JP2001131521A - 木材用接着剤組成物 - Google Patents

木材用接着剤組成物

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JP2001131521A
JP2001131521A JP31637899A JP31637899A JP2001131521A JP 2001131521 A JP2001131521 A JP 2001131521A JP 31637899 A JP31637899 A JP 31637899A JP 31637899 A JP31637899 A JP 31637899A JP 2001131521 A JP2001131521 A JP 2001131521A
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Toru Saneto
徹 実藤
Yozo Shioda
陽造 塩田
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温速硬化性であり、低ホルムアルデヒド臭
化された合板等の木材製品の生産を可能とするフェノー
ル・ホルムアルデヒド系接着剤組成物を提供する。 【解決手段】 塩基性触媒の存在下にフェノール類とア
ルデヒド類を縮合させて得られるレゾール型フェノール
・ホルムアルデヒド樹脂に、イソシアネート化合物及び
3級アミン化合物を配合することを特徴とする木材用接
着剤組成物であり、レゾール型フェノール・ホルムアル
デヒド100重量部に対して、イソシアネート化合物を
5〜20重量部、及び3級アミン化合物を0.01〜
0.8重量部配合することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、木材用フェノール
・ホルムアルデヒド樹脂接着剤組成物に関し、更には低
温速硬化であり、低ホルムアルデヒド臭化された合板等
の木材製品の生産を可能とするフェノール・ホルムアル
デヒド系接着剤組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、広葉樹資源の入手難から、合板材
料として針葉樹資源の利用が考えられている。しかし、
メラミン・ホルムアルデヒド樹脂、ユリア・ホルムアル
デヒド樹脂で代表されるアミノ系樹脂接着剤を使用した
針葉樹合板では、接着性、耐久性、安定性などの点で不
十分であり、針葉樹を原料とした合板の信頼性を高めて
いくためには接着性、耐久性、安定性に優れているフェ
ノール・ホルムアルデヒド樹脂系接着剤を用いるのが良
いとされている。従来のフェノール・ホルムアルデヒド
樹脂接着剤(以下、フェノール接着剤という)は、アミ
ノ系樹脂接着剤と比較して、合板を製造する際の熱圧締
(プレス)に際し、高温、長時間を要し、このために作
業性の低下、プレス後の製品の厚み減り、表面劣化の原
因となっている。また、近年、ホルマリンの室内汚染に
よる健康への影響がクローズアップされ、合板に対する
JAS規格のホルムアルデヒド放散量の規格として、F
−1グレード(ホルムアルデヒド放散量(以下、F放散
量という):0.5ppm以下)が要求されている。
【0003】フェノール接着剤の低温速硬化の方法とし
ては、ホルムアルデヒドとフェノールのモル比(以下、
F/Pモル比という)を2.5〜3.0にし、レゾルシ
ノールを添加剤とすれば、ある程度効果の得られること
は知られているが、この方法では、生産した合板のF放
散量は20ppmを越え、且つ、糊液の可使時間が極め
て短くなり実用的ではない。次に、F/Pモル比を2.
0〜2.5としパラホルムアルデヒドを添加することに
より速硬化にする試みがなされており、フェノール・ホ
ルムアルデヒド樹脂のモル比が高くなればより速硬化と
なり、接着力が安定するが、上記のモル比の範囲ではF
放散量がF−1グレードを満たすのは困難である。一
方、F/Pモル比を2.0以下とした場合はF放散量は
F−1を満たすもののアミノ樹脂接着剤と同等の加熱条
件下では接着力の安定性に欠ける。また、硬化助剤とし
て、レゾルシノール、ホルムアミド、マロンニトリル、
芳香族アミン、ノボラックなどが提案されているが、多
量に添加しないと効果が小さく、多量の添加するとプレ
ス前の糊液の粘度上昇が極めて速くなり、生産性の点で
問題があった。
【0004】また、本発明者らは、逐次反応により、1
次反応のモル比を高く設定し、一定の樹脂粘度になった
時点でフェノールを追加してモル比を下げ、糊液調製の
際イソシアネートを配合することによって、熱板の設定
温度を125℃とし、熱圧時間を25秒/mmとする生
産を可能とした。しかしながら、単板含水率が12%を
越える様な高含水率単板を用いた場合、蒸気圧を低く抑
えられる熱盤温度120℃にて、従来のF−2グレード
のメラミン・ホルムアルデヒド樹脂系接着剤(以下、メ
ラミン接着剤という)と同等の生産性を維持できる熱圧
時間20秒/mmでの生産は困難であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、イソシ
アネート化合物とフェノールのメチロール基とが良好な
反応性を有していることに着目した。そして、従来のフ
ェノール接着剤の熱圧条件が140℃設定にて、40秒
/mm程度であったが、フェノール接着剤にイソシアネ
ート化合物を配合することにより、125℃設定にて2
5秒/mm(絶乾単板適用)の熱圧条件にて生産が可能
となるフェノール樹脂接着剤を提供した。しかし、この
フェノール樹脂接着剤では、含水率が10%を越える単
板ではパンクや弱体接着などの熱圧不良が発生しやす
く、また、120℃設定での生産ができなかった。本発
明は、生産性については従来の広葉樹材料に対するアミ
ノ系樹脂接着剤の生産性を維持しつつ、針葉樹単板に対
する優れた接着性を有し、本発明者らが以前に開発し
た、合板から発するホルムアルデヒド臭を低減したフェ
ノール接着剤における熱圧条件を更に低温にしても生産
が可能であり、且つ、適用する単板の含水率が13%を
越えても生産が可能となる低ホルムアルデヒド臭合板用
フェノール接着剤を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、イソシア
ネート化合物のイソシアネート基が芳香族3級アミンと
錯体を形成し、その錯体がメチロールフェノールの水酸
基と極めて速やかに反応することを見出し、芳香族3級
アミンを糊液調製時に配合するかフェノール接着剤生産
時反応が終了して冷却し、液温が30〜50℃、あるい
はそれ以下になった時点で添加することによって、接着
力の発現がメラミン接着剤の場合と同等の熱圧時間で可
能となるとの知見を得、本発明に至ったものである。即
ち、本発明は、塩基性触媒の存在下にフェノール類とア
ルデヒド類を縮合させて得られるレゾール型フェノール
・ホルムアルデヒド樹脂に、イソシアネート化合物及び
芳香族3級アミンを配合することを特徴とする木材用接
着剤組成物に関するものである。
【0007】本発明の具体例を以下に説明する。フェノ
ール類とアルデヒド類を通常F/Pモル比1.8〜3.
0、好ましくは2.0〜2.8として、塩基性触媒の存
在下にて通常還流下もしくは75℃以上の温度で所定の
粘度にまで反応せしめ、所望のフェノール・ホルムアル
デヒド樹脂を得、さらに必要によりホルムアルデヒドを
所定量添加する。このような工程を経ることにより、レ
ゾール型フェノール・ホルムアルデヒド樹脂が得られ
る。その後、イソシアネート化合物及び芳香族3級アミ
ンを所定量添加し、さらに小麦粉などの充填剤を配合す
ることにより糊液が調製される。この糊液を用いて得ら
れる合板は、アミノ系樹脂接着剤では十分な耐久性が得
られない針葉樹単板を使用し、F放散量F−2グレード
のアミノ系樹脂接着剤と同等の加熱条件(熱盤設定温度
120℃、加熱時間20秒/mm)にて、単板含水率が
13%を越える単板を使用して成形した場合でも、従来
のフェノール接着剤を使用し、通常の加熱条件(熱盤設
定温度140℃、加熱時間40秒/mm)で得られた合
板と同等の接着性能を有している。また、F/Pモル比
を1.8〜2.2として反応した場合は、F放散量がF
−1グレードを満たすことが可能である。
【0008】即ち、通常F/Pモル比1.8〜3.0、
好ましくは、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂への反
応の容易さから、モル比2.0〜2.8の範囲で、水酸
化ナトリウム等の塩基性触媒を用いて縮合反応せしめ、
B型粘度計を用い25℃での不揮発分約55%での粘度
が3.5〜10.5psのレゾール型フェノール・ホル
ムアルデヒド樹脂を得る。しかる後、水を添加し樹脂粘
度を1〜3ポイズに調整する。このようにして合成した
フェノール接着剤に、フェノール接着剤100重量部に
対して芳香族3級アミン化合物を0.01〜0.8重量
部、及びイソシアネート化合物を5〜20重量部配合
し、さらに、通常、小麦粉を8〜15重量部添加し、水
により粘度を10〜18ポイズに調整して糊液を得る。
本発明のフェノール・ホルムアルデヒド樹脂に使用する
フェノール類としてはフェノール、クレゾール、キシレ
ノール、レゾルシノール等が使用可能である。
【0009】本発明において製造されるフェノール接着
剤は、ホルムアルデヒドとフェノールとを反応させたレ
ゾール型フェノール・ホルムアルデヒド樹脂を主体とし
たものであるが、タンニン、リグニン、ボリビニルブチ
ラール、エチレングリコール、ジエチレングリコールな
どで変性した変性樹脂であってもよい。なお、これらの
変性剤は通常縮合反応終了後、冷却時に配合される。レ
ゾール型フェノール・ホルムアルデヒド樹脂を得るため
の触媒としては、通常水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム等の塩基性触媒が使用される。触媒として水酸化ナト
リウムを使用する場合、その触媒量は特に規定されない
が、水溶性を良好とするため、水酸化ナトリウムとフェ
ノールとのモル比(以下、水酸化ナトリウム/フェノー
ルモル比という)は0.1以上が望ましく、さらに0.
5を越えないことが望ましい。このモル比が0.1未満
ではフェノール樹脂の硬化が遅くなり、0.5を越える
と接着剤層の耐水性が低化するようになる。
【0010】上記の様にして得たフェノール接着剤に対
して、添加する芳香族3級アミンとしては、1,8−ジ
アザ−ビシクロ−(5,4,0)ウンデセン−7(以
下、DBUという)、DBUのフェノール塩、DBUの
オクチル酸塩、1,5−ジアザビシクロ−(4,3,
0)ノン−5−エン、トリス−2,4,6−(ジメチル
アミノメチル)フェノール(以下、DMP−30とい
う)、N,N−ジメチルベンジルアミンなどがあり、配
合量についてはフェノール樹脂100重量部に対して
0.01〜0.8重量部添加することが好ましい。ま
た、芳香族3級アミンは上記の様に糊液の配合の際に添
加してもよく、接着剤製造時反応が終了し冷却した後添
加しても差し支えない。芳香族3級アミンの添加量が
0.01重量部より少ないと速硬化への触媒効果は小さ
く、0.8重量部より多いとイソシアネート類との錯体
形成が主反応となり、イソシアネート化合物とメチロー
ルフェノールとの反応は遅延する。
【0011】次に、イソシアネート化合物としては、
4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、1−クロ
ロ−2,4−フェニレンジイソシアネート、m−フェニ
レンジイソシアネート、p−フェニレンジオソシアネー
ト、2,4−TDI、3,3’−ジメチル−4,4’−
ビフェニレンジイソシアネート、ポリフェニルメタンポ
リイソシアネートなどが適用されるが、毒性などを考慮
すると、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート
(以下、MDIという)あるいはポリフェニルメタンポ
リイソシアネートが好ましく用いられる。イソシアネー
ト化合物の配合量はフェノール樹脂100重量部に対し
て、5〜20重量部添加することが好ましい。5重量部
より少ない場合は、フェノール接着剤のゲル化を促進す
るには充分ではなく、20重量部より多い場合は配合糊
液の粘度上昇が大きくなり合板生産に適用することが困
難となる。
【0012】更に、硬化を促進する目的でレゾルシノー
ル、ホルムアミド、m−クレゾール、アルキルレゾルシ
ノールなどを少量(フェノール接着剤に対して通常5重
量%以下)添加することも可能である。本発明の接着剤
組成物には、充填剤、増量剤、水、硬化促進剤などを必
要に応じて添加混合することも可能である。
【0013】
【実施例】次に、本発明を実施例に基づき説明する。配
合量はすべて部(重量部)である。
【0014】接着剤製造例1 フェノール94.1部と37%ホルマリン162.2部
(F/Pモル比:2.0)及び30%水酸化ナトリウム
水溶液を47部(水酸化ナトリウム/フェノールモル
比:0.35)仕込み、還流条件下で、B型粘度計にて
25℃における粘度が約8.0psとなるまで反応させ
レゾール型フェノール・ホルムアルデヒド樹脂を得た。
更に、70℃まで冷却後水を添加し、B型粘度計による
25℃での粘度を約2.0psに調整してフェノール接
着剤を得た。
【0015】接着剤製造例2 フェノール94.1部と37%ホルマリン202.7部
(F/Pモル比:2.5)及び30%水酸化ナトリウム
水溶液を47部(水酸化ナトリウム/フェノールモル
比:0.35)仕込み、還流条件下で、B型粘度計にて
25℃における粘度が約8.0psとなるまで反応させ
レゾール型フェノール・ホルムアルデヒド樹脂を得た。
更に、70℃まで冷却後水を添加し、B型粘度計による
25℃での粘度を約2.0psに調整してフェノール接
着剤を得た。
【0016】実施例1 接着剤製造例1で得られたフェノール接着剤100部に
芳香族3級アミンとしてDBUのフェノール塩を0.0
2部添加し、イソシアネート化合物としてMDIを12
部添加し、増量剤として小麦粉15部を配合し、水によ
り粘度を15ポイズに調整して糊液を得た。
【0017】実施例2 接着剤製造例1で得られたフェノール接着剤100部に
DBUのフェノール塩を0.2部添加し、MDIを12
部添加し、増量剤として小麦粉15部を配合し、水によ
り粘度を15ポイズに調整して糊液を得た。
【0018】実施例3 接着剤製造例1で得られたフェノール接着剤100部に
芳香族3級アミンとしてDMP−30を0.02部添加
し、MDIを12部添加し、増量剤として小麦粉15部
を配合し、水により粘度を15ポイズに調整して糊液を
得た。
【0019】実施例4 接着剤製造例2で得られたフェノール接着剤100部に
芳香族3級アミンとしてDBUのフェノール塩を0.0
2部添加し、イソシアネート化合物としてMDIを12
部添加し、増量剤として小麦粉15部を配合し、水によ
り粘度を15ポイズに調整して糊液を得た。
【0020】実施例5 接着剤製造例2で得られたフェノール接着剤100部に
芳香族3級アミンとしてDMP−30を0.02部添加
し、MDIを12部添加し、増量剤として小麦粉15部
を配合し、水により粘度を15ポイズに調整して糊液を
得た。
【0021】比較例1 接着剤製造例1で得られたフェノール接着剤を使用し、
糊液を調整する際に、芳香族3級アミン及びイソシアネ
ート化合物を添加しない以外は実施例1と全く同様にし
て糊液を得た。
【0022】比較例2 接着剤製造例1で得られたフェノール接着剤を使用し、
イソシアネート化合物を添加しない以外は実施例1と全
く同様にして糊液を得た。
【0023】比較例3 接着剤製造例1で得られたフェノール樹脂接着剤を使用
し、芳香族3級アミンを添加しない以外は実施例1と全
く同様にして糊液を得た。
【0024】比較例4 ホルムアルデヒドとメラミンのモル比が0.6のメラミ
ン接着剤(MA−209、住友ベークライト(株)製)
を100部に、小麦粉を10部配合し、塩化アンモニウ
ム1部を添加し、水により粘度を20ポイズに調整し糊
液を得た。
【0025】以上の実施例及び比較例により得られた糊
液を使用し、1.8mm厚のカラマツの単板を原板は絶
乾状態とし、糊板の含水率を12〜15%に調湿し、5
plyにて合板を作製した。成形条件は糊液塗工量:2
8g/尺角、冷圧条件:10kg/cm2 、加熱条件:
10kg/cm2 、120℃、20秒/mmで実施し
た。各例における糊液の配合を表1に示す。そして、合
板の成形性、及び得られた合板の接着強度、F放散量に
ついて測定し、その結果を表2に示す。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【発明の効果】本発明のフェノール接着剤組成物は、従
来のF−2グレードのアミノ系樹脂接着剤の生産性を維
持しつつ、アミノ系樹脂接着剤では達成し得なかった特
類合板の接着強度を有する。更には、フェノール接着剤
のF/Pモル比を1.8〜2.2として反応した場合
は、F放散量がJAS規格でのF−1グレードを満たす
合板を得ることができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩基性触媒の存在下にフェノール類とア
    ルデヒド類を縮合させて得られるレゾール型フェノール
    ・ホルムアルデヒド樹脂に、イソシアネート化合物及び
    芳香族3級アミンを配合することを特徴とする木材用接
    着剤組成物。
  2. 【請求項2】 レゾール型フェノール・ホルムアルデヒ
    ド100重量部に対して、イソシアネート化合物を5〜
    20重量部、及び芳香族3級アミン化合物を0.01〜
    0.8重量部配合する請求項1記載の木材用接着剤組成
    物。
  3. 【請求項3】 レゾール型フェノール・ホルムアルデヒ
    ド樹脂が、ホルムアルデヒドとフェノールのモル比1.
    8〜2.2の範囲で反応して得られたものである請求項
    1又は2記載の木材用接着剤組成物。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113881372A (zh) * 2020-07-01 2022-01-04 阜阳市宏桥秸秆科技有限公司 一种秸秆板材成型胶

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