JP2006272663A - リグノセルロース系物質成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、有機ポリイソシアネート系接着剤を用いて、リグノセルロース系物質を熱圧成形する時に、ワックス等の外部離型剤を使用しないため、ボード表面の変質がなく、二次加工性に優れたリグノセルロース系物質成形体を提供する。
【解決手段】熱圧着前に、イソホロンジアミンなどの有機アミノ化合物を熱盤下面および／またはリグノセルロース系物質のマット表面に塗布することによりリグノセルロース系物質成形体を製造する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、木質繊維等のリグノセルロース系物質に、耐水性等に優れた有機ポリイソシアネート組成物を用いることにより、優れた物理特性を有する成形体を効率良く製造する方法に関する。

従来、木質チップ、木質繊維等のリグノセルロース系物質の熱圧成形体（パーティクルボード、中質繊維板）用の接着剤として、有機ポリイソシアネート樹脂がその卓越した接着特性により、優れた加工／物理特性を示すことが知られている。しかしながら、その卓越した接着特性の為、前記材料を連続またはバッチ式プレスにて熱圧成形する際、接触する金属表面（熱盤）とも強固に接着するという相殺的欠点が発生する。

この熱盤との接着の問題を解決する為、有機ポリイソシアネートと同時にリグノセルロース系物質に塗布して離型効果を発揮させるものとして、有機ポリイソシアネート及び鉱物ワックスを混合して熱圧成形する方法が特許文献１、有機ポリイソシアネートにワックスエマルジョンと有機リン酸エステル誘導体を混合して熱圧成形する方法が特許文献２において提案されている。

しかしながら、これらの方法で十分な離型効果を発揮させる為には、系内へ多量の鉱物ワックス等を添加させる必要があり、経済性を含め現状の生産工程にそのまま適用するに至っていない。

また、内部離型剤の塗布方式ではなく、金属表面に予め離型剤を塗布し、離型層を形成し、離型効果を発揮させるものとして、特許文献３が提案されている。

しかしながら、この方法で十分な離型効果を発揮させる為には、多量の離型剤を塗布する必要があり、離型剤が未反応のまま、ボード表面へ付着するためボードが汚染され、接着・塗装などの二次加工が困難になるなどの問題点があった。

特公平３−２１３２１号公報（第１〜３頁） 特開平９−２８６００７号公報（第２〜３頁） 特開昭５２−１５４８７５号公報（第１〜４頁）

本発明は、特定の有機アミノ化合物を熱盤に塗布することにより、ワックス等の外部離型剤を使用しないため、ボード表面が変質せず、二次加工性に優れたリグノセルロース系物質成形体の製造方法を提供する。

本発明者等は鋭意研究の結果、有機アミノ化合物を熱盤および／またはリグノセルロース系物質の表面に塗布することにより容易に離型することを見出し、本発明にいたった。

すなわち、本発明は以下の（１）、（２）に示されるものである。
（１）リグノセルロース系物質を有機ポリイソシアネート化合物を用いて熱圧着させるリグノセルロース系物質成形体の製造方法において、熱圧着前に熱盤表面に有機アミノ化合物を塗布することを特徴とする前記リグノセルロース系物質成形体の製造方法。

（２）リグノセルロース系物質を有機ポリイソシアネート化合物を用いて熱圧着させるリグノセルロース系物質成形体の製造方法において、熱圧着前に熱盤下面及びリグノセルロース系物質のマット表面に有機アミノ化合物を塗布することを特徴とする前記リグノセルロース系物質成形体の製造方法。

このように本発明の製造方法を用いることにより、木質チップ、木質繊維等のリグノセルロース系物質の熱圧成形時に、材料と金属表面との付着を防ぐことができる。

本発明をさらに詳細に説明する。

本発明における有機アミノ化合物とは、低分子量モノアミンとしては、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、アニリン、Ｎ−メチルアニリン等が挙げられる。また、低分子量ポリアミンとしては、エチレンジアミン、１，２−プロパンジアミン、１，６−ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン、イソホロンジアミン、テトラメチレンジアミン、トリレンジアミン、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタン、ジエチレントリアミン、ジブチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン等が挙げられる。
この中で好ましいものは、低分子量ポリアミンであり、なかでもイソホロンジアミン、トリレンジアミン等のジアミン類がさらに好ましい。

本発明における有機ポリイソシアネートとは、１分子あたり少なくとも２個以上のイソシアネート基を含む任意の有機ポリイソシアネート、例えばジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等を使用できる。
本発明において好ましい有機ポリイソシアネートとして、例えばアニリン／ホルムアルデヒド縮合物のホスゲン化によって製造される二官能以上のポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート（以下、ポリメリックＭＤＩと略称する）であり、更に好ましいものは水分散性を付与した水分散性ポリメリックＭＤＩである。
水分散性ポリメリックＭＤＩは、例えばポリメリックＭＤＩと分子量２５０〜４０００程度の水親和性アルコキシポリアルキレングリコール等の単官能水酸基含有物質とを反応させて得られることが知られている。
又この有機ポリイソシアネートは、ポリオールとの反応によって得られるイソシアネート基末端プレポリマーであってもよい。

リグノセルロース系物質成形体を製造するのに用いられる接着剤成分としてイソシアネート単独だけでなく、必要に応じて尿素系やフェノール系等の他の適切な熱硬化性接着剤成分と組み合わせて用いることが可能である。

その他必要に応じて他の離型剤、例えばモノステアリン酸アルミニウム、ジステアリン酸アルミニウム、トリステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸鉄等の金属石鹸等や、パラフィンワックス、モンタンワックス、カルナバワックス、ライスワックス等の天然ワックス、及びパラフィンワックス誘導体、モンタンワックス誘導体、硬化ひまし油、ステアリン酸アミド等の合成ワックスを水性エマルジョンにしたもの等のワックスエマルジョン等を用いることが可能である。これらは単独で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて使用してもよい。

離型剤の塗布方法としては、リグノセルロース系物質に有機ポリイソシアネートと同時に内部離型剤を混合、塗布して離型効果を発揮させる内部離型剤による塗布方式や、リグノセルロース系物質の熱圧着面である熱盤の金属表面に予め離型剤を塗布し、離型層を形成し、離型効果を発揮させる外部離型剤による塗布方式等が挙げられる。また、これらを併用してもよい。

接着剤に加えて木質小片又は木質繊維に添加剤を添加すると、添加する添加剤の種類に応じて種々の性質を備えた木質ボードを製造できる。例えば、添加剤として防虫剤を添加すると、防虫効果を備えた木質ボードを製造できる。尚、添加剤は、硬化剤、防虫剤、防腐剤、防蟻剤、サイズ剤等である。

有機アミノ化合物の熱盤およびリグノセルロース系物質への塗布方法としてはスプレーなどによる噴霧塗布、刷毛による塗布など公知の方法で行うことができる。また、水や有機溶剤などで希釈して塗布してもよく、また、希釈せずに直接塗布してもよい。

有機アミノ化合物の熱盤およびリグノセルロース系物質への塗布量は０．１〜１００ｇ／ｍ³が好ましく、１〜１０ｇ／ｍ³がさらに好ましい。

続いてリグノセルロース系熱圧成形体の製造方法について説明する。
リグノセルロース系熱圧成形体は、リグノセルロース系物質に上記接着剤組成物を塗布し、加熱圧縮することによって得られる。

本発明の熱圧成形体は、リグノセルロース系材料を前述の接着剤組成物で硬化して得られるものである。このリグノセルロース系材料としては、パーティクルボード、オリエンテッドストランドボード（ＯＳＢ）、ウエファーボード、ラミネーテッドベニアランバー（ＬＶＬ）、ラミネーテッドストランドランバー（ＬＳＬ）、パラレルストランドランバー（ＰＳＬ）等に使用される木質削片であるストランドチップ、ダストチップ、フレークチップや、ハードボード、中密度繊維板（ＭＤＦ）、インシュレーションボード等に使用されるファイバー、コーリャン茎、バガス、籾殻、麻、わら、い草、あし、椰子の実や樹、ゴムの樹、とうもろこし、おがくず等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて使用してもよい。

有機ポリイソシアネート（Ａ）の添加量は、リグノセルロース系材料に対して、２〜５０質量％が好ましく、更に好ましくは４〜３０質量％である。

本発明の熱圧成形体の製造方法について、以下に述べる。
最初に、リグノセルロース系材料に前述の接着剤組成物を塗布する。この塗布方法としては、有機ポリイソシアネート（Ａ）、必要に応じて添加剤等は、前記各種リグノセルロース系材料に塗布する直前に混合して使用するか、又は各成分を別々に塗布して使用する。このとき、水を加えた混合系であってもよい。

連続ラインで製造するときは、前記（Ａ）以外の各成分、および水をあらかじめ混合しておいた予備混合物を、スタティックミキサーで有機ポリイソシアネート（Ａ）と連続的に混合してから、リグノセルロース系材料に塗布する。

熱盤に有機アミノ化合物を塗布した後、リグノセルロース系物質に接着剤組成物を塗布し、熱盤上にフォーミングする。この後必要に応じてフォーミングされたリグノセルロース系物質に有機アミノ化合物を塗布し、熱プレスする。この熱プレス条件は公知の成形条件であれば全て適用できる。好ましい熱プレス条件は、温度：１００〜２５０℃、圧力：１〜１０ＭＰａ、時間（厚さ１ｍｍ当たり）：６〜３０秒であり、さらには温度：１５０〜２３０℃、圧力：２〜５ＭＰａ、時間（厚さ１ｍｍ当たり）：６〜１５秒が特に好ましい。

有機アミノ化合物の離型効果はイソシアネートとの反応の速さによると考えられる。つまり、イソシアネートが熱盤と反応するより前に有機アミノ化合物と反応することにより熱盤との接着を阻害していると推測できる。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、これらの実施例は本発明を何ら限定するものではない。実施例における部及び％は各々質量部及び質量％を示すものである。

実施例１
パーティクルボードの作成方法
日本ポリウレタン工業製、水乳化型ポリメリックＭＤＩ「ＷＣ−３００」２０．５ｇ、蒸留水５８．９ｇをラボミキサーにて混合し、水性エマルジョン溶液を得た。
これをラワンチップ１００部に対し２３．２部（内訳は、水乳化型ポリメリックＭＤＩ「ＷＣ−３００」＝６部、蒸留水＝１７．２部）添加し、以下の成形条件で熱圧成形した。
なお、その際、ボード上下に３０ｃｍ×３０ｃｍのステンレススチール板を置きイソホロンジアミン（以下ＩＰＤＡと略称する）のイソプロピルアルコール（以下ＩＰＡと略称する）３０％溶液０．５ｇを均一に噴霧塗布し、離型性の確認を行った。
〔成形条件〕
ボードサイズ ２５ｃｍ×２５ｃｍ
ボード厚み ９ｍｍ
設定密度 ０．７００ ｇ／ｃｍ³
チップ含水率 ３％
製品含水率 ９％
マット含水率 １０％
プレス温度 １８０℃
プレス圧力 ３ＭＰａ （面圧）
プレス時間 ボード１ｍｍあたり１２秒（１０８秒）

その結果、ステンレススチール板と得られたボードは容易に剥離し、ステンレススチール板へのチップの付着はなかった。このボードについて、ＪＩＳ Ａ ５９０８に準じて曲げ強さを測定したところ、２４Ｎ／ｍｍ² であった。ＪＩＳ Ａ ５９０８に準じて吸水厚さ膨張率を測定したところ、４．５％であった。

実施例２
中密度繊維板の作成方法
１００部の針葉樹の木質チップを加圧リファイナー（解繊機）を用いて、蒸解圧力＝０．７ＭＰａ、蒸解温度＝１５０℃の条件で解繊（繊維化）した。それを配管に通し、日本ポリウレタン工業製、水乳化型ポリメリックＭＤＩ「ＷＣ−３００」１０部、パラフィン系のワックスエマルジョン（固形分＝３０％、融点＝７８℃）１部、及びマット含水率用の水の混合物を同時に配管内に添加して、気流乾燥機にて前記マット含水率になるまで乾燥させた。その後、その接着剤組成物が塗布された木質繊維を取り出して、成形後の成形体の密度が設定密度になるように計量し、ＩＰＤＡのＩＰＡ３０％溶液１ｇを均一に塗布した３０ｃｍ×３０ｃｍのステンレススチール板上に前記ボードサイズになるようにフォーミング成形装置を用いてフォーミングし、更にＩＰＤＡのＩＰＡ３０％溶液１ｇを均一に塗布した同形状のステンレススチール板を上に載せ、前記条件で熱圧成形した。

その結果、ステンレススチール板と得られたボードは容易に剥離し、ステンレススチール板へのチップの付着はなかった。このボードについて、ＪＩＳ Ａ ５９０５に準じて曲げ強さを測定したところ、３２Ｎ／ｍｍ² であった。ＪＩＳ Ａ ５９０５に準じて吸水厚さ膨張率を測定したところ、１１．３％であった。

実施例３
ＯＳＢの作成方法
日本ポリウレタン工業製、水乳化型ポリメリックＭＤＩ「ＷＣ−３００」２０．５ｇ、蒸留水５８．９ｇをラボミキサーにて混合し、水性エマルジョン溶液を得た。
これを約６インチ×３インチ×１ｍｍのポプラ木材のストランド１００部に対し２３．２部（内訳は、水乳化型ポリメリックＭＤＩ「ＷＣ−３００」＝８部、蒸留水＝１７．２部）添加し、ＩＰＤＡのＩＰＡ３０％溶液０．５ｇを上面のみに均一に噴霧塗布した３０ｃｍ×３０ｃｍのステンレススチール板上に下記成形条件になるように前もって調節した重量で、手で均一に配置してマットを形成した。その後マット上にＩＰＤＡのＩＰＡ３０％溶液０．５ｇを均一に噴霧塗布し、３０ｃｍ×３０ｃｍのステンレススチール板を置き上に載せ、前記の条件で熱圧成形した。

その結果、ステンレススチール板と得られたボードは容易に剥離し、ステンレススチール板へのチップの付着はなかった。このボードについて、ＪＩＳ Ａ ５９０８に準じて曲げ強さを測定したところ、４５Ｎ／ｍｍ² であった。ＪＩＳ Ａ ５９０８に準じて吸水厚さ膨張率を測定したところ、９．８％であった。

実施例４
麦藁板の作成方法
麦藁を長さ０．５ｍｍ〜２．０ｍｍに切断して麦藁チップを得た。次に、３４９ｇの麦藁チップに、日本ポリウレタン工業製、ポリメリックＭＤＩ「ミリオネートＭＲ−２００」３４ｇ及び蒸留水３１ｇを加えて分散させた。次に２５０×２５０ｍｍの型枠中で麦藁チップを積み重ねて集合体を形成した。この集合体をＩＰＤＡのＩＰＡ３０％溶液０．５ｇを均一に塗布した３０ｃｍ×３０ｃｍのステンレススチール板間に配置した後、下記条件で熱圧成形した。
〔成形条件〕
ボードサイズ ２５ｃｍ×２５ｃｍ
ボード厚み １０ｍｍ
設定密度 ０．６５０ ｇ／ｃｍ³
プレス温度 １６０℃
プレス圧力 ２ＭＰａ （面圧）
プレス時間 ボード１ｍｍあたり２０秒（２００秒）

その結果、ステンレススチール板と得られたボードは容易に剥離し、ステンレススチール板へのチップの付着はなかった。このボードについて、ＪＩＳ Ａ ５９０８に準じて曲げ強さを測定したところ、３５Ｎ／ｍｍ² であった。

比較例１
実施例１と同じ条件で、３０ｃｍ×３０ｃｍのステンレススチール板にＩＰＤＡのＩＰＡ３０％溶液を塗布せずに熱圧成形した。 その結果、ステンレススチール板とボードは強固に付着しており、引き剥がすことができなかった。

Claims (2)

1. リグノセルロース系物質を有機ポリイソシアネート化合物を用いて熱圧着させるリグノセルロース系物質成形体の製造方法において、熱圧着前に熱盤表面に有機アミノ化合物を塗布することを特徴とする前記リグノセルロース系物質成形体の製造方法。
2. リグノセルロース系物質を有機ポリイソシアネート化合物を用いて熱圧着させるリグノセルロース系物質成形体の製造方法において、熱圧着前に熱盤下面及びリグノセルロース系物質のマット表面に有機アミノ化合物を塗布することを特徴とする前記リグノセルロース系物質成形体の製造方法。