(57)【要約】【課題】金属リン酸塩やショ糖ならびに酢酸ビニール樹脂をそれぞれ単独で結合剤として用いる場合、ダステイング現象や熱可塑性を抑制するために２００℃を越える高い加熱温度が必要であった。【解決手段】ショ糖と金属リン酸塩からなる組成物にさらに酢酸ビニール樹脂を組合せることにより２００℃以下の加熱温度でダステイング現象や熱可塑性が解消され、しかも接着強度の優れた結合剤組成物になった。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショ糖と金属リン酸塩からなる組成物にさらに酢酸ビニール樹脂を組合せたことを特長とした結合剤組成物。
【請求項２】
組成物はショ糖８０〜９６重量％、金属リン酸塩４〜２０重量％からなる組成比率（いずれも固形分換算値）であり、組成物１００重量部に酢酸ビニール樹脂５．２〜６６．７重量部（いずれも固形分換算値）を組合せた請求項１記載の結合剤組成物。
【請求項３】
金属リン酸塩がアルミニウム、マグネシウムの第一リン酸塩である請求項１〜２記載の結合剤組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ショ糖と金属リン酸塩からなる組成物にさらに酢酸ビニール樹脂を組合せた結合剤組成物に関する。金属リン酸塩は耐熱性・断熱性に優れた成形体や無機質接着剤を作製するために使用されている結合剤の一種である。一方ショ糖も１８５℃の融点を有し、２３０〜２５０℃の加熱で固化するため環境負荷の小さい結合剤として（例えば特許文献１参照）開発されはじめた。さらに酢酸ビニール樹脂は従来から紙や木材の結合剤として用いられている。これら結合剤はそれぞれ単独で用いて無機質繊維、有機質繊維、無機質粉末などの強化材料と組合せたものは例えば断熱構造材料、電気絶縁材料、建築材料などの用途に利用される。
【特許文献１】特開２００３−１９２４４０号公報
【背景技術】
【０００２】  従来から、金属リン酸塩を用い無機質繊維を強化材料とした複合体は特許（例えば特許文献２参照）で記載のように耐熱性や電気絶縁性が必要な電気絶縁材料や断熱構造材料として利用されているが金属リン酸塩単独の場合にはダステイング現象（吸湿性、水溶性などを呈する現象）を防止するために４００〜５００℃の加熱温度が必要である。この特許では、２００℃以下の加熱温度でダステイング現象を抑制するために中性、または塩基性の無機粉末、たとえば酸化マグネシウム、酸化カルシウム、水酸化アルミニウムなどを併用している。これは金属リン酸塩の活性なプロトン（Ｈ＋）と反応させ固定化することにより、ダステイング現象を抑制する。ただしアルカリ金属酸化物、両性水酸化物などを用いることは従来公知（非特許文献１参照）であり、一般的な手法として利用されている。しかしながら２００℃程度の低い加熱温度でダステイング現象を完全に抑制することは難しいのが現状である。
【特許文献２】特開平５−１５１８５２号公報
【非特許文献１】「（株）シーエムーシ社、無機高分子の合成と応用、ｐ２３９〜２５１、１９８２」
【０００３】  ショ糖は１８５℃の融点を有したぶどう糖と果糖からなる２糖類で、これを加熱した場合、１８５℃付近で溶融し、さらに加熱すると２３０〜２５０℃で水に不溶となり、いわゆるダステイング現象がなくなる。【０００４】  酢酸ビニール樹脂は比較的ダステイング現象が少ないが熱可塑性を有する点で使い難い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  金属リン酸塩、例えば第一リン酸アルミニウムや第一リン酸マグネシウムは、組成中に含まれる構造水を加熱分解させ第二、第三リン酸塩に変成することによりダステイング現象が抑制されることが知られている。そのために４００〜５００℃という高温加熱が必要であるため、利用範囲が限定されている。
最近では金属とリン酸のモル比率を調整して３００℃付近まで低温化させることが可能になったという情報（非特許文献２参照）もある。
【非特許文献２】「多木化学（株）、製品カタログ、ｐ７」
【０００６】  以上のように金属リン酸塩やショ糖などの結合剤を単独で用いた場合には、２００℃を越える高い加熱温度を必要である。したがって２００℃以下の低い加熱温度では、ダステイング現象を抑制することができないという課題がある。また酢酸ビニール樹脂では熱可塑性が課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  この発明ではショ糖と金属リン酸塩を組合せ、さらに酢酸ビニール樹脂を組合せることにより、Ｈ基やＯＨ基などの活性基が相互作用して加熱温度を２００℃以下で行なってもダステイング現象が起こらず、しかも熱硬化性を呈するという事実を見出し課題の解決をはかった。【０００８】  請求項１にかかわる発明は、結合剤組成物の構成材料に関するものである。この発明ではショ糖と金属リン酸塩からなる組成物にさらに酢酸ビニール樹脂を組合せた結合剤組成物であることを特長としている。ショ糖と金属リン酸塩からなる組成物は、それぞれ単独で結合剤として使用する場合に比べ２００℃以下の加熱温度でダステイング現象のないものとなる。さらに酢酸ビニール樹脂を組合せることにより接着性に優れ、熱硬化性に似た性状を有する結合剤組成物となる。【０００９】  請求項２にかかわる発明は、結合剤組成物の組成比率に関するものである。ショ糖８０〜９６重量％、金属リン酸塩４〜２０重量％からなる組成物（いずれも固形分換算値）１００重量部に対してさらに酢酸ビニール樹脂を５．２〜６６．７重量部の比率で組合せた結合剤組成物（いずれも固形分換算値）である。【００１０】  請求項３はこの発明に用いた金属リン酸塩の種類に関するものである。この発明では一般に多く使用されている第一リン酸アルミニウム、第一リン酸マグネシウムを対象に用いた。【００１１】  この発明のショ糖と金属リン酸塩の組成比率について説明する。ショ糖８０〜９６重量％、金属リン酸塩４〜２０重量％（いずれも固形分換算値）の範囲で用いる。この範囲の組成比率では加熱温度が２００℃以下でダステイング現象を抑制できる。ショ糖８０重量％未満（金属リン酸塩２０重量％を越える）では金属リン酸塩の単独の場合と同様に２００℃以上の加熱温度が必要となり、またショ糖９６重量％を越える場合（金属リン酸塩４重量％未満）の場合にもショ糖単独と同様に２００℃を越える加熱温度が必要となる。この組成物１００重量部に酢酸ビニール樹脂５．２〜６６．７重量部組合せて結合剤組成物とするが酢酸ビニール樹脂５．２重量部未満では、組合せた効果が少なく、例えば接着強さはショ糖と金属リン酸塩の組成物の場合と大差がない。一方酢酸ビニール樹脂６６．７重量部を越えると酢酸ビニール樹脂単独の性状が現れはじめ、例えば熱可塑性が発現し始める。
【発明の効果】
【００１２】  ショ糖と金属リン酸塩を組成物は所定範囲内で２００℃以下の加熱によりダステイング現象が抑制される。さらに酢酸ビニール樹脂を組合せることにより、接着強度を向上させ熱硬化性を有した結合剤組成物となるため、種々の強化材料、例えば無機質繊維（ガラス繊維、ロックウール繊維）、有機質繊維（綿布、紙など）などの結合剤として幅広く利用できる。２００℃以下の加熱で製造できるため設備も新規投資が必要でなくなり、従来設置の設備で対応可能である。また熱エネルギーの低減や作業効率の向上などが計られ、得られる製品コストが安価となるなど多くの効果が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  ショ糖と金属リン酸塩からなる組成物にさらに酢酸ビニール樹脂を組合せた結合剤組成物（いずれも固形分換算値）の作製法について説明する。金属リン酸塩は５０％濃度付近の水溶液が市販されているのでこれを利用すると便利である。ショ糖は粉末を水に溶解させて使用する。双方の水溶液を前記所定比率で攪拌混合し、ショ糖と金属リン酸塩からなる組成物の水溶液を作製する。組成物の水溶液にさらに酢酸ビニール樹脂を組合せるが、酢酸ビニール樹脂としては一般に市販されている水溶性エマルジョンタイプが使用した。これら材料を組合せて強化材料の結合剤として利用する。利用する場合の濃度調整や付着量は強化材料の種類に応じて適宜調整して用いる。【００１４】  つぎに本発明の結合剤組成物を実施例に基づき詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
【実施例】
【００１５】実施例１【００１６】  金属リン酸塩として第一リン酸アルミニウム（多木化学（株）、４９．５％水溶液）を４２％に水で希釈して用いた。ショ糖粉末（台糖（株）、白糖）を第一リン酸アルミニウム水溶液の濃度と同じ４２％の水溶液を調製した。第一リン酸アルミニウム水溶液４重量％とショ糖９６重量％になるように秤量して攪拌混合により４２％濃度のこの発明による組成物を調製した。この組成物１００重量部に対して５．２重量部の酢酸ビニール樹脂（アイカ工業（株）、４２％水溶性エマルジョン）を組合せて結合剤組成物を調製した。
実施例２【００１７】  金属リン酸として第一リン酸マグネシウム（米山化学工業（株）、５０％水溶液）を４２％に希釈して用いた。ショ糖粉末（実施例１と同じ）を用い４２％の水溶液を調製した。第一リン酸マグネシウム水溶液１０重量％とショ糖水溶液９０重量％になるように秤量した後、攪拌混合して４２％濃度の組成物の水溶液を調製した。この組成物１００重量部に酢酸ビニール樹脂（実施例１と同じもの）を１０重量部の比率で組合せ、結合剤組成物を調製した。
実施例３【００１８】  実施例１と同じ４２％濃度の第一リン酸アルミニウム水溶液と同濃度のショ糖水溶液を用いた。第一リン酸アルミニウム２０重量％とショ糖水溶液８０重量％になるように秤量した後、攪拌混合して４２％濃度の組成物の水溶液を調製した。この組成物１００重量部に酢酸ビニール樹脂（実施例１と同じ）を６６．７重量部の比率で組合せ結合剤組成物を調製した。
実施例４【００１９】  実施例１と同じ第一リン酸アルミニウム水溶液とショ糖水溶液を用いた。第一リン酸アルミニウム１０重量％とショ糖水溶液９０重量％になるように秤量した後、攪拌混合して４２％濃度の組成物の水溶液を調製した。この組成物１００重量部に酢酸ビニール樹脂（実施例１と同じ）を２５重量部の比率で組合せ結合剤組成物を調製した。
比較例１【００２０】  実施例１の４２％濃度の第一リン酸アルミニウム水溶液のみを用いた。
比較例２【００２１】  実施例２の濃度４２％の第一リン酸マグネシウム水溶液のみを用いた。
比較例３【００２２】  実施例１の４２％濃度のショ糖水溶液のみを用いた。
比較例４
実施例１の４２％濃度の酢酸ビニール樹脂（水溶性エマルジョン）のみを用いた。【００２３】  実施例１〜４および比較例１〜４による結合剤組成物の耐水性と接着強度を調べた。【００２４】  耐水性を評価する試験試料は幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍのガラスペーパ（オリベスト（株）、グラベスト７５Ｅ）を用い、結合剤組成物の水溶液を全面に塗布した。接着強度を評価する試験試料は幅２５ｍｍ、長さ８０ｍｍのガラスペーパ（オリベスト（株）、グラベスト７５Ｅ）を用い、一端３ｍｍの部分を結合剤組成物の水溶液で塗布した。いずれもガラスペーパの空隙を十分満たす状態で量を塗布した。耐水性を評価する試験試料の場合には２枚のガラスペーパの塗布面をそのまま重ね合わせた。したがって試験試料の寸法は幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍである。接着強度を評価する試験試料は３ｍｍの塗布面を基点に長さ方向を替えて重ねた。したがって試験試料の寸法は幅２５ｍｍ、長さ１５７ｍｍとなる。これらの試験試料を熱風循環式乾燥機に入れ、８０〜１２０℃で乾燥させて接着させた後、徐々に加熱温度を上げ、最終加熱温度２００℃で４時間加熱し、徐冷して取出し試験試料を作製した。【００２５】  試験方法として、耐水性は試験試料を１２０℃で４時間乾燥して初期重量を測定した。つぎに５００ｃｃの水に１試料を入れ２４時間浸漬させた。外観変化を確認後、再び１２０℃で４時間乾燥させ、浸漬後重量を測定した。初期重量から浸漬後重量の差を初期重量で除して百分率で表した。値の高いほど水溶性であり、ダステイング現象を起こし易い。また肉眼観察では外観変化や柔軟性などを観察した。接着強度の測定は試験試料をそのまま使用した。試験試料の一端を固定し、他端をバネはかり（０〜２００Ｎ）に取り付けて引っ張り、接着層の破壊する荷重を測定した。なおこの場合にも試験前の試験試料の外観を観察した。【００２６】  実施例の組成比率と測定結果を表１に示し、比較例の組成比率と測定結果を表２にそれぞれ示す。【００２７】
【表１】
2006124625.tif 000002
【００２８】
【表２】
2006124625.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００２９】  本発明による結合剤組成物は表１の測定結果より明らかなように、２００℃以下の加熱温度でダステイング現象を生じないものとなった。この結合剤組成物の水溶液を用い、強化材料を結合させた複合体は、断熱構造材料、建築材料などの用途に利用できる。【００３０】  例えばガラス繊維を強化材料とした複合体は曲げ強さ１００ＭＰａ以上、圧縮強さ１５０ＭＰａ以上の高強度複合体となる。またロックウールを用いた場合には結合剤組成物の水溶液濃度を１０％以下に希釈して使用し、スプレーガンなどで付着させて成形したものは熱伝導率が０．１Ｋｃａｌ／ｍ．ｈ．℃以下の断熱複合体となる。また綿布を強化材料とした場合、ショ糖の組成比率の大きい結合剤組成物を用いると、生分解性をもつ複合体の可能性があり、材料構成面で環境負荷の小さい複合体が得られる。