JPS63189487A

JPS63189487A - 水性高分子〜イソシアネ−ト系接着剤の硬化方法

Info

Publication number: JPS63189487A
Application number: JP2076687A
Authority: JP
Inventors: Takashi Terayama; 隆司寺山
Original assignee: Misawa Homes Co Ltd
Current assignee: Misawa Homes Co Ltd
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1988-08-05
Anticipated expiration: 2010-05-31
Also published as: JPH0749575B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、水性高分子を主成分とする主剤と、イソシア
ネート系化合物を主成分とする架橋剤とからなる水性高
分子〜イソシアネート系接着剤の硬化方法に係り、特に
硬化速度の改良に関する。〔背景技術とその□問題点〕近年、高分子の水溶液もしくは水性分ｎｔ体、またはそ
れらを組み合わせたものを主成分とする主剤とイソシア
ネート系化合物を主成分とする架橋剤とからなる接着剤
（以下、水性高分子〜イソシアネート系接着剤という）
は、比較的低い温度でも硬化させることができ、また、
安価であることから木材工業関連を中心に急速な伸びを
示している。この水性高分子〜イソシアネート系接着剤
は、木材の他、プラスチックや無機材料さらに金属材ｔ
’＋までも接着できるが、ＪＩＳではＫ　６８０Ｇで木
材用接着剤として規定されている（１９８５年制定）。水性高分子〜イソシアネート系接着剤はフェノールやレ
ゾルシノール系の接着剤に匹敵する性能が１１られるた
め、これに代わる安価な接着剤としてｔＭ　造用にも用
いられている。現在、水性高分子°〜イソシアネート系接接着剤数社か
ら市販されている。しかし、水系であるため、接着製品
の製造時における圧締および解圧後の役牛にはある程度
の時間をかける必要がある。詩に各間等低温下（気温がＯ′ｃに近い条件）で初！！
Ｊｌ　１．５着力を向上させるためには、主剤に含まれ
る（）（脂の物性や固形分を調整すること等が考えられ
るが、この場合、作業性や耐久性上の問題が生しること
があった。もし、圧締および解圧後の養生にかかる時間
を短縮しようとするなら、接着剤部分の温度を何らかの
形で上昇させる必要がある。例えば、その方法として、接着剤液の予備過熱、ポンド
プレス、高周波の利用等が上げられる。しかし、これら
の方法は設備やランニングコストの問題を避けることは
できない。〔発明の目的〕本発明の目的は、作業性がよく、コストの上昇が少なく
、かつ、初期接着力を向上させることのできる水性高分
子〜イソシアネート系接着剤の硬化方法を堤供すること
にある。〔問題点を解決するための手段および作用〕木発明は、
水性高分子〜イソシアネート系接着剤にアルカリ化合物
を作用させることにより、接着剤の硬化時間の促進を図
れ、かつ、接着力の低下もないことを実験により見出し
てなされたものである。本発明は、アノ°レカリ化合物を作用させるにあたり、
アルカリ化合物を主成分とした硬化促進剤を被着材の接
着面に予め塗布しておくことにより作用させる方法、す
なわち、プライマー（下塗り）として使用する方法と、
前記硬化促進剤を接着剤に添加する方法、すなわち添加
剤として使用する方法とを含む。本発明におけるプライマーは、アルカリ化合物をＥ成分
とし、水、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）やメチルセ
ルロース等の高分子水！８液または品分子分ｔｆｋ液も
しくは溶剤で溶解または分散され一ζいる。場合により
、アルカリ化合物をそのままの形（塊状もしくは粉体の
まま）で利用することもできる。このプライマーは水性
の高分子とイソシア２−トとが反応することを利用した
全ての接着剤に有効で、被着材は特に限定しないが、な
かでも木質材料や無機材料等比較的吸水性に冨む材！’
ｆに用いると、ゲル化した接着剤からの水分が速やかに
吸収されるため、接着作業の高速化が図れる。本プライマーに用いられるアルカリ化合物は、水に溶解
した場合にアルカリ性を呈するものであればよく、例え
ば、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、炭酸カリ
ウム、酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸アンモニ
ウム、メタけい酸リチウム、トリポリりん酸ナトリウム
等のアルカリ金属化合物やアルカリ土類金属化合物の他
、メチルジェタノールアミン、ジメチルエタノールアミ
ン、トリエチルアミン等のアミン類も用いることができ
る。これらのアルカリ化合物は、単独使用で十分に効果が現
れるが、何種かを混合して利用してもよい。もし、固形
の塊状に加工することが可能な場合は、そのまま被着材
の接着面に塗布してもよい。均一に塗布する必要がある場合や作業性を考慮して、前
述のように水、ＰＶＡ、メチルセルロース等の高分子の
水溶液、高分子の分散液、アルコール類等の溶剤に溶解
または分散させて用いてもよい。完全に溶解せずに分散
させる必要がある場合には適当な分散剤を使ってアルカ
リ化合物の粒子が沈澱するのを妨げるように工夫するこ
ともできる。プライマーの主成分であるアルカリ化合物は水性高分子
とイソシアネート化合物が反応する際の触媒として作用
し、ゲル化を促進するものと考えられる。プライマーは水性高分子〜イソシアネート系接着剤自体
と直接反応し、分子結合することを目的として用いるわ
けではないので多少被着材への塗布にムラがあても接着
剤の反応を早めるだけの量が接着面に存在すれば実用上
問題ない。プライマーのアルカリ化合物の４度は、アルカリ化合物
の種類によって異なり、アルカリ度の高いもの程（アル
カリの強いもの程）硬化促進効果が大きい。従って、作
業性等を考慮してその種類や塗布星を決定する必要があ
る。また、本発明における添加剤は、アルカリ化合物を主成
分とし、そのままの形（液体もしくは粉体）で接着剤に
混合して利用する。場合により、前記プライマーと同様
に水、ＰＶＡ、メチルセルロース等の高分子水溶液また
は品分子分ＩＡＪｉ液もしくは溶剤で溶解または分散さ
せて使用してもよい。この添加剤も水性の高分子とイソシアネートとが反応す
ることを利用した全ての接着剤に有効で、被着材は特に
限定しないが、中でも木質材料や無機材料等比較的吸水
性をもつ材料に用いるとゲル化した接着剤からの水分の
吸収が速やかに進むため、接着作業の高速化が図れる。アルカリ化合物には、前記プライマーと同様なものを用
いることができ、例えば、水酸化マグネシウム、トリエ
タノールアミン等の中程度のアルカリ化合物もしくは強
アルカリ化合物の希釈液も用いることができる。この場
合、添加直後から接着剤、液の粘度の上昇が見られ、増
粘速度はアルカリの度合いが強いもの程早い。従って、
もし、強アルカリの化合物（水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム等）もしくは水溶液等を直接接着剤液に添、加
した場合には接着剤液のゲル化が急速に進み、使用不可
能になるので避けた方がよい。ここに用いるアルカリ化合物も、単独で十分に効果が現
れるが、何種かを混合して利用してもよい。添加剤は、予め水性高分子〜イソシアネート系接着剤の
主剤もしくは架橋剤に添加しておいてもよいが、樹脂の
保存上、貯蔵安定性のためには接着剤液を配合する際に
添加するのが適当である。添加剤のフルカリ化合物もプライマーの場合と同様に、
水性高分子とイソシアネート化合物とが反応する際の触
媒として作用、ゲル化を促進するものと考えられる。添加するアルカリ化合物はその種類によって異ナリ、ア
ルカリ度の高いもの程（アルカリの強いもの程）効果が
大きい。従って、作業性等を考慮してその種類や配合量
を決定する必要がある。一般に、接着剤の架橋反応に直
接かかわらないものを過剰に添加することは接着剤の性
能を低下させる要因になるので、接着剤への添加量は接
着剤１００重Ｔ部に対して０．１〜３０！ｆｉｔ部の範
囲におさめるのがよく、できれば１０重量部以内が推奨
される。また、水酸化ナトリウムのような強アルカリのものを微
ｆｆｌ加えるよりもあまりアルカリの強くなイモノ（例
えば、水酸化マグネシウム等）を少量加える方が接着剤
液への影響は少ない。強アルカリのものをそのまま添加
した場合、部分的ではあるが接着剤が瞬間的にゲル化す
ることもあるので、強アルカリのものは避けるべきだが
、もし、強アルカリのものを利用する場合は、適当な濃
度に希釈して用いる方がよい。（実施例〕次に、本発明の具体的実施例を説明するが、（１）プラ
イマーとしての実施例と、（Ｉｔ）添加剤としての実施
例とに分けて説明する。（１）プライマーとしての実施例実施例（１）以下に示す配合により調整した水性高分子〜イソシアネ
ート系接着剤を用いて、ベイツガ（米１）材と合Ｆｉ（
ＪＡＳ　；ＴＹＰＥＩ）　と（ＤＴＭ着を行った。調整した水性高分子〜イソシアネート系接着剤の配合（
以下の文中、％は重量％、部は重量部、比率は重量比を
それぞれ表す。）主剤：ＰＶＡ（重合度１７５０、鹸化
度８８％）ｒクラレ■製】１５％水溶液２０部カルボキシル変性ＳＢＲ（固形分５０％）

【日本ゼオンＱ１製】　　８０部炭酸カルシウム粉末　　　　３０部パラトルエンスルフオン酸７０％水溶液　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１　部架
橋剤：ＭＤＩ［日本ボリウレクン■製］１０部ジブチルフタレート　　　１０部プライマーはアルカリ化合物を、メチルセルロース、水
、メチルアルコールを０．３：１００：　ｔｏｏに混合
した液に分散させたものとした。この際、アルカリ化合
物は混合液１００重鼠部に対し、３重１部の割合で添加
した。アルカリ化合物には水酸化カルシウム（実施例（
１）−Ａ）、炭酸ナトリウム（実施例（１）　−Ｂ　）
を用いた。プライマーは合板側の接着面に塗布し、乾燥
させた。調整した接着剤を混合し、ベイツガ材に塗布量３００ｇ
／ｒＩ？で塗布する。接着剤塗布後貼り合わせるまでの
時間いわゆるオープンタイム５分、貼り合わせから圧締
するまでの時間いわゆるクローズドタイム５分でプライ
マーを塗布した合板を貼り合わせる。圧締時間は１分と
し、解圧後２４時間養生し、Ｊ　Ｉ　Ｓ　　Ｋ６８５２
を参考にブロック剪断試験片を作成、常態試験および煮
沸繰り返し試験を行った。比較例とし、従来の標準的接着剤の硬化方法と同様に、
オープンタイム５分、クローズドタイム５分でプライマ
ーを塗布しない合板を貼り合わせる。圧締時間は１６時
間とし、解圧後７２時間養生の後、同様に試験を行った
。試験の結果、以下の表−１の値を得た。表−１この結果、本発明のプライマーを用いて短い圧締時間で
接着した場合もプライマーを用いずに行った従来の標準
的な試験方法と変わらない値を得られることが判った。なお、プライマーを塗布せず、実施例（１）と同様な硬
化条件、すなわち、オープンタイム５分、クローズドタ
イム５分、圧締時間１分では、全く接着剤としては機能
せず、ベイツガ材と合板とは、剥がれてしまった。実施例（２）市販の水性高分子〜イソシアネート系接着剤（光源産業
■製ＫＲ−１３７）を用いて、カバ（樺）材を接着し、
Ｊ　Ｉ　Ｓ　　Ｋ６８０６に準じて試験を行った。プライマーは、実施例（１）と同じ配合でカバ材の接着
面（片側）に塗布し、乾燥させた。水性高分子〜イソシアネート系接着剤を主剤と架橋剤と
の比率１００：１５で混合し、カバ材に塗布量３００ｇ
／％で塗布する。オープンタイム５分、クローズドタイ
ム５分でプライマーを塗布したカバ材を貼り合わせる。圧締時間は１０分とし、解圧後２４時間養生の後、常態
試験および煮沸繰り返し試験を行った。試験の結果、以下の表−２の値を得た。表−２この結果、本発明のプライマーを用いて短時間で接着し
た場合もＪＩＳの規格を満足する値を得られることが判
った。実施例（３）以下の水性高分子〜イソシアネート系接着剤を調整し、
レッドメランチ材による合板を作成し、Ｊ　Ａ　Ｓ　　
ＴＹＰＥ　Ｉの接着力試験を行った。・調整した水性高分子〜イソンアネート系接着剤主剤：ＥＶＡ（スミカフレックス）

【住人化学工業■製
】　　　　　　１００部ＰＶＡ（重合度１７５０、鹸化度８８％）

【クラレ■製】１５％水溶液２０部炭酸カルシウム粉末　　　　１０部架橋剤：ＭＤＩ（ミリオネートＭＲ）［白木ポリウレタ
ン■製］　　　　　　１０部ジブチルフタレート　　　
　１５部・単板構成：　１．Ｏｍｍ　＋　３．５ｍｍ　＋　１．
０ｍｍブライマーは水酸化カルシウムをエタノールに分
散させたものを用い、表板となる単板に塗布、乾燥させ
た。調整した接着剤を塗布量４００ｇ１０ｆで塗布する。オープンタイム５分、クローズドタイム５分以内でプラ
イマーを塗布した単板を貼り合わせる。圧締時間は２分
とし、解圧後２４時間養生し、試験を行う。試験の結果、以下の表−３の値を得た。表−３この結果、合板の性能上、本発明のプライマーを用いて
常温で接着しても問題がないことが判った。実施例（４）実施例（２）の接着剤およびプライマーを用いた場合の
接着力の立ち上がりをＪ　Ｉ　Ｓ　　Ｋ６８５３に準じ
てヘイツガ材を用いて調べた結果を第１図に示す。試験の結果、プライマーを用いると比較的初期接着力が
優れているという市販製品の場合よりも、更に接着力の
立ち上がりを向上させることができることを確認できた
。（Ｉｔ）添加剤としての実施例実施例（５）市販の水性高分子〜イソシアネート系接着剤（光性産業
■製ＫＲ−１３７）を用いて本発明の添加剤を加え、Ｊ
　Ｉ　Ｓ　　Ｋ６８０６のカバ材による試験を行った。主剤と架橋剤の配合比は１００：１５とし、接着剤配合
時に添加剤として水酸化マグネシウムを接着剤１００部
に対し５部加え、十分に撹拌の後塗布した。塗布量は３
５０ｇ／ｒｒｒとした。３日間養生の後、ブロック剪断
試験を行った。比較例として添加剤を配合せず、実施例
（５）と同様の硬化方法で硬化させたものを示す。試験の結果を以下の表−０４に示す。表−４試験の結果、添加剤を加えても接着性の低下は特に認め
られないことが判った。実施例（６）以下の配合で水性高分子〜イソシアネート系接着剤を調
整し、添加剤の効果を調べた。主剤：　ＰＶＡ　（重合度１７５０、鹸化度９８％）

【
クラレ■製】１０％水溶液　　１５部ＳＢＲ（固形分５
０％）

〔発明の効果〕

前述のように本発明によれば、コスト上昇は硬化促進剤
の費用のみで、一方、作業時間を著しく短縮できて作業
コスト、保管、作業スペースコストの低下ができ、全体
として接着作業コスト低σ友を図ることができ、かつ、
初期接着力の向上を図ることができるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例および比較例における時間経過
と接着強さとの関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水性高分子を主成分とする主剤と、イソシアネー
ト系化合物を主成分とする架橋剤とを含んだ水性高分子
〜イソシアネート系接着剤にアルカリ化合物を主成分と
する硬化促進剤を作用させたことを特徴とする水性高分
子〜イソシアネート系接着剤の硬化方法。
（２）特許請求の範囲第１項において、前記硬化促進剤
は被着材の接着面に予め塗布され、その後接着剤が塗布
されることによって接着剤に作用されていることを特徴
とする水性高分子〜イソシアネート系接着剤の硬化方法
。
（３）特許請求の範囲第１項において、前記硬化促進剤
は接着剤に添加されることによって接着剤に作用されて
いることを特徴とする水性高分子〜イソシアネート系接
着剤の硬化方法。
（４）特許請求の範囲第３項において、前記硬化促進剤
は、接着剤の主剤と架橋剤との配合時に添加されること
を特徴とする水性高分子〜イソシアネート系接着剤の硬
化方法。
（５）特許請求の範囲第３項または第４項において、前
記硬化促進剤は、強アルカリ性でないアルカリ化合物で
あることを特徴とする水性高分子〜イソシアネート系接
着剤の硬化方法。