動物の接着剤
顆粒状の動物性接着剤

動物性接着剤は、動物の結合組織をレンダリングと呼ばれる工程で長時間煮沸することによって作られる接着剤です。[ 1 ]接着剤として使用されるだけでなく、コーティングやサイズ剤、装飾組成物の装飾品、透明化剤としても使用されます。[ 1 ]

これらのタンパク質コロイド接着剤は、ゼラチンと同様に、皮膚、骨、腱、その他の組織由来のコラーゲンを加水分解することで形成されます。コラーゲンという単語自体は、ギリシャ語の「接着剤」を意味するκόλλα（kolla ）に由来しています。これらのタンパク質は、接着対象物と分子結合を形成します。[ 2 ]

典型的には、問題となる動物は馬であり、安楽死させられた馬はしばしば「糊工場に送られた」と言われる。しかし、牛[ 3 ] 、ウサギ[ 4 ]、魚など、他の動物も接着剤として利用されている。

歴史

初期の用途

動物性膠は古代から存在していましたが、その使用は広く行われていませんでした。馬の歯から得られる膠は約6000年前に遡りますが、当時の文献には、それが十分に、あるいは広範囲に使用されていたことを証明するものは存在しません。[ 5 ]

動物性接着剤の製造手順に関する最初の文献は、紀元前2000年頃に記されています。紀元前1500年から1000年の間には、木製家具や壁画に接着剤が使用され、エジプトのファラオの棺にも接着剤が使用されていました。[ 6 ]その証拠として、接着剤の調製と使用を描いた石の彫刻が残っており、主にファラオの墓の家具に使用されていました。[ 7 ]エジプトの記録によると、動物性接着剤は火で溶かし、刷毛で塗って作られていました。[ 8 ]

古代ギリシャ人とローマ人は後に、動物性接着剤や魚性接着剤を使って、木の薄い部分や層を接着するベニア板や寄木細工を開発した。 [ 6 ]動物性接着剤は、ギリシャ語でタウロコラ（ταυρόκολλα ）、ラテン語でグルテンタウリヌムと呼ばれ、古代では雄牛の皮から作られていた。[ 9 ]壊れた陶器も動物性接着剤を使って修復され、ひび割れを補修して欠陥を隠すことがあった。[ 10 ]

紀元前906年から618年頃、中国では魚、牛の角、鹿の角が顔料の接着剤や結合剤として使用されていました。[ 11 ]唐代には動物の膠が絵具の結合剤として使用されていました。同様に、兵馬俑にも使用されていました。[ 12 ]記録によると、灯篭墨の主要成分の一つはタンパク質性の膠でした。牛膠と鹿の角膠は顔料の粒子を結合させ、墨が乾燥すると表面に膜を形成することで防腐剤として機能します。[ 9 ]高公基などの中国人も、膠を医療目的で研究していました。[ 13 ]

再出現

西ローマ帝国の衰退後、ヨーロッパでは動物膠やその他の膠の使用は、木製家具が主要な工芸品として隆盛を極める16世紀から18世紀までほとんど見られなくなりました。[ 6 ]中世には、魚膠が絵画や写本の装飾に使われ続けました。[ 14 ] 16世紀以降、皮膠がバイオリンの製作に使われてきました。[ 7 ]

ネイティブアメリカンは、蹄膠を主に結合剤として、また動物の残骸を煮詰めて露出面に塗布する防水コーティング剤として使用していました。また、皮革に顔料を塗布し、なめした後、模様を描くための塗料として皮膠を使用することもありました。 [ 15 ]蹄膠は皮革以外にも、毛髪の防腐剤などにも使用されていました。アシニボイン族は長い毛を好んだため、赤土と蹄膠を混ぜたものを毛髪に塗りつけていました。[ 16 ]また、羽毛や装備品を束ねるのにも使用されました。[ 17 ]

接着剤産業

イギリスの第二次世界大戦のポスター。接着剤の製造に廃棄骨が使われていることが記されている。

最初の商業用接着剤工場は1700年頃にオランダで開設され、皮から動物性接着剤を製造していました。[ 6 ]アメリカ合衆国初の接着剤工場は1899年にミルウォーキー皮なめし産業によって設立されました。[ 5 ] LDデイビス社は、ステンシル製造から地元の箱製造業者やその他のユーザーに販売に重点を移した後、大恐慌時代に動物性接着剤の生産で繁栄しました。LDデイビス社の製本用動物性接着剤の配合は現在も生産されています。[ 18 ] 18世紀から19世紀にかけて、牧場主は老齢の動物、特に馬を接着剤工場に処分しました。合成接着剤の出現は、動物性接着剤産業の崩壊を告げるものでした。

現代の用途

今日では、動物性接着剤はほとんど工業化されていませんが、バイオリン属の楽器、絵画、装飾羊皮紙写本、その他の工芸品の製作や修復に依然として使用されています。[ 9 ] 動物性接着剤の一種であるゼラチンは、ゼラチンデザート、マシュマロ、医薬品カプセル、[ 19 ]、写真フィルムなど、現代の多くの製品に使用されており、腱包装材、木材、革、樹皮、紙の補強に使用されています。また、皮膠は可逆性、耐クリープ性、硬化時に接合部を引き締める性質があるため、多くの弦楽器製作者に合成接着剤よりも好まれています。

この接着剤は主に糊、サイズ剤、ニスとして使用されますが、水溶性であるため、他の接着剤ほど頻繁には使用されません。湿った状態での保管の難しさ、新鮮な原材料の必要性（動物の皮が腐っていたり、油焼けしていてはだめ）などの他の側面により、この製品の入手と使用はより困難になっています。動物性接着剤の製造工程は複雑なため、現在では工場で他の形態の接着剤が製造されています。[ 20 ]動物性接着剤は時間が経つと黒ずみ、乾燥すると収縮するため、木材、紙、芸術作品を傷める可能性があります。取り扱いが多すぎたり、温度や湿度の変化が激しすぎると、さらに損傷する可能性があります。[ 10 ]カナダなどの一部の企業では、今でも馬の動物性接着剤、皮革、蹄の接着剤を製造しています。最近では、動物性接着剤は他の接着剤やプラスチックに取って代わられていますが、修復用途では依然として人気があります。

種類と用途

20世紀にポリ酢酸ビニル（PVA）やその他の樹脂系接着剤などの合成接着剤が登場するまで、動物性接着剤は数千年にわたり木工用接着剤として最も広く使用されていました。今日では、主に楽器製作、パイプオルガン製作、ピアノ修理、アンティーク修復といった特殊な用途に使用されています。ガラス工芸家は、皮革膠のガラスとの接着力を利用しています。膠は硬化すると収縮し、ガラスに欠けが生じます。

他の接着剤と比べて、接着剤にはいくつかの利点と欠点があります。接着剤は通常、刷毛かヘラを使って熱いうちに塗布します。接着剤は接着剤ポットで温めて保管しますが、接着剤ポットは専用の電気ポット、湯せん器、または接着剤の容器を温水で温める鍋や電気鍋などを使うこともあります。ほとんどの動物性接着剤は水に溶けるため、後で剥がす必要のある接合部分に便利です。 [ 21 ]接着剤を脱水するために、このような接合部分にアルコールを塗布することもあります。アルコールは接着剤をより脆くして剥がしやすくします。蒸気を使って接着剤を柔らかくし、接合部分を剥がすこともできます。

具体的な種類としては、膠、骨膠、魚膠、兎皮膠などがあります。

皮の接着剤

室温での糊
熱い接着剤

膠は動物の皮から作られ、木工によく使用されます。顆粒、フレーク、または平らなシート状で供給され、乾燥した状態であれば無期限の保存期間があります。膠は水に溶かし、加熱して塗布します。通常、約60℃（140℉）の温度で塗布します。高温では膠の強度は急速に低下します。[ 22 ]市販の接着剤ポット、簡易湯煎、または二重釜を使用すれば、使用中に接着剤を温かく保つことができます。膠は冷えると急速にゲル化します。室温では、調製された膠は硬いゼラチンのような粘稠度を持ちますが、これは実際には類似した組成です。ゲル化した膠は強度が著しく低いため、接着剤の温度が50℃（120℉）を大きく下回る前に、接着剤を塗布し、部品をはめ込み、しっかりと保持することが重要です。すべての接着剤にはオープンタイムがあり、これは接着剤が液体で作業可能な時間です。オープンタイムが経過した後に部品を接合すると、接着力が弱くなります。膠のオープンタイムは通常1分以下です。実際には、接着する部分を加熱し、非常に暖かい部屋で接着する必要があることがよくありますが[ 23 ] 、接着とクランプの作業を迅速に行うことができる場合は、これらの手順を省略できます。

膠を時折使用する場合は、微生物の増殖による腐敗を防ぐため、余剰の膠を冷凍庫で保管することがあります。膠にはある程度の隙間を埋める性質がありますが[ 24 ]、エポキシ樹脂などの現代の隙間を埋める接着剤の方がこの点では優れています。

尿素を添加することで、室温で液状の膠を作ることも可能です。ファイン・ウッドワーキング誌のマーク・スコフィールド氏が行ったストレステストでは、「液状膠」は平均的な接着強度において通常の膠と比較して優れた結果を示しました[ 25 ]。「しかし、製造から6ヶ月以上経過した液状膠は、製造時に様々な殺菌剤や防カビ剤で「保護」されていたとしても、尿素が最終的に膠のタンパク質構造を加水分解し、強度を低下させるため、品質に問題が生じる可能性があります。」[ 22 ]

生産

動物の皮を水に浸して「ストック」を作ります。このストックを石灰で処理して皮を分解します。次に、皮をすすいで石灰を除去し、残留物を弱酸性溶液で中和します。皮は水中で、約70℃（158°F）に注意深く管理された温度まで加熱されます。その後、「膠液」を取り除き、さらに水を加え、温度を上げながらこの工程を繰り返します。

接着剤液は乾燥され、ペレット状に砕かれる。[ 26 ]

プロパティ

膠の大きな欠点（耐熱性、オープンタイムの短さ、微生物に対する脆弱性）は、いくつかの利点によって相殺されます。膠の接合部は可逆的で修復可能です。接着したばかりの接合部は、熱と蒸気を加えることで簡単に剥がれます。膠は自己接着性があるため、修理者は接合部に新しい膠を塗布し、再度締め付けることができます。一方、PVA接着剤は硬化すると自己接着しなくなるため、修理を成功させるにはまず古い接着剤を除去する必要があり、通常は接着対象物の一部を削り取る必要があります。

膠は接合部がやや脆いため、強い衝撃を与えると接合部に沿って非常にきれいな破断が生じることがよくあります。一方、PVAで接着された接合部を割ると、通常は周囲の材料が損傷し、修復が困難な不規則な破断が生じます。楽器製作者はこの脆さを利用しています。例えば、バイオリン属の楽器は、修理やメンテナンスのために定期的に分解する必要があります。バイオリンの表板は、パレットナイフを表板とリブの間に差し込み、接合部を一周動かすことで簡単に取り外すことができます。表板の脆さにより、木材に大きな損傷を与えることなく取り外すことができます。表板の再接着は、接合部に新しい熱い膠を塗布するだけで済みます。バイオリンの表板がPVA接着剤で接着されていた場合、表板を取り外すには接合部を分解するための熱と蒸気が必要になり（ニスが損傷します）、その後、硬化したPVA接着剤が残っていないことを確認するために、接合部から木材を取り除く必要があります。

膠はそれ自体がクランプとしても機能します。膠がゲル化し始めると、接合部を引き締めます。バイオリン製作者は、表板と裏板の中央の継ぎ目をクランプではなく、擦り合わせ接合で接着することがあります。この技法では、接合部の半分に熱い膠を塗り、もう半分を接合部に擦り付けます。膠がゲル化し始めると、接着剤は粘着性を持つようになります。この時点で、板はクランプなしで脇に置かれ、膠が硬化するにつれて接合部を引き締めます。

膠は、冷却後、再加熱することで本来の性能を回復します。この特性は、接着剤のオープンタイムが短すぎて接合部を正常に接着できない場合に利用できます。例えば、チェロ製作者は、1分という短いオープンタイムでは、表板を楽器のリブに接着して固定することができない場合があります。そこで、製作者はリブに沿って接着剤を塗布し、冷却させます。その後、表板をリブに固定します。製作者は、加熱したパレットナイフを接合部に数インチずつ差し込み、接着剤を加熱します。接着剤が液状になったら、パレットナイフを取り外し、接着剤を冷却することで接着します。同様のプロセスで、ベニア板を基板に接着することもできます。ベニア板または基板、あるいはその両方に、高温の膠を塗布します。接着剤が冷めたら、ベニア板を基板に置きます。アイロンなどの高温の物体をベニア板に当て、下にある接着剤を液状化させます。アイロンを取り除くと接着剤が冷えてベニヤ板が下地に接着されます。

皮革接着剤の接合部は、荷重がかかってもクリープしません。PVA接着剤はプラスチックの接合部を形成するため、大きな荷重がかかると時間の経過とともにクリープが発生します。

膠は様々なグラム強度で供給されており、それぞれが特定の用途に適しています。楽器やキャビネットの製作者には、120～200グラムの強度の膠が使用されています。中には、グラム強度が指定されていない膠も販売されています。経験豊富なユーザーは、想定される用途に対して接着剤が弱すぎたり強すぎたりする可能性があるため、この接着剤の使用を避けています。

ウサギ皮接着剤

ウサギ皮膠は、乾燥すると一般的な皮膠よりも柔軟性に優れています。油彩画家のキャンバスのサイジングや下塗りに使用されます。また、製本にも使用され、ジェッソやコンポの接着剤としても使用されます。

魚の接着剤

魚膠は魚の骨や組織から作られます。アイシングラスは特に魚の浮袋から作られ、コラーゲンを主成分としています。魚膠は古代エジプトや地中海地方の古典古代で使用され、ヨーロッパでは後期古代から中世にかけても使用され続け、今日でもニッチな用途で使用されています。乾燥すると脆くなるため、糖蜜や蜂蜜などの可塑剤と混ぜられることがありました。美術、製本[ 27 ]、木工、楽器製作、紙と骨の接着に使用されました[ 28 ] 。

参照

注記

  1. ^ a b『動物性接着剤の産業利用』ニューヨーク：全米接着剤製造協会、1951年、p.1。ASIN  B000CQXC8Y。
  2. ^「接着剤 | 定義、種類、用途、材料、および事実 | ブリタニカ」www.britannica.com。
  3. ^動物性接着剤産業. ニューヨーク州ニューヨーク：全米接着剤製造協会. 1951年. p. 3. ASIN B000CQXC8Y . 
  4. ^マイヤー、ラルフ (1991). 『アーティストのための材料と技法のハンドブック』ニューヨーク: ヴァイキング社. p.  437. ISBN 0-670-83701-6アイシングラスは、魚の浮袋（うきぶくろ）の内層を洗浄・乾燥させて作られる最高級の魚膠です。最高級のロシア産アイシングラスは、チョウザメから採取されます。
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参考文献

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  • パトリック・スピルマン著『接着とクランプ：木工ハンドブック』スターリング出版、1986年 。ISBN 0-8069-6274-7
  • ヴァイスハール、ハンス、シップマン、マーガレット (1988). 『ヴァイオリン修復』 ロサンゼルス: ヴァイスハール・シップマン. ISBN 0-9621861-0-4。
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