水性高分子−イソシアネート系接着剤
【課題】重硬な材種に対して十分な接着性能を得られる、水性高分子−イソシアネート系接着剤および木材接着方法を提供する。
【解決手段】水酸基含有水性高分子を含有する樹脂エマルジョンを主剤とし、イソシアネート化合物を硬化剤とする二液型接着剤であって、該主剤の表面張力が３０Ｎ／ｍ以下であることを特徴とする接着剤である。また、水酸基含有水性高分子を含有する樹脂エマルジョンを主剤とし、イソシアネート化合物を硬化剤とする二液型接着剤を用いる木材接着方法であって、該主剤の表面張力が３０Ｎ／ｍ以下であることを特徴とする木材接着方法である。
【解決手段】水酸基含有水性高分子を含有する樹脂エマルジョンを主剤とし、イソシアネート化合物を硬化剤とする二液型接着剤であって、該主剤の表面張力が３０Ｎ／ｍ以下であることを特徴とする接着剤である。また、水酸基含有水性高分子を含有する樹脂エマルジョンを主剤とし、イソシアネート化合物を硬化剤とする二液型接着剤を用いる木材接着方法であって、該主剤の表面張力が３０Ｎ／ｍ以下であることを特徴とする木材接着方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水性高分子−イソシアネート系接着剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、合板や集成材等の製造には尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レゾルシノール樹脂等のいわゆるホルムアルデヒド縮合系接着剤が用いられてきた。これらの接着剤は安価でかつ高度な耐水性や耐久性があるという利点を有する反面、その組成上の特性から硬化後もホルムアルデヒドを放散することが避けられないという欠点を抱えていた。周知のように、ホルムアルデヒドはシックハウス症候群の代表的な原因物質であり、ホルムアルデヒドを放散しない接着剤への変更が行われている。このような状況の中で、水性高分子−イソシアネート系接着剤はホルムアルデヒドを放散しないため、集成材や合板の製造にも使用されている。しかしながら、重硬な材種において、十分な接着性能が得られないという問題が生じている。
【０００３】
上記問題に対し、特許文献１ではポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートを特定割合で含有するイソシアネート化合物を用いた接着剤が検討されている。ただし、イソシアネートの工業的製造方法を考慮すると、実施例に記載されているように２種以上のイソシアネート製品を予め混合しなければ該イソシアネート化合物を得ることができないという問題がある。イソシアネートは嫌気条件下で混合する必要があるため、特別な設備の導入や工程の追加が必要であり経済上好ましくない。
【特許文献１】特許第３７４５２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
重硬な材種に対して良好な接着性能を有する、水性高分子−イソシアネート系接着剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、水酸基を含有する水性高分子を含有する樹脂エマルジョンを主剤とし、イソシアネート化合物を硬化剤とする二液型接着剤であって、主剤の表面張力が３０Ｎ／ｍ以下であることを特徴とする接着剤が、重硬な材種に対して十分な接着性能を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
【発明の効果】
【０００６】
本発明になる水性高分子−イソシアネート系接着剤は、重硬な材種に対して良好な接着性能を有するため、集成材や合板の製造に有用である。また、特別な設備の導入や工程の追加が不要であるため、経済的にも優れる。
【０００７】
以下、本発明について詳細に説明する。本発明の接着剤は、主剤として水酸基含有水性高分子を含有する樹脂エマルジョンを用いる。主剤の構成としては、樹脂エマルジョンに水酸基含有水性高分子を添加したものでも良いし、水酸基含有水性高分子を保護コロイドとして重合した樹脂エマルジョンであっても良い。また、水酸基含有水性高分子を保護コロイドとして重合した樹脂エマルジョンに対して、さらに水酸基含有水性高分子を添加したものでも良い。樹脂エマルジョンとしては、酢酸ビニル系樹脂エマルジョン、エチレン−酢酸ビニル共重合系樹脂（以下ＥＶＡと略す）エマルジョン、アクリル系樹脂エマルジョン、酢酸ビニル−アクリル共重合系樹脂エマルジョン、アクリル（−スチレン共重合）系樹脂エマルジョン、スチレン−ブタジエン共重合系樹脂エマルジョン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合系樹脂エマルジョン、ウレタン樹脂エマルジョンなどが挙げられる。樹脂エマルジョンは単独で用いても良いし、２種類以上の樹脂エマルジョンを組み合わせて用いても良い。中でもＥＶＡエマルジョン、アクリル（−スチレン共重合）系樹脂エマルジョン、スチレン−ブタジエン共重合系樹脂エマルジョン、またはこれらの樹脂エマルジョンの組み合わせが好ましい。
【０００８】
水酸基含有水性高分子は、イソシアネートと反応する水酸基を含有する水性高分子であり、ポリビニルアルコール（以下ＰＶＡと略す）、澱粉類、糖類、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体などが挙げられ、ＰＶＡが好ましい。ＰＶＡは通常重合度３００〜４０００程度、けん化度７５〜９９．５％程度のものが用いられ、アセトアセチル基などの官能基を含有するものであっても良い。水酸基含有水性高分子は前記樹脂エマルジョンに添加しても良いし、前記樹脂エマルジョンの重合時に保護コロイドとして用いても良い。通常、前記エチレン−酢酸ビニル共重合系樹脂エマルジョンの重合にはＰＶＡが使用される。
【０００９】
主剤には充填材を配合することが好ましい。具体的にはクレー、カオリン、タルク、炭酸カルシウム、小麦粉、椰子粉、木粉などが挙げられ、中でも炭酸カルシウムが好ましい。
【００１０】
本発明において重要な点は、主剤の表面張力を３０Ｎ／ｍ以下とすることである。主剤の表面張力は、前述した樹脂エマルジョン、水酸基含有水性高分子、充填剤などの組み合わせ、配合量等により調整することができる。また、界面活性剤などの表面張力低下効果を有する公知の化合物を添加することにより調整しても良い。
【００１１】
本発明の接着剤は、硬化剤としてイソシアネート化合物を用いる。イソシアネート化合物としては、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（以下ＭＤＩと略す）、２，４’−ＭＤＩ、１，３−フェニレンジイソシアネート、１，４−フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネ−ト、イソホロンジイソシアネート、前記イソシアネート類由来の３官能体（アダクト体、イソシアヌレート体、ビュレット体）などが挙げられる。中でも、ＭＤＩや液状のポリメリックＭＤＩを含むクルードＭＤＩは性能が良く、かつ使用に適している。主剤に対するイソシアネート化合物の配合量は、被着材の種類や要求性能によって異なるが、主剤１００重量部に対して０．１〜３０重量部程度使用され、好ましくは１〜２０重量部程度である。
【００１２】
その他に、粘着付与樹脂、消泡剤、防腐剤、老化防止剤などの添加剤を用いることができる。通常、これらの添加剤は主剤に配合されるが、硬化剤に配合されても良い。
【００１３】
以下、実施例、比較例により本発明を更に説明する。表１に表示する数値は重量部を表す。また、当然のことながら本発明は実施例、比較例に制約されるものではない。
【実施例】
【００１４】
水酸基含有水性高分子を含有する樹脂エマルジョン（主剤）の調製
ＥＶＡエマルジョン（固形分６５％）、スチレン−ブタジエン共重合系樹脂エマルジョン（固形分５０％）、ＰＶＡ（平均重合度１８００、けん化度８７〜８９％）、炭酸カルシウム（平均粒子径１．８μｍ、比表面積１２０００ｃｍ２／ｇ）を混合し、ベースエマルジョンを得た。ベースエマルジョンに対し、界面活性剤としてＳＮウェットＬ（サンノプコ株式会社製、ノニオン系、商品名）、サーフィノールＳＥ（エアープロダクツ社製、アセチレン系ジアルコール組成物、商品名）、ＢＹＫ３３１（ビックケミー・ジャパン株式会社製、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、商品名）、ＢＹＫ３３３（ビックケミー・ジャパン株式会社製、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、商品名）、ＢＹＫ３７０（ビックケミー・ジャパン株式会社製、ポリエステル変性水酸基含有ポリジメチルシロキサン、商品名）、オルフィンＷＥ−００３（日信化学工業株式会社製、アニオン性アセチレングリコール系、商品名）を配合し、表１記載の樹脂エマルジョンＡ〜Ｊを得た。ＣＢＶＰ−Ｚ型自動表面張力計（協和界面科学株式会社製）を用いて、各樹脂エマルジョンの表面張力を測定した。
【００１５】
【表１】
表１記載の各主剤１００重量部に対して、硬化剤としてコロネート３５２０（日本ポリウレタン工業株式会社製、ＭＤＩ、商品名）を１５重量部配合し、表２記載の実施例、比較例の接着剤を調製し、評価を行った。
【００１６】
【表２】
試験・評価方法
接着性能
ＪＩＳＫ６８０６（２００３）５．１１．１に規定される圧縮せん断接着強さに準じて試験を行った。試験片の処理条件は以下のように行った。
常態：試験片作成後、直ちに試験を行った。
耐温水：試験片を６０±３℃の温水中に３時間浸せきした後、室温の水中に冷めるまで浸し、ぬれたままの状態で試験を行った。
煮沸繰返し：試験片を沸騰水中に４時間浸せきした後、６０±３℃の空気中で２０時間乾燥し、さらに沸騰水中に４時間浸せきしてから、室温の水中に冷めるまで浸し、ぬれたままの状態で試験を行った。
【００１７】
表面張力が３０Ｎ／ｍ以下である樹脂Ａ〜Ｉを用いた実施例１〜９の接着剤は、表面張力が３０Ｎ／ｍを超える樹脂Ｊを用いた比較例１の接着剤と比較して、耐温水接着強さ及び煮沸繰返し接着強さに優れる結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明になる水性高分子−イソシアネート系接着剤は、重硬な材種に対して十分な接着性能を得られるため、集成材や合板の製造に有用である。また、特別な設備の導入や工程の追加が不要であるため、経済的にも優れる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は水性高分子−イソシアネート系接着剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、合板や集成材等の製造には尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レゾルシノール樹脂等のいわゆるホルムアルデヒド縮合系接着剤が用いられてきた。これらの接着剤は安価でかつ高度な耐水性や耐久性があるという利点を有する反面、その組成上の特性から硬化後もホルムアルデヒドを放散することが避けられないという欠点を抱えていた。周知のように、ホルムアルデヒドはシックハウス症候群の代表的な原因物質であり、ホルムアルデヒドを放散しない接着剤への変更が行われている。このような状況の中で、水性高分子−イソシアネート系接着剤はホルムアルデヒドを放散しないため、集成材や合板の製造にも使用されている。しかしながら、重硬な材種において、十分な接着性能が得られないという問題が生じている。
【０００３】
上記問題に対し、特許文献１ではポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートを特定割合で含有するイソシアネート化合物を用いた接着剤が検討されている。ただし、イソシアネートの工業的製造方法を考慮すると、実施例に記載されているように２種以上のイソシアネート製品を予め混合しなければ該イソシアネート化合物を得ることができないという問題がある。イソシアネートは嫌気条件下で混合する必要があるため、特別な設備の導入や工程の追加が必要であり経済上好ましくない。
【特許文献１】特許第３７４５２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
重硬な材種に対して良好な接着性能を有する、水性高分子−イソシアネート系接着剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、水酸基を含有する水性高分子を含有する樹脂エマルジョンを主剤とし、イソシアネート化合物を硬化剤とする二液型接着剤であって、主剤の表面張力が３０Ｎ／ｍ以下であることを特徴とする接着剤が、重硬な材種に対して十分な接着性能を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
【発明の効果】
【０００６】
本発明になる水性高分子−イソシアネート系接着剤は、重硬な材種に対して良好な接着性能を有するため、集成材や合板の製造に有用である。また、特別な設備の導入や工程の追加が不要であるため、経済的にも優れる。
【０００７】
以下、本発明について詳細に説明する。本発明の接着剤は、主剤として水酸基含有水性高分子を含有する樹脂エマルジョンを用いる。主剤の構成としては、樹脂エマルジョンに水酸基含有水性高分子を添加したものでも良いし、水酸基含有水性高分子を保護コロイドとして重合した樹脂エマルジョンであっても良い。また、水酸基含有水性高分子を保護コロイドとして重合した樹脂エマルジョンに対して、さらに水酸基含有水性高分子を添加したものでも良い。樹脂エマルジョンとしては、酢酸ビニル系樹脂エマルジョン、エチレン−酢酸ビニル共重合系樹脂（以下ＥＶＡと略す）エマルジョン、アクリル系樹脂エマルジョン、酢酸ビニル−アクリル共重合系樹脂エマルジョン、アクリル（−スチレン共重合）系樹脂エマルジョン、スチレン−ブタジエン共重合系樹脂エマルジョン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合系樹脂エマルジョン、ウレタン樹脂エマルジョンなどが挙げられる。樹脂エマルジョンは単独で用いても良いし、２種類以上の樹脂エマルジョンを組み合わせて用いても良い。中でもＥＶＡエマルジョン、アクリル（−スチレン共重合）系樹脂エマルジョン、スチレン−ブタジエン共重合系樹脂エマルジョン、またはこれらの樹脂エマルジョンの組み合わせが好ましい。
【０００８】
水酸基含有水性高分子は、イソシアネートと反応する水酸基を含有する水性高分子であり、ポリビニルアルコール（以下ＰＶＡと略す）、澱粉類、糖類、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体などが挙げられ、ＰＶＡが好ましい。ＰＶＡは通常重合度３００〜４０００程度、けん化度７５〜９９．５％程度のものが用いられ、アセトアセチル基などの官能基を含有するものであっても良い。水酸基含有水性高分子は前記樹脂エマルジョンに添加しても良いし、前記樹脂エマルジョンの重合時に保護コロイドとして用いても良い。通常、前記エチレン−酢酸ビニル共重合系樹脂エマルジョンの重合にはＰＶＡが使用される。
【０００９】
主剤には充填材を配合することが好ましい。具体的にはクレー、カオリン、タルク、炭酸カルシウム、小麦粉、椰子粉、木粉などが挙げられ、中でも炭酸カルシウムが好ましい。
【００１０】
本発明において重要な点は、主剤の表面張力を３０Ｎ／ｍ以下とすることである。主剤の表面張力は、前述した樹脂エマルジョン、水酸基含有水性高分子、充填剤などの組み合わせ、配合量等により調整することができる。また、界面活性剤などの表面張力低下効果を有する公知の化合物を添加することにより調整しても良い。
【００１１】
本発明の接着剤は、硬化剤としてイソシアネート化合物を用いる。イソシアネート化合物としては、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（以下ＭＤＩと略す）、２，４’−ＭＤＩ、１，３−フェニレンジイソシアネート、１，４−フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネ−ト、イソホロンジイソシアネート、前記イソシアネート類由来の３官能体（アダクト体、イソシアヌレート体、ビュレット体）などが挙げられる。中でも、ＭＤＩや液状のポリメリックＭＤＩを含むクルードＭＤＩは性能が良く、かつ使用に適している。主剤に対するイソシアネート化合物の配合量は、被着材の種類や要求性能によって異なるが、主剤１００重量部に対して０．１〜３０重量部程度使用され、好ましくは１〜２０重量部程度である。
【００１２】
その他に、粘着付与樹脂、消泡剤、防腐剤、老化防止剤などの添加剤を用いることができる。通常、これらの添加剤は主剤に配合されるが、硬化剤に配合されても良い。
【００１３】
以下、実施例、比較例により本発明を更に説明する。表１に表示する数値は重量部を表す。また、当然のことながら本発明は実施例、比較例に制約されるものではない。
【実施例】
【００１４】
水酸基含有水性高分子を含有する樹脂エマルジョン（主剤）の調製
ＥＶＡエマルジョン（固形分６５％）、スチレン−ブタジエン共重合系樹脂エマルジョン（固形分５０％）、ＰＶＡ（平均重合度１８００、けん化度８７〜８９％）、炭酸カルシウム（平均粒子径１．８μｍ、比表面積１２０００ｃｍ２／ｇ）を混合し、ベースエマルジョンを得た。ベースエマルジョンに対し、界面活性剤としてＳＮウェットＬ（サンノプコ株式会社製、ノニオン系、商品名）、サーフィノールＳＥ（エアープロダクツ社製、アセチレン系ジアルコール組成物、商品名）、ＢＹＫ３３１（ビックケミー・ジャパン株式会社製、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、商品名）、ＢＹＫ３３３（ビックケミー・ジャパン株式会社製、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、商品名）、ＢＹＫ３７０（ビックケミー・ジャパン株式会社製、ポリエステル変性水酸基含有ポリジメチルシロキサン、商品名）、オルフィンＷＥ−００３（日信化学工業株式会社製、アニオン性アセチレングリコール系、商品名）を配合し、表１記載の樹脂エマルジョンＡ〜Ｊを得た。ＣＢＶＰ−Ｚ型自動表面張力計（協和界面科学株式会社製）を用いて、各樹脂エマルジョンの表面張力を測定した。
【００１５】
【表１】
表１記載の各主剤１００重量部に対して、硬化剤としてコロネート３５２０（日本ポリウレタン工業株式会社製、ＭＤＩ、商品名）を１５重量部配合し、表２記載の実施例、比較例の接着剤を調製し、評価を行った。
【００１６】
【表２】
試験・評価方法
接着性能
ＪＩＳＫ６８０６（２００３）５．１１．１に規定される圧縮せん断接着強さに準じて試験を行った。試験片の処理条件は以下のように行った。
常態：試験片作成後、直ちに試験を行った。
耐温水：試験片を６０±３℃の温水中に３時間浸せきした後、室温の水中に冷めるまで浸し、ぬれたままの状態で試験を行った。
煮沸繰返し：試験片を沸騰水中に４時間浸せきした後、６０±３℃の空気中で２０時間乾燥し、さらに沸騰水中に４時間浸せきしてから、室温の水中に冷めるまで浸し、ぬれたままの状態で試験を行った。
【００１７】
表面張力が３０Ｎ／ｍ以下である樹脂Ａ〜Ｉを用いた実施例１〜９の接着剤は、表面張力が３０Ｎ／ｍを超える樹脂Ｊを用いた比較例１の接着剤と比較して、耐温水接着強さ及び煮沸繰返し接着強さに優れる結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明になる水性高分子−イソシアネート系接着剤は、重硬な材種に対して十分な接着性能を得られるため、集成材や合板の製造に有用である。また、特別な設備の導入や工程の追加が不要であるため、経済的にも優れる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水酸基含有水性高分子を含有する樹脂エマルジョンを主剤とし、イソシアネート化合物を硬化剤とする二液型接着剤であって、該主剤の表面張力が３０Ｎ／ｍ以下であることを特徴とする接着剤。
【請求項１】
水酸基含有水性高分子を含有する樹脂エマルジョンを主剤とし、イソシアネート化合物を硬化剤とする二液型接着剤であって、該主剤の表面張力が３０Ｎ／ｍ以下であることを特徴とする接着剤。
【公開番号】特開２００７−２６２１３９（Ｐ２００７−２６２１３９Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８５８０４（Ｐ２００６−８５８０４）
【出願日】平成１８年３月２７日（２００６．３．２７）
【出願人】（０００１００６９８）アイカ工業株式会社 (566)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２７日（２００６．３．２７）
【出願人】（０００１００６９８）アイカ工業株式会社 (566)
【Ｆターム（参考）】
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