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技術 生分解性接着剤

出願人 東レ株式会社
発明者 福永真一
出願日 2002年2月18日 (18年1ヶ月経過) 出願番号 2002-040471
公開日 2003年8月27日 (16年6ヶ月経過) 公開番号 2003-238931
状態 特許登録済
技術分野 高分子組成物 接着剤、接着方法 生分解性ポリマー
主要キーワード フロッキー加工 生分解性合成樹脂 生分解性接着剤 面接着強度 木工用接着剤 ラテックス系接着剤 ポリ乳酸系繊維 被接着物
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この項目の情報は公開日時点(2003年8月27日)のものです。
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課題

接着性耐水性および生分解性に優れた接着剤を提供すること。

解決手段

重合時にエポキシ化脂肪油を添加して得られ、D体/L体の比率が5/95〜95/5のポリ乳酸系樹脂であって、25℃において、酢酸エチルアセトン、またはアセトニトリルのいずれかに1質量/容量%以上の濃度で溶解し得るポリ乳酸系樹脂を主成分とする接着剤、あるいは、D体/L体の比率が5/95〜95/5のポリ乳酸系樹脂であって、25℃において、酢酸エチル、アセトン、またはアセトニトリルのいずれかに1質量/容量%以上の濃度で溶解し得、KPC溶剤に1質量/容量%となるように溶解した場合の溶液粘度が、クロロホルムに1質量/容量%となるように溶解した場合の溶液粘度よりも大きいポリ乳酸系樹脂を主成分とする、接着剤が提供される。本発明の接着剤は、特に、ポリ乳酸との接着性に優れている。

概要

背景

最近、環境問題の観点から、生分解性合成樹脂であるポリカプロラクトンポリ乳酸などを繊維、フィルムなどの用途に利用する提案がなされており、これらの製品同士を接着させる接着剤が望まれている。繊維あるいはフィルムの接着剤として、従来、非生分解性合成樹脂あるいはラテックス系接着剤が用いられている。しかし、これらの接着剤は、接着性は強いが非生分解性であるため、土中に埋めたてられても分解されることがなく、環境問題を引き起こす虞がある。他方、デンプンポリビニルアルコールなどの接着剤は、生分解性ではあるが、接着性に劣り、耐水性が悪いうえ、かびが生えるなどの問題がある。変性デンプンを用いた接着剤は、生分解性樹脂粉末を水に分散したものであり、比較的強い接着性を有しているが、ポリ乳酸繊維製品に対しては接着力が不充分である。

そこで、ポリ乳酸を主とする接着剤が、検討されている。例えば、特開平10−101911号公報には、紙類の接着剤として、ポリ乳酸とアニオン系乳化剤とからなるエマルジョンが記載されている。また、特開平11−60716号公報には、DL−乳酸などのα−ヒドロキシ酸不飽和脂肪多塩基酸とを重合させて得られる接着剤が記載されている。また、特開平8−92359号公報には、乳酸カプロラクトンとからなる生分解性接着剤が記載されている。しかし、これらの接着剤は、耐水性には優れるものの、繊維、特にポリ乳酸繊維に対する接着性が劣るという問題がある。また、ポリ乳酸樹脂でも、本願のような特性を有していないものを用いると、貼り合わせた布等の風合が損なわれるなど、その布の有する特性が失われるなどの問題がある。

そこで、ポリ乳酸繊維をはじめ、紙などに使用した場合に接着性に優れ、生分解性にも優れた接着剤が望まれている。

概要

接着性、耐水性および生分解性に優れた接着剤を提供すること。

重合時にエポキシ化脂肪油を添加して得られ、D体/L体の比率が5/95〜95/5のポリ乳酸系樹脂であって、25℃において、酢酸エチルアセトン、またはアセトニトリルのいずれかに1質量/容量%以上の濃度で溶解し得るポリ乳酸系樹脂を主成分とする接着剤、あるいは、D体/L体の比率が5/95〜95/5のポリ乳酸系樹脂であって、25℃において、酢酸エチル、アセトン、またはアセトニトリルのいずれかに1質量/容量%以上の濃度で溶解し得、KPC溶剤に1質量/容量%となるように溶解した場合の溶液粘度が、クロロホルムに1質量/容量%となるように溶解した場合の溶液粘度よりも大きいポリ乳酸系樹脂を主成分とする、接着剤が提供される。本発明の接着剤は、特に、ポリ乳酸との接着性に優れている。

目的

本発明の目的は、上記問題点を解決するのに好適なポリ乳酸系樹脂を主成分とする接着剤であって、生分解性、耐水性、および接着性、特にポリ乳酸との接着性に優れ、貼り合わせた時に布等の風合が損なわれない接着剤を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

ポリ乳酸系樹脂を主成分とする接着剤であって、該ポリ乳酸系樹脂のD体/L体の比率が5/95〜95/5であり、該樹脂が25℃において、酢酸エチルアセトン、またはアセトニトリルのいずれかに1質量/容量%以上の濃度で溶解可能であり、そして該ポリ乳酸系樹脂が、該樹脂の調製時において、エポキシ化脂肪油重合反応系に存在させることにより得られるものである、接着剤。

請求項2

ポリ乳酸系樹脂を主成分とする接着剤であって、該ポリ乳酸系樹脂のD体/L体の比率が5/95〜95/5であり、該樹脂が25℃において、酢酸エチル、アセトン、またはアセトニトリルのいずれかに1質量/容量%以上の濃度で溶解可能であり、そして、該ポリ乳酸系樹脂の溶液粘度が、下記式(1)を満足するものである、接着剤:(KPC溶剤に1質量/容量%となるように溶解した場合の溶液粘度)>(クロロホルムに1質量/容量%となるように溶解した場合の溶液粘度)・・・(1)(上記式中、KPC溶剤とは、フェノールテトラクロロエタン=6/4(質量比混合溶剤であり、溶液粘度は、20℃条件下、ウベロー粘度管を用いて測定した値である)。

請求項3

更に、酢酸エステル類ケトン類およびアセトニトリルからなる群から選択される少なくとも1つの溶剤を含む、請求項1または2に記載の接着剤。

技術分野

0001

本発明は、接着性生分解性耐水性に優れた接着剤に関する。

背景技術

0002

最近、環境問題の観点から、生分解性合成樹脂であるポリカプロラクトンポリ乳酸などを繊維、フィルムなどの用途に利用する提案がなされており、これらの製品同士を接着させる接着剤が望まれている。繊維あるいはフィルムの接着剤として、従来、非生分解性合成樹脂あるいはラテックス系接着剤が用いられている。しかし、これらの接着剤は、接着性は強いが非生分解性であるため、土中に埋めたてられても分解されることがなく、環境問題を引き起こす虞がある。他方、デンプンポリビニルアルコールなどの接着剤は、生分解性ではあるが、接着性に劣り、耐水性が悪いうえ、かびが生えるなどの問題がある。変性デンプンを用いた接着剤は、生分解性樹脂粉末を水に分散したものであり、比較的強い接着性を有しているが、ポリ乳酸繊維製品に対しては接着力が不充分である。

0003

そこで、ポリ乳酸を主とする接着剤が、検討されている。例えば、特開平10−101911号公報には、紙類の接着剤として、ポリ乳酸とアニオン系乳化剤とからなるエマルジョンが記載されている。また、特開平11−60716号公報には、DL−乳酸などのα−ヒドロキシ酸不飽和脂肪多塩基酸とを重合させて得られる接着剤が記載されている。また、特開平8−92359号公報には、乳酸カプロラクトンとからなる生分解性接着剤が記載されている。しかし、これらの接着剤は、耐水性には優れるものの、繊維、特にポリ乳酸繊維に対する接着性が劣るという問題がある。また、ポリ乳酸樹脂でも、本願のような特性を有していないものを用いると、貼り合わせた布等の風合が損なわれるなど、その布の有する特性が失われるなどの問題がある。

0004

そこで、ポリ乳酸繊維をはじめ、紙などに使用した場合に接着性に優れ、生分解性にも優れた接着剤が望まれている。

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の目的は、上記問題点を解決するのに好適なポリ乳酸系樹脂を主成分とする接着剤であって、生分解性、耐水性、および接着性、特にポリ乳酸との接着性に優れ、貼り合わせた時に布等の風合が損なわれない接着剤を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

すなわち、本発明は、ポリ乳酸系樹脂を主成分とする接着剤であって、該ポリ乳酸系樹脂のD体/L体の比率が5/95〜95/5であり、該樹脂が25℃において、酢酸エチルアセトン、またはアセトニトリルのいずれかに1質量/容量%以上の濃度で溶解可能であり、そして、該ポリ乳酸系樹脂が、該樹脂の調製時において、エポキシ化脂肪油重合反応系に存在させることにより得られるものである接着剤を提供する。

0007

また、本発明は、ポリ乳酸系樹脂を主成分とする接着剤であって、該ポリ乳酸系樹脂のD体/L体の比率が5/95〜95/5であり、該樹脂が25℃において、酢酸エチル、アセトン、またはアセトニトリルのいずれかに1質量/容量%以上の濃度で溶解可能であり、そして、該ポリ乳酸系樹脂の溶液粘度が、下記式(1)を満足するものである、接着剤を提供する。
(KPC溶剤に1質量/容量%となるように溶解した場合の溶液粘度)>(クロ
ロホルムに1質量/容量%となるように溶解した場合の溶液粘度)・・・(1)
上記式中、KPC溶剤とは、フェノールテトラクロロエタン=6/4(質量比混合溶剤であり、溶液粘度は、20℃条件下、ウベロー粘度管を用いて測定した値である。なお、本願において、1質量/容量%とは、溶媒100mlに対して、溶質1gを意味する。

0008

好ましい実施態様においては、更に、酢酸エステル類ケトン類およびアセトニトリルからなる群から選択される少なくとも1つの溶剤を含有している。

0009

上記本発明により、生分解性、耐水性、および接着性、特にポリ乳酸との接着性に優れた接着剤が提供される。

発明を実施するための最良の形態

0010

本発明において、「ポリ乳酸系樹脂」とは、ポリ乳酸を主成分として含む樹脂を意味し、樹脂成分がポリ乳酸のみからなるホモポリ乳酸樹脂、ポリ乳酸と他のポリマーとをブレンドして得られる樹脂、他の共重合可能モノマー成分と乳酸モノマーとを共重合して得られる共重合樹脂を意味する。ブレンド可能なポリマーあるいはモノマー成分としては、生分解性のポリマーあるいはモノマー成分が好ましく、(ポリ)カプロラクトン、コハク酸エステル、(ポリ)ブチレンサクシネートなどが挙げられる。ポリ乳酸は、樹脂全体の50質量%以上含まれていることが好ましい。

0011

本発明の接着剤に用いられるポリ乳酸のD体/L体の比率は、5/95〜95/5であるが、D体よりもL体の比率が大きいことが好ましく、例えば、D体/L体の比率が5/95〜20/80であることが好ましい。

0012

本発明の接着剤に用いられるポリ乳酸系樹脂は、25℃において、酢酸エチル、アセトン、またはアセトニトリルのいずれかに1質量/容量%以上の濃度で溶解し得ることが必要である。このような溶解性を有することにより、接着性が向上する。

0013

本発明の接着剤に用いられるポリ乳酸系樹脂は、さらに、下記の分岐構造あるいは下記の溶液粘度特性を有することが必要である。

0014

本発明の接着剤に用いられるポリ乳酸系樹脂は、ポリ乳酸系樹脂を重合する時にエポキシ化大豆油等のエポキシ化脂肪油を添加して得られるポリ乳酸系樹脂が好ましい。このようなポリ乳酸系樹脂は、分岐構造を有すると考えられ、この分岐構造が接着性の向上に寄与している可能性がある。

0015

本発明の接着剤に用いられるポリ乳酸系樹脂は、KPC溶剤に1%となるように溶解した場合の溶液粘度が、クロロホルムに1%となるように溶解した場合の溶液粘度よりも大きいことが好ましい。ここで、KPC溶剤は、フェノール/テトラクロロエタン=6/4(重量比)の混合溶剤を意味し、1%は1質量/容量%を意味し、溶液粘度は、20℃条件下、ウベローデ粘度管を用いて測定した値である。

0016

本発明の接着剤は、上記分岐構造または上記溶液粘度を有するポリ乳酸系樹脂を主成分とする。このような接着剤は、溶剤型接着剤(例えば、有機溶剤に溶解し被接着物に塗布して使用する接着剤)あるいは、ホットメルト型接着剤(例えば、(1)シート、フィルム等に成形加工し、これを被接着物に接触させた後、加熱溶融させる接着剤、あるいは(2)繊維または不織布、織編物などの繊維製品に加工し、これを被接着物に接触させた後、加熱溶融させる接着剤)などの形態で用いられる。

0017

有機溶剤に溶解して使用する場合、有機溶剤としては、酢酸エステル類(例えば、酢酸エチル、酢酸メチルなど)、ケトン類(例えば、アセトン、メチルエチルケトンなど)、アセトニトリル、ベンゼン類ベンゼンキシレントルエンなど)、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどが挙げられる。好ましくは、酢酸エステル類、ケトン類、またはアセトニトリルを単独で、あるいはこれらを2種類あるいは3種類以組合せて用いる。

0018

溶剤型接着剤の場合、前記特性を有するポリ乳酸系樹脂の濃度は、被接着物の種類により異なるため、以下の濃度に制限されないが、一般的には、1〜50質量/容量%が好ましく、5〜30質量/容量%がより好ましい。

0019

溶剤型接着剤を用いてポリ乳酸繊維を接着する場合、引張強力、引裂強力を重視するときには、接着剤を酢酸エステル類あるいはケトン類に溶解して用いることが好ましい。この場合、接着剤を塗布後、ポリ乳酸系樹脂のガラス転移温度(以下、Tg)以下の温度で乾燥することが好ましい。他方、ポリ乳酸繊維同士の面接着強度を重視する場合は、アセトニトリルまたはアセトニトリルを主剤とする溶剤を用いることが好ましい。この場合、塗布後、ポリ乳酸系樹脂のTg以上、融点以下の熱風で乾燥することが好ましい。このような条件で乾燥すると、ポリ乳酸繊維の一部が溶解して相溶あるいはフィルム化するので、面接着力が向上する。

0020

本発明の接着剤が適用される被接着物の範囲に制限はないが、ポリ乳酸系繊維などのポリ乳酸系樹脂製品、紙、天然繊維などの接着剤として好ましく用いられる。特にポリ乳酸との接着性に優れているので、ポリ乳酸系の製品(樹脂、繊維)などの接着に有用である。また、繊維のフロッキー加工における接着剤としても有用である。

0021

以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこの実施例に制限されない。

0022

実施例1
(ポリ乳酸の調製)L−ラクチドメソラクチドの混合物の全質量に対して、0.3質量%のエポキシ化大豆油を添加し、常法によりポリ乳酸樹脂を得た。得られたポリ乳酸樹脂の性状は、以下の通りである:
数平均分子量(Mn):約7万
重量平均分子量(Mw):約21万
D/L:10/90
溶解性:アセトンに、25℃で、1質量/容量%以上溶解する
1質量/容量%KPC溶剤の溶液粘度(20℃):4.13
1質量/容量%クロロホルムの溶液粘度(20℃):4.01

0023

(接着剤の調製)得られたポリ乳酸樹脂20gを100mlの酢酸エチルに溶解し、接着剤を調製した。

0024

(接着剤の評価)接着強度は、次のようにして測定した。ポリ乳酸織布(タフタ織)に上記調製した接着剤を塗布して、このポリ乳酸織布同士を貼り合わせ、130℃で乾燥した。乾燥後、貼り合わせたサンプルを2.5cm×10cmの大きさに切断し、テンシロンRTM−100)を用いて、引張速度10cm/分で接着部を5cm剥離する強度を測定した。また、上記調製した接着剤をコピー用紙に塗布し、コピー用紙同士を貼り合わせ、同じ方法で接着強度を測定した。

0025

(耐水性の評価)接着強度を測定するためのサンプルを25℃、水中に、攪拌下、24時間浸漬し、水から取り出した後、余分な水分をふき取り、風乾し、接着強度を測定した。

0026

比較例1
比較として、酢酸ビニルを主成分とする市販の木工用接着剤商品名:コニシボンド木工用CH18:コニシ(株)製)を用いて、ポリ乳酸織布(タフタ織)およびコピー用紙をそれぞれ、上記と同様に貼り合わせ、上記と同じ方法で、接着強度を測定した。なお、比較として用いた接着剤は、ポリ乳酸との接着に適しているといわれている接着剤である。結果を表1に示す。

0027

0028

表1に示すように、本発明の接着剤は、比較例の接着剤に比べて、はるかに強力にポリ乳酸繊維および紙を接着する能力を有している。また、耐水性の試験をした結果、実施例1の接着強度に変化はなかったが、比較例1の接着強度は、低下していた。

0029

比較例2
D,L−ラクチドを原料とし、常法により重合を行い、ポリ乳酸樹脂を得た。このポリ乳酸はD/L比が10/90で、アセトンに25℃で1質量/容量%以上溶解したが、1質量/容量%KPC溶剤の溶液粘度(20℃)が3.9、1質量/容量%クロロホルム溶剤の溶液粘度(20℃)が4.1〜4.2であった。

0030

このポリ乳酸樹脂20gを100mlの酢酸エチルに溶解して接着剤を調製し、実施例1と同様に評価しようとしたが、被接着物に塗布した後、溶剤乾燥をすると白化し、接着後にパリパリとなり、タフタ織や紙の風合が損なわれ、かつ脆かった。

発明の効果

0031

本発明の、特定の性質を有するポリ乳酸系樹脂を主成分とする接着剤は、接着性、特にポリ乳酸との接着性に優れ、貼り合わせた時に風合を損なわず、さらに耐水性にも優れた、生分解性の接着剤である。従って、本発明により、環境にやさしい、接着性に優れた接着剤が提供される。

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