平成12年度 研究報告 大分県産業科学技術センター
メンテナンスを考慮した木製脚物家具の研究
一木材とウレタンフォームの分離しやすい接着手法一
古曳博也・豊田修身・山本幸雄
日田産業工芸試験所
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要旨
木製聞物家具（椅子、ソファ）の座面クッション材にはウレタンフォームが一般的に使用される∴修理等のメンテナン
スを想遥して容易に分離できる木材とウレタンフォームの接着手法について検討した．合成ゴム系溶剤型接着剤を塗布づ
る前処理として木材表面にはポリエチレングリコールの水溶液を塗布乾燥させた。接着幅25Ⅲ氾の試験片を1紺C5分熱風
加熱した場合5。81Ⅳのはく離接着力（平均値）で比較的きれいに分離できることが見出せた．
1。はじめに
循環襲社会の構築をめざしブ廃棄物の抑制）リサイクル
化，再資源化に向けた取り組みが様々な分野ではじまって いる．容器包装や家電などの分野では，リサイクル対策の 推進が法規㈲によって義務付けられている1）
家具分野では現在法規制はなされてはいないもののタ 省
資源化や長寿命化を図るなど廃葉物の発生を抑㈲する対策
が推奨されている‖．そのため日常の使用時は機能性や安
全性が充分に確保され，修理などのメンテナンス時や廃棄
時には分離分別が容易に行える構造設計が望まれるJ 椅子やソファなど木製個物家具の場合き廓面クッション
材のへたりが原因で良好な弾力性が損なわれるために廃棄
するケースが多々あるといわれる。そこで今回はクヅショ
ン材の修理を想定して，木材に接着接合されたウレタンフ ォームを容易に分離する方法について検討することとした．
接着接合部を分離する方法としてはプ機械的な方法，物
理的な方法，化学的な方法など2）が知られている。合成ゴ ム系溶剤型接着剤を用いる今回の実験ではブ その接着剤の
性質を考慮して物理的な方法，特に加熱して軟化分離する
方法を採用した。また接着剤のはく雛を促進させるピール
ノブヅププライマー3、、としての役割を検討するためにプ接着 剤を塗布する前に木材表面にはポリエチレングリコ困ルの
水溶液を塗布することとした。この試薬は毒性や刺激性は ばとんどなく比較的安全性の高い物質ヰ）である。ロや皮膚 に触れた場合でも障害をおこすことはまずない巨木財分野
における利用用途としては含漬による寸法安定性の付与5） が知られている。
木材とウレタンフォ山ムの接着モデルをyi g−1に示すサ
2， 研究方法
2．1木材とウレタンフオⅦムの撞着性試験（常態時） 2．て．1試験片の作製
被着材としてハックベリー材（25×3×200私捌き 経木取
り）とウレタンフォーム（密度0，045j 25×ま0×350血m：
ブリジストン化成品西日本㈱製）を用いた。被着材の両者 にタロロブレンゴム溶剤替持養老斉り8那0緑（ノーテw一プ工 業㈱製，以下合成ゴム系接着剤と記す）をスプレー塗布し た（接着面は幅25×長150mm）。ハッタベリー材について
は接着剤を塗布する前に平均分子量購部巨カポリエチレン
ク、リコーール（以下PEGと記す）の5きi 勘15，20％水溶
液をハケで塗布したものとしないも託とを用いた♭ 接着剤 を塗布して約30分室温で乾燥させた後に貼り合せj ハン
ドローラーを用い約100Nで加圧接着したな なお各条件に
おける試料薮は5個とした。 2．仁2 書式験及び評価方法
接着性を評価する方法としてラJ すS K銅54接着剤のは く雛接着強さを評価する180度はく雛試験を基にしたむ 接 着接合後7日以上室温にて放置した試験片を引張り討凝潤
（従来型）
（はく雛促進型）
Fi g。1木材とウレタンフか−ムの接着モデル
平成12年度 研究報告 大分県産業科学技術センター
治異に取り付けた。万能試験機5568型（インストロンジャ
パン㈱製，以下万能試験機と記す）を用いてクロスヘッド
スピード100mm／mi nで引張り，最大荷重を求めた．
2．2 木材とウレタンフォームの加熱は〈離性試験
2．2．1試験片の作製
被着材としてハックベリー材（25×3×200m恥 柾木取
り）とウレタンフォーム（密度0．045，25×30× 350皿n）
を用いた。被着材の両者に合成ゴム系接着剤をスプレ… 塗
布した t 、接着面は幅25×良150m皿）．ハックベリー材につ
いては接着剤を塗布する前にPEGの20％水溶液をハケ
で塗布したものとしないものとを用いた。接着剤を塗布し
て約30分室混で乾燥させた後に貼り合せ，ハンドローラ
ーを用い約川ONで加圧接着した。なお各条件における試
料数は5個とした．
2．2，2 書式験及び評価方法
はく酢容易性を評価する方法として，J I S K6854接着
剤のはく離接着強さを評価する180度はく離試験を基にし
た．接着剤塗布後7日以上室温にて放置した試験片を60，
100ぅ14（）OCに設定した恒源塩燥磯MOV−212型（三洋電気㈱ 製，以下恒温乾燥機と記す）で5分間加熱した後取り出し，
さらに1分間放冷したものを引張試験用の治異に取り付け
た。万能試験機を用いてクロスヘッドスピード100mm／mi n
で引張りはく離接着力を求めた．はく離接着力は少なくと
も100皿血のはく離長さにおける平均はく離力（Ⅳ）で求め た。また試験条件によっては接着面がはく離せずにウレタ
ンフォームが切断する場合が認められたがその場合は最大
荷重を求めた。なお接着暦の温度変化については，被覆熱
電対線を試験板の中央部に取り付けて測定した．
3。 結果と考察
3．1常態時の接着強さについて
加熱による分離の容易性を検証するためにハックベリー
材には前処理として様々な濃度のPEG水溶滴を塗布乾燥
させた。ぎ皇g。2に常態時の接着強さ（180度はくり接着強
度）を示す。なお試験片のPEG平均塗布量は58g／mZ，ま
た接着剤平均塗布量は120g／m2である．いずれの試験片も 引張り操作によって最終的にはウレタンフォームがⅦ断し
て試験を終えた匂 強度値はPEG塗布による処理の／首無に
関わらず33．4∼35．5N（平均値）とほぼ同様の値を示した。
また接着層の状況は芦 PEGを塗布しない試験片）5％水
溶液及び墨％水溶液を塗布した試験片には接着はく離は認
められなかったがヌ ー5％水溶液は塗布した試験片は接着幅 の用％程度J また20％水溶液を塗布した試験片では接着幅
の50％梓度に接着はく離が確認できたむ
PEG塗布による処理の有無に関わらず強度値がほぼ同
様であった理由としては，木材とウレタンフォームの接着
︵訳︶甚︶州道斡璧二∪
︵
Z
︶撃廻感︰◎
い
ト
︵
h
U
4
未 5％ 1哨 15％ 2硝
PEGの水溶液濃厚 Fi g．2 木材−ウレタンフォームの接着強さ
接合部で分離がはとんど進行せず，結果的にウレタンフォ
ームの引張り試験と同様な試験操作となったためであると
思われる．すなわち今回の実験で求められた強度値はウレ
タンフォームの引張り破壊荷重を示しているものと考えら
れる白 木材とウレタンフォーム間の接着力は今回求められ
た強度値（ウレタンフォームの引張り破壊荷重）よりも大 きい値となることが予想され，このことから常態時に使用
する場合20％水溶液程度のPEG濃度であれば強度低下は
おこらないものと判断できる．
接着接合部のはく離状況については，PEG濃度が高く
なるに従って分離しやすくなる傾向を示した。接着力が発
揮される因子のひとつに投錨効果6）が関与しているといわ
れているが，PEGを塗布することにより木材表層にPE
Gの膜が形成され，接着剤が木材に浸透する量が制限され
たためではないかと想像できる。今回の実験では実証され
ていないがより高濃度のPEGを塗布することによって，
木材と接着剤との界面で働く分子間引力を低】F7）させるな んらかの作用が生じているものと考えられる．
3．2 加熱による接着はく離の促進について
Fi g。3に木材とウレタンフォームを接着接合した試験片
の加熱後のはく離状況をフ またFi g．引こは接着層の温度変
化の状況を示す。なお試験片のPEG平均塗布量は67g／m2，
また接着剤平均塗布量は144g／m2である。■ PEGを塗布し
た試験片はいずれの加熱条件の場合においても木材とウレ
タンフォー、ムがきれいに分離され〕ピールアッププライマ
ーとしての役割を果たすことが確認できた．はく離接着力
は加熱温度が高くなるに従って低くなる傾向を示し，
1400Cの恒温乾燥機で5分加熱した場合は5．81N（平均値）
という値で分離できた＆ 一方PEGを塗布しない試験片は，
加熱温度が高くなるに従って弓ほ長り操作の初期にははく群
が認められるものの途中ではく離しなくなり，いずれの加
熱条件の場合においても最終的にはウレタンフォームが切
平成72年度 研究報告 大分県産業科学技術センター
PEG
末塗布材 … PEG
塗布材
0
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PEG塗布材 PEG未塗布材 10
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加熱及び放冷暗問（分） Fまg。7 接着層の温度変化 60 100 140 60 100 140
加熱温度（OC）
Fi g．6 加熱による接着はく離状況
を塗布した場合でも強度低下は認められなかった。
今回は小サイズの試験片を用いた実験であったため熱源
として恒温乾燥機を用いた．しかし大型の家具を対象とす
る場合には，ホットエアガンなどを熱源に用い集中的に加
熱するほうがより実用的であると考えられる．今後も引き
続き検討を加えていきたい．
実際のところ木製脚物家具は様々な接合技法の組み合わ
せによって一つの構造体が形成されている．分属する隠そ
れぞれの持合箇所において適切な方法を採用していくこと
はたいへんなことである今 できれば最初から分離分別がし
やすいような構造設計がなされていることが効率的である
と思われる．
5．謝 辞
本研究の遂行にあたり，接着剤を提供していただいたノ
ーテ… プ工業株式会社の皆様にお礼申し上げます±
参考文献・資料
1）循環型社会関連6法案：ht t p：／／ww閣∴r eCyCl e，gr 。j p／
迅aj i me21．ht 皿1
2）井上雅雄：先端接着接合技術｝（2000），P69−72）拓）
エヌジーティー．
3）沖津俊直：接着剤の実用知識（第2版），（ま996），p
83−84，東洋経済新報社．
4）ニッサンポリエチレングリコール：日本油脂㈱．
5）後藤輝男他：木材利用の化学，（1986），p264−268，
共立出版㈱．
6）小野呂孝：新版接着と接着剤，（1991），p2，（財）日
本規格協会
7〉堀岡邦典他：東京農工大学農学部演習林報告，p18−
19，（1966）． 断した．実験で求められた強度値さま，ウレタンフォームの
弓ほ良破壊に伴う値であり，加熱温度の高低によって強度値
に差異が生じたのはウレタンフォー、ムの加熱の程度によっ
て耐久性に優劣が生じたためであると思われる．
合成ゴム系接着剤はもともと耐熱性に劣り，加熱するこ
とによって溶融化する傾向がある．加熱溶融によって接合
接着強度は低下する傾向を示すと思われるが，しかし木材
表面に塗布した接着剤が木材表面からきれいにはく離する
までには至らない．
PEG塗布した試験片では，分離されたウレタンフォー
ム側に接着剤が付着していることが確認できた．すなわち
木材とPEGの界面あるいはPEGと接着剤の界面ではく
離現象がおこっていると考えられる．PEGが木材側に付
着しているのか接着剤側に付着しているのか，またなぜ分
離しやすくなるのか今回の実験では実証されていないが，
平均分子量4000のPEGの融点は53∼560C4〉であることか
ら，接着層の温度がおよそ600C以上に加熱されることによ
り溶融化現象が生じ，常態の場合以上に界面はく離がしや
すい状況となっているものと考えられる．
4．まとめ
容易に分離できる木材とウレタンフォームの接着手法を
検討した今回の実験により以下の結果が得られた．
（1）前処理としてPEGの水溶液を木材表面に塗布した
場合，接着層を加熱することによって木材とウレタンフォ
ームはきれいに分離された．
（2）はく離接着力は加熱温度が高くなるに従って低くな
る傾向を示し，接着幅25皿mの試験汁を1400Cの熱風乾燥機
で5分加熱した場合5．81Nのはく離接着力（平均値）で分
離できた．
（3）常態時における接着強さはPEG塗布による処理の
有無に関わらずほぼ同様な値を示し，PEGの20％水溶液
