(57)【要約】本発明は、従来使用されている木材加工品用の合成接着剤と同等以上の優れた接着強度を有し、適用後に人体に有害な揮発性物質を発生させず、しかも優れた自然循環性および環境適合性を示す、天然資源を利用した接着剤組成物を提供する。本発明はまた、この木材加工品用接着剤を用いて製造された、自然循環性および環境適合性に優れた木材加工品も提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キトサンの酸性水溶液を含有する木材加工品用接着剤。
【請求項２】
キトサンの酸性水溶液を含有する木材加工品用接着剤を用いて製造された木材加工品。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、キトサンの酸性水溶液を含有する木材加工品用接着剤組成物および該接着剤組成物を用いて製造された木材加工品に関する。
背景技術
従来から、木材を原料とする加工品（木材加工品）の製造において、接着剤として松脂、柿渋、にかわ等の天然物系接着剤が使用されている。しかし、これら天然物系接着剤はいずれも、接着強度が弱く、更に不都合なことに、現在ではこれらの原料が高価となってきている。
前記天然物系接着剤に代わって、尿素樹脂系、メラミン樹脂系、フェノール樹脂系およびポリ酢酸ビニル樹脂系などの合成接着剤も使用されている。合成接着剤は、優れた接着強度を示し、しかも安価である。
近年、合成接着剤が使用された家具や建物の内装材用などの木材加工品から人体に有害な揮発性物質が発生することが問題となっている。有害な揮発性物質として特に注目されているのは、ホルムアルデヒドであり、これは、前記合成接着剤中に、一般には原料として、あるいは場合により、有効な消毒剤、殺菌・防腐剤、保存剤、防菌剤または防虫剤として配合されている。しかしながら、ホルムアルデヒドは、厚生省が劇物に指定している揮発性の化学物質でもある。このような合成接着剤を用いて製造された家具や内装材からは、ホルムアルデヒドが、長期にわたって大気中に揮発し続ける。その濃度が一定レベルを超えると、使用者または居住者がシックハウス症候群と呼ばれる一種のアレルギー症状を発症することがある。
更に、このような合成接着剤を使用した木材加工品は、使用または適用後、廃棄または再使用するときに、自然循環性および環境適合性が低いという問題点も有する。
そのため、人体に有害な揮発性物質を配合せず、かつ自然循環性および環境適合性に優れた、新しいタイプの木材加工品用接着剤の開発が急がれている。
発明の開示
（発明が解決しようとする技術的課題）
従って、本発明の目的は、上記課題が解決された木材加工品用接着剤組成物および該接着剤組成物を用いて製造された木材加工品を提供することであった。
（その解決方法）
キチンおよびキトサンは、カニやエビの甲殻、昆虫の外皮、イカや貝などの軟体動物の器官、更には菌類の細胞壁や糸状菌の菌体等に含まれている多糖類である。キチンおよびキトサンは、いずれも下式のグルコサミンおよびＮ−アセチルグルコサミンの繰り返し単位を有する。一般に、下式中のＮ−アセチルアミノ基の脱アセチル化度が５０％以下のもの（すなわち、ｙ／（ｘ＋ｙ）比が０．５以下のもの）はキチンと呼ばれ、これを更に加水分解して脱アセチル化度５０％以上（ｙ／（ｘ＋ｙ）比０．５以上）したものでかつ酸に溶解するものをキトサンと呼ぶ。ここで、キチンは、蟻酸などの特殊な溶媒にしか溶解しないが、キトサンは、弱酸を含む酸性水溶液には溶解することが知られている。
【化１】
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キチンおよびキトサンは、天然資源であってかつ人体に無害であることに加え、近年、その優れた抗菌性および環境浄化作用が注目されている。そのため、水質浄化材としての利用、そして食品分野、農水畜産分野および医療分野など数多くの分野でも利用が期待されている。
更に、キチンおよびキトサンは、上記式に示すように、その分子構造が木材や紙などに含まれるセルロースとよく似ていることから、セルロースとの親和性にも優れていると考えられる。
そこで、キトサンの酸性水溶液を木材加工品の接着剤として使用したところ、合成接着剤と同等あるいはそれ以上の接着強度を有することが分かった。さらに本発明者らは、キトサンの酸性水溶液を用いて接着された木材加工品が、水中に浸漬した後も高い接着性を示すこと、すなわち優れた耐水性を示すことを確認し、本発明を完成するに至った。
したがって、本発明は、キトサンの酸性水溶液を含有する木材加工品用接着剤組成物および該接着剤組成物を用いて製造された木材加工品を提供する。
発明を実施するための最良の形態
接着剤組成物
本発明の第１態様は、キトサンの酸性水溶液を含有する木材加工品用接着剤組成物である。
本発明で好適に使用されるキトサンは、弱酸を含む水溶液に十分溶解するものであって、特に、前記式中のＮ−アセチルアミノ基の脱アセチル化度が５０％以上（前記式中、ｙ／（ｘ＋ｙ）比が０．５以上）のものを包含する。本発明では、最も好ましくは、前記式中のＮ−アセチルアミノ基の脱アセチル化度が７０〜９２％のキトサンを使用する。
前記特徴を有するキトサンは、キチン、キトサンハンドブック（キチン、キトサン研究会  編、技報堂出版、１９９５年）に開示しているように、キチン（例えば、甲陽ケミカル株式会社製、商品名ＳＥＣ）を、水酸化ナトリウム（４０％）などのアルカリ溶液を用い、１００〜１３０℃で２〜８時間の条件下で加水分解することによって調製することができる。
あるいは、前記特徴を有するものであれば、工業的に市販されているキトサンをそのまま利用してもよい（例えば、甲陽ケミカル株式会社製、商品名ＳＫ−１０、ＳＫ−５０など）。
こうして得られるキトサンを酸性水溶液に溶解することで、本発明の接着剤組成物が調製される。
キトサンを溶解させるための酸性水溶液は、弱酸を含む水溶液である。弱酸は、リン酸、希塩酸、ホウ酸、希硫酸、希硝酸等の無機酸、および分子中の炭素原子数が１〜７の有機モノ−、ジ−およびトリ−カルボン酸を包含する。有機モノ−、ジ−およびトリ−カルボン酸の例としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、グリコール酸、乳酸、クエン酸、マロン酸、蓚酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、安息香酸、リンゴ酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロとン酸、グルコン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等が挙げられる。メタンスルホン酸やパラトルエンスルホン酸などの有機スルホン酸も前記弱酸として使用してよい。
酸性水溶液の濃度は、１〜２０％、特に５〜１０％の範囲が好ましい。
最も好ましくは、酸性水溶液として、溶解されるキトサンと等重量の酢酸を含む、３〜１０％の酢酸水溶液を使用する。
前記キトサンは、本発明の接着剤組成物の全重量に対して、０．５〜１５重量％、特に好ましくは２〜１０重量％の範囲で含有させることで、木材に対し良好な接着強度を付与できる。
更に、本発明の接着剤組成物は、必要に応じて、当該分野で通常含有される各種添加物を含有していてよい。添加物としては、メタノール、エタノール、尿素、シリカ−アルミナ、炭酸カルシウムおよびタルクなどが挙げられる。
前記添加物の合計重量は、接着剤組成物の全重量に対して１〜１０重量％の範囲であってよい。
添加物は、種類や機能に依存して、キトサンを前記酸性水溶液に溶解するのと同時にまたはキトサンの溶解後に添加されてよい。
本発明の接着剤組成物は、溶液状態で調製されることから、被塗物への均一な適用が可能である。
本発明の接着剤組成物は、接着しようとする被塗物の表面に、好ましくは０．００５〜０．１ｇ／ｃｍ２、より好ましくは０．０１〜０．０５ｇ／ｃｍ２の塗布量で適用することで、１〜５Ｎ／ｍｍ２程度の優れた引張り接着強さが達成される。
木材加工品
本発明は、第２態様として、本発明の前記接着剤組成物を用いて製造された木材加工品も提供する。適用対象である木材加工品は、木そのもののみならず、合板および集成材であってもよい。したがって、本発明により提供される木材加工品は、木材および合板または集成材の加工および成形品、並びにそれらの組み合わせを包含し、例えば、梁、壁および床などの建物の外装および内装用資材、机などの家具類、木のおもちゃ、楽器、装飾用の置物、およびこれらの構成部品などが挙げられる。
本発明の木材加工品は、天然資源であるキトサンを含有する本発明の接着剤組成物を用いて製造されることから、自然循環性および環境適合性に優れている。
発明の効果
本発明の接着剤組成物は、天然資源であり、人体に無害なキトサンを含有している。本発明の接着剤組成物を適用することにより、木材同士の接着において、従来公知の合成接着剤と同等またはそれ以上の接着強度、具体的には、塗布量０．００５〜０．１ｇ／ｃｍ２で適用されると１〜５Ｎ／ｍｍ２程度の優れた引張り接着強さが達成され得る。
しかも、本発明の接着剤組成物に含まれるキトサンは、抗菌性および環境浄化作用を有することも知られている。そのため、学校および医療用施設における外装および内装用資材、家具、そしておもちゃや教材などの木材加工品を製造する際に本発明の接着剤組成物を使用することで、製造される本発明の木材加工品にも、優れた自然循環性および環境適合性、更には抗菌性および環境浄化作用が期待できる。
本発明の接着剤組成物を用いて接着された木材加工品は、その接着性が水の付着や浸漬によっても低下しないため、耐水性を要する応用へも適用が可能である。
実施例
調製例１：接着剤組成物の調製
甲陽ケミカル製のキトサンＳＫ−５０を機械的に微粉砕して得られるキトサン微粒子（寸法８０メッシュ以上、脱アセチル化度８７％）を、酢酸水溶液に溶解することにより、本発明の接着剤組成物を調製した。得られた接着剤組成物中のキトサン含有濃度は、該組成物の全重量に対し８重量％であった。
調製例２：接着剤組成物の調製
甲陽ケミカル製キトサンＳＫ−１０機械的に微粉砕して得られるキトサン微粒子（寸法８０メッシュ以上、脱アセチル化度７１％）を、酢酸水溶液に溶解することにより、調製例１とは別の本発明の接着剤組成物を調製した。この接着剤組成物中のキトサン含有濃度は、該組成物の全重量に対し８重量％であった。
対照用接着剤
アイカ工業製の水性高分子−イソシアネート系二液型合成接着剤、商品名アイボン−ＡＵＨ−１を対照用接着剤として使用した。
実施例
上記調製例１および２で得られた各接着剤組成物および対照用接着剤それぞれの木材への接着性を調べるために、以下の試験（１）および（２）を行った。
（１）引張り接着強さ試験
２枚合わせの試験片の調製：
杉材片をＪＩＳ  Ｋ６８５１に従って図１に示すように加工して２枚合わせの合板とした後、接着面を向かい合わせて配置した。対向する面のいずれか一方に、調製例１および２で得られた各接着剤組成物および対照用接着剤をそれぞれ塗布量約０．０１２ｇ／ｃｍ２で均等に塗布した後、もう一方の杉材片を貼り合わせ、室温において２０〜５０ｋｇ／ｃｍ２の条件下で一晩圧着することにより２枚合わせの試験片を作製した。
杉材の代わりに同寸法の桧材、杉および桧の間伐材を用い、同様の手順に従って、桧材、杉および桧の間伐材の２枚合わせの試験片を作成した。
３枚合わせの試験片の調製：
２枚の杉材片の間に、これらと同一の杉材を横目に配置して挟むことにより調製された３枚合わせの合板を２枚用意し、これらを前記２枚合わせの合板の代わりに用いたこと以外は、ＪＩＳ  Ｋ６８５１に従って３枚合わせの試験片を調製した（図２参照）。
杉材片の代わりに同寸法の桧材、杉および桧の間伐材を用い、同様の手順に従って、桧材、杉および桧の間伐材の３枚合わせの試験片を作成した。
試験方法：
前記で得た２枚合わせまたは３枚合わせの試験片をそれぞれ、２５℃、６０％ＲＨの標準状態においてＪＩＳ  Ｋ６８５１に従い、チャック間距離１０ｍｍおよび引っ張り速度５ｍｍ／分で、木材片同士の接着が破壊されたときの最大点荷重（Ｎ）を測定した。得られた最大点荷重（Ｎ）を試験片の接着面積（３３１．５０ｍｍ２）で除して引張り接着強さを算出した。結果を全て、下記表１および２に示す。
（２）耐水性試験
実施例２の杉材から成る２枚合わせの試験片を、室温において水中で一昼夜浸漬した。その後、取り出して、乾燥させた後、上記（１）と同様にして引張り接着強さを試験した。結果を表１に示す。
【表１】
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【表２】
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表１の結果からは、本発明の接着剤組成物（調製例１および２）が、適用する木材の種類に拠らず、市販の合成接着剤（比較調製例）と同等以上の優れた引張り接着強さを示すことが分かる。これに関して、調製例１の本発明の接着剤組成物を適用した試験片の試験後の外観を表す図３の写真からは、試験片の破壊部において、接着層内ではなく、木材片における接着剤適用部周辺から生じていることが確認できる。このことからも、本発明の接着剤組成物は、凝集破壊を生じるほど強い接着強さを有することが分かる。
表２の結果からは、本発明の接着剤組成物（調製例２）が、間伐材の接着においても通常の木材と同等の優れた接着強度を発現することが分かる。
更に、表１には、本発明の接着剤組成物（調製例２）を用いた試験片の耐水性試験後の結果も示している。これは耐水性試験前の値と等価であることから、本発明の接着剤組成物が優れた耐水性を有することも分かった。
【図面の簡単な説明】
図１は、ＪＩＳ  Ｋ６８４９に準拠した、２枚合わせの試験片の形状および寸法を表す上面および側面図である。
図２は、ＪＩＳ  Ｋ６８４９に準拠した、３枚合わせの試験片の形状および寸法を表す上面および側面図である。
図３は、引張り接着試験後の破壊された本発明の接着剤組成物（調製例１）を適用した杉材から成る２枚および３枚合わせの試験片を表す写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【国際調査報告】
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