木材加工教育の実践に関する研究(第17報) : 常温硬化性接着剤の接着性能について

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(1)Title. 木材加工教育の実践に関する研究(第17報) : 常温硬化性接着剤の接着性能について. Author(s). 金田, 弘. Citation. 北海道教育大学紀要. 教育科学編, 49(2): 121-134. Issue Date. 1999-02. URL. http://s-ir.sap.hokkyodai.ac.jp/dspace/handle/123456789/157. Rights. Hokkaido University of Education.

(2) . ９巻第２号北海道教育大学紀要（教育科学編）第４. 平成１１年２月. ２４９ｉｏｎ）Ｖｏエｉｏｎ（ＥｄｕｃａｔｉｔｙｏｆＥｄｕｃａｔＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｏｋｋａｉｄｏＵｎｉｖｅｒｓー，Ｎｏ．. Ｆｅｂｒｕａｒｙ，１９９９. 木材加工教育の実践に関する研究（第１７報）常温硬化性接着剤の接着性能について金. 田. 弘. 北海道教育大学函館枝技術教室. Ｓｔｕｄｉｅｓ. ｏｎ. ｉｏｎ（１）７ｔｈｅＰｒａｃｔｉｃｅｏｆＷｏｏｄｗｏｒｋｉｎｇ驚ｄｕｃａｔ. ｏｎｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔ・ｌ・ｅｓｏｆｒｏｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｔｔｉｎｇａｄｈｅｓｉ ÷ ｖｅｓ. ＨｉｒｏｍｕＫＡＮｍ嵐ＤＡ. ＨＬ山；ｉｄＵｉｔｙｏｆＥｄｕｃａｔ【ｏｄａｔｅＣａ・ｏｎｉ … 丑Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＨａｌｌＴｅｃ誼１０ｌｏｇｉ〔ｎｐｕｓｃ，Ｏａｏｎｖｅｒｓ. Ｈ叫【ｏｄａｔｅ０４０一８５６７. Ｓｕｎｕｍａｒｙ. ｉｏｇａｄｈｅｓｉｖｅｓｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄｆｏｒｕｓｅｉｎｗｏｏｄｔｔＢｏｎｄ無ｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅ. ｐｒｏｃ‐. ｉｏｎｉｎｉ山山ｏｒｈｉｇｈｓｃｈｏｏｌｓ．ｅｓｓｉｎｇｅｄｕｃａｔ１ｏｗｓ‐ ｉｚｅｄａｓｆｏ１Ｔｈｅｒｅｓｕ１ｔｓａｒｅｓｕｌｌ亘ｎａｒ. （１）. ｉｉｏｎｓＳｏｋｍａｎｄｓｏｋｕｉ－ＰＶＡｃｌｎｉｘｔｕｒｅｓｈｏｗｅｄｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｙｈＵｎｄｅｒｎｏｒｍａｌｃｏｎｄｉｔｇｈｃｏｍ‐ ，. ｉｌｕｒｅｌ止ぬｎｇＰＶＡｃｉｎＳｏｋｕｉｗａｓｐｒｅｓｓｉｏｎｂｌｏｃｋｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｗｏｏｄｆａ ‐ Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｌ. ｉａｎｄｉｌｄｄｈｔｉｌｙｒｅｃｏｇｎｉｌｌｉｔｔｗａｓｐｏｓｓｉｂｌｅｔｏｕｓｅｓｏｋｕｚｅｄ．Ｆｒｏｍｔｈｓｒｅｓｔｃｌｅａｒ，ｔｗａｓｃｏｎｃｕｅｔａｓｏｋ山一ＰＶＡｃｌｎｉｘｔｕｒｅｓ. （２）Ｂｉｇｈｔｔ｝やｅｓｏｆｒｏｏｍ. ｉｇｈｓｃｈｏｏｌｓ‐ ｉｖｅｓｆｏｒｐｒａｃｔａｓａ（遁ｅｓｌｃｌｎｇｗｏｏｄｔｅｃ恒ｌｏｌｏｇｙｉｎｉ山国ｏｒｈ. ｌａｔｉｏ］｝ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｔｔ血ｇａ（遁ｅｓｉｖｅｓｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄｔｏｄｅｔｅｒ１Ｐｉｎｅｔｈｅｒｅ. ｉｎｇｔｉｌ牡ｐｓｂｅｔｗｅｅｎｐｒｅｓｓ１１ｌｅｓ. ａｎｄ. ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ. ｂｌｏｃｋ. ｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈ，. １ｕｒｅ・ｗｏｏｄｆａｉ. ｉｉｎａ（遁ｅｓｉｌｄ切ａｌｖｅｎｅｓｓｉｎｏｂｔａｉｎｉｎｇｈｉｇｈｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈａｌ・ｏａｃｒｙｌａｔｅｒｅｓｖｅｓｈｏｗｅｄｒａｐｉｄｅｆｆｅｃｔｉｍｅｒｌｕｒｅｂｙｔｈｅｕｓｅｏｆａｐｒｗｏｏｄｆａｉ ‐. ｉｎａ（地ｅｓｉｖｅｓｎｅｅｄｅｄｔｏｂｅｐｒｅｓｓｅｄｌｔｗａｓｒｅｃｏｇ匝ｚｅｄｔｈａｔＰＶＡｃ，ｃａｓｅ，ＰＲＦ，趣虹ＡＣ，ＰＶＡ－工ｌｕｒｅｆｏｒｔｈｒｅｅｔｏｓｉｘｈｏｕｒｓｔｏｏｂｔａｊヒロｈｉｇｈｓｈｅａｒｓｔｒｅｎ郡ｈａｎｄｗｏｏｄｆａｉ ‐ ｉｎａｄｈｅｓｉｉねｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓａｎｅｆｌｎｔｈｅｕｓｅｏｆＰＲＦａｎｄｅｐｏｘｙｒｅｓｖｅｓｓｌｎｇｔｈｅｐｒｅｓｓ－，ｒａｌｉｅｓ，ｓｕｃｈａｓｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｗｏｏｄｆａｆｅｃｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｂｏｎ両ｎｇｐｒｏＰｅｒｔｉユｕｒｅ ‐. （）３. Ｔｈｒｅｅｋｊじｏｄｓｏｆｒａｐｉｄ－ｃｕｒｉｎｇｔ刃コｅＰＶＡｃａ（遁ｅｓｉｖｅｓｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｒｅｌａｔｉｏ］｝. ｌｕｒｅｌ士ｉｏｃｋｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｗｏｏｄｆａｉｓｐｓｂｅｔｗｅｅｎｓｈｏｒｔＰｒｅｓｓｉｎｇｔ江口ｅａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｂｌ ‐ Ａｓａｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｉｄｔｅｒ【癒ｉｎｅｄｔｈａｔｒａｐｉｄ．ｃｕｒｉｎｇｔｙｐｅｐＶＡｃａｄｈｅｓｉｖｅｓｈａｄｓｕｐｅｒｉｏｒ，ｔｗａｓｅ. ｉｇｈｓｈｅａｒｓｔｒｅｎモじｉｎｇｔｈｉｎｃｏｍｐａｒｌｓｏｎＷｉｔｈｔｈｅｓｈｅａｒｉｍｅｓ（５～１５ｍｉｎｕｔｅｓ）ｉｓｅｔｔｎｒｅａｃ垣ｎｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｎｏｒｍａｌｔｙｐｅｓｏｆＰＶＡｃ．１２１.

(3) . 金. 田. 弘. １．はじめに. 近代の木材加工技術の中で重要な位置を占める接合領域に関して接着は最も汎用的技術になり接着剤，，や接着工法の開発は目覚ましいものがある‐ 中学校の木材加工実習においても，材料や部材の接着がごく一般的に行われ接着剤の使用体験も日常的，である．しかし，それにもかかわらず接着や接着剤の学習は学習時間の制約から非常に簡単にすまされて，いるのが現状である．そこで，本報では木材加工の実習に一般的に用いられる常温硬化性接着剤を取上げ種々の接着剤の接着，性能について，授業や実習で参考になるであろう問題に関して実験結果のいくつかを紹介する．２．木材加工と接着・接着剤木材加工に接着や接着剤の果たす役割は，非常に大きい‐ 近年の木材加工では接合の主流は接着であり，，様々な接着剤や接着技術が使われて大きな効果を上げている．接着剤についてみれば，木材加工に使用される種類は多くそれぞれが特色のある性能をもち小さな木，，工品の接着から大きな平面材料（合板，ボード類）軸材料集成材（単板積層材）の製造に至るまで，，，接着剤は木工品や木質材料，部材の製造等に欠くことの出来ない材料になっている．木材加工の実習にあたっても，材料や部材の接合には釘と並んで接着剤が利用されるケースが非常に多，い．しかし，中学校の教科書では，接着や接着剤に関する記述は少なく木材加工技術に重要な位置を占め，るこの分野の扱い方は十分とは云い難い．）で報告したように中学一年生を対象にしたアンケートの結果によれば接着剤を使た体事実，前報１っ，，験は多くの生徒がもっているにもかかわらず，釘接合と接着接合の違いの理解については必ずしも満足な，結果は得られていない．接着や接着剤の学習の必要性を痛感している．）））・３・４３．常温硬化性接着剤について２. ）によれば室温硬化接着剤（Ｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｔｔｉｎａｄ‐ 常温硬化性接着剤の定義は，木朔ｒ工学辞典２ｇｉｈｅｓｖｅ）と称され，２０～３０℃ の温度範囲で硬化する接着剤で，各種のエマルション，ゴム系接着剤，エポキ. シ樹脂系接着剤などが挙げられている．）によれば室温硬化型は接着剤を塗布し乾燥硬化する場合の条件によて分類された接着剤の実際知識３っ，１グループであり，さらに溶剤乾燥型，触媒添加型，湿気硬化型，嫌気性に分類される．）によれば室温の状態で接着剤が硬化して接着を完結できるものを常温硬化型あるまた，木材の接着４，，いは常温接着用，室温接着用などというとしている．以上，常温硬化性接着剤の定義を見てきたが，要約すれば，室温（前述の温度範囲より実際はもう少し広い）で使用出来る（硬化反応が起こり，適正な接着強度を発現する）実用的な接着剤といえよう‐ 中学校の木材加工の実習で使用される接着剤は，当然のことながら常温硬化性接着剤が中心となる．設備の点から考えても，熱圧締する必要のある熱硬化性接着剤は，どんなに性能がよくても使用することが難しい．また，作業能率の上から考えれば，常温硬化であっても，出来る限り硬化反応の早いものが望ましい．使い易さも実習用接着剤としては重要な点であり，触媒（硬化剤，架橋剤）を使うタイプは使い難くく，，可使（用）時間の短いものも同様である．１２２.

(4) . 木材加工教育の実践に関する研究（第１７報）. 種類の多い常温硬化性接着剤ではあるが，上に述べたように考えれば，木材加工の実習用として使えるものは限定されることになる．. そこで，実習に使用する常温硬化性接着剤に関する基礎資料を得ることを目的として，一般的な数種類の接着剤の接着性能を比較した．さらに，木材加工の実習用接着剤として広く使われている酢酸ビニル樹脂エマルションの短い圧締時間内における接着強度の発現状態を，いくつかの速硬化性タイプについて調べた．４．数種類の常温硬化性接着剤の接着性能について４・１. ）続飯をはじめとする数種類の接着剤の接着強度および木部破断率の比較５. 続飯（そくい）は昔から使われてきたでんぷん系接着剤である．飯粒をへらでつぶし練って使用する‐ 最近は酢酸ビニル樹脂エマルションをはじめとする合成樹脂系接着剤が普遍化したため，使用は限定されている．しかし，中学校の実習用接着剤は，必ずしも合成樹脂系のものである必要はなく，接着剤の変遷，適正品質，省資源等を考慮すれば，使用条件によっては，続飯や続飯をベースにしたものであってもよい‐. ここでは，続飯と酢酸ビニル樹脂エマルションの混合物をはじめとする接着剤の接着性能について，２，３の性能試験により比較検討した．（）材料１被着材は，気乾比重約０４１のラワン柾目材を，接着剤は表１に示すように続飯と続飯－酢酸ピニル樹脂エ ‐ マルション混合物４種類を含む計１５種類を冷圧（室温）で使用した．続. 飯. Ｓｏｋｕｉ（ｒｉｃｅｐａｓｔｅ）. インブテン－無水マ. ｌｓｏｂｕｔｅｌｌｅ. レイン酸共重合体樹脂（α －オレフィン・無水マレイン酸樹. －△ｄａｌｅｉｃ－Ａ－ｎｈｙｄｒｉｄｅ－. 続飯一酢酸ピニル樹脂. Ｓｏｋｕｉ. 混合物. ＰＶＡｃ. 続飯－酢酸ピニル樹脂混合物. Ｓｏｋｕｉ. 続飯一酢酸ピニル樹脂. Ｓｏｋｕｉ. 混合物. ＰＶＡｃ. 続飯－酢酸ビニル樹脂混合物. Ｓｏｋｕｉ. ｌｏｏ. シアノアクリレート. ＣｙａｎｏａＣｒｙ. ＰＶＡｃ. ｌｏｏ. 樹脂. －ｌａｔｅ. 酢酸ビニル樹脂. ＰＶＡｃ. エポキシ樹脂. Ｅｐｏｘｙ. フェノールーレソワレシ. Ｐｈｅｌｌｏｌ－Ｒｅ. ノール共縮合樹脂. Ｓｏｒｃｉｎｏｌ. 水性ビニルウレタン樹脂（水性高分子－インシアネート系）. ｌｏｏｌｏｌｏｏ. ＰＶＡｃ. ２５ｌｏｏ５０. 脂）. ＣｏｐｏｌｙｍｅｒｑＭＡＣ）. カゼイン. Ｃａｓｅｌｎ. 大豆グルー. 合成ゴム系. Ｓｏｙ. Ｂｅａｎ. Ｍｅａｌ. ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＲｕｂｂｅｒ. ＰＶＡ－ｌｓｏｃｙーａｎａｔｅ. 繊維素系. Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ. 表１使用接着剤. （２）実験方法試験片は図１に示す通り，幅２５ｍｍ，長さ（繊維方向）３０ｍｍ，厚さ１ｏｍｍのブロックを，接着面が２５ｍｍ×２５ｍｍ. になるように平行接着した‐ 圧締は，シャコ方力により２４時間室温で行った．接着性能の評価は，次の３通１２３.

(5) . 金田. 弘. りの環境条件下で圧縮せん断法による接着強度（最大破壊荷重を接着面積で除した値）と木部破断率の低下により行った．試験片の個数は，各接着剤ともに１条件５個である．工．常態. いかなる前処理をもしないで接着強度，木部破断率を測定する．試験片の含水率は約１３％である．江．乾湿くり返し飽湿デシケータ中での吸湿８日間と６０℃の熱気乾燥３日間を１サイクルとして，３サイクル処理後接着強度と木部破断率を測定する．試験片の含水率変化は，１３％～２４％～０％～２４％～０％～２４％～０％である．. ｍ．飽湿飽湿デシケータ中で８日間吸湿後接着強度. ，木部破断率を測定する．試験片の含水率は，繊維飽和点に近. くなる．. （３）実験結果および考察続飯および続飯－酢酸ビニル樹脂エマルション混合物接着剤の常態，乾湿くり返し，飽湿の条件下における接着強度，木部破断率の変化は，図２に示す通りである．常態での続飯の接着力は，５話程度とか０ｋｇｆ／ｃなりの値が認められ，続飯に対する増強剤としての酢酸ピニル樹脂エマルション混入量の増加に伴って，接着強度はほぼ直線的に増加する．混入の効果は十分に認められる．吸湿，乾燥のくり返し処理後の接着強度は，それぞれの混入量においていくぶん低下するが，乾燥後に測定したこともあって，かなりの程度回復している．しかし，飽湿状態に放置して吸湿させ，繊維飽和点に近い状態にしたときの接着強度は，酢酸ビニル樹脂エマルションの混入の如何にかかわらず，大きな低下を示す．ベースになる続飯がでんぷん質であることと，エマルションである酢酸ビニル樹脂接着剤の耐湿性が期待出来ないことを考慮すれば，この条件下での混入効果は期待できない．木部被断率については，いくぶんの変動は認められるが，常態および乾湿くり返し条件下での値はかなり大きく，酢酸ビニル樹脂エマルションの混入効果は，接着強度の場合と同様に認められる．吸湿後の木部破断率は，混入の如何にかかわらず，続飯，酢酸ピニルエマルション接着剤と同様に零であり，界面剥離となる．木部破断率の低下と接着強度の低下が，この条件下では，よく一致している．続飯および続飯－酢酸ピニル樹脂エマルション接着剤混合物とほかの接着剤の常態，乾湿くり返しおよび飽湿の条件下での接着強度，木部破断率の比較ならびに変動の状態を，図３，図４に示す．常態，乾湿くり返しの条件下では，続飯の接着強度は大豆グルー，合成ゴム，繊維素系の接着剤のそれらに匹敵する．また，続飯に対する酢酸ビニル樹脂エマルション接着剤の混入量を多くすることによって，い. くつかの合成樹脂系接着剤とほぼ同程度の接着強度が求められる．吸湿下では，続飯，続飯－酢酸ビニル樹脂接着剤混合物，カゼイン，大豆グル一等の接着強度は，当然のことながら低い．これに対して，いずれの条件下においてもフェノール・レゾルシノール共縮合樹脂接着剤，. インブテン－無水マレイン酸共重合体樹脂接着剤（αーオレフイン・無水マレイン酸樹脂接着剤），水性ビニルウレタン樹脂接着剤（水性高分子－インシアネート系接着剤），シアノアクリレート樹脂接着剤の接着強度は良好な結果を示している．フェノール・レゾルシノール共縮合樹脂接着剤の接着強度が，ほかにくらべて若干低いのは，接着時の硬化温度がいくぶん低かった影響と考えられる．続飯および続飯－酢酸ビニル樹脂接着剤混合物とほかの接着剤の常態および乾湿くり返しの条件下におけ１２４.

(6) . . 木坤ず加工教育の実践に関する研究（第１７報）. る木部破断率を比較すると，カゼイン，大豆グルー，合成ゴム，繊維素系接着剤を除いて，いずれもほぼ良好な結果を示している‐ 吸湿下においては，フェノール・レゾルシノール共縮合樹脂接着剤，インブテン－. 無水マレイン酸共重合体樹脂接着剤（α－オレフィン・無水マレイン酸樹脂接着剤），水性ビニルウレタンを除いては，木部破樹脂接着剤（水性高分子－インシアネート系接着剤），シアノアクリレート樹脂接着剤断率を認めることは出来ず，この結果は接着強度の場合とよく一致している‐ 図５は，常態および吸湿下における接着強度と木部破断率の関係を示したものである．常態では，接着強度，木部被断率ともに良好な値を保持している続飯，続飯－酢酸ピニル樹脂エマルション接着剤混合物をはじめとする接着剤が，吸湿下ではフェノール・レゾルシノール共縮合樹脂接着剤，インブテン－無水マレイ. ン酸共重合体樹脂接着剤（α－オレフィン・無水マレイン酸樹脂接着剤），水性ピニルウレタン樹脂接着剤接着性能に低下をきた（水性高分子－インシアネート系接着剤），シアノアクリレート樹脂接着剤を除いて，すことがよく判る．合成樹脂系接着剤と非合成樹脂系接着剤の差が，非常に大きくあらわれている．. ２５. １０. ④. （ｍｍ）ａｘｉｓｏｆｗｏｏｄ. ２５Ｘ２５. 図１圧縮せん断試験片ｒｃｏｎ ÷㈹ーｎ翼三善鞘尾「ゴｉｉｔｏｎｉ. ｃ. ＠. （琵８ｏ≧ ヂ）ｍ等」－. ぎ書喜ぶ誓拝ｈｉｇｈｈｕｍｉ. ｄｉｏｎ学窓Ｃ二. ＸＵＯ」鴎ＺＯー所前山α＆ＸＯＵ. . … ５０９携「. 図２続飯，酢酸ビニル樹脂，続飯－酢酸ビニル樹脂混合物の接着強度，木部破断率の比較１２５.

(7) . . . 金田. 弘. ＾や裏望）ェ毎畜巴の安坐のき９ｍＺＯ済の山住×８. ｈｉｄｉｔｉｔｉｇｈｈｕｍｉｏｎｙｃｏｎｄやー. . ｇ１８－０. ｆ. 。. －－. も. . 図３１５種類の接着剤の常態，乾湿くり返し，飽湿下における接着強度の比較. ？. . －. も. －. 墨. . . . . . ｈｉｇｈｈｕｎｎｉｄｉｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎ. （Ｅび）エトＯＺ山αトのェ選Ｎ αく山工のＸＵ○」ｍＺＯ－のの山αＡＸＯＵ. ＰＶＡＣ. . の. １００～）」～. はｓｅ１ｎ. ００葛璽三森１塾. ◎. ５０ｓ．ｍ．ｂ. ＥＰ０‐. ーつＵぎ１ｏｏ. ◎ ＳＩＯＯＰＶａｃＰｖａｃｌｏｓｏｋｕｉ. ◎. ＝. ＰＶＡ‐ ｌ ◎. ｃｙａｎｏ‐. ＡＣ. Ａｃ．ｃｅーーｕｔｏｓｅ. ｉｓｏｋｕ. ５０. ◎. ２５. Ｃｅーｌｕｔｏｓｅ. ００. ，００. ／ＷＯＯＤＦＡＩＬＵＲＥ（０）。. ００. ｓｅｌｇｍ. ｌｏｏ. １００照夢ｃ納坪８１９５０. ，０Ｏ. ０ＷＯＯＤＦＡＩＬＵＲＥ（／）。. 図５常態および飽湿下における１５種類の接着剤の接着強度と木部破断率の関係. １２６. . 図４１５種類の接着剤の常態，乾湿くり返し，飽湿下における木部破断率の比較. ｉｏｎｎｏｎ「ｎａーｃｏｎｄｉｔ. . 丁. . Ｉー. Ｈ. . や.

(8) . 木材加工教育の実践に関する研究（第１７報）. ４・２. 酢酸ビニル樹脂工マルションをはじめとする数種類の接着剤の接着強度，木部破断率の発現状況. ）の比較６. 常温硬化性接着剤の接着強度および木部破断率の発現状態はさまざまであり，早いもので数十秒から，遅いもので数時間の長さにわたっている．立ち上がりの接着強度の大小は，その後の作業性に影響するところが大きく，実習用接着剤の適否にも関係する．ここでは，前項で使用した１５種類の接着剤から続飯，続飯－酢酸ビニル樹脂エマルション接着剤混合物，大豆グルー，ゴム系等を除いた８種類の接着剤をとりあげ，これらの接着剤の接着強度および木部破断率の発現状態について考察した．（１）材料４５のラワン材を，接着剤は酢酸ビニル樹脂エマルションをはじめとする８種類を冷被着材は気乾比重約０ ‐. 圧（室温）で使用した．（２）実験方法実験方法は，４・１と同様である‐ ３（）実験結果および考察各接着剤の圧締時間と接着強度，木部破断率の発現状態の関係は，図６，図７に示す通りである．接着強度については，酢酸ビニル樹脂エマルション接着剤の発現がかなり早く，１時間の圧締で７０ｋｇｆ／ｃ孟程度の. 大きな値を示している．酢酸ビニル樹脂エマルション接着剤と比較するために用いた硬化剤，架橋剤使用のインブテン－無水マレイン酸共重合体樹脂接着剤（αーオレフィン・無水マレイン酸樹脂接着剤），水性ビニルウレタン樹脂接着剤（水性高分子－インシアネート系接着剤）の接着強度の発現状態は，酢酸ビニル樹脂エマルション接着剤に比べてやや遅く，インブテン－無水マレイン酸共重合体樹脂接着剤（αーオレフィン．無水マレイン酸樹脂接着剤）では，ほぼ３時間，水性ビニルウレタン樹脂接着剤（水性高分子－インシアネート系接着剤）でも，同程度の圧締を最低必要とする．この実験結果から考察すれば，理想的には，２４時間～４８時間の圧締が必要なことが認められる（本実験に使用した水性ピニルウレタン樹脂接着剤は，標準タイプであり，接着強度の発現のもっと早いタイプもある）．フェノール・レゾルシノール共縮合樹脂接着. 剤は，接着強度の発現にほぼ６時間～１２時間を要し，４８時間圧締まで接着強度の増加が認められ，インブテン－無水マレイン酸共重合体樹脂接着剤（α－オレフィン・無水マレイン酸樹脂接着剤），水性ビニルウレタン樹脂接着剤（水性高分子－インシアネート系接着剤）の場合と同様，４８時間程度の圧締を必要とする．圧締時間の短縮を目的として，６０℃の加熱処理により接着剤の硬化を促進すると，１２時間の室温での圧締が１時間の加熱処理に短縮されることが判る‐ 証とかなり大きな接着強度を示し，４カゼイン接着剤は，３時間の圧締で約８０ｋｇｆ／ｃ８時間までいくぶん増加の傾向にある．常態においては，この接着剤の実習用としての利用は，もっと考えられてもよいと判断される．セルロース系接着剤は，十分な接着強度の発現にほぼ２４時間を必要とする．ほかの接着剤に比べ，最終強度がかなり小さいため，実習用として使用する場合，その使用範囲は制限されることになる．以上の接着剤に比べ，速硬化性のエポキシ樹脂接着剤，瞬間接着剤のシアノアクリレート樹脂接着剤の接孟未満と小０分間の圧締で接着強度は２０ｋｇｆ／ｃ着強度の発現はかなり早い‐ エポキシ樹脂接着剤が，１５分～３さく，接着強度の発現にほぼ１時間を要するのに対して，シアノアクリレート樹脂接着剤は，１５分の圧締で１２７.

(9) . 金. 田. 弘. 約４達の接着強度を示し，本実験に用いた接着剤の中では，最も早い発現状態が認められた．０ｋｇｆ／ｃ一方，木部破断率の発現状態も，接着強度の場合とほぼ類似した傾向を示す．酢酸ビニル樹脂エマルション接着剤，インブテン－無水マレイン酸共重合体樹脂接着剤（α ーオレフィン．無水マレイン酸樹脂接着剤），. 水性ビニルウレタン樹脂接着剤（水性高分子－インシアネート系接着剤）の間では，酢酸ビニル樹脂エマルション接着剤の木部破断率の発現が早く，３時間の圧締でかなり大きな値を示すことが認められる．インブテン－無水マレイン酸共重合体樹脂接着剤（α－オレフィン・無水マレイン酸樹脂接着剤），水性ビニルウレタン樹脂（水性高分子－インシアネート系接着剤）では，木部破断率の発現には，ほぼ１２時間～２４時間程 ▲ 度の圧締を要する‐ フェノール・レゾルシノール共縮合樹脂接着剤は，６時間の圧締で約５０％の木部破断率を示すが，十分な木部破断率の発現には１２時間～４８時間を要することが認められる．また６０℃加熱処理では，１時間圧締で１００％の木部破断率を示し，接着強度の場合と同様に加熱処理による接着剤の硬化促進の大きいことが判る．. カゼイン接着剤の木部破断率の発現は，接着強度の場合と同様にかなり早く，３時間圧締で５０％程度の値を示している．セルロース系接着剤の木部破断率は，圧締時間の長短にかかわらず常に零であり，界面剥離を示し，接着強度の小さいこととよく一致している‐. エポキシ樹脂接着剤の木部破断率の発現には，約６時間の圧締を要し，２４時間圧締で１００％の値を示したが，逆に４８時間圧締では低下した結果となった‐ シアノアクリレート樹脂接着剤の木部破断率の発現は，接着強度のそれに比べて遅く，３時間程度の圧締ではかなり小さな値を示している．以上述べたごとく，セルロース系接着剤を除くほとんどの接着剤で，接着強度と木部破断率の発現状態は，かなり類似していることが認められる‐ 図８，図９には，圧締６時間までの接着強度と木部破断率の発現状態を各接着剤ごとに示した‐ 図６，図７に示したデータに，エポキシ樹脂接着剤の加熱温度を４０℃，６０℃，９０℃にした場合とシアノアクリレート樹脂接着剤にプライマー（下塗り剤）を使用した場合のデータを加えた．接着強度および木部破断率の値が，どの程度で十分であるかを決定することは，使用条件によることであり難しいことであるが，続飯の接着強度値を参考にして，接着強度は５粛０ｋｇｆ／ｃ０％とすれば，１時間までの圧締時間で十分な接，木部破断率は５着強度を発現するのは，シアノアクリレート樹脂接着剤，６０℃加熱のフェノール・レゾルシノール共縮合樹. 脂接着剤，酢酸ビニル樹脂エマルション接着剤，インブテン－無水マレイン酸共重合体樹脂接着剤（αーオレフィン．無水マレイン酸樹脂接着剤），エポキシ樹脂接着剤等である．圧締時間が３時間になると，カゼイン接着剤，水性ビニルウレタン樹脂接着剤（水性高分子－インシアネート系接着剤）の接着強度も７５ｋｇｆ話孟の値を示し，６時間圧締になると，それぞれの接着剤の接着強度は，いくぶん大きくなる０ｋｇｆ／ｃ／ｃ，５ことが認められる．エポキシ樹脂接着剤の温度効果も，１５分程度の圧締ではそれほど大きくはなく，またシアノアクリレート樹脂接着剤も１５分程度の圧締では，十分な接着強度を期待出来ない．しかし，シアノアク煮の接着強度リレート樹脂接着剤の場合は，プライマー使用の効果は非常に大きく，５分圧締で約８４ｋｇｆ／ｃの発現が認められた．木部破断率の発現は，前述のように，接着強度のそれに比べてかなり遅く，１時間までの圧締ではプライマー使用のシアノアクリレート樹脂接着剤，６０℃加熱のフェノール．レゾルシノール共縮合樹脂接着剤のみ. が，十分な結果を示している‐ この程度の圧締時間では，エポキシ樹脂接着剤の加熱処理の効果は認められない‐ ３時間圧締では，酢酸ビニル樹脂エマルション接着剤およびカゼイン接着剤もそれぞれ６５％，５０％の木部破断率を示すが，セルロース系接着剤を除く他の接着剤の木部破断率の発現には，６時間程度の圧締を必要とする．実習上の作業性の観点から，圧締時間３時間の範囲内における各接着剤の接着強度と木部破断率の発現状１２８.

(10) . 木材加工教育の実践に関する研究（第１７報）. ０である．前述のように圧締時間３時間の範囲内では，接着強度と木部破断率が態について整理したのが図１並行して大きく認め．られる接着剤は少なく，酢酸ビニル樹脂エマルション接着剤およびカゼイン接着剤，プライマー使用のシアノアクリレート樹脂接着剤の５分間圧締の場合のみである‐ 常温硬化性のフェノール・. レゾルシノール共縮合樹脂接着剤は，この程度の圧締時間では，十分な接着強度も木部破断率も期待出来な０℃で加熱して接着剤の硬化を早めれば，１時間～３時間の圧締で十分な接着強度と木部破断率の発いが，６現が認められる．接着強度と木部破断率の発現が，ほぼ並行している状態を良好な接着と考えるならば，以上の接着剤以外のものをこの程度の圧締時間で使用することには問題があろう．以上述べたように，常温硬化性接着剤が十分な接着強度と木部破断率を示すには，ある程度の圧締時間を必要とすることが明らかとなった‐ しかし，実習時間の制約から圧締時間の短縮を考慮しなければならない場合もある‐ 図１１にフェノール．レゾルシノール共縮合樹脂接着剤とエポキシ樹脂接着剤の加熱処理およびシアノアクリレート樹脂接着剤のプライマー使用による接着状態の改善についての結果を示す‐ フェノール・レゾルシ. ノール共縮合樹脂接着剤の接着強度および木部破断率の発現を早くするために，圧締温度を６０℃と高くして５分接着剤の硬化を促進させる効果は，圧締１時間，３時間の場合に非常に大きい．エポキシ樹脂接着剤の１０℃，６０℃の間には温度効果は認められない１５℃）から９０℃まであげると，常温と４圧締では，温度を常温（孟の接着強度を示す．しかし木部破断率は２％と小さい．エポキシ樹脂５ｋｇｆ／ｃが，９０℃の高温になると約３接着剤の温度効果に比べて，シアノアクリレート樹脂接着剤のプライマー使用の効果は顕著に認められ，１証の接着強度と９８％の木部破断率と話の接着強度を示し，５分間圧締では８４ｋｇｆ／ｃ分間の圧締で約３６ｋｇｆ／ｃなり，短い圧締時間で十分な接着強度，木部破断率を発現することが判る．. １２９.

(11) . . 金田. 図６. 弘. 数種の接着剤の接着強度と圧締時間（～４８時間）との関係. （乍ぴも・５ｚ山匹の隻望めヱＵ９ｍｚｏ済の山崖 ≦８. の榊ＰＲＦ. ９１３６１. △－．－ ‐ －．－．－－－ー－‐ ′ テ，. ‐ Ｃｙａｎｏ. ｏｘｙｒｐ. △. ＰＲＥＳＳＩＮＧＴＩＭＥ（ｈｒ）. 数種の接着剤の木部破断率と圧締時間（～４８時間）との関係. 図７. ＰＶＡｃ. ．／ヲ；ｒ ‐ ジジィノ／. ・. ６１２. ６１２. ２４. ム８. ′′． ′′. Ｃａｓｅｌｎ・一国Ｍ一・一・一・一・一・一圏／，／．〆. 誉ｐｏｘｙ. ／Ｃａｎｏｍ．. ーＬｏｓｅｃｅＬｕ. ｏ ▲－０１３６４８ＰＲＥＳＳＩＮＧＴＩＭＥ（ｈｒ）. 数種の接着剤の接着強度と圧締時間（１～６時間）との関係. 図８. 喜室一. ＡｃＯＰＶ. のエ. ュ＝〉ｎ（コｎ）んＡ」＾ｒｙ ”ｑ－字ｆＪもｒ、＝ｍ …［ｉ ′ｏＰＲＦＴ、「Ｖ《ｒＶ／Ｖ４十▲ ６Ｐ ” んｃｙａｎｏ‐ 十”“Ｙ. 頭髪２ｕＬ. . . コｎ（ ”＝）－。、（（＾ ” ”′ ” ＾亨ｅＰＯＸｙＬｂＵしノｌｎ圏Ｃａｓｅ ◎ －. ９匹５０. . ｒｏ . △Ｃｙａｎｏ－０. １３０. ０５. ＩＬｏｓｅｃｅｕｔ１. △ｃｙａｎｏ－６Ｐ～Ａｃｆレ・鮎Ｄｏハｃにｒ）ノ国 “ムふ談十↓爆コＣ…. . Ｘｙ ▽ｇ塾雲 ◎ ｔＤ ▼ ＶＡｒＶハーＬ. ぬ＊. 文謎ＭＡＣＷ. 被騨』Ｔ ◎ ＰＶ八一 . ーー口ＣｅＬｏｓｅｕ. （４ぴＣ）. ＩＬｅｏｓｅ □ｃＵ１. ３ＰＲＥＳＳＩＮＧＴＩＭＥ（ｈｒ）.

(12) . . 木材加工教育の実践に関する研究（第１７報）. 数種の接着剤の木部破断率と圧締時間（１～６時間）との関係. 図９. ｏＣ） ◎ＰＲＦ（６０. ｏｃｙａｎｏ－ｏＰＲＦ（６０Ｃ）ｉｍｅｒ）（ｐｒ. 。ＰｕＡＣｌｎ圏ＣａＳｅ. ＯＰＲＦ（６ぴＣ） ▽ｅｐｏｘｙ. ＯＰＶＡｃ. ｅｐ望もも野望舵６のｃｙぎ. △ｃｙａｎｏ. 。ＰＶＡ. ｅａｓーｎ圏Ｃ. 鰍賑 ◎ＰＶＡ－ｌ. ＩＭＡＣ ◎ＩＭＡＣ. 旨. Ｃａｎｏ‐ ｕｕＬｏｓｅＰＲＥＳＳＩＮＧＴＩＭＥ（ｈｒ）. 図ｌｏ数種の接着剤の圧締３時間の範囲における接着強度と. 木部破断率との関係. ＯＺ山化卜の工【Ｕ０一皿ＺＯ－のの山αＱ０Ｕ１００. ５０. ／ＷＯＯＤＦＡＩＬＵＲＥ（０。）図１１フェノール・レゾルシノール樹脂接着剤，エポキシ樹脂接着剤の. 圧締温度の上昇とシアノアクリレート樹脂接着剤のプライマー使用による接着強度，木部破断率の増加. . ＰＲＦ. . ＥＰＯＸＹ. ｉｅｓｓｎ９干鰍１ｏｏ（Ｐｒｏｏ）－. ＣＹＡＮＯＡＣＲＹＬＡＴＥ. ｚ . 誕５の玩ｏ. ５０. . . . ０. . . ｉｍｅｒ）（（ｐｒ。＼ ′ 量〇００三０阻止コ一一. １の. ０. ーＩ５４０６０９０３ ‐ ６１ＰＲＥＳＳＩＮＧＴＩＭＥ（ｈｒ）ＰＲＥＳＳＮＧＴＥＭＰＥＲＩ. Ｅ平野. ０. ５嫡. ず（阿ふ）. 椛矧ＮＧＴＩＭＥＧｍｉｎ）１３１.

(13) . 金田. 弘. ）４・３速硬化性酢酸ビニル樹脂工マルション接着剤の接着強度，木部破断率の発現状況７現在，木材加工の実習用接着剤として最も広く使用されているのは，酢酸ビニル樹脂接着剤のエマルションタイプである．. このタイプの接着剤は水溶性であり，溶剤散失型で透明かつ強叡な皮膜を形成する接着強度の立ち上が．りもかなり早い‐ 酢酸ビニル樹脂が熱可塑性であるため耐水性耐熱性は劣るが室内の乾湿状況下では，，，）硬化時間をさらに短縮させるために速硬化性タイプが開発されている限られた実習時耐久性もある８ ‐ ，．間を有効に使うためには，速硬化性タイプの使用も考えられてよい．そこで，３種類の速硬化性タイプの接着剤の，ごく短い圧締時間における接着強度と木部被断率の発現状況について，通常タイプのそれらとの比較を試みた．. （１）材料被着材には，スギ（気乾比重０３８３％）およびラワン（気乾比重０４６１％）を使用． ‐ ，含水率１３ ‐ ．，含水率１１した．接着剤は，速硬化性タイプ３種類，通常タイプ１種類の計４種類である．２（）実験方法実験方法は，４・１，４・２と同様である．圧締時間は１３５分のごく短い時間と５１５３０６０，，，，，，. 分との２つの場合を設定した．なお速硬化性のＢ，Ｃタイプは２液性であり片面に主剤をもう一方の面に，硬化剤を塗布して使用した．（）実験結果および考察３圧締時間が５分までのごく短い時間で，４種類の接着剤の接着強度および木部破断率の発現状況をスギ，ラワン両樹種について比較したのが，図１２である．. 被着材がスギ，ラワンいずれの場合も，接着強度の発現は速硬化性タイプの方が優れている．スギでは，通常のタイプと速硬化性タイプとの相違が顕著に認められる．この圧締時間内では，木部破断率の発現は期待出来ない‐ 実習時間の関係で，圧締時間を短く設定しなければならない場合には，速硬化性タイプを使う有利性が，この実験結果より認められる．次に，圧締時間を６０分まで延ばした場合の接着強度および木部破断率の発現状況を両被着材で比較したのが，図１３，図１４である．. スギ，ラワンを被着材にしたいずれの場合においても，速硬化性タイプの有利性は，圧締時間が１５分までの間で認められる．スギの場合では，圧締時間が３０分，６０分と長くなると，通常タイプの発現状態が他の速硬化性タイプよりも高くなる．ラワンの場合にも同様なことが認められ，通常タイプの接着強度の発現状態は，速硬化性のそれに比べやや低いものの，６０分のそれに対して１５分の圧締時間ではほぼ３６％，３０分の圧締時間ではほぼ５５％の値を示し，或る程度の接着強度の発現を認めることが出来る．木部破断率についても，同様な傾向が認められ，これらの実験結果から判断すれば，圧締時間が１５分程度の短い場合には，速硬化性タイプを使う有利さはあるものの，圧締時間が３０分を越えると，通常タイプと速硬化性タイプとの間には，接着強度，木部破断率の発現状況には，明確な相違が認められない．. １３２.

(14) . . 木材加工教育の実践に関する研究（第１７報）. 図１２速硬化性酢酸ビニル樹脂エマルション接着剤の圧締５分の範囲における接着強度，木部破断率の発現状況（右：被着材…スギ，左：被着材…ラワン）. ヱ冥ｕコｍｚｏ－のの山〜 “ 比〆ＯＵ. ｏ－－ｏ－－ＮＯＲＭＡＬＴＹＰＥＩＤＣＵＲＩＮＧＴＹＰＥ（Ａ） ……①……①…… ＲＡＰ，－－◎”÷◎伽－ＲＣＴ（Ｂ）. ン〆；…. －－．－◎－⑮… ．－－ＲＣＴ（Ｃ）. －′／イクノ／．．. ：ト. ｚ誓２０ . メ. 訴. ．．〆 ′／. ガヂク. 宅二三 ≧ 考. . ２：８￥０. １. ３. ５. ０. １. ０. １. ３. ５. ０. １. ノ／／／／. Ｏ／. Ｏ. ３. ５. ３. ５. ＰＲＥＳＳＩＭＥ（ｍｉｎ）ＩＮＧＴ. ＰＲＥＳＳＩＭＥ（ｍｉｎ）ＩＮＧＴ. ０分の範囲における図１３速硬化性酢酸ビニル樹脂エマルション接着剤の圧締６接着強度，木部破断率の発現状況（被着材：スギ）に」（べｍ十一がエ）エトーＯＺ山α↑の αｑ山工のＵ０一位Ｚ０一派前山αＱ！ＯＵ. １００. １００. ′．′◎ 〆．〆．〆．〆．′．〆．. ６０. 些６ｏ . やィＡＬＴＹＰＥ一 ○－－○－－ＮＯＦＩＤＣＵＲＩＮＧ …”①………①－－ＲＡＰＹＰＴ ”－◎馴－◎－「＼Ｅ（Ａ）、ＲＣＴ（Ｂ）－－◎－．－◎－－ご・＼ＲＣＴ（Ｃ）. ０. ・／． “ ・／・／．／・．． ‐／ β ／．．／．／．／．／. ５. １５. ３０. ＰＲＥＳＳＩＮＧ. ＯＱＱ～. ４０十２０. ０. ＴＩＭＥ（ｍｉｎ）. ５. １５. ３０. ６０. ＰＲＥＳＳＩＭＥ（ｍｉｎ）ＩＮＧＴ. １３３.

(15) . 金. 田. 弘. 図１４速硬化性酢酸ビニル樹脂エマルション接着剤の圧締６０分の範囲における接着強度，木部破断率の発現状況（被着材：ラワン）－－０一一０一一ＮＯＲＭＡＬＴＹＰＥ．ＮＧ …加０…加…む…… ．ＲＡＰＩＤＣＵＲ－．－◎－・一◎－・一．、ＴＹＰＥ（Ａ）. ｇ. . －．・－◎－ ‐ －－◎－ “ － ‐ ‐ぐ棲干さ瀞. ；愛二ク；メイ．ｒ ▼ 〆ー ‐ メ－－ーザ ′ ー；宝メ. . ； ‐ ；；二 ‐ . １ＵＷ. . 圧匹２０. ず. ０. ５. １５. ・一‐４一．〆．〆．〆. ３０. . ・一”一－－÷一０－－・一① －．一． ‐ザー－－－－－－〆．－－”－．－－．ー. ３０. ６０. ＰＲＥＳＳＩＮＧＴＩＭＥ（ｍｉｎ）５．おわりに. 数種の常温硬化性接着剤（天然系接着剤および合成樹脂系接着剤）の接着性能について実験を重ねた結果，いくつかの知見が得られ，それぞれの接着剤の特徴も認められた．中学校の木材加工実習においては，性能評価，時間的制約，作業性等から接着剤を選択する必要がある．本報の実験結果および考察で述べられた事柄は，実習における接着剤の使い方に参考になることと思われる．接着を含めた接合の分野は，木材加工の基礎的技術の一つであるにもかかわらず，中学校の木材加工におけるこの分野は，かなり手薄な感が否めない．この分野に一層の関心が向けられることを期待している．. 参考および引用文献１）金田弘：木材加工教育の実践に関する研究（第１６報），第４９巻第１，釘接合と接着接合について，北海道教育大学紀要（部門Ａ）号，１９９８. ９８２２）日本材料学会木質材料部門委員会：木材工学辞典，泰流社，１９９６３）沖津俊道：接着剤の実際知識（第２版），東洋経済新報社，１２４）小西信：木材の接着，拙日本木材加工技術協会，１９８２３２２１～Ｐ２２５１日本産業技術教育学会誌５）金田弘：木材接着に関する研究（第５報）．１，Ｐ．．，１９８，ＶＯＩ，瓶，２９８９２４１１０７～ＰＩ１１ＶｌＮＰ（）第８版日本産業技術教育学会誌木材接着に関する研究金田弘：６）．，．，，ｏ．，ｏ，７）金子. 史：北海道教育大学卒業論文，１９８９. ９９４８）木瑚ｒ活用辞典編集委員会：木材活用辞典，㈱産業調査会辞典出版センター，１. １３４.

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