JPH07310064A

JPH07310064A - リグノセルロース用の接着剤

Info

Publication number: JPH07310064A
Application number: JP12676394A
Authority: JP
Inventors: Saburo Imoto; 三郎井本; Toshiyuki Machiyashiki; 俊行町屋敷
Original assignee: Iida Kogyo KK
Current assignee: Iida Kogyo KK
Priority date: 1994-05-16
Filing date: 1994-05-16
Publication date: 1995-11-28

Abstract

(57)【要約】【目的】熱プレスに要する時間が短くても、充分な耐
水性と強度とを発揮し得るリグノセルロース用の接着剤
を提供することを目的とする。【構成】ポリエチレングリコールとカルボキシル基を
含有する水可溶性高分子化合物およびβ−１、４−ポリ
−Ｄ−グルコサミンからなるリグノセルロース用の接着
剤。更にこのリグノセルロース用の接着剤において、前
記β−１、４−ポリ−Ｄ−グルコサミンにおけるアミノ
基の量は、前記水可溶性高分子化合物中のカルボキシル
基に対し１〜１０モル％の範囲にある。このリグノセル
ロース用の接着剤は、好ましくはpH２〜７の領域で使用
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、熱プレスの時間が短
くても、充分な耐水性と強度とを有するリグノセルロー
ス用接着剤に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来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、単板形状等に加工したもの)を
用いてパーティクルボードやファイバーボードその他合
板等を成形する際には、これらを接合するエージェント
として樹脂系接着剤(例えば尿素樹脂、メラミン樹脂、
フェノール樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリアクリル
酸エステル系樹脂等の樹脂系接着剤)が広く使用されて
きた。これら公知の樹脂系接着剤は、常温硬化性、熱硬
化性あるいはエマルジョン型のもので、その可使用時間
が制限されたり、使用中に増粘して遂にはゲル化した
り、あるいは皮膜化する難点がある。また機械的応力に
対し不安定であったり、一般に高粘度であるため取扱い
が厄介な場合がある等の難点も指摘される。

【０００３】このような難点を解決する手段として出願
人は、先に発明「リグノセルロースまたはこれを含む材
料の成型方法」を提案し、特願平４−２４４２７２号と
して特許出願を行なった。この発明は、リグノセルロー
スまたはこれを含む材料を、ポリエチレングリコール水
溶液あるいは非イオン界面活性剤水溶液がリグノセルロ
ースの繊維飽和点以上の存在下で加熱圧縮することを特
徴とし、これにより機械的特性や外観の優れた成形品が
好適に得られる有益な効果を奏している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した特願平４−２
４４２７２号に係る発明は、リグノセルロースを接着成
形するのに優れた特性を示す手段として高く評価し得る
ものである。しかしこの発明に使用される接着剤は、全
ての点で高評価が得られる訳ではなく、耐水性を向上さ
せる必要が認められている。すなわち、ポリエチレング
リコール(ＰＥＧ)とカルボキシル基を有する水可溶性高
分子化合物、例えばポリメタアクリル酸、イソブチレン
−マレイン酸共重合物等は、酸性水溶液中でコンプレッ
クス(錯体)を形成する。この水溶液中の高分子化合物は
リグノセルロースに吸着されてから残留水分が蒸発する
ことによって、該リグノセルロースとＰＥＧ−カルボキ
シル基を含有する高分子化合物とが強固な結合を形成
し、これにより耐水性のある接着力を発現するものであ
る。従って水分の蒸発が不充分であると、有効な耐水性
が発現し得ないことになるので、熱プレスの時間を充分
にとる必要がある。また熱プレス時間が充分であって
も、水分量が多く水蒸気として放出されずに接着面層に
蓄積された場合には、除圧する際に水蒸気が噴出する所
謂パンク現象を起こすことがある。

【０００５】このように前記接着剤を使用して板状のリ
グノセルロースを積層したり、ブロック状のリグノセル
ロースを接合成型する場合には、圧力と熱とを加える熱
プレスを併用する必要があるが、この熱プレスに要する
時間が短いと、所期の耐水性および強度が得られないと
いう欠点があった。製造効率を向上させるには、接着工
程での時間短縮を図らなければならないが、このときは
耐水性と強度とを犠牲にせざるを得ないため、これを好
適に解決する手段が要請されている。

【０００６】

【発明の目的】この発明は、前述した特願平４−２４４
２７２号に係る発明に使用される接着剤に内在している
前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案された
ものであって、熱プレスに要する時間が短くても充分な
耐水性と強度とを発揮し得るリグノセルロース用の接着
剤を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述した特願平４−２４
４２７２号の発明に係る接着剤を使用する際に、熱プレ
スに要する時間を短縮して前記パンク現象を回避し、し
かも耐水性および強度を向上させるためには、水分が多
くても反応速度の早い添加物を添加することが考えられ
る。すなわち前記課題を克服し、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用の接着剤は、ポ
リエチレングリコールとカルボキシル基を含有する水可
溶性高分子化合物およびβ−１、４−ポリ−Ｄ−グルコ
サミンからなることを特徴とする。

【０００８】

【発明の作用】本発明に係るリグノセルロース用の接着
剤は、水溶液として使用されるもので、粉末状、シート
状、ブロック状をなす木材等のリグノセルロースをこの
水溶液に浸漬させたり、該水溶液を該リグノセルロース
にスプレーやコーターにより塗布したりすることでリグ
ノセルロース表面に存在させた後、該リグノセルロース
を熱接着することによって、ボード、積層板、任意形状
の成形物、集成材等を製造する。またセメント、モルタ
ル等の無機質とリグノセルロースとの接着や、親水表面
を有するセルロース系製品とリグノセルロースとの接着
にも好適に使用し得る。

【０００９】

【実施例】次に本発明に係るリグノセルロース用の接着
剤につき、好適な実施例を挙げて以下説明する。ポリエ
チレングリコール(ＰＥＧ)とカルボキシル基を有する水
可溶性高分子化合物(以下「カルボキシル・ポリマー」と称
する)に、アミノ基等の塩基性基を含有するポリカチオ
ン(例えばポリエチレンイミン等)を添加すると、これに
よってポリイオンコンプレックス(錯体)が瞬時に形成さ
れる。

【００１０】発明者は、水分が多くても早い反応速度が
得られ、耐水性および強度を向上させ得る添加物を模索
して種々の検討を行なった結果、前記ポリカチオンの中
で、別名「キトサン」として知られる塩基性多糖類のβ−
１、４−ポリ−Ｄ−グルコサミンが、リグノセルロース
との親和性が良好で、これを少量添加することによっ
て、ポリエチレングリコール(ＰＥＧ)−カルボキシル・
ポリマーの耐水性および接着強さを著しく向上すること
を見出した。すなわちカルボキシル・ポリマー中に含有
されるカルボキシル基の１％以上１０％以下の量のアミ
ノ基を有するβ−１、４−ポリ−Ｄ−グルコサミンの添
加によって、充分な耐水性の接着力を有するようになる
ことが判った。ここでポリエチレングリコール(ＰＥＧ)
の存在は必須であって、単にカルボキシル・ポリマーと
β−１、４−ポリ−Ｄ−グルコサミンだけでは充分な接
着力は得られない。

【００１１】この場合に、カルボキシル・ポリマーとβ
−１、４−ポリ−Ｄ−グルコサミンとを同時に混合する
と、水不溶性のイオンコンプレックス(錯体)となって使
用できなくなる。従ってリグノセルロースの接合面に
は、ポリエチレングリコール(ＰＥＧ)−カルボキシル・
ポリマーの水溶液とβ−１、４−ポリ−Ｄ−グルコサミ
ンの水溶液またはポリエチレングリコール(ＰＥＧ)−β
−１、４−ポリ−Ｄ−グルコサミン水溶液を塗布する必
要がある。

【００１２】ここでβ−１、４−ポリ−Ｄ−グルコサミ
ン(キトサン)はpH７以上のアルカリ領域で水に不溶であ
り、またカルボキシル・ポリマーはpH７以下の酸性領域
では水に溶け難くなり、pHの低下と共に不溶となる。従
って本接着剤の使用pHは、pH２〜pH７の範囲が好まし
い。更にカルボキシル・ポリマーとしては、ポリアクリ
ル酸、ポリメタアクリル酸、イソブチレン−マレイン酸
共重合物、スチレン−マレイン酸共重合物等が存在する
が、この中で疎水性の置換基を有するポリメタアクリル
酸、イソブチレン−マレイン酸共重合物、スチレン−マ
レイン酸共重合物等が好ましい。

【００１３】前記ポリエチレングリコール(ＰＥＧ)は、
リグノセルロースに対し５〜３０重量％で用いられ、３
０重量％以上では却って耐水接着力が得られなくなる。
またカルボキシル・ポリマーとしては、リグノセルロー
スに対し２〜２０重量％が良く、それ以上の量でも、そ
れ以下でも充分な耐水接着力が得られないことが判明し
た。本発明に係る接着剤は、ポリエチレングリコール
(ＰＥＧ)−カルボキシル・ポリマー並びにβ−１、４−
ポリ−Ｄ−グルコサミン(キトサン)がリグノセルロース
に対し何れも馴染みが良くて展着が容易である。また従
来公知に係るリグノセルロース接着剤に比べて、使用量
が少なくて済むために効果的である。更に接着温度とし
ては１００〜１６０℃、好ましくは１１０〜１５０℃が
推奨される。

【００１４】以下に実験例と比較例とを挙げて説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。 (実験例１)分子量６,０００のポリエチレングリコール
(ＰＥＧ)１５重量％、イソブチレン−マレイン酸共重合
物((株)クラレ製「イソバン１０４」)１０重量％を含有す
るpH６の水溶液並びにβ−１、４−ポリ−Ｄ−グルコサ
ミン(キトサン)を酢酸水溶液で溶解した１重量％含有の
pH３の水溶液を、厚さ１mmの杉単板の両面に別個に９２
g/m²になるように塗布した。ポリエチレングリコール
(ＰＥＧ)−イソバン塗布の杉単板と、キトサン塗布の杉
単板とを交互に積層した後、１５０℃かつ２０kg/cm²の
圧力で１５分熱圧して、厚さ１３mmのボードを作製し
た。この場合におけるキトサンのアミノ基／カルボキシ
ル基＝５.８モル％であった。得られたボードの性質は
次の通りであった。比重：０.５２曲げ強度：５８６kg/cm² 厚さ水膨潤率：９.８％(２５℃の水に２４時間浸漬)

【００１５】(比較例１)β−１、４−ポリ−Ｄ−グルコ
サミン(キトサン)を使用せず、実験例１に係るポリエチ
レングリコール(ＰＥＧ)−イソバン水溶液のみを使用し
た以外は、実験例１と同様に行なって厚さ１３mmのボー
ドを得た。得られたボードの性質は次の通りであった。比重：０.５２曲げ強度：２６０kg/cm² 厚さ水膨潤率：層間剥離を起こしたため測定不能(２５
℃の水に２４時間浸漬)

【００１６】(比較例２)前記のポリエチレングリコール
(ＰＥＧ)は使用せず、「イソバン−１０４」１０重量％
のみを含有するpH６の水溶液を用いる以外は、実験例１
と同様に行なって厚さ１３mmのボードを得た。得られた
ボードは、室温の水に２４時間浸漬することによって層
間剥離を起こし、耐水接着力は得られなかった。以上の
対比から判明するように接着剤は、ポリエチレングリコ
ール(ＰＥＧ)、イソブチレン−マレイン酸共重合物(イ
ソバン)、β−１、４−ポリ−Ｄ−グルコサミン(キトサ
ン)の３者の存在によって、初めて充分な耐水性のある
ボードが得られることは明らかである。

【００１７】(実験例２)１２メッシュの篩を通過させた
カラマツ小片に、分子量４００のポリエチレングリコー
ル(ＰＥＧ)１０重量％と「イソバン−１０４」２.５重量
％を含有するpH６の水溶液を固形分として１２.５重量
％スプレー塗布したもの(木粉Ａ)と、分子量４００のポ
リエチレングリコール(ＰＥＧ)１０重量％とβ−１、４
−ポリ−Ｄ−グルコサミン(キトサン)１.５重量％のpH
３の酢酸水溶液をカラマツ小片に対し固形分として１
１.５重量％スプレー塗布したもの(木粉Ｂ)とを製作し
た。これらの木粉Ａと木粉Ｂとを等量混合した後に、１
４０℃かつ２０kg/cm²の圧力で１５分間熱プレスし、厚
さ１３mmのボードを作製した。得られたボードの性質は
次の通りであった。比重：０.７１曲げ強度：１２９kg/cm² 厚さ水膨潤率：８.１％(２５℃の水に２４時間浸漬)

【００１８】(比較例３)先の実験例２において、β−
１、４−ポリ−Ｄ−グルコサミン(キトサン)を使用せ
ず、分子量４００のポリエチレングリコール(ＰＥＧ)２
０重量％と「イソバン−１０４」２.５重量％を含有する
pH６の水溶液を固形分として１２メッシュの篩を通過さ
せたカラマツ小片に対し２２.５重量％スプレー塗布し
たもの(木粉Ｃ)のみにて、実験例２と同様に行なって厚
さ１３mmのボードを作製した。得られたボードの性質は
次の通りであった。比重：０.７５曲げ強度：７２.４kg/cm² 厚さ水膨潤率：３９.５％(２５℃の水に２４時間浸漬)

【００１９】

【発明の効果】以上に説明した如く、本発明に係るリグ
ノセルロース用の接着剤によれば、β−１、４−ポリ−
Ｄ−グルコサミン(キトサン)を使用したことによって、
耐水性および強度が共に向上することが確認された。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリエチレングリコールとカルボキシル
基を含有する水可溶性高分子化合物およびβ−１、４−
ポリ−Ｄ−グルコサミンからなるリグノセルロース用の
接着剤。
【請求項２】 β−１、４−ポリ−Ｄ−グルコサミンに
おけるアミノ基の量は、前記水可溶性高分子化合物中の
カルボキシル基に対し１〜１０モル％の範囲にある請求
項１記載のリグノセルロース用の接着剤。
【請求項３】好ましくはpH２〜７の領域で使用される
請求項１または２に記載のリグノセルロース用の接着
剤。