JP2004536948A

JP2004536948A - 発泡乳濁液型接着剤

Info

Publication number: JP2004536948A
Application number: JP2003517174A
Authority: JP
Inventors: ジェイスクルジニアルズ，ロナルド; ブラウン，リサ
Original assignee: ナショナルスターチアンドケミカルインベストメントホールディングコーポレイション
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2004-12-09
Also published as: WO2003011994A1; US20030026976A1

Abstract

発泡接着剤を使用して、高加圧ラミネートを支持体材料、例えば、パーティクルボードに結合させることができる。この方法はカウンター甲板の製造に特に有効である。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡接着剤を使用して高加圧ラミネートを木材複合材料に結合させることによって製造された製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層製品は、それらの強度、耐久性、装飾性及びコストのために、主として、家具、キャビネット、カウンター甲板などの構築において天然材料の代わりに使用されてきている。典型的には、このような製品は、接着剤を使用して表面材料をコア材料に結合させ、熱及び圧力を加えることによって製造される。例えば、カウンター甲板はパーティクルボード（コア材料）及び高加圧ラミネート（表面材料）またはその他の慣用のカウンター材料から好都合に製作される。
【０００３】
材料を支持体材料に結合するために液状溶液型接着剤及び水性液状接着剤が使用されてきているが、これらの接着剤はそれらの使用に関連する多数の欠点を有する。溶液型接着剤は環境及び健康の危険を発生させ、取扱いが困難である。水性液状接着剤はかなりの乾燥時間を必要とし、長い固化または硬化時間を必要とし、そして接着剤中に含有される水は表面及び／またはコア材料を膨潤させる傾向がある。例えば、先行技術の接着剤を使用して製造されたカウンター甲板はそる傾向があることが知られている。このそりは一般に接着剤層中の水及び炉からの熱のためである。
【０００４】
こうして、カウンター甲板などとして有用な積層製品を製造する別法が必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、安全、有効であり、さらに、実質的にコストを節約する、積層製品、例えば、カウンター甲板を製造する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、発泡接着剤及び発泡接着剤を含んでなる製品に関する。
本発明の１つの面は、少なくとも１種の樹脂乳濁液を含んでなる発泡接着剤に関する。好ましい態様において、少なくとも１種の樹脂乳濁液はポリ酢酸ビニルを含んでなる。なおいっそう好ましくは、少なくとも１種の樹脂乳濁液は２種以上のポリ酢酸ビニルのブレンドを含んでなる。好ましくは、また、接着剤は少なくとも１種の充填剤を含んでなる。本発明の実施において使用するために好ましい充填剤は、多糖、最も好ましくは澱粉である。接着剤は、また、必要に応じて界面活性剤を含んでなる。
【０００７】
本発明の他の面は、本明細書に記載する発泡接着剤を含んでなる製品に関する。製品はコア材料と表面材料とを含んでなり、ここでコア材料と表面材料は発泡接着剤、好ましくは発泡ポリ酢酸ビニル乳濁液型接着剤で結合されている。好ましい態様において、支持体材料は木材複合材料であり、そして表面材料は高加圧ラミネートである。本発明に包含される製品は、カウンター甲板、構築用パネル、フリッパードアーなどを包含する。
【０００８】
本発明のなお他の面は、本発明の発泡接着剤組成物を第１支持体に適用し、第１支持体に適用された接着剤組成物と第２支持体を接触させ、適用された組成物の冷却及び固化結合を形成させる条件に前記組成物を暴露させることを含んでなる、材料を結合させる方法に関する。好ましい態様において、前記支持体の一方は木材複合材料である。特に好ましい態様において、１つの支持体は木材複合材料であり、そして１つの支持体は高加圧ラミネートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
今回、発泡した状態の乳濁液型接着剤、特にポリ酢酸ビニル乳濁液型接着剤を使用して高加圧ラミネートを木材複合材料、例えば、パーティクルボードに結合できることが見い出された。発泡させることによって、構築物中に導入される水の量をより少なくし、上部ヒーターの温度必要条件を減少させることができ、そして線速度を増加させることができる。発泡接着剤は、本発明の実施において使用するとき、これらのパネルを加熱及び加圧ゾーンを通して動かすとき、パーティクルボードのシートに対して高加圧ラミネート（ＨＰＬ）のシートを保持するために十分な湿式結合強度を有する。
【００１０】
本発明の接着剤は、種々の製品の製造に使用できるが、高加圧ラミネートをパーティクルボードに結合するとき特に有効である。本発明に従い作ることができる製品は、カウンター甲板、事務所用間仕切、構築用ドア、フリッパードアーなどを包含するが、これらに限定されない。
【００１１】
カウンター甲板は広範な種類の作業所において普遍的に見出され、そして用語「カウンター甲板」は、事務所、台所、実験室、教室及び同様な場所において見出される作業表面領域を包含するために本明細書においてその最も広い意味において使用される。下記において便宜上カウンター甲板の製造について説明するが、本発明はそれに限定されない。１つの支持体（例えば、高加圧ラミネート）を他の支持体（例えば、パーティクルボード）に結合するために本発明の接着剤を使用して製造された製品は、本発明に包含されることを理解すべきである。
【００１２】
装飾用高加圧ラミネートの製造は当業者によく知られており、ここにおいて詳細に説明することは不必要である。ラミネートは（１）剛性支持体、（２）メラミン樹脂含浸装飾用シート及びある場合において（３）メラミン樹脂含浸オーバーレイシートから製造することができる。このような装飾用ラミネートにおいて、剛性支持体は任意の適当な材料、例えば、パーティクルボード、樹脂結合ファイバーボード、例えば、クラフト紙などの、複数のフェノール樹脂含浸シートなどから成る。装飾シートは、典型的には、セルロース繊維及び不透明顔料、例えば、酸化チタンから構成された非常に厚手の紙から作られる。装飾シートの表面はラミネートの装飾パターンをつくるデザインで印刷される。オーバーレイシートは透明なセルロースシートであり、装飾シートの上の保護層として作用する。オーバーレイシートは保護表面の必要性に依存して必要に応じて使用される。
【００１３】
これらのシートを高圧下に加熱して単一の構成成分を形成し、この構成成分は家具中に組込み、カウンター甲板またはフローリングなどに使用することができる。ラミネートを製造する典型的なプロセスにおいて、シートを適当な熱硬化性樹脂（例えば、メラミンまたはフェノール樹脂）で飽和させる。これらのラミネートの中に組み込まれる樹脂の量は全ラミネートの質量に基づいて典型的には３０％〜８０％の間で変化し、用途の種類及びラミネートの製造に使用する材料の種類に依存する。紙を樹脂で含浸した後、それを適当な揮発性物質含有率まで乾燥し、次いでシートを２つのプレス板の間でラミネートに組み立てる。次いで積層体をこの方式で特定の圧力〔一般に約６８９５〜１３７９０ｋＰａ（１０００〜２０００ｐｓｉ）〕及び温度〔一般に約１２１．１〜１７６．７℃（約２５０〜３５０°Ｆ）〕下に５〜４５分間形成する。次いでこの方法において作られた積層体は、二次成形性及び沸騰水に対する抵抗性を包含する、いくつかの物理的試験に合格しなくてはならない。
【００１４】
用語「木材複合材料」及び「パーティクルボード」は、この開示を通じて互換的に使用される。これらの用語は、チップボード、パーティクルボード、中密度ファイバーボード、高密度ファイバーボード、延伸ストランドボード、ハードボード、硬木合板、ベニヤコア合板、イソシアネートまたはフェノール樹脂含浸わら板紙及び木繊維とポリマー、例えば、リサイクルポリエチレンとから作られた木材複合材料を包含することを意味する。
【００１５】
好ましい発泡接着剤は少なくとも１種の樹脂乳濁液を含んでなり、少なくとも１種の充填剤も含むことができる。典型的には、発泡接着剤は約３０質量％より多い、より典型的には約５０質量％〜約１００質量％の樹脂乳濁液と、０質量％〜約５０質量％の充填剤とを含んでなる。約５５質量％〜約８５質量％の少なくとも１種のポリマー乳濁液と、約５質量％〜約２０質量％の充填剤とを含んでなる発泡接着剤はいっそう好ましい。２種またはそれ以上のポリ酢酸ビニル乳濁液のブレンドを含んでなる発泡接着剤は好ましい。
【００１６】
本発明の実施において使用することができる樹脂乳濁液は、高いガラス転移温度（例えば、約１０℃より高いＴｇ）を有する乳濁液及び混合物である。ポリ酢酸ビニルは本発明の実施において使用するために好ましい。２種以上のポリ酢酸ビニルのブレンド及びポリ酢酸ビニルと他のポリマー乳濁液及びモノマーとの混合物が包含され、ここでモノマーはエチレン酢酸ビニル及びアクリルモノマーを包含するが、これらに限定されない。ポリ酢酸ビニルは連続的またはバッチプロセスを使用して製造することができる。使用するポリ酢酸ビニルが１つの方法または両方の方法で製造される、ポリ酢酸ビニル乳濁液混合物を使用することができる。このようなポリ酢酸ビニルはナショナル・スターチ・アンド・ケミカル（ＮａｔｉｏｎａｌＳｔａｒｃｈａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌ、ニュージャージー州ブリッジウォーター）から商業的に入手可能である。
【００１７】
好ましくは、接着剤は充填剤も含有する。充填剤を添加すると、発生する泡は数時間一定にかつ安定に止まる。適当な充填剤は接着剤用充填剤としてこの分野において知られており、そして多糖、炭酸カルシウム、粘土、雲母、堅果殻粉、シリカ、タルク及び木粉を包含する。より好ましくは、充填剤は多糖である。
【００１８】
本発明において有用な多糖は、澱粉、デキストリン、セルロース、ガムまたはそれらの組み合わせを包含する。天然、転化または誘導体化されたものを包含する澱粉及びデキストリンは特に有用である。このような澱粉は、メイズ（トウモロコシ）、ジャガイモ、コムギ、イネ、サゴヤシ、タピオカ、ワキシーメイズ、モロコシ及び高アミロース澱粉、例えば、高アミローストウモロコシ、すなわち、少なくとも４５質量％のアミロース含有率を有する澱粉を包含する。澱粉粉末を使用することもできる。また、前記の出発物質の任意のものから誘導体化された転化生成物、例えば、酸及び／または熱の加水分解作用により製造されたデキストリン、酵素転化または酸加水分解により製造された流動性または流動性低粘度澱粉、酸化剤、例えば、次亜塩素酸ナトリウムで処理することによって製造された酸化された澱粉及び誘導体化または変性された澱粉、例えば、カチオン、アニオン、両性イオン、非イオン、架橋された及びヒドロキシプロピル澱粉が包含される。他の有用な多糖はセルロース物質、例えば、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース及びヒドロキシプロピルメチルセルロースであり、そしてガム、例えば、グアー、キサンタン、ペクチン及びカラギーナンを本発明の実施において使用することもできる。変性された澱粉は無水アルキルコハク酸で変性されたものを包含するが、これらに限定されない。無水オクテニルコハク酸（ＯＳＡ）及び無水ドデシルコハク酸（ＤＤＳＡ）、変性澱粉またはデキストリンは好ましい。
【００１９】
充填剤に加えて、接着剤組成物に典型的な他の添加剤を発泡性組成物に添加することができる。このような添加剤は下記のものを包含するが、これらに限定されない：可塑剤、酸、ワックス、合成樹脂、粘着性付与剤、脱泡剤、防腐剤、塩基、例えば、水酸化ナトリウム、染料、顔料、ＵＶインジケーター及びこの分野において普通に使用されている他の添加剤。
【００２０】
また、接着剤は界面活性剤を含有することができる。界面活性剤の例は、アニオン、カチオン、両性イオン、または非イオン界面活性剤、またはそれらの混合物である。適当なアニオン界面活性剤は、アルキルスルホネート、アルキルアリールスルホネート、アルキルサルフェート、ヒドロキシアルカノールのサルフェート、アルキル及びアルカリールジスルホネート、スルホン化脂肪酸、ポリエトキシル化アルカノール及びアルキルフェノールのサルフェート及びホスホネート並びにスルホコハク酸のエステルを包含する。適当なカチオン界面活性剤は、アルキル第四級アンモニウム塩及びアルキル第四級ホスホニウム塩を包含する。適当な非イオン界面活性剤は、５〜５０モルのエチレンオキシドと、６〜２２個の炭素原子を有する直鎖状及び分枝鎖状アルカノール、アルキルフェノール、高級脂肪酸、高級脂肪酸アミン、第一級または第二級高級アルキルアミンとの付加物及びポリプロピレンオキシドとエチレンオキシドとのブロックコポリマー並びにそれらの混合物を包含する。使用するとき、界面活性剤は、全体として発泡性組成物に基づいて、典型的には約２０質量％までの量で添加されるであろう。より通常には、量は約０．０５〜約２０質量％、好ましくは０．２〜２質量％である。
【００２１】
本発明の発泡性接着剤組成物は、エネルギーの加えることにより、この分野において知られている手段により発泡される。このような手段は機械的及び／または化学的手段を包含するが、これらに限定されない。空気または他の気体を発泡性接着剤組成物に前記エネルギーと一緒に加えて、安定なむらのない発泡接着剤を製造する。好ましくは、空気を使用して発泡接着剤を製造する。接着剤フォームは、機械的手段、例えば、機械的攪拌、気体の導入、または化学的手段により製造することができる。
【００２２】
接着剤中に分散させる空気の量は特定の処方に依存して変化させることができるが、一般に約１０容積％〜約５０容積％またはそれより大きいであろう。
【００２３】
接着剤はこの分野において知られている任意の方法により適用できる。典型的には、パーティクルボードを約２．５〜約６湿潤ミル、最も典型的には約３湿潤ミルの発泡接着剤で被覆する。好ましくは、発泡接着剤はロールコーター（また、この分野においてグルー塗布機と呼ばれる）を使用して適用される。
【００２４】
本発明の好ましい方法において、連続的プロセスにおいて約７６．７℃（約１７０°Ｆ）より低い温度、最も好ましくは約４８．９〜７１．１℃（約１２０〜１６０°Ｆ）、なおより好ましくは約６０℃（約１４０°Ｆ）の温度において圧力を加える。一般に、接着が起こる圧力は１３８ｋＰａ（２０ｐｓｉ）より高い。熱は要素を加熱するか、あるいはローラーを加熱することによって導入し得る。典型的な接着圧力は２０５９ｋＰａ（３００ｐｓｉ）以下であるが、より高圧とすることもできる。圧力は構築物に任意の適当な手段により加えることができる。好ましくは、圧力はローラーまたはホットプレスにより加える。圧力を加える最も好ましい方法はニップローラーによる。
【００２５】
本発明の実施において使用することができる接着温度は、非発泡接着剤を用いるとき使用される先行技術の温度より低く、そしてこのプロセスにおいて使用する圧力を低くし、連続的積層プロセス間のサイクル時間を短縮させ、加工コストを減少させ、生産性を改良し、そして木材の乾燥をより少なくし、最終製品の品質を高くする。本発明の方法は大量生産技術のために実質的に自動化することができ、そして先行技術の方法と比較して、発泡接着剤の使用量が少ない。
【００２６】
本発明の方法は、家具用ラミネート、キャビネットドア用ラミネート、フローリング用ラミネート、住宅及び構築のドアスキン用ラミネート、売場装備品、カウンター甲板などにおいて好都合に利用できる。
【００２７】
本発明を下記の非限定的実施例によりさらに例示する。
実施例
実施例において、下記の試験を次のようにして実施した：
引張強さ
２．５４ｃｍ×２．５４ｃｍ（１平方インチ）のラミネートの切片を切断し、引張試験機を使用して引張ることによって、ボードの引張強さを測定した。７５ポンドまたはそれより大きい引張り値は許容できるものと考える。
【００２８】
繊維引裂
金属スパチュラ及び／またはナイフブレードを使用することによって、コア支持体から表面オーバーレイの切片を剥離し、そして表面オーバーレイの剥離された表面を評価することによって、コア支持体に対する表面オーバーレイの接着レベルを決定した。すぐれた接着剤について、剥離された表面オーバーレイは接着剤による１００％の被覆面積を示し、そしてコア支持体の粒子は支持体中の１００％の凝集破壊を示すべきである。コア支持体の繊維または粒子で被覆された、剥離された表面オーバーレイの％（すなわち、コア支持体の凝集破壊％）を概算することによって、接着の程度を評価した。例えば、剥離された表面オーバーレイの５０％がコア支持体の粒子で被覆されている場合、破壊はコア支持体における５０％の凝集破壊として記録される。層剥離は剥離された表面オーバーレイの０％がコア支持体の粒子で被覆されている場合を意味し、接着結合の破壊またはコア支持体からの接着剤のきれいな剥離を示す。
【００２９】
実施例１
２９．８％のバッチ重合プロセスにより製造されたポリ酢酸ビニル、５４．７％の連続重合により製造されたポリ酢酸ビニル、９．９％のコーンスターチ、５．４％の可塑剤及び０．１％の防腐剤を使用して、接着剤組成物を製造した。ハンサ（Ｈａｎｓａ）発泡単位装置を使用して、この接着剤を４０％まで発泡させた。
【００３０】
実施例２
実施例１の処方を有する接着剤を、発泡前及び４０％に設定した発泡レベルで、使用してＨＰＬをパーティクルボードに結合させた。ＨＰＬ／パーティクルボード構築物を次のようにして製造した。
【００３１】
接着剤を手でコーター（ＢｌａｃｋＢｒｏｔｈｅｒｓ及びＵｎｉｏｎＴｏｏｌから入手可能である）に供給した。パーティクルボードをほぼ４〜６湿潤ミルの接着剤で被覆した。ＨＰＬを手でボード上に載せた。次にこの構築物をコンベヤーで加熱されたローラープレスに移動させた。ローラープレスは約１．２〜９．１ｍ（４〜３０フィート）の長さ、入口から出口にわたって複数のニッパー、通常２〜２０のニッパーを有し、そして上部及び下部のヒーターを装備し、ミッドウェスト・オートメーション（ＭｉｄｗｅｓｔＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ）及びエバンス（Ｅｖａｎｓ）から入手可能である。典型的には、ニッパーは上部ヒーターについて約４３．３〜７１．１℃（約１１０〜１６０°Ｆ）の範囲で変動する温度を有し、中心において最大温度を有する。典型的には、コアの下部温度は約７１．１〜８２．２℃（約１６０°Ｆ〜１８０°Ｆ）に維持される。
【００３２】
５％（百分率の目盛り）で連続的に温度が低下する３つの炉において、発泡接着剤を試験した。結果を表１に示す。報告した引張り値は複数の試験の平均である。
【００３３】
【表１】

【００３４】
炉を５％で低下させたとき、温度分布はわずかに低下するが、引張り値は高く維持され、繊維引裂は中程度である。炉を第２の５％低下させたとき、より低い温度分布で高い引張り値及び繊維引裂が得られた。炉をさらに５％低下させた後、温度分布は再び低下したが、接着は相当な引張り値及び木材引裂を維持した。
【００３５】
接着剤層中の水量を減少させることによって、炉温度を低下させ、コストを低下させ、製品のそりについての可能性を減少させることができる。その上、ボードをより低い炉温度で走行させることができるので、より薄いＨＰＬの使用が可能である。
【００３６】
当業者にとって明らかなように、本発明の精神及び範囲から逸脱しないで、種々の変更及び変化が可能である。本明細書に記載する特定の態様は例示のみを目的として提供され、そして本発明は、添付された特許請求の範囲と同等の範囲並びに添付された特許請求の範囲によってのみ限定される。

Claims

少なくとも１種の樹脂乳濁液を含んでなる発泡接着剤。
接着剤が約２０〜約６０％（ｗ／ｖ）発泡されている、請求項１に記載の発泡接着剤。
少なくとも１種の樹脂乳濁液がポリ酢酸ビニル乳濁液である、請求項１に記載の発泡接着剤。
少なくとも２種のポリ酢酸ビニルのブレンドを含んでなる、請求項３に記載の発泡接着剤。
少なくとも１種のポリ酢酸ビニルがバッチ重合により製造され、そして少なくとも１種のポリ酢酸ビニルが連続重合により製造される、請求項４に記載の発泡接着剤。
さらに充填剤を含んでなる、請求項３に記載の発泡接着剤。
充填剤が多糖である、請求項６に記載の発泡接着剤。
多糖が澱粉である、請求項７に記載の発泡接着剤。
約５５〜約８５％の前記少なくとも１種の樹脂乳濁液と、約５〜約２０％の充填剤とを含んでなる、請求項１に記載の発泡接着剤。
さらに界面活性剤、脱泡剤、防腐剤またはＵＶインジケーターを含んでなる、請求項９に記載の発泡接着剤。
請求項１に記載の発泡接着剤を含んでなる製品。
木材複合材料と、高加圧ラミネートとを含んでなり、ここで木材複合材料が高加圧ラミネートに前記発泡接着剤を使用して結合されている、請求項１１に記載の製品。
接着剤が約２０〜約６０％（ｗ／ｖ）発泡されている、請求項１に記載の製品。
接着剤が少なくとも１種のポリ酢酸ビニルを含んでなる、請求項１１に記載の製品。
発泡接着剤がさらに多糖充填剤を含んでなる、請求項１４に記載の製品。
多糖が澱粉である、請求項１５に記載の製品。
さらに接着剤が界面活性剤、脱泡剤、防腐剤またはＵＶインジケーターを含んでなる、請求項１６に記載の製品。
カウンター甲板である、請求項１７に記載の製品。
請求項１に記載の発泡接着剤組成物を第１支持体に適用し、第１支持体に適用された接着剤組成物と第２支持体を接触させ、適用された組成物の冷却及び固化結合を形成させる条件に前記組成物を暴露させることを含んでなり、ここで前記第１または第２支持体の一方は木材複合材料であり、そして前記第１または第２支持体の他方は高加圧ラミネートである、材料を結合させる方法。
組成物の冷却及び固化結合を形成させる前記条件が熱及び圧力を含んでなる、請求項１１に記載の方法。