於て実施例１．２の方法によって得られるプレポリ
マー（Ｉ）、（ＩＩ）は何れも本発明の要件を完全にみ
たしているので、何れも湿潤木材用接着剤としての性能
を完全に備えている。

また、表に於て、実施例３．４．５に示すように参考例
のプレポリマー（■う、（■す、（■す、（ＩＶ）を適
宜組合せることによって、プレポリマーブレンドとして
本発明の要件が満足されるならば、何れも湿潤木材用接
着剤としての性能を具備している。

厘１、嵐５は含水率（ドライベース）１００％の単板を
用いて合板を冷圧（室温２４時間圧締）でつくると、何
れもＪＩＳＩＩ類に合板するものである。

＆２、蔦３、Ａ４は同様にして合板すると何れもＪＩＳ
Ｉ類に合格するものである。

また、Ａ１のレジンは湿潤状態の突板表装材用原材の接
合に有効で、こうすることによって従来は狭い巾でしか
得られなかったのを所定の大きさの原材となるまで接合
してからスライスして広巾の突板表装材用単板が一挙に
大量に得られるので、工程の合理化が可能である。

（この場合一旦原材を乾燥してから接合しまた湿潤させ
てスライスするのでは不利である）蔦２のレジンは１０
ｐｈｒのメチルエチルケトンで稀釈して粘度の低下を
はかり、水を５０ｎｈｒ添加混合しつ瓦湿潤状態の合板
原木のクラックに注入（充填接合）することにより補修
することが出来ロータリーレースでむいた時、連続した
単板が得られるので以後の工程の自動化、省力化が容易
となる。

（この場合も合板原木を一旦乾燥するとクラックが大き
くなったり、単板のスライスが困難となるので不利であ
り、湿潤状態のま＼で処理出来ることが大きな利点とな
る。

）＆２のレジンは同様にして生単板の横矧ぎにも有効に
利用できる。

また合板用原木端材を接合して所定の長さにして単板を
スライスすることも考えられるが、この場合も湿潤状態
で処理出来るので＆３のレジンを有効に利用出来る。

これらの工程で得られた補修、接合された単板を用いて
製造した合板は、ＪＡＳ Ｉ類に十分合格するものであ
り、接着層が煮沸時膨潤することはない。

また煮４のレジンを用いて、等量の水を配合し、同時に
３０ ｐｈｒの木粉を配合して湿潤した端材（例えばベ
ラ材等）を所望の大きさになるまで冷圧で接合し、所謂
集成材を能率よく得るのに有効に用いられる。

この場合木材が湿潤状態のままで集成材とすることが出
来るので、曲げ木切削、孔あけ、型押し、組木等の加工
が容易であり、また狂いを生じにくい等の利点もあるの
で有利である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主鎖が長鎖状ポリエーテルウレタン鎖及び長鎖状ポ
   リエステルウレタン鎖よりなり、可及的に活性水素基を
   含有せず、ＮＣＯ基の含有量が２〜１５％（重量）であ
   り、分子量（数平均）が１ｏｏｏ〜２００００である親
   水性液状多官能性ポリイソシアネートプレポリマーまた
   はプレポリマーブレンドよりなることを特徴とする湿潤
   木材用液状室温硬化形接着剤組成物。 ２ 主鎖が長鎖状ポリエーテル・ウレタン鎖及び長鎖状
   ポリエステル・ウレタン鎖よりなり、可及的に活性水素
   基を含有せず、ＮＣＯ基の含有量が２〜１５％（重量）
   であり、分子量（数平均）が１０００〜２００００であ
   る親水性液状ポリイソシアネートプレポリマーまたはプ
   レポリマーブレンドよりなる主剤成分に対し水を使用前
   に添加し溶解させることを特徴とする湿潤木材用液状室
   温硬化形接着剤組成物。