(57)【要約】【課題】時計部品のように小さい部品を加工するとき、強固に固着しつつ、硬化収縮による位置ズレが生じさせることなく、また、部品加工後においては部品の離脱が容易な接着剤を提供する。【解決手段】本発明の接着剤４は、水と澱粉とゼラチンの合計を１００ｗｔ％としたとき、水を６０から８０ｗｔ％、澱粉を５から２５ｗｔ％、ゼラチンを５から３５ｗｔ％含有する。好ましくは、水を６０ｗｔ％、澱粉を５から２５ｗｔ％、ゼラチンを１５から３５ｗｔ％含有する。また、水を７０ｗｔ％、澱粉を５から２５ｗｔ％、ゼラチンを５から２５ｗｔ％含有するようにしてもよいし、水を８０ｗｔ％、澱粉を５から１０ｗｔ％、ゼラチンを１０から１５ｗｔ％含有するようにしてもよい。【選択図】 図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水と澱粉とゼラチンの合計を１００ｗｔ％としたとき、前記水を６０から８０ｗｔ％、前記澱粉を５から２５ｗｔ％、前記ゼラチンを５から３５ｗｔ％含有する接着剤。
【請求項２】
前記水を６０ｗｔ％、前記澱粉を５から２５ｗｔ％、前記ゼラチンを１５から３５ｗｔ％含有する請求項１に記載の接着剤。
【請求項３】
前記水を７０ｗｔ％、前記澱粉を５から２５ｗｔ％、前記ゼラチンを５から２５ｗｔ％含有する請求項１に記載の接着剤。
【請求項４】
前記水を８０ｗｔ％、前記澱粉を５から１０ｗｔ％、前記ゼラチンを１０から１５ｗｔ％含有する請求項１に記載の接着剤。
【請求項５】
前記澱粉は、馬鈴薯、甘藷、タピオカ又は米のいずれかが原材料であることを特徴とする請求項１に記載の接着剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、澱粉を含有する接着剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
時計部品等の小さい部品を加工する際には、様々な硬化方法の接着剤を用いて治具に固定し加工するが、部材が非常に小さいと接着剤の硬化収縮により固定位置ズレが生じてしまい、加工精度不良を起こしやすい。さらに加工後は時計部品を離脱させるために有機溶剤や酸・アルカリを用いて接着剤を剥離させるが、膨潤剥離する接着剤を選定してしまうと浮遊物が再付着したりするため部品にシミが発生する懸念がある。また、剥離に有機溶剤や酸、アルカリを用いた場合、作業者の特殊健診や廃液処理の専用設備が必要となる。
【０００３】
剥離に有機溶剤や酸、アルカリを用いた場合の問題を考慮し、接着剤として天然材料を用いたものが既に知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２９９１３０号公報（第２−３頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、天然材料を使うことで有機溶剤等の安全性の問題を解決しているが、加工紙の接着を目的としたものであり、時計部品のような小型部品に適用した場合、接着剤の硬化収縮やを受け、加工精度不良を生じてしまう可能性が高い。また、時計部品などの小さい部品を接着し、切削による加工工程を経た場合には、接着性が高くないと途中過程で、部品が外れてしまうという問題が生じてしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであり、時計部品等のように小さい部品を加工するときは強固に固着しつつ、接着剤の硬化収縮による位置ズレが生じることなく、部品加工後においては部品の離脱が容易であり、また、作業者の特殊健診や廃液処理の専用設備を必要としない、良好な接着を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の接着剤は、水と澱粉とゼラチンの合計を１００ｗｔ％としたとき、水を６０から８０ｗｔ％、澱粉を５から２５ｗｔ％、ゼラチンを５から３５ｗｔ％含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、加工のために精密な小さい部品を固定する時は強固に固着しつつ、接着剤の硬化収縮による精密部品の位置ズレが生じることなく加工ができ、部品離脱時に有機溶剤等を使用する必要がないため廃液処理の専用施設や、作業者の特殊健診も必要ない、安全性の高い接着剤を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】腕時計の文字板を表側から見たときの上面図である。
【図２】植え字の斜視図である。
【図３】植え字を治具に接着固定したときの断面図である。
【図４】水７０ｗｔ％において米澱粉量及びゼラチン量を０〜３０ｗｔ％に変化させたときの接着剤の体積収縮度、接合強度、粘度を表した図である。
【図５】水６０ｗｔ％において米澱粉量及びゼラチン量を０〜４０ｗｔ％に変化させたときの接着剤の体積収縮度、接合強度、粘度を表した図である。
【図６】水８０ｗｔ％において米澱粉量及びゼラチン量を０〜２０ｗｔ％に変化させたときの接着剤の体積収縮度、接合強度、粘度を表した図である。
【図７】澱粉の種類と特徴を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る実施形態について説明する。
以下では、小さい部品として腕時計の文字板に植設される植え字を製造する方法に関するものとして例に挙げて説明するが、本発明の製造方法は、時計の植え字に限らず、種々の小さな部品に対しても適用可能である。
【００１１】
図１は、腕時計の文字板を表側から見たときの上面図である。１は文字板であり、文字板１には時刻を表す植え字２が嵌合されている。
図２は、植え字２の斜視図であり、植え字２の裏面側に設置されている２本の取り付け足部２１は、文字板１に設けられた穴部（図示せず）と嵌合し、接着剤４で固定されている。
【００１２】
植え字２は、高級感や立体感を出すために微細なカットや研磨をほどこしたり表面処理を行うのが一般的である。植え字２は非常に小さく、さらに装飾品として部品をきれいに輝かせなくてはならないため、文字板１に植え字２を接着する前に、個々の植え字２を接着剤４で治具３に固定し、その上面又は側面をダイヤカットで削り、形状加工を行う。
【００１３】
図３は、植え字２を形状加工するときの断面図であり、治具３に植え字２の取り付け足部２１を固定するための凹部３１が設けられており、取り付け足部２１を凹部３１へ挿入し、接着剤４を充填する。これにより、植え字２は、治具３に固定される。
植え字２の加工は植え字２の上面をダイヤカットなどの工具５で矢印６の方向に動いて、植え字２の上面を切削し、植え字２に高級感や立体感が出る微細なカットを施す。ここで、治具３に複数の植え字２を取り付ければ、一度に多数の植え字２を切削を行なうことができる。
【００１４】
次に、接着剤４に要求される特性を述べる。
接着剤４が硬化する過程で収縮が起こると、その収縮に追従して植え字２の位置が上下左右方向にずれて固定されてしまうため、位置ズレを起こしたまま切削加工されてしまい、加工不良を起こしてしまう。従って、硬化過程で収縮などによる位置ズレを起こさないことも、接着剤４にとって重要な特性となる。
【００１５】
また、ダイヤカットなどの工具５による切削加工では、切削の際、植え字２に対してせん断方向に圧力が多くかかるため、植え字２と治具３との接着力が弱いと、植え字２が治具３から外れてしまい加工することが出来ない。従って接着力の高い接着剤４が必要となる。
【００１６】
ダイヤカットに限らず、接着剤４が軟らかいと、切削工具が植え字２に当たっている間、植え字２が元の状態に戻ろうとして微細な振動が起こり、加工面に特有の模様が生じ面粗度を悪くしてしまう現象（以下、「ビレ」と称する。）が発生する。従って微細な振動が生じない硬さが必要となる。
【００１７】
接着工程では、一般的に接着時間を短くするため、接着剤４を植え字２と治具３に塗布して接合した後に高温加熱処理を行ない、硬化させるが、溶媒を揮発させて硬化する接着剤
４の場合、加熱温度を高温にしすぎると接着剤内部に気泡が発生し、接着力が低下すると共に、前記位置ズレを引き起こしてしまうため、時計部品のように小型で精度が求められる部品の接着では高温を加えることができない。
【００１８】
加熱処理を行った際、接着剤の表面が最初に硬化するため、接着剤内部の溶媒蒸発を阻害してしまう。これにより、前記植え字２と治具３との間の接着剤４に含まれる溶媒が蒸発しにくくなるため、接着部が軟らかいままになる。接着部が軟らかいままだとダイヤカットによる切削加工において、接着部がせん断方向の圧力に耐え切れず、植え字２が治具３から外れてしまったり、ビレが発生し加工不良を起こしてしまう。よって、過熱工程を経た後に、植え字２と治具３との間の接着剤４に蒸発しきれない溶媒が残っていても、軟らかくならず、ダイヤカットによる切削圧力で植え字２が剥離したり、ビレを発生したりしないように、硬化後の硬度も接着剤４の重要な特性である。
【００１９】
また、植え字２、治具３間に接着剤４を塗布する場合、塗布が均一行われていないと位置ズレや、接合硬度のばらつきにつながるため、接着剤４を均一の塗布できる粘度も接着剤４が満たすべき特性である。
【００２０】
以上のように、接着剤４に要求される特性としては位置ズレを起こさないこと、接合硬度、粘度が必要となる。
【００２１】
次に、本発明における接着剤４の構成を説明する。
本発明の接着剤４は、主に澱粉、ゼラチン、水から構成され、ゼラチンは牛、豚の皮などを原材料としている。また、澱粉は馬鈴薯、甘藷、タピオカ、トウモロコシ、米、豆、小麦などから選定することが出来、加工環境に配慮して天然素材を用いた素材で構成しているため、作業者の特殊健診や廃液処理の専用設備を必要としない。
【００２２】
次に、澱粉の原材料を米とした接着剤４における米澱粉、ゼラチン、水の混合比に対する体積収縮、接合強度、粘度の試験結果について説明する。
図４、図５、図６は接着剤４の全体重量を１００ｗｔ％とし、含有される水がそれぞれ７０、６０、８０ｗｔ％のときに、ゼラチンと米澱粉の配合比を変化に対する接着剤４の体積収縮度、接合強度、粘度を表した図である。
【００２３】
体積収縮度は、植え字２を治具３に接着、固定したときの植え字２の位置ズレを評価するパラメータである。評価の方法としては容器に入れた接着剤４を８０度で６０分加熱した後に常温に戻し、加熱前との体積差を測定した。
体積収縮度の評価記号は体積収縮が小さい場合を○、体積収縮が大きい場合を×、一様に収縮せず割れなどが生じている場合を△としている。
【００２４】
接合強度は、植え字２を治具３に接着、固定したときの植え字２の固定力を示すパラメータであり、植え字２の剥離やビレの発生に関連する。評価方法としては２枚のガラスの間に接着剤を塗布して加熱した後に常温へ戻し、ガラス接着面に平行方向で力を加えガラスが外れないかで判定を行った。
接合強度の評価記号はガラス同士の接着が保たれていた場合を〇、外れた場合を×で示している。
【００２５】
粘度は、植え字２、治具３間に塗布するときの均一性を示すパラメータである。評価方法としては接着剤４をガラス板に塗布した際の様子を観察し、塗布が均一に出来るかで判定を行った。
粘度の評価記号は接着剤に粘りがあり均一で平坦に塗布ができる場合を〇、粘りが強すぎるために塊が生じて塗布面に凹凸が生じている場合を×、塊まではいかないが凹凸が生じ
ているか、粘度が殆ど無い場合を△としている。
【００２６】
総合評価は、体積収縮、接着強度、粘度の各評価項目で×が二つ以上の場合は「不可」、×や△が一つでもあった場合は「条件付き可」、それ以外は使用上問題ないことから「可」としている。
【００２７】
図４は、接着剤４の構成として、水を７０ｗｔ％と一定にし、澱粉として米澱粉を用い、米澱粉の量を０〜３０ｗｔ％、ゼラチンの量を０〜３０ｗｔ％の範囲で、条件（Ａ１〜Ａ７）を変化させたときの接着剤４の体積収縮、接着強度及び粘度を評価結果を示した表である。体積収縮、接着強度及び粘度に関しては、良好であったものを○と評価とし、条件付で使用可能なものを△と評価とし、使用できないほど不良であったものを×と評価した。
【００２８】
体積収縮は、ゼラチン量が多い条件Ａ１、Ａ２は接合強度は、良好（○）であったが、体積収縮が大きく×であった。ゼラチンを入れずに澱粉のみだった条件Ａ７は、ひび割れを起こしており、体積収縮及び接合強度ともに×であった。
【００２９】
粘度において条件Ａ１はゼラチンの糸引きがあり粘度が高く塗布が難しいため、×とし、条件Ａ６は澱粉が団子状になる性質が出てきたが、使用温度を高くすることで塗布が可能なことから△とした。また、条件Ａ７は使用温度を高くしても澱粉が団子状になってしまったため×とした。
【００３０】
図４に示す接着剤４に含有される水７０ｗｔ％における総合評価としては、体積収縮、接合強度及び粘度のいずれにおいても、良好な結果を示した条件は、条件Ａ３、Ａ４、Ａ５であった。また、条件Ａ２は、×が一つあったが、塗布量によっては使用可能であるため、「条件付き可」とした。さらに、条件Ａ６も加熱することで塗布可能なため、「条件付き可」とした。
【００３１】
次に、図５を説明する。図５は、水を６０ｗｔ％と一定にし、米澱粉量及びゼラチン量を０〜４０ｗｔ％に変化させたときの接着剤４の体積収縮、接着強度及び粘度を評価した結果を示した表である。
【００３２】
体積収縮は、米澱粉が入っていない条件Ｂ１、ゼラチン量が５ｗｔ％の条件Ｂ８及びゼラチンが入っていない条件Ｂ９は、体積収縮が大きいため×とし、米澱粉が５ｗｔ％の条件Ｂ２、ゼラチン量が１５ｗｔ％の条件Ｂ６及びゼラチン量が１０ｗｔ％の条件Ｂ７は、一様に収縮せず、ひび割れなどが生じたため、△とした。
【００３３】
接合強度は、米澱粉が３０ｗｔ％から４０ｗｔ％の条件Ｂ７、Ｂ８、Ｂ９は、澱粉量が多いため、ひび割れが発生し接着が保持できなかったため、×とした。
【００３４】
粘度に関しては、米澱粉が０ｗｔ％、５ｗｔ％の条件Ｂ１、Ｂ２はゼラチン特有の糸引きが生じて塗布面に凹凸が生じていることから×とした。
澱粉含有量が増える２０ｗｔ％、２５ｗｔ％の条件Ｂ５、Ｂ６は、接着剤４が団子状となり、塗布面に凹凸が生じているが、接着剤を加熱することにより凹凸がなくなり、使用可能となったことから△とした。
さらに、澱粉含有量が増える米澱粉が３０ｗｔ％から４０ｗｔ％の条件Ｂ７、Ｂ８、Ｂ９は接着剤を加熱しても接着剤４の団子状は改善せず、塗布面に凹凸が生じていることから×とした。
【００３５】
図５に示す接着剤４に含有される水６０ｗｔ％における総合評価としては、体積収縮、接
合強度及び粘度のいずれにおいても条件を満たす「可」の評価は、条件Ｂ３、Ｂ４である。また、条件Ｂ２、Ｂ５、Ｂ６は塗布を工夫したり、塗布量を調整するなどの「条件付き可」であった。
【００３６】
次に、図６を説明する。図６は、水を８０ｗｔ％と一定にし、米澱粉量及びゼラチン量を０〜２０ｗｔ％に変化させたときの接着剤４の体積収縮、接着強度及び粘度を評価した結果を示した表である。
【００３７】
体積収縮は、水分量が多いため、米澱粉が０ｗｔ％の条件Ｃ１、ゼラチン量が５ｗｔ％の条件Ｃ４及びゼラチン量が０ｗｔ％の条件Ｃ５では体積収縮が大きく、×とした。
また、米澱粉が５ｗｔ％の条件Ｃ２及び米澱粉が１０ｗｔ％のＣ３においても一様に収縮せず、割れなどが生じたため、△とした。
【００３８】
接合強度においても水分量が多いため、条件Ｃ１、Ｃ４及びＣ５ではガラス同士の接着が保持できなかったため、×とした。
【００３９】
粘度においても水分量が多いため保持性がなく、条件Ｃ１、Ｃ４、Ｃ５では塗布面に凹凸が生じていることから×とした。
【００４０】
図６に示す接着剤４に含有される水８０ｗｔ％における総合評価としては、全ての評価が「可」の条件はなく、塗布量などの調整により条件Ｃ２、Ｃ３のみが「条件付き可」となった。
【００４１】
図４、５及び６の結果から加工前の植え字２を治具３に固定する際に、ある一定量の澱粉とゼラチンを含有する接着剤４を用いることで、澱粉が塗布を容易にするとともに収縮による位置ズレを防ぎ、ゼラチンが加熱工程から常温に戻る際に接合部の強度と硬度を高く保てるため、自然由来の成分でありながら小さな部材に最適な接着剤４を実現できる。
また、含有割合としては水を６０から８０ｗｔ％の量とし、澱粉を５から２５ｗｔ％の量で、ゼラチンを５から３５ｗｔ％の量で含むことが望ましい。
【００４２】
次に、澱粉はその原材料により特性が異なるため、原材料の選定を図７を用いて説明する。図７は、澱粉の種類（馬鈴薯、甘藷、タピオカ、米、緑豆）とそれらの評価結果を示した表である。それぞれの澱粉の粒度分布範囲（μｍ）を示し、その粒度範囲における判定結果を粒度判定として評価した。アミロース含有量は、塗布したときの滑らかさに影響するため、アミロース含有量及び滑らかさの判定結果を◎は使用に適している、○は使用不可ではないが塗布方法等に条件が必要、×は使用不可と評価した。
【００４３】
アミロース含有量は、接着剤４の粘度に影響を与えるパラメータであり、アミロース含有量が高いと接着剤が脆くなり、塗布面に凹凸が生じるため安定して塗布が出来ない。
アミロース含有量に依存する滑らかさの判定に関しては、水を７０ｗｔ％、各原材料から取り出した。
澱粉を３０ｗｔ％とし、時計部品への塗布時の滑らかさの判定を行ったところ、アミロース含有量が３０％の緑豆澱粉は、塗布した際の凹凸が大きく使用不可であったため×とした。
【００４４】
図７の結果から接着剤４にはアミロース含有量が低い馬鈴薯、甘藷、タピオカ、米、を原材料とする澱粉を使用するのが適している。中でも粒子径の小さい原材料を米とした澱粉がより望ましい。
【００４５】
以上の結果に示すように、本発明による接着剤４は、固化しきらない澱粉に対して、接着
剤４に含まれる水分が沸騰しない温度で加熱することができるため、澱粉の大部分を固化させるのに高温加熱をする必要が無く、気泡の発生を抑制することができる。また、ゼラチンが接合部の強度を保つため、接着の強度を高めることができる。
【００４６】
さらに、本接着剤は、チキソトロピー性を持ち合わせるため、保持力があり時計部品のような小さな部材に塗布するのに適している。
【００４７】
例えば、時計部品等の極小の部材を固定するには、接着剤の浸透性も重要であり、部品が非常に小さい場合は、界面活性剤を添加することで微細な部品加工も可能となる。本発明の接着剤にも界面活性剤は陰イオン、両性、陽イオン、非イオン性とどの界面活性剤を添加しても構わない。
【００４８】
前述したように、極小の部品の植え字を治具に接着して切削加工を終えた後には、植え字を治具から剥離する。本発明の接着剤は水溶性であるため、部品加工後は水またはお湯で簡単に剥離が可能である。
【００４９】
このように、本発明の接着剤は、ゼラチン、澱粉ともに天然由来の材料であるため、剥離時に用いる有機溶剤等を使用する必要がない。よって、有機溶剤等による溶解剥離による時計部品のシミの発生をなくすことが出来、有機溶剤の廃液処理に必要な専用施設や、作業者の特殊健診も必要ないため、安全な加工方法が得られる。
【００５０】
さらに、剥離の際にアミラーゼやプロテアーゼなどの酵素を用いることにより、より簡単な剥離を実現することも可能である。
【００５１】
以上のように、本発明の接着剤は、硬化収縮がなく、前述したように治具接着して切削加工したとしても、加工精度不良（位置ズレ）を防止することができ、ダイヤカットのように切削力の強い加工であっても、部品が治具から外れてしまうことが無く、部品加工後には治具からの剥離が容易であり、さらに剥離時に発生するシミも生じることない。特に剥離時に有機溶剤等を使用する必要がないため、廃液処理の専用施設や、作業者の特殊健診も必要としない。
【符号の説明】
【００５２】
１  文字板
２  植え字
４  接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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