JP2017052895A - Adhesive containing phenolic resin and lignophenol, and wood product using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フェノール樹脂とリグノフェノールとを含む接着剤およびこれを用いた木製品に関する。 The present invention relates to an adhesive containing a phenol resin and lignophenol, and a wood product using the same.
現在、市場に出荷されている接着剤は、用途別にみると、合板分野用の接着剤が最も大きな割合を占めている。そして、合板分野に用いられる接着剤は、９５％以上が石油由来の合成樹脂接着剤である。近い将来における石油資源の枯渇が確実視されている昨今、上記石油由来の接着剤を、その一部でも、再生可能な植物資源に由来する接着剤に転換することは、社会的に大きな意義を有するものである。 Currently, the adhesives for the plywood field account for the largest proportion of adhesives that are shipped to the market. And 95% or more of the adhesive used in the plywood field is a synthetic resin adhesive derived from petroleum. Now that the depletion of petroleum resources is expected in the near future, it will be of great social significance to convert some of the above-mentioned adhesives derived from petroleum into adhesives derived from renewable plant resources. I have it.
植物資源に由来する接着剤としては、例えば、木材や樹皮中の成分であるリグニンやタンニンなどのフェノール類を分離し、ホルムアルデヒドと反応させた接着剤に関する研究などが古くから行われている。このような中、特許文献１には、リグノフェノール誘導体やリグノフェノール誘導体と部分加水分解された炭水化物との複合体と、合成樹脂系接着剤とを混合した接着剤が、乾燥状態において、従来の合成樹脂接着剤と同程度の接着力を有することが開示されている。
As adhesives derived from plant resources, for example, research on adhesives obtained by separating phenols such as lignin and tannin, which are components in wood and bark, and reacting with formaldehyde has been conducted for a long time. Under such circumstances,
ところで、合板には様々な使用用途があり、中には、常時または断続的に湿潤状態となるような環境において使用されるものもある。このような合板に用いられる接着剤は、乾燥状態において接着力を有するだけでは不十分で、湿潤環境に置かれた場合においても、十分な接着力を維持できるものであることが要求される。 By the way, plywood has various uses, and some are used in an environment where the plywood is constantly or intermittently wet. An adhesive used for such a plywood is not sufficient to have an adhesive force in a dry state, and is required to be able to maintain a sufficient adhesive force even when placed in a wet environment.
しかし、現在までのところ、接着剤成分の一部を、従来の石油由来の成分から再生可能な植物資源に由来する成分に転換し、かつ、常時または断続的に湿潤状態となるような環境においても十分な接着力を維持できる接着剤は存在していない。従って、そのような接着剤の登場が強く望まれている。 However, to date, in an environment where some of the adhesive components are converted from conventional petroleum-derived components to components derived from renewable plant resources and are constantly or intermittently wet. However, there is no adhesive that can maintain sufficient adhesive strength. Therefore, the appearance of such an adhesive is strongly desired.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、接着剤成分の一部を、従来の石油由来の成分から再生可能な植物資源に由来する成分に転換し、かつ、常時または断続的に湿潤状態となるような環境においても、優れた接着性能を有する接着剤を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. That is, the present invention converts a part of the adhesive component from a component derived from a conventional petroleum to a component derived from a renewable plant resource, and also in an environment where the component is constantly or intermittently wet. An object of the present invention is to provide an adhesive having excellent adhesive performance.
本発明は、フェノール樹脂と、リグノフェノールとを含む接着剤であって、フェノール樹脂とリグノフェノールの質量比が、７．０／３．０〜２．７／７．３である、接着剤に関する。 The present invention relates to an adhesive comprising a phenol resin and lignophenol, wherein the mass ratio of the phenol resin and lignophenol is 7.0 / 3.0 to 2.7 / 7.3. .
本発明は、さらに、リグノフェノールの重量平均分子量が、３００〜８０００であることが好ましい。 In the present invention, it is further preferable that the weight average molecular weight of lignophenol is 300 to 8000.
本発明は、さらに、フェノール樹脂またはリグノフェノール中のフェノール構造と反応することで、フェノール樹脂またはリグノフェノールを硬化させる硬化剤を含有することが好ましい。 The present invention preferably further contains a curing agent that cures the phenol resin or lignophenol by reacting with the phenol structure in the phenol resin or lignophenol.
本発明は、さらに、硬化剤の含有量が、リグノフェノール１００質量部に対し、１７〜８４質量部であることが好ましい。 In the present invention, the content of the curing agent is preferably 17 to 84 parts by mass with respect to 100 parts by mass of lignophenol.
本発明は、さらに、硬化剤がアルデヒド、又は、アルデヒドを生成する化合物であることが好ましい。 In the present invention, it is further preferable that the curing agent is an aldehyde or a compound that generates an aldehyde.
本発明は、さらに、フェノール樹脂がメチロール基を有するものであって、該メチロール基が反応することによって起こる縮合反応を促進する硬化促進剤を含有することが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the phenol resin further has a methylol group and contains a curing accelerator that accelerates a condensation reaction caused by the reaction of the methylol group.
本発明は、上記の接着剤を用いて木材と被着体を接着させて得られる木製品に関する。 The present invention relates to a wooden product obtained by bonding a wood and an adherend using the above adhesive.
本発明は、上記の接着剤を用いて木材と被着体を接着させる木製品の製造方法であって、木材と被着体を接着させる前に、接着剤に加熱処理が行われていないことを特徴とする、木製品の製造方法に関する。 The present invention is a method of manufacturing a wooden product in which wood and an adherend are bonded using the above-described adhesive, and the adhesive is not heat-treated before the wood and the adherend are bonded. The present invention relates to a method for manufacturing a wooden product.
本発明によれば、接着剤成分の一部を、従来の石油由来の成分から再生可能な植物資源に由来する成分に転換し、かつ、常時または断続的に湿潤状態となるような環境においても、優れた接着性能を有する接着剤を提供することが可能である。 According to the present invention, a part of the adhesive component is converted from a component derived from a conventional petroleum to a component derived from a renewable plant resource, and even in an environment where it is constantly or intermittently wet. It is possible to provide an adhesive having excellent adhesion performance.
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されない。 Hereinafter, although embodiment of this invention is described, this invention is not limited to this.
＜接着剤＞
本発明の接着剤に用いるフェノール樹脂は、特に限定されないが、レゾール型フェノール樹脂であることが好ましい。レゾール型フェノール樹脂は自己反応性の官能基を有するため、硬化剤を用いずとも、加熱することにより硬化させることができる。フェノール樹脂は、従来公知の方法で製造することができ、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、パラアルキルフェノール、パラフェニルフェノール等のフェノール類と、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド類とを、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ性触媒の存在下で反応させることで得られる。
<Adhesive>
The phenol resin used in the adhesive of the present invention is not particularly limited, but is preferably a resol type phenol resin. Since the resol type phenol resin has a self-reactive functional group, it can be cured by heating without using a curing agent. The phenol resin can be produced by a conventionally known method. For example, phenols such as phenol, cresol, xylenol, paraalkylphenol, and paraphenylphenol and aldehydes such as formaldehyde, paraformaldehyde, and acetaldehyde are hydroxylated. It can be obtained by reacting in the presence of an alkaline catalyst such as sodium, potassium hydroxide or calcium hydroxide.
アルカリ性触媒の存在下でフェノールとホルムアルデヒドとを反応させると、フェノールにメチロール基が付加される。その後、該メチロール基とフェノール核のフリーのオルト位またはパラ位の間でメチレン結合が生成され、または、メチロール基同士の間でジメチレンエーテル結合が生成されるなどして、縮合反応が進行する。 When phenol and formaldehyde are reacted in the presence of an alkaline catalyst, a methylol group is added to the phenol. Then, a methylene bond is generated between the methylol group and the free ortho- or para-position of the phenol nucleus, or a dimethylene ether bond is generated between the methylol groups, and the condensation reaction proceeds. .
本発明の接着剤は、硬化促進剤を含有することが好ましい。硬化促進剤を含有させることによって、フェノール樹脂の縮合反応を促進させることができる。硬化促進剤としては、特に限定されないが、炭酸ナトリウム、プロピレンカーボネート、ホルムアルデヒドなどが挙げられる。中でも、安価かつ少量で硬化反応速度を増大させ、安全性が高く、取り扱いが容易であるという観点から、炭酸ナトリウムが好ましい。これらの硬化促進剤は、１種単独もしくは２種以上を組み合わせて使用してもよい。 The adhesive of the present invention preferably contains a curing accelerator. By containing a curing accelerator, the condensation reaction of the phenol resin can be promoted. Although it does not specifically limit as a hardening accelerator, Sodium carbonate, propylene carbonate, formaldehyde, etc. are mentioned. Of these, sodium carbonate is preferable from the viewpoints of increasing the curing reaction rate at a low cost and in a small amount, high safety, and easy handling. These curing accelerators may be used alone or in combination of two or more.
硬化促進剤は、フェノール樹脂１００質量部に対して４．４〜８．８質量部添加することが好ましく、４．８〜７．０質量部添加することがより好ましい。硬化促進剤の添加量がフェノール樹脂１００質量部に対して４．４質量部未満では、硬化反応速度の増大が十分期待できなくなる傾向にあり、８．８質量部を超えても、硬化反応速度のさらなる増大は期待できなくなる傾向にある。なお、本明細書において、フェノール樹脂の質量とは、固形分の質量をいう。 The curing accelerator is preferably added in an amount of 4.4 to 8.8 parts by mass, more preferably 4.8 to 7.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the phenol resin. If the addition amount of the curing accelerator is less than 4.4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the phenol resin, an increase in the curing reaction rate tends not to be expected sufficiently, and even if it exceeds 8.8 parts by mass, the curing reaction rate There is a tendency that further increase in the price cannot be expected. In addition, in this specification, the mass of a phenol resin means the mass of solid content.
本発明の接着剤に用いるリグノフェノールは、従来公知の方法で製造することができる。例えば、植物資源である木材資源に酸とフェノール誘導体を添加し、木材資源中のセルロース、ヘミセルロースを加水分解させ、また、木材資源中のリグニンをフェノール誘導体により安定化してリグノフェノールを製造する。木材資源に酸とフェノール誘導体を添加する方法としては、木材資源にフェノール誘導体を添加して含浸させた後、酸を添加し、系の粘度が低下したら、後述する疎水性の溶剤を添加し、さらに撹拌を行う方法が挙げられる。このようにすることで、セルロース及びヘミセルロース由来の糖成分と硫酸からなる層と、リグノフェノール、フェノール誘導体及び疎水性の溶剤からなる層に分離することが可能となる。 The lignophenol used for the adhesive of the present invention can be produced by a conventionally known method. For example, an acid and a phenol derivative are added to a wood resource that is a plant resource, cellulose and hemicellulose in the wood resource are hydrolyzed, and lignin in the wood resource is stabilized with a phenol derivative to produce lignophenol. As a method of adding an acid and a phenol derivative to a wood resource, after adding and impregnating the phenol derivative to the wood resource, an acid is added, and when the viscosity of the system decreases, a hydrophobic solvent described later is added, Furthermore, the method of performing stirring is mentioned. By doing in this way, it becomes possible to isolate | separate into the layer which consists of a sugar component derived from a cellulose and hemicellulose, and a sulfuric acid, and the layer which consists of lignophenol, a phenol derivative, and a hydrophobic solvent.
上記リグノフェノールの製造方法において使用する木材資源は、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンなどから構成されるものであり、例えば、木粉、木質チップなどを挙げることができる。また、使用する木材としては、針葉樹、広葉樹など任意の種類のものを使用することができる。 The wood resources used in the above method for producing lignophenol are composed of cellulose, hemicellulose, lignin, and the like, and examples thereof include wood flour and wood chips. Moreover, as wood to be used, any kind of wood such as conifers and hardwoods can be used.
木材資源に添加する酸としては、無機酸、有機酸のいずれも用いることが可能である。酸は、セルロース及びヘミセルロースを加水分解するための触媒としてだけでなく、木材資源を構成するセルロース、ヘミセルロース及びリグニンの結合を解く役割も果たす。無機酸としては、硫酸、リン酸、塩酸などのいずれかを使用することができる。酸の濃度は、６０〜９０％が望ましい。酸の濃度が６０％より低いと、セルロースとリグニンの解緩反応が進行せず、酸の濃度が９０％より高いとリグニン及び添加剤であるｐ−クレゾールのベンゼン骨格がスルフォン化されやすくなり、不具合が生じる傾向にある。酸の中では、６０％以上の硫酸が好ましい。有機酸としては、ｐ−トルエンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、ギ酸などを使用することができる。 As the acid added to the wood resource, either an inorganic acid or an organic acid can be used. The acid not only serves as a catalyst for hydrolyzing cellulose and hemicellulose, but also serves to break the bonds between cellulose, hemicellulose and lignin that constitute the wood resource. As the inorganic acid, any of sulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid and the like can be used. The acid concentration is preferably 60 to 90%. When the acid concentration is lower than 60%, the relaxation reaction between cellulose and lignin does not proceed, and when the acid concentration is higher than 90%, the benzene skeleton of lignin and the additive p-cresol is easily sulfonated, There is a tendency for defects to occur. Of the acids, 60% or more sulfuric acid is preferred. As the organic acid, p-toluenesulfonic acid, trifluoroacetic acid, trichloroacetic acid, formic acid and the like can be used.
木材資源に添加する酸の添加量としては、木材資源１００質量部に対して、好ましくは２００〜３０００質量部、より好ましくは１０００〜２０００質量部である。酸の添加量が少ないと、木材原料は膨潤するだけで液状にならず、撹拌が困難になり、新しいタイプの押出混練機が必要となる。また、酸の添加量が多すぎると、酸の回収系への負担が増え、経済性が損なわれる。 The amount of the acid added to the wood resource is preferably 200 to 3000 parts by mass, more preferably 1000 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the wood resource. If the amount of acid added is small, the wood raw material will not swell but become liquid, and stirring becomes difficult, requiring a new type of extrusion kneader. Moreover, when there is too much addition amount of an acid, the burden to the recovery system of an acid will increase and economical efficiency will be impaired.
リグニンを構成するｐ−クマリルアルコール、シナピルアルコール、コニフェリルアルコール中のフェニルプロパン単位のα炭素は化学的に不安定であるが、フェノール誘導体を添加することで、成形体などの種々の用途に活用できるリグノフェノールを得ることができる。ここで、リグノフェノールとは、リグニン中のフェニルプロパン単位のα炭素にフェノール誘導体が結合したジフェニルプロパン単位を含む重合体をいう。例えば、リグニンを構成するｐ−クマリルアルコール、シナピルアルコール、コニフェリルアルコールのうち、式（１）：
フェノール誘導体としては、１価のフェノール誘導体、２価のフェノール誘導体または３価のフェノール誘導体などが挙げられる。１価のフェノール誘導体としては、フェノール、ナフトール、アントロール、アントロキオールなどが挙げられる。これらの１価のフェノール誘導体はさらに１以上の置換基を有していてもよい。２価のフェノール誘導体としては、カテコール、レゾルシノール、ヒドロキノンなどが挙げられる。これらの２価のフェノール誘導体はさらに１以上の置換基を有していてもよい。３価のフェノール誘導体としては、ピロガロールなどが挙げられる。ピロガロールはさらに１以上の置換基を有していてもよい。これらの１価から３価のフェノール誘導体が有する置換基の種類は特に限定されず、任意の置換基を有していてもよい。電子吸引性の基（ハロゲン原子など）以外の基であり、例えば、低級アルキル基（メチル基、エチル基、プロピル基など）、低級アルコキシ基（メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基など）、アリール基（フェニル基など）、水酸基などが挙げられる。また、リグニンを構成するフェニルプロパン単位のα炭素との反応性の点から、フェノール誘導体上のフェノール性水酸基の２つあるオルト位のうちの少なくとも片方は無置換であることが好ましい。 Examples of the phenol derivative include a monovalent phenol derivative, a divalent phenol derivative, and a trivalent phenol derivative. Examples of monovalent phenol derivatives include phenol, naphthol, anthrol, anthrochiol and the like. These monovalent phenol derivatives may further have one or more substituents. Examples of the divalent phenol derivative include catechol, resorcinol, hydroquinone and the like. These divalent phenol derivatives may further have one or more substituents. Examples of the trivalent phenol derivative include pyrogallol. Pyrogallol may further have one or more substituents. The kind of the substituent which these monovalent to trivalent phenol derivatives have is not particularly limited, and may have an arbitrary substituent. Groups other than electron-withdrawing groups (such as halogen atoms), such as lower alkyl groups (such as methyl, ethyl, and propyl groups), lower alkoxy groups (such as methoxy, ethoxy, and propoxy groups), aryl groups (Phenyl group and the like), hydroxyl group and the like. Further, from the viewpoint of reactivity with the α-carbon of the phenylpropane unit constituting lignin, it is preferable that at least one of the two ortho positions of the phenolic hydroxyl group on the phenol derivative is unsubstituted.
フェノール誘導体の好ましい例としては、ｐ−クレゾール、２，６−キシレノール、２，４−キシレノール、２−メトキシフェノール（Ｇｕａｉａｃｏｌ）、２，６−ジメトキシフェノール、カテコール、レゾルシノール、ホモカテコール、ピロガロール及びフロログルシノールなどが挙げられ、中でもｐ−クレゾールが好ましい。フェノール誘導体の添加量としては、木材資源１００質量部に対して、好ましくは２００〜３０００質量部、より好ましくは５００〜２０００質量部である。フェノール誘導体は、リグニンのα−炭素をマスキングするのに必要な化学量論的な量以上を添加しなければならず、また相分離に必要な抽出剤としての量も加味して添加しなければならない。 Preferred examples of the phenol derivative include p-cresol, 2,6-xylenol, 2,4-xylenol, 2-methoxyphenol (guaiacol), 2,6-dimethoxyphenol, catechol, resorcinol, homocatechol, pyrogallol and phlorog. Examples include lucinol, and p-cresol is particularly preferable. The addition amount of the phenol derivative is preferably 200 to 3000 parts by mass, more preferably 500 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the wood resource. The phenol derivative must be added in an amount greater than the stoichiometric amount necessary for masking the α-carbon of lignin, and must also be added in consideration of the amount as an extractant necessary for phase separation. Don't be.
木材資源に酸とフェノール誘導体を添加することで、主に酸とセルロース及びヘミセルロース由来の糖液とから構成される水層と、リグノフェノールとフェノール誘導体とから構成される油層に分離させるが、より短時間で二層に分離させるために疎水性の溶剤をさらに添加することが好ましい。分離された油層は、濾過機にて固液分離され、固体のリグノフェノールと、液体のｐ−クレゾールと疎水性溶剤に分離される。固液分離はフィルタープレス等を用いて行うことができ、リグノフェノールはケーク状で得られる。得られたリグノフェノールは、乾燥機にて乾燥される。 By adding acid and phenol derivatives to wood resources, it is separated into a water layer mainly composed of acid and sugar solution derived from cellulose and hemicellulose, and an oil layer composed of lignophenol and phenol derivative. In order to separate into two layers in a short time, it is preferable to further add a hydrophobic solvent. The separated oil layer is solid-liquid separated by a filter and separated into solid lignophenol, liquid p-cresol and a hydrophobic solvent. Solid-liquid separation can be performed using a filter press or the like, and lignophenol is obtained in a cake form. The obtained lignophenol is dried in a dryer.
本発明で使用するリグノフェノールの重量平均分子量は、特に限定されないが、３００〜８０００であることが好ましく、５００〜６０００であることがより好ましく、１８００〜４０００であることがさらに好ましい。リグノフェノールの重量平均分子量が８０００を超えると、リグノフェノールのアルカリ性水溶液に対する溶解性が低下する傾向にある。また、リグノフェノールの重量平均分子量が３００未満であると、得られる接着剤の接着性能が低下する傾向にある。リグノフェノールの分子量がこの範囲であることで、木材と被着体を接着させる前に接着剤を樹脂化するための加熱処理を行わなくても、接着時に加熱をするだけで、優れた接着性を発現しやすくなる。なお、本発明における重量平均分子量は、測定装置（東ソー株式会社製、ＨＬＣ−８２２０ＧＰＣ）を使用し、リグノフェノールをテトラヒドロフランに溶解させ、濾過し、その濾液をＧＰＣで測定した。 Although the weight average molecular weight of lignophenol used by this invention is not specifically limited, It is preferable that it is 300-8000, It is more preferable that it is 500-6000, It is further more preferable that it is 1800-4000. When the weight average molecular weight of lignophenol exceeds 8000, the solubility of lignophenol in an alkaline aqueous solution tends to decrease. Moreover, when the weight average molecular weight of lignophenol is less than 300, the adhesive performance of the resulting adhesive tends to deteriorate. With this range of molecular weight of lignophenol, excellent adhesiveness can be obtained by heating at the time of bonding without performing heat treatment to convert the adhesive into resin before bonding the wood to the adherend. It becomes easy to express. In addition, the weight average molecular weight in this invention used the measuring apparatus (The Tosoh Corporation make, HLC-8220GPC), dissolved lignophenol in tetrahydrofuran, filtered, and measured the filtrate by GPC.
本発明の接着剤は、硬化剤を含有することが好ましい。本発明の接着剤に使用される硬化剤としては、アルデヒド、又は、アルデヒドを生成する化合物が挙げられる。アルデヒドとしては、特に限定されず、例えばホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドなどが挙げられる。硬化剤として、アルデヒド、又は、アルデヒドを生成する化合物を用いることにより、フェノール樹脂またはリグノフェノールにおけるフェノール構造と、アルデヒドが硬化反応を行い、接着性能が向上する。接着剤を使用する際の作業者の環境、安全の点で、硬化剤として、アルデヒドを生成する化合物を用いることが好ましい。 The adhesive of the present invention preferably contains a curing agent. As a hardening | curing agent used for the adhesive agent of this invention, the compound which produces | generates an aldehyde or an aldehyde is mentioned. The aldehyde is not particularly limited, and examples thereof include formaldehyde and paraformaldehyde. By using an aldehyde or a compound that generates an aldehyde as the curing agent, the phenol structure in the phenol resin or lignophenol and the aldehyde undergo a curing reaction, and the adhesion performance is improved. From the viewpoint of worker environment and safety when using an adhesive, it is preferable to use a compound that generates an aldehyde as the curing agent.
本発明で使用される、硬化剤としては、例えば、レゾルシノール系接着剤用硬化剤として用いられるホルムアルデヒドの二量体又は三量体が含まれる硬化剤、ヘキサメチレンテトラミンなどが挙げられる。中でも、レゾルシノール系接着剤用硬化剤が、常温接着が可能であり、さらに、接着耐久性に優れている点で好ましい。これらの硬化剤は、１種単独もしくは２種以上を組み合わせて使用してもよい。 Examples of the curing agent used in the present invention include a curing agent containing a dimer or trimer of formaldehyde used as a curing agent for resorcinol-based adhesive, hexamethylenetetramine, and the like. Among these, a curing agent for resorcinol adhesive is preferable in that it can be bonded at room temperature and is excellent in adhesion durability. These curing agents may be used alone or in combination of two or more.
硬化剤の添加量は、リグノフェノール１００質量部に対し、１７〜８４質量部であることが好ましく、３４〜６７質量部であることがより好ましく、４５〜５５質量部であることがさらに好ましい。硬化剤の添加量がリグノフェノール１００質量部に対し、８４質量部を超えると、硬化剤を添加することによる接着性の向上効果は得られなくなる傾向にある。また、硬化剤の添加量が１７質量部未満であると、十分な接着耐久性を有する接着剤が得られず、乾燥と湿潤が繰り返される条件下では、接着層のはく離が生じる可能性がある。なお、本明細書において、リグノフェノールの質量とは、固形分の質量をいう。 It is preferable that it is 17-84 mass parts with respect to 100 mass parts of lignophenol, as for the addition amount of a hardening | curing agent, it is more preferable that it is 34-67 mass parts, and it is further more preferable that it is 45-55 mass parts. When the addition amount of the curing agent exceeds 84 parts by mass with respect to 100 parts by mass of lignophenol, the effect of improving the adhesiveness due to the addition of the curing agent tends not to be obtained. In addition, when the addition amount of the curing agent is less than 17 parts by mass, an adhesive having sufficient adhesion durability cannot be obtained, and peeling of the adhesive layer may occur under conditions where drying and wetting are repeated. . In addition, in this specification, the mass of lignophenol means the mass of solid content.
また、硬化剤には、樹脂の性質を改善するため、或いは、粘度調整をするために充填剤を添加してもよい。充填剤は、不活性な有機物系と無機鉱物質系に分類され、通常、樹脂に対して５〜２０％添加されている。有機物系としては、ヤシ殻粉、クルミ粉または木粉などが挙げられ、無機鉱物質系としては、トノコ、タルク、胡粉、軽石粉、硅砂、チタン白、炭酸カルシウムまたは炭酸マグネシウムなどが挙げられる。 Further, a filler may be added to the curing agent in order to improve the properties of the resin or to adjust the viscosity. Fillers are classified into inert organic and inorganic mineral materials, and are usually added in an amount of 5 to 20% with respect to the resin. Examples of the organic system include coconut shell powder, walnut powder, or wood powder, and examples of the inorganic mineral system include tonoko, talc, hum powder, pumice powder, cinnabar sand, titanium white, calcium carbonate, or magnesium carbonate.
また、本発明の接着剤は、必要に応じて、粘度調整剤、酸化防止剤、顔料、染料などの添加剤を含有してもよい。本発明で使用する粘度調整剤としては、小麦粉、大麦粉、大豆粉、でんぷん粉などが挙げられる。中でも、小麦粉が糊液粘度の調整が容易で、微粉化がしやすく、安価かつ大量供給が可能の点で好ましい。これらの粘度調整剤は、１種単独もしくは２種以上を組み合わせて使用してもよい。 Moreover, the adhesive agent of this invention may contain additives, such as a viscosity modifier, antioxidant, a pigment, and dye, as needed. Examples of the viscosity modifier used in the present invention include wheat flour, barley flour, soybean flour, and starch flour. Among these, wheat flour is preferable in that the viscosity of the paste liquid can be easily adjusted, it can be easily pulverized, and it can be supplied at low cost and in large quantities. These viscosity modifiers may be used alone or in combination of two or more.
粘度調整剤の添加量は、フェノール樹脂とリグノフェノールの合計１００質量部に対し、９〜３４質量部であることが好ましく、１６〜３１質量部であることがより好ましく、１９〜２７質量部であることがさらに好ましい。粘度調整剤の添加量が、フェノール樹脂とリグノフェノールの合計１００質量部に対し３４質量部を超えると、接着剤の粘度が高くなりすぎて、接着剤を塗布する際の作業性に支障がでたり、接着性が低下したり、耐水性が低下する傾向にある。また、粘度調整剤の添加量が９質量部未満であると、圧締の際、接着層から滲みだしたり、木材中への浸透が過度になり、接着不良となる傾向にある。 The added amount of the viscosity modifier is preferably 9 to 34 parts by mass, more preferably 16 to 31 parts by mass, and 19 to 27 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the phenol resin and lignophenol. More preferably it is. If the addition amount of the viscosity modifier exceeds 34 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total of the phenol resin and lignophenol, the viscosity of the adhesive becomes too high and the workability when applying the adhesive may be hindered. Or the adhesiveness tends to decrease or the water resistance tends to decrease. Moreover, when the addition amount of the viscosity modifier is less than 9 parts by mass, it tends to ooze out from the adhesive layer at the time of pressing or to penetrate into the wood excessively, resulting in poor adhesion.
本発明の接着剤は、フェノール樹脂とリグノフェノールとを、質量比で７．０／３．０〜２．７／７．３の割合で混合することによって得られる。フェノール樹脂とリグノフェノールの質量比が７．０／３．０より大きい、すなわちフェノール樹脂成分が多いと、常時湿潤状態となるような環境に置かれた場合だけではなく、断続的に湿潤状態となるような環境に置かれた場合においても、接着性能が低下する傾向にある。また、フェノール樹脂とリグノフェノールの質量比が２．７／７．３より小さい、すなわちリグノフェノール成分が多いと、常時または断続的に湿潤状態となるような環境に置かれた場合、接着性能の低下というような問題が生じる。また、常時または断続的に湿潤状態となるような環境に置かれた場合でも接着性能が安定しているといった観点から、フェノール樹脂とリグノフェノールの質量比は、７．０／３．０〜５．０／５．０であることが好ましく、６．９／３．１〜６．０／４．０であることがより好ましい。なお、本明細書において、フェノール樹脂とリグノフェノールとの質量比とは、それぞれの樹脂の固形分の質量比をいう。 The adhesive of the present invention can be obtained by mixing phenol resin and lignophenol at a mass ratio of 7.0 / 3.0 to 2.7 / 7.3. The mass ratio of phenolic resin to lignophenol is larger than 7.0 / 3.0, that is, when there are many phenolic resin components, not only when placed in an environment where it is always wet, but also intermittently wet. Even when placed in such an environment, the adhesion performance tends to decrease. In addition, when the mass ratio of phenolic resin to lignophenol is smaller than 2.7 / 7.3, that is, when there are many lignophenol components, when placed in an environment where it is always or intermittently wet, Problems such as degradation occur. Further, from the viewpoint that the adhesive performance is stable even when placed in an environment where it is constantly or intermittently wet, the mass ratio of the phenol resin to lignophenol is 7.0 / 3.0 to 5 0.0 / 5.0 is preferable, and 6.9 / 3.1 to 6.0 / 4.0 is more preferable. In addition, in this specification, the mass ratio of a phenol resin and lignophenol means the mass ratio of solid content of each resin.
フェノール樹脂とリグノフェノールとを混合する方法としては、特に限定されないが、接着剤の化学反応によるゲル化を遅くして十分に均一な撹拌を行うという観点から、例えば、フェノール樹脂に粘度調整剤と硬化促進剤を添加してよく撹拌しておき、リグノフェノールはアルカリ性水溶液に溶解させた後に硬化剤や粘度調整剤を添加してよく撹拌し、それぞれ調製を適宜行った後に両者を混合・撹拌することが好ましい。 The method of mixing the phenol resin and lignophenol is not particularly limited, but from the viewpoint of slowing the gelation due to the chemical reaction of the adhesive and sufficiently uniform stirring, for example, the phenol resin and the viscosity modifier Add a curing accelerator and stir well. After dissolving lignophenol in an alkaline aqueous solution, add a curing agent and a viscosity modifier and stir well. It is preferable.
本発明の接着剤のｐＨは、１０．３〜１３に調整することが好ましく、１０．４〜１２．５に調整することがより好ましく、１１．６〜１１．９に調整することがさらに好ましい。接着剤のｐＨが１３を超えると、接着剤の取り扱いが困難となったり、木材自体の脆弱化、あるいは変色を招き、接着性の低下、汚染の原因となる傾向にある。また、ｐＨが１０．３未満であると、リグノフェノールのアルカリ性水溶液に対する溶解性が低下し、接着剤として利用することが困難となる傾向にある。 The pH of the adhesive of the present invention is preferably adjusted to 10.3 to 13, more preferably adjusted to 10.4 to 12.5, and further preferably adjusted to 11.6 to 11.9. . If the pH of the adhesive exceeds 13, the handling of the adhesive becomes difficult, the wood itself becomes brittle or discolored, and the adhesiveness tends to decrease and cause contamination. Moreover, when pH is less than 10.3, the solubility with respect to the alkaline aqueous solution of lignophenol falls, and it exists in the tendency for it to become difficult to utilize as an adhesive agent.
本発明で使用するアルカリ性水溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液などが挙げられる。中でも、水酸化ナトリウム水溶液が、リグノフェノールの溶解性に優れており、好ましい。これらのアルカリ性水溶液は、１種単独もしくは２種以上を組み合わせて使用してもよい。 Examples of the alkaline aqueous solution used in the present invention include a sodium hydroxide aqueous solution, a potassium hydroxide aqueous solution, and a calcium hydroxide aqueous solution. Among these, an aqueous sodium hydroxide solution is preferable because it is excellent in lignophenol solubility. These alkaline aqueous solutions may be used singly or in combination of two or more.
本発明で使用するアルカリ性水溶液の濃度は、０．５〜４ｍｏｌ／Ｌに調整することが好ましく、１〜３ｍｏｌ／Ｌに調整することがより好ましく、１〜２ｍｏｌ／Ｌに調整することがさらに好ましい。アルカリ性水溶液の濃度が４ｍｏｌ／Ｌを超えると、ゲル化により、塗布が困難となる傾向にある。また、アルカリ性水溶液の濃度が０．５ｍｏｌ／Ｌ未満であると、リグノフェノールのアルカリ性水溶液に対する溶解性が低下する傾向にある。なお、ここで、アルカリ性水溶液の濃度とは、接着剤中の水１Ｌに対する、塩基性の塩のモル濃度をいう。 The concentration of the alkaline aqueous solution used in the present invention is preferably adjusted to 0.5 to 4 mol / L, more preferably adjusted to 1 to 3 mol / L, and further preferably adjusted to 1 to 2 mol / L. . When the concentration of the alkaline aqueous solution exceeds 4 mol / L, coating tends to be difficult due to gelation. Moreover, when the concentration of the alkaline aqueous solution is less than 0.5 mol / L, the solubility of lignophenol in the alkaline aqueous solution tends to be lowered. Here, the concentration of the alkaline aqueous solution refers to the molar concentration of the basic salt with respect to 1 L of water in the adhesive.
＜木製品、木製品の製造方法＞
本発明の木製品は、前記接着剤を介して木材と被着体を重ね合わせて得られる。ここで、本発明の木製品の作製に用いられる木材は、クロマツ、アカマツ、スギ、ヒノキ、カラマツ、ケヤキ、ミズナラなどの樹木を切り出して得られる材木だけでなく、集成材、合板、ＯＳＢ、パーティクルボード、ファイバーボードなどの木質材料なども含まれる。
<Wood products, manufacturing method of wood products>
The wood product of the present invention is obtained by superposing wood and an adherend through the adhesive. Here, the wood used for the production of the wood product of the present invention is not only timber obtained by cutting out trees such as black pine, red pine, cedar, cypress, larch, zelkova, and mizunara, but also laminated timber, plywood, OSB, and particle board Also includes wood materials such as fiberboard.
また、本発明の接着剤は、合板、集成材、ＯＳＢ、パーティクルボード、ファイバーボードなどを作製する際の接着剤として用いることができる。よって、本発明の木製品としては、前記接着剤を用いた、合板、集成材、ＯＳＢ、パーティクルボード、ファイバーボードなども含まれる。 Further, the adhesive of the present invention can be used as an adhesive for producing plywood, laminated material, OSB, particle board, fiber board, and the like. Therefore, the wood product of the present invention includes plywood, laminated wood, OSB, particle board, fiber board and the like using the adhesive.
本発明の木製品は、得られた接着剤を木材に塗布し、被着体と重ね合わせることで得られる。接着剤を木材に塗布する方法としては、例えば、刷毛塗り、ローラー塗布、スプレー塗布などが挙げられる。接着剤の塗布量は特に限定されないが、通常、集成材の製造に際して木材の片面に塗布する場合は、１５０〜２５０ｇ／ｍ２であることが好ましく、また、木材の両面に塗布する場合は、２００〜３５０ｇ／ｍ２であることが好ましい。合板の製造に際して厚さ３mm前後の単板に片面塗布する場合は、３３０〜３５０ｇ／ｍ２であることが好ましく、塗布から圧締までの時間が長い時、あるいは多孔質の樹種を接着する時は塗布量を多くし、反対の条件の時は少なくするなどの多少の調整は可能である。塗布量が多いと、圧締時にはみ出してしまう結果となり、不経済であるばかりでなく、接着層が厚くなり凝集力の低下をきたす傾向にあり、塗布量が少ないと、連続的で一様な膜を形成できなくなり、接着が不十分で製品不良の原因となる傾向にある。 The wood product of the present invention is obtained by applying the obtained adhesive to wood and superposing it on an adherend. Examples of the method for applying the adhesive to wood include brush coating, roller coating, and spray coating. The application amount of the adhesive is not particularly limited, but usually, it is preferably 150 to 250 g / m 2 when applied to one side of the wood during the production of the laminated lumber, and when applied to both sides of the wood, It is preferable that it is 200-350 g / m < 2 >. When applying one side to a single plate having a thickness of about 3 mm in the production of plywood, it is preferably 330 to 350 g / m 2 , when the time from application to pressing is long, or when bonding a porous tree species Some adjustments are possible, such as increasing the coating amount and decreasing it in the opposite case. If the coating amount is large, it will result in squeezing out during pressing, which is not only uneconomical, but also tends to cause the adhesive layer to become thick and reduce the cohesive force. A film cannot be formed, and adhesion tends to be insufficient, leading to product defects.
接着剤を塗布した木材を接着する方法としては、例えば、ホットプレスによる熱圧接着法、高周波による高周波加熱接着法、コールドプレスによる常温接着法などが挙げられる。例えば、合板を製造する場合においては、冷圧後熱圧法が用いられており、通常、２種類の圧締装置が必要である。冷圧はコールドプレスにより仮接着状態を得ることが目的であり、その後、ホットプレスにより温度ムラなく合板全面にわたって安定した硬化を得るという観点から、熱圧接着法が用いられる。 Examples of the method for adhering the wood to which the adhesive is applied include a hot-pressure bonding method using hot press, a high-frequency heat bonding method using high frequency, and a room temperature bonding method using cold press. For example, when manufacturing a plywood, a hot-pressing method after cold pressing is used, and normally two types of pressing devices are required. The purpose of the cold pressure is to obtain a temporary adhesion state by cold pressing, and then a hot pressure bonding method is used from the viewpoint of obtaining stable curing over the entire surface of the plywood without temperature unevenness by hot pressing.
接着剤を塗布した木材を被着体と重ね合わせ、ホットプレスなどにより熱圧接着させるための加熱温度は、１００〜２００℃であることが好ましく、１４０℃〜１６０℃であることがより好ましい。加熱温度が２００℃より高いと、接着剤が分解し、接着性能が低下したり、製品に狂いやそり、割れ、変色を生じる傾向にある。また、加熱温度が１００℃未満であると、十分な接着力を得ることができず、接着層にはく離が生じる傾向にある。また、ホットプレスなどにより熱圧接着させるための圧締圧力は、０．２９〜９．８１ＭＰａであることが好ましく、例えば、集成材を製造する場合においては、０．７８〜１．４７ＭＰａであることがより好ましく、合板を製造する場合においては、０．６９〜０．９８ＭＰａであることがより好ましい。例えば、集成材を製造する場合において、圧締圧力が１．４７ＭＰａを超えると、接着剤が連続した膜とならず、接着不良となる傾向にある。また、圧締圧力が０．７８ＭＰａ未満であると、接着層が厚くなり、十分な接着力を得ることができなくなる傾向にある。ホットプレスなどにより熱圧接着させるための加熱温度及び圧締圧力は、被着体の密度により調整することが望ましい。 The heating temperature for superimposing the wood coated with the adhesive on the adherend and performing hot-pressure bonding with a hot press or the like is preferably 100 to 200 ° C, and more preferably 140 to 160 ° C. When the heating temperature is higher than 200 ° C., the adhesive is decomposed to deteriorate the adhesive performance, or the product tends to be distorted, warped, cracked or discolored. Moreover, when the heating temperature is less than 100 ° C., sufficient adhesive force cannot be obtained, and the adhesive layer tends to peel off. Further, the pressing pressure for hot-pressure bonding by hot press or the like is preferably 0.29 to 9.81 MPa, for example, 0.78 to 1.47 MPa in the case of manufacturing a laminated material. More preferably, in the case of producing a plywood, the pressure is more preferably 0.69 to 0.98 MPa. For example, in the case of producing a laminated material, if the pressing pressure exceeds 1.47 MPa, the adhesive does not form a continuous film, and tends to have poor adhesion. On the other hand, if the pressing pressure is less than 0.78 MPa, the adhesive layer becomes thick and a sufficient adhesive force tends not to be obtained. It is desirable to adjust the heating temperature and pressing pressure for hot-pressure bonding by hot pressing or the like according to the density of the adherend.
本発明の木製品の製造方法は、上記の接着剤を用いて木材と被着体とを接着させる方法である。上記の接着剤に含まれるリグノフェノールは比較的分子量が大きく、また、リグノフェノールと硬化剤（特にアルデヒド類）との反応性も高いため、木材と被着体を接着させる前に加熱処理を行い、接着剤を樹脂化する工程を経なくても、接着時に加熱をすることで優れた接着強度を有する木製品を得ることができる。 The method for producing a wooden product of the present invention is a method in which wood and an adherend are bonded using the above-described adhesive. Lignophenol contained in the above adhesive has a relatively large molecular weight, and the reactivity between lignophenol and curing agents (especially aldehydes) is high, so heat treatment is performed before bonding the wood to the adherend. Even if it does not pass through the process of resin-izing an adhesive agent, the wooden product which has the outstanding adhesive strength can be obtained by heating at the time of adhesion | attachment.
以下に実施例及び比較例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.
（比較例１）
用いたフェノール樹脂は株式会社オーシカ製、ディアノールＤ−１１７（不揮発分４５．５％、ｐＨ１１．３）である。比較例１として、フェノール樹脂のみで接着剤を製造する場合は、Ｄ−１１７：小麦粉（赤花）：ソーダ灰：水を、質量比１０：１．５：０．３：１の割合で混合・撹拌して、フェノール樹脂調製物１を得て、これを比較例１の接着剤とした。
(Comparative Example 1)
The phenolic resin used was Dianol D-117 (nonvolatile content 45.5%, pH 11.3) manufactured by Oshika Corporation. As a comparative example 1, when producing an adhesive only with a phenol resin, D-117: flour (red flower): soda ash: water was mixed at a mass ratio of 10: 1.5: 0.3: 1. Stirring to obtain a
（実施例１〜３、比較例２〜３）
実施例１〜３、及び比較例２として、フェノール樹脂とリグノフェノールとを混合する場合は、Ｄ−１１７：小麦粉（赤花）：ソーダ灰を、質量比１０：１．５：０．３の割合で混合・撹拌したフェノール樹脂調製物２を用いた。この場合は、フェノール樹脂に水を添加しなかった。
(Examples 1-3, Comparative Examples 2-3)
When mixing phenol resin and lignophenol as Examples 1 to 3 and Comparative Example 2, D-117: wheat flour (red flowers): soda ash in a mass ratio of 10: 1.5: 0.3 Phenol resin preparation 2 mixed and stirred in
リグノフェノールは、島根県隠岐の島町布施地区にあるリグノフェノール製造実証プラントにおいて、スギ木粉試料から相分離系変換システムにより得られたものを用いた。得られたリグノフェノールを１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム水溶液（キシダ化学株式会社製）に溶解させ、さらに、レゾルシノール系接着剤用硬化剤（株式会社オーシカ製、Ｄ用硬化剤、ホルムアルデヒドの三量体とヤシ殻を含む）、小麦粉（日清製粉株式会社神戸工場製、日清フラワー薄力小麦粉）を添加し、撹拌することによりリグノフェノール調製物１を得た。水酸化ナトリウム水溶液、リグノフェノール、レゾルシノール系接着剤用硬化剤及び小麦粉の混合割合は、質量比７：３：１．５：０．３である。
The lignophenol used was obtained from a cedar wood flour sample by a phase separation system conversion system at a lignophenol production demonstration plant in the Fuse district of Shimamachi, Oki, Shimane Prefecture. The obtained lignophenol was dissolved in a 1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.), and further, a curing agent for resorcinol adhesive (manufactured by Oshika Co., Ltd., a curing agent for D, a trimer of formaldehyde and
フェノール樹脂調製物２とリグノフェノール調製物１とを混合し、実施例１〜３及び比較例２の接着剤を得た。また、リグノフェノール調製物１のみを用いて製造した接着剤を、比較例３とした。
Phenol resin preparation 2 and
実施例１〜３、及び比較例１〜３におけるフェノール樹脂調製物とリグノフェノール調製物との混合割合、及びフェノール樹脂とリグノフェノールとの質量比は、表１、表２のとおりである。 The mixing ratio of the phenol resin preparation and the lignophenol preparation in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, and the mass ratio of the phenol resin and lignophenol are as shown in Tables 1 and 2.
（構造用集成材のＪＡＳに基づくブロックせん断試験）
実施例１〜３、及び比較例１〜３の接着剤を用いて、混合割合による接着性能を確認するため、クロマツ板を接着後、試験片を採取し、構造用集成材のＪＡＳに基づくブロックせん断試験を行った。
(Block shear test based on JAS for structural laminated wood)
Using the adhesives of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, in order to confirm the adhesion performance depending on the mixing ratio, a test piece was taken after bonding the black pine board, and a block based on JAS of the structural laminated material A shear test was performed.
被着材として、含水率１５％以下のクロマツ板を幅７５ｍｍ×厚さ１２ｍｍ×材長９００ｍｍに裁断し、４枚作製した。このうち１枚のクロマツ板の裏側に、比較例１で得られた接着剤を刷毛塗布方法により２５０ｇ／ｍ２で塗布した。この際、比較例１の接着剤のｐＨは１０．３であった。接着剤を塗布した面と、２枚目のクロマツ板の裏側を向かい合わせたものを試験体とし、熱圧接着試験装置（高松横井工業株式会社製、ＦＨＰ−Ｈ３００型）を使用し、ホットプレス温度１６０℃、圧締圧力０．９８Ｍｐａ、圧締時間３５分により試験体を作製した。次に３枚目のクロマツ板の裏側にも、比較例１で得られた接着剤を同様に塗布し、４枚目のクロマツ板の裏側を向かい合わせたものを試験体とし、熱圧接着試験装置を用いて同様に試験体を作製した。作製した２組の試験体それぞれから構造用集成材のＪＡＳに定められたブロックせん断試験片を２６個ずつ採取した。このとき、試験片の接着面積は７５０ｍｍ２とした。同様に実施例１〜３、及び比較例２〜３で得られた接着剤についても、クロマツ板により試験体を作製し、ブロックせん断試験片を採取した。この際、接着剤のｐＨは、実施例１〜３についてそれぞれ、１０．７、１０．９、１０．８、比較例２〜３についてそれぞれ、１０．８、１１．２であった。 As the adherend, four pine boards having a moisture content of 15% or less were cut into a width of 75 mm, a thickness of 12 mm, and a length of 900 mm. Of these, the adhesive obtained in Comparative Example 1 was applied to the back side of one black pine plate at 250 g / m 2 by a brush application method. At this time, the pH of the adhesive of Comparative Example 1 was 10.3. A hot press using a hot-pressure adhesion tester (Takamatsu Yokoi Kogyo Co., Ltd., FHP-H300 type), with the surface coated with adhesive and the back of the second black pine plate facing each other as a test specimen A test specimen was produced at a temperature of 160 ° C., a pressing pressure of 0.98 Mpa, and a pressing time of 35 minutes. Next, the adhesive obtained in Comparative Example 1 was similarly applied to the back side of the third black pine plate, and the test piece was prepared by facing the back side of the fourth black pine plate. Test specimens were similarly prepared using the apparatus. Twenty-six block shear test pieces defined in JAS of the structural laminated material were collected from each of the two sets of test specimens prepared. At this time, the adhesion area of the test piece was 750 mm 2 . Similarly, also about the adhesive agent obtained in Examples 1-3 and Comparative Examples 2-3, the test body was produced with the pine board and the block shear test piece was extract | collected. At this time, the pH of the adhesive was 10.7, 10.9, 10.8 for Examples 1 to 3, and 10.8 and 11.2 for Comparative Examples 2 to 3, respectively.
ブロックせん断試験は、試験片がせん断したときの荷重が、試験機の容量の１５〜８５％に該当する試験機（ミネベア株式会社製、ＡＬ−１００ｋＮＢ型）及び試験片のせん断面と荷重軸が平行であって、試験片に回転モーメントなどが生じないように設計されたブロックせん断試験装置（ミネベア株式会社製、ＪＡＳせん断試験治具）を使用した。試験片を構成する一方のクロマツ板の端部、及び試験片を構成するもう一方のクロマツ板の逆側端部を、ブロックせん断試験装置で固定し、荷重速度１ｍｍ／分の条件で、各固定部から試験片の中央方向へ試験片のせん断面と荷重軸が平行となり、かつ、試験片に回転モーメントなどが生じないように荷重をかけ、試験片をせん断させた。 In the block shear test, the load when the test piece is sheared is 15% to 85% of the capacity of the tester (Minebea Co., Ltd., AL-100kNB type), and the shear plane and load axis of the test piece are A block shear test apparatus (manufactured by Minebea Co., Ltd., JAS shear test jig) that was parallel and designed so that no rotational moment or the like was generated on the test piece was used. The end of one black pine plate constituting the test piece and the opposite end of the other black pine plate constituting the test piece are fixed with a block shear test device, and fixed at a load speed of 1 mm / min. The test piece was sheared by applying a load so that the shear plane of the test piece and the load axis were parallel to the center of the test piece from the part, and no rotational moment was generated on the test piece.
（せん断強さの算出）
せん断強さは、下記式（３）により算出した。
The shear strength was calculated by the following formula (3).
（木破率の算出）
木破率は、点格子板を使用し、以下のようにして算出した。ブロックせん断試験にて、せん断させた試験片のせん断面の上に、１８０個の点を有する点格子板を重ね、試験片が木破している部分と重なり合っている点の数を数え、下記式（４）により、木破率を算出した。
The wood breaking rate was calculated as follows using a point lattice plate. In the block shear test, a point lattice plate having 180 points is overlaid on the sheared surface of the sheared test piece, and the number of points where the test piece overlaps the portion where the tree breaks is counted. The tree breakage rate was calculated according to equation (4).
比較例１については５１個の試験片を用い、実施例１〜３および比較例２〜３については５２個の試験片を用いて、ブロックせん断試験を実施し、最大荷重及び木破率を測定した。試験結果から算出したせん断強さ及び木破率の平均値と標準偏差を表３に示す。
また、表３に示すせん断強さの平均値をグラフにしたものを図１とし、表３に示す木破率の平均値をグラフにしたものを図２とする。図１及び図２において、エラーバーは標準偏差を表す。図１のＪＡＳ基準値は７．２Ｎ／ｍｍ２であり、図２のＪＡＳ基準値は６５％である。
A block shear test was carried out using 51 test pieces for Comparative Example 1 and 52 test pieces for Examples 1 to 3 and Comparative Examples 2 to 3, and the maximum load and the wood breaking rate were measured. did. Table 3 shows the average value and standard deviation of the shear strength and the wood breaking rate calculated from the test results.
Further, FIG. 1 is a graph showing the average value of the shear strength shown in Table 3, and FIG. 2 is a graph showing the average value of the wood breaking rate shown in Table 3. In FIG. 1 and FIG. 2, error bars represent standard deviation. The JAS reference value in FIG. 1 is 7.2 N / mm 2 , and the JAS reference value in FIG. 2 is 65%.
表３からわかるように、フェノール樹脂とリグノフェノールとの質量比が７．０／３．０〜２．７／７．３の範囲にある接着剤を用いた実施例１〜３については、せん断強さ及び木破率ともＪＡＳ基準値を満たし、比較例１の接着剤と同程度の接着性能が確認できた。特に、フェノール樹脂とリグノフェノールとの質量比が、約６．９／３．１である実施例１が、最も優れたせん断強さを示した。 As can be seen from Table 3, for Examples 1 to 3 using an adhesive having a mass ratio of phenol resin to lignophenol in the range of 7.0 / 3.0 to 2.7 / 7.3, shearing Both the strength and the wood breaking rate satisfied the JAS standard value, and the adhesive performance comparable to that of the adhesive of Comparative Example 1 was confirmed. In particular, Example 1 in which the mass ratio of phenol resin to lignophenol was about 6.9 / 3.1 showed the most excellent shear strength.
（合板のＪＡＳに基づく接着力試験）
実施例１〜３、及び比較例１〜３の接着剤を用いて、混合割合による接着性能を確認するため、アカマツ単板を接着後、試験片を採取し、合板のＪＡＳに基づく接着力試験を行った。
(Adhesion test based on JAS of plywood)
In order to confirm the adhesion performance depending on the mixing ratio using the adhesives of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, after the red pine veneer was bonded, the test piece was collected and the adhesion test based on JAS of the plywood Went.
被着材として、含水率１％（標準偏差０．２％）、厚さ３．３ｍｍのアカマツ単板を幅３５ｃｍ×長さ３５ｃｍに裁断し、３枚作製した。このうち１枚のアカマツ単板の裏側に、比較例１で得られた接着剤を刷毛塗布方法により３５０ｇ／ｍ２で塗布した。この際、比較例１の接着剤のｐＨは１１．５であった。接着剤を塗布した面と、２枚目のアカマツ単板の表側を繊維方向が直交するように向かい合わせて重ね、さらに、３枚目のアカマツ単板の裏側に、比較例１で得られた接着剤を同様に塗布し、２枚目の単板の裏側と繊維方向が直交するように向かい合わせたものを試験体とし、熱圧接着試験装置（高松横井工業株式会社製、ＦＨＰ−Ｈ３００型）を使用し、ホットプレス温度１６０℃、圧締圧力０．９８Ｍｐａ、圧締時間は圧締時の単板厚さ１ｍｍにつき９０秒と換算し、９ｍｍ×９０秒で１３分３０秒の圧締により試験体を作製した。作製した試験体から合板のＪＡＳに定められた引張せん断試験片を採取した。このとき、試験片の幅は２５ｍｍとし、試験片の切り込みと切り込みとの間隔は２５ｍｍとした。同様に実施例１〜３及び比較例２〜３で得られた接着剤についても、アカマツ単板により試験体を作製し、引張せん断試験片を採取した。この際、接着剤のｐＨは、実施例１〜３についてそれぞれ、１１．９、１１．９、１２．０、比較例２〜３についてそれぞれ、１１．７、１２．１であった。 As an adherend, a red pine veneer having a moisture content of 1% (standard deviation 0.2%) and a thickness of 3.3 mm was cut into a width of 35 cm and a length of 35 cm to produce three sheets. Of these, the adhesive obtained in Comparative Example 1 was applied at 350 g / m 2 on the back side of one red pine veneer by the brush application method. At this time, the pH of the adhesive of Comparative Example 1 was 11.5. The surface to which the adhesive was applied and the front side of the second red pine veneer were stacked facing each other so that the fiber directions were orthogonal to each other, and the back side of the third red pine veneer was further obtained in Comparative Example 1. Adhesive was applied in the same manner, and the test piece was made by facing the back side of the second single plate so that the fiber direction was orthogonal, and a hot-pressure bonding test device (FHP-H300 type, manufactured by Takamatsu Yokoi Corp.) ), Hot pressing temperature of 160 ° C, pressing pressure of 0.98Mpa, pressing time converted to 90 seconds per 1mm thickness of the single plate at the time of pressing, 9mm x 90 seconds, 13 minutes 30 seconds pressing A test specimen was prepared. Tensile shear test pieces defined in JAS of plywood were collected from the prepared specimens. At this time, the width of the test piece was 25 mm, and the interval between the cuts of the test piece was 25 mm. Similarly, also about the adhesive agent obtained in Examples 1-3 and Comparative Examples 2-3, the test body was produced with the red pine single board and the tension shear test piece was extract | collected. At this time, the pH of the adhesive was 11.9, 11.9, 12.0 for Examples 1 to 3, and 11.7, 12.1 for Comparative Examples 2-3, respectively.
引張せん断試験片は、比較例１で得られた接着剤により作製した試験体から４８個採取し、これを１２個ずつ４つの組にグループ分けした。同様に、引張せん断試験片は、実施例１〜３及び比較例２〜３で得られた接着剤により作製した各試験体からも４８個ずつ採取し、これを１２個ずつ４つの組にグループ分けした。 Forty-two tensile shear test specimens were collected from the test specimens prepared using the adhesive obtained in Comparative Example 1, and 12 specimens were grouped into four groups. Similarly, 48 pieces of the tensile shear test pieces were collected from each test piece prepared by using the adhesives obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 2 to 3, and 12 pieces of them were grouped into 4 groups. Divided.
１つめのグループについては常態接着力試験用、２つめのグループについては合板のＪＡＳに規定されている接着の程度を表す１類に該当するスチーミング処理試験用、３つめのグループについては同様に１類に該当する煮沸繰返し試験用、４つめのグループについては、合板のＪＡＳに規定されている接着の程度を表す特類に該当するスチーミング繰返し試験用とした。
For the first group, for the normal adhesion test, for the second group, for the steaming test corresponding to the
ここで、合板のＪＡＳに規定されている接着の程度を表す１類とは、コンクリート型枠用合板及び断続的に湿潤状態となる場所（環境）において使用することを主な目的とした合板のＪＡＳ第３条第２項の接着の程度の要件を満たす合板の類別をいう。また、特類とは、屋外又は常時湿潤状態となる場所（環境）において使用することを主な目的とした合板のＪＡＳ第３条第１項の接着の程度の要件を満たす合板の類別をいう。
Here, the
常態接着力試験、スチーミング処理試験、煮沸繰返し試験、及びスチーミング繰返し試験は、合板のＪＡＳに記載されている試験方法に準拠して実施した。各試験における引張せん断試験は、試験機（ミネベア株式会社製、ＡＬ−１００ｋＮＢ型）及び合板引張試験治具（ミネベア株式会社製）を使用した。合板引張試験治具を用いて、試験片の両端を各固定位置が対称的になるように固定し、荷重速度３ｍｍ／分の条件で、試験片を試験片の両端の方向に引張り、せん断させた。 The normal adhesion test, the steaming treatment test, the boiling repetition test, and the steaming repetition test were carried out in accordance with the test method described in JAS of the plywood. For the tensile shear test in each test, a tester (manufactured by Minebea Co., Ltd., AL-100kNB type) and a plywood tensile test jig (manufactured by Minebea Co., Ltd.) were used. Using a plywood tensile test jig, fix both ends of the test piece so that each fixing position is symmetrical, and pull and shear the test piece in the direction of both ends of the test piece at a load speed of 3 mm / min. It was.
（せん断強さの算出）
常態接着力試験、スチーミング処理試験、煮沸繰返し試験、及びスチーミング繰返し試験において、せん断強さは、下記式（５）により算出した。
In the normal state adhesive strength test, the steaming treatment test, the boiling repetition test, and the steaming repetition test, the shear strength was calculated by the following formula (5).
（木破率の算出）
常態接着力試験、スチーミング処理試験、煮沸繰返し試験、スチーミング繰返し試験において、木破率は、点格子板を使用し、以下のようにして算出した。引張せん断試験にて、せん断させた試験片のせん断面の上に、１６９個の点を有する点格子板を重ね、試験片が木破している部分と重なり合っている点の数を数え、下記式（６）により、木破率を算出した。
In the normal adhesion test, the steaming test, the boiling repetition test, and the steaming repetition test, the wood breaking rate was calculated as follows using a point lattice plate. In the tensile shear test, a point lattice plate having 169 points is overlaid on the sheared surface of the sheared test piece, and the number of points where the test piece overlaps the portion where the tree breaks is counted. The tree breakage rate was calculated according to equation (6).
合板のＪＡＳに規定されているせん断強さと木破率の基準を表４に示す。以下、常態接着力試験、スチーミング処理試験、煮沸繰返し試験、及びスチーミング繰返し試験において、表４に示す合板のＪＡＳ基準値を満たす場合は「○」と評価し、合板のＪＡＳ基準値を満たさない場合は「×」と評価する。 Table 4 shows the criteria of shear strength and wood breaking rate specified in JAS of plywood. Hereinafter, in the normal adhesion test, the steaming treatment test, the boiling repetition test, and the steaming repetition test, when satisfying the JAS standard value of the plywood shown in Table 4, it is evaluated as “◯” and satisfies the JAS standard value of the plywood. If not, evaluate as “×”.
常態接着力試験では、採取した試験片について、作製したそのままの常態で引張せん断試験を実施し、最大荷重及び木破率を測定し、せん断強さ及び平均木破率を算出した。常態接着力試験の結果を表５に示す。 In the normal adhesive strength test, a tensile shear test was performed on the collected specimens in the prepared normal state, the maximum load and the wood breaking rate were measured, and the shear strength and the average wood breaking rate were calculated. The results of the normal adhesion test are shown in Table 5.
スチーミング処理試験については、採取した試験片を室温の水中に２時間以上浸せきした後、１２０±３℃で３時間スチーミングを行い、これを室温の水中に冷めるまで浸せきし、濡れたままの状態で引張せん断試験を実施し、最大荷重及び木破率を測定し、せん断強さ及び平均木破率を算出した。スチーミング処理試験の結果を表６に示す。 For the steaming test, the collected specimen was immersed in room temperature water for 2 hours or more, then steamed at 120 ± 3 ° C. for 3 hours, soaked in room temperature water until it was cooled, and kept wet. A tensile shear test was performed in the state, the maximum load and the wood breaking rate were measured, and the shear strength and the average wood breaking rate were calculated. Table 6 shows the results of the steaming test.
煮沸繰返し試験については、採取した試験片を沸騰水中に４時間浸せきした後、６０±３℃で２０時間乾燥（恒温乾燥器に入れ、器中に湿気がこもらないように乾燥する。）し、更に沸騰水中に４時間浸せきし、これを室温の水中に冷めるまで浸せきし、濡れたままの状態で引張せん断試験を実施し、最大荷重及び木破率を測定し、せん断強さ及び平均木破率を算出した。煮沸繰返し試験の結果を表７に示す。 For the boiling repeated test, the collected test piece is immersed in boiling water for 4 hours, and then dried at 60 ± 3 ° C. for 20 hours (into a constant temperature dryer and dried so as not to accumulate moisture). Further, immerse in boiling water for 4 hours, immerse in water at room temperature until it cools, perform a tensile shear test while still wet, measure maximum load and rate of tree breakage, shear strength and average tree breakage The rate was calculated. Table 7 shows the results of the boiling repetition test.
スチーミング繰返し試験では、採取した試験片を室温の水中に２時間浸せきした後、１３０±３℃で２時間スチーミングを行い、室温の流水中に１時間浸せきし、更に１３０±３℃で２時間スチーミングを行い、室温の水中に冷めるまで浸せきし、濡れたままの状態で引張せん断試験を行い、同様にせん断強さ及び平均木破率を算出した。スチーミング繰返し試験の結果を表８に示す。 In the repeated steaming test, the collected specimen was immersed in room temperature water for 2 hours, then steamed at 130 ± 3 ° C. for 2 hours, immersed in running water at room temperature for 1 hour, and further at 130 ± 3 ° C. for 2 hours. Time steaming was carried out, and the specimen was immersed in water at room temperature until it was cooled. A tensile shear test was conducted while the sample was still wet, and the shear strength and average tree breakage rate were calculated in the same manner. The results of the repeated steaming test are shown in Table 8.
表５〜８に示すせん断強さの平均値をグラフにしたものを図３とし、表５〜８に示す木破率の平均値をグラフにしたものを図４とする。図３及び図４において、エラーバーは標準偏差を表す。図３中の☆マークは、合板のＪＡＳに規定されている接着程度の基準を満たしていることを示す。 FIG. 3 is a graph showing the average values of the shear strengths shown in Tables 5 to 8, and FIG. 4 is a graph showing the average values of the tree breaking rates shown in Tables 5 to 8. In FIG. 3 and FIG. 4, error bars represent standard deviation. The mark in FIG. 3 indicates that the standard of the degree of adhesion defined in the JAS of the plywood is satisfied.
表５〜８からわかるように、フェノール樹脂とリグノフェノールとの質量比が７．０／３．０〜２．７／７．３の範囲にある接着剤を用いた実施例１〜３は、常態接着力試験、スチーミング処理試験、煮沸繰返し試験において、比較例１と同様に、ＪＡＳ基準値を満たしており、さらに、実施例１及び３は、スチーミング繰返し試験においても、比較例１と同様に、ＪＡＳ基準値を満たす結果となった。特に、フェノール樹脂とリグノフェノールとの質量比が、約６．９／３．１である実施例１は、全ての試験において、最も優れた木破率を示した。 As can be seen from Tables 5 to 8, Examples 1 to 3 using an adhesive having a mass ratio of phenol resin to lignophenol in the range of 7.0 / 3.0 to 2.7 / 7.3 are as follows: In the normal state adhesive strength test, the steaming treatment test, and the boiling repetition test, the JAS standard value was satisfied in the same manner as in Comparative Example 1. Further, Examples 1 and 3 were also compared with Comparative Example 1 in the steaming repetition test. Similarly, the result satisfied the JAS standard value. In particular, Example 1 in which the mass ratio of the phenol resin to lignophenol was about 6.9 / 3.1 showed the most excellent wood breaking rate in all tests.
（実施例４）
フェノール樹脂調製物２とリグノフェノール調製物１とを、表９に示すとおりに混合し、実施例４の接着剤を得た。
Example 4
Phenol resin preparation 2 and
実施例４、並びに比較例１及び３の接着剤を用いて、混合割合による接着性能を確認するため、スギ単板を接着後、試験片を採取し、合板のＪＡＳに基づく接着力試験を行った。 In order to confirm the adhesion performance according to the mixing ratio using the adhesives of Example 4 and Comparative Examples 1 and 3, after bonding the cedar veneer, a test piece was collected and an adhesive strength test based on JAS of the plywood was performed. It was.
被着材として、含水率１％（標準偏差０．３％）、厚さ３．５ｍｍのスギ単板を幅３６ｃｍ×長さ３６ｃｍに裁断し、３枚作製した。このうち１枚のスギ単板の裏側に、比較例５で得られた接着剤を刷毛塗布方法により３５０ｇ／ｍ２で塗布した。この際、比較例１の接着剤のｐＨは１１．４であった。接着剤を塗布した面と、２枚目のスギ単板の表側を繊維方向が直交するように向かい合わせて重ね、さらに、３枚目のスギ単板の裏側に、比較例５で得られた接着剤を同様に塗布し、２枚目の単板の裏側と繊維方向が直交するように向かい合わせたものを試験体とし、熱圧接着試験装置（高松横井工業株式会社製、ＦＨＰ−Ｈ３００型）を使用し、ホットプレス温度１６０℃、圧締圧力０．９８Ｍｐａ、圧締時間は圧締時の単板厚さ１ｍｍにつき９０秒と換算し、９ｍｍ×９０秒で１３分３０秒の圧締により試験体を作製した。作製した試験体から合板のＪＡＳに定められた引張せん断試験片を採取した。このとき、試験片の幅は２５ｍｍとし、試験片の切り込みと切り込みとの間隔は２５ｍｍとした。同様に、実施例４及び比較例３で得られた接着剤についても、スギ単板により試験体を作製し、引張せん断試験片を採取した。この際、接着剤のｐＨは、実施例４の接着剤が１１．８、比較例３の接着剤が、１２．２であった。 As an adherend, a cedar veneer having a moisture content of 1% (standard deviation 0.3%) and a thickness of 3.5 mm was cut into a width of 36 cm and a length of 36 cm to prepare three pieces. Of these, the adhesive obtained in Comparative Example 5 was applied to the back side of one cedar veneer at 350 g / m 2 by a brush application method. At this time, the pH of the adhesive of Comparative Example 1 was 11.4. The surface to which the adhesive was applied and the front side of the second cedar veneer were overlapped so that the fiber directions were orthogonal to each other, and the back side of the third cedar veneer was obtained in Comparative Example 5. Adhesive was applied in the same manner, and the test piece was made by facing the back side of the second single plate so that the fiber direction was orthogonal, and a hot-pressure bonding test apparatus (Takamatsu Yokoi Kogyo Co., Ltd., FHP-H300 type) ), Hot pressing temperature of 160 ° C, pressing pressure of 0.98Mpa, pressing time converted to 90 seconds per 1mm thickness of the single plate at the time of pressing, 9mm x 90 seconds, 13 minutes 30 seconds pressing A test specimen was prepared. Tensile shear test pieces defined in JAS of plywood were collected from the prepared specimens. At this time, the width of the test piece was 25 mm, and the interval between the cuts of the test piece was 25 mm. Similarly, for the adhesives obtained in Example 4 and Comparative Example 3, test specimens were prepared from single cedar plates, and tensile shear test pieces were collected. At this time, the pH of the adhesive was 11.8 for the adhesive of Example 4 and 12.2 for the adhesive of Comparative Example 3.
引張せん断試験片は、比較例１で得られた接着剤により作製した試験体から４８個採取し、これを１２個ずつ４つの組にグループ分けした。同様に、引張せん断試験片は、実施例４及び比較例３で得られた接着剤により作製した各試験体からも４８個ずつ採取し、これを１２個ずつ４つの組にグループ分けした。 Forty-two tensile shear test specimens were collected from the test specimens prepared using the adhesive obtained in Comparative Example 1, and 12 specimens were grouped into four groups. Similarly, 48 pieces of tensile shear test pieces were collected from each test piece prepared using the adhesive obtained in Example 4 and Comparative Example 3, and these were divided into four groups of 12 pieces.
１つめのグループについては常態接着力試験用、２つめのグループについては合板のＪＡＳに規定されている接着の程度を表す１類に該当するスチーミング処理試験用、３つめのグループについては同様に１類に該当する煮沸繰返し試験用、４つめのグループについては、特類に該当するスチーミング繰返し試験用とした。
For the first group, for the normal adhesion test, for the second group, for the steaming test corresponding to the
上述した方法と同様に、各グループについて、常態接着力試験、スチーミング処理試験、煮沸繰返し試験、及びスチーミング繰返し試験を実施し、最大荷重及び木破率を測定し、せん断強さ及び平均木破率を算出した。 In the same manner as described above, each group was subjected to a normal adhesive strength test, a steaming treatment test, a boiling repetition test, and a steaming repetition test to measure the maximum load and the rate of tree breakage, and the shear strength and average tree The breaking rate was calculated.
常態接着力試験の結果を表１０に示す。 The results of the normal adhesion test are shown in Table 10.
スチーミング処理試験の結果を表１１に示す。 The results of the steaming test are shown in Table 11.
煮沸繰返し試験の結果を表１２に示す。 Table 12 shows the results of the boiling repetition test.
スチーミング繰返し試験の結果を表１３に示す。 The results of the repeated steaming test are shown in Table 13.
表１０〜１３に示すせん断強さの平均値をグラフにしたものを図５とし、表１０〜１３に示す木破率の平均値をグラフにしたものを図６とする。図５及び図６において、エラーバーは標準偏差を表す。図５中の☆マークは、合板のＪＡＳに規定されている接着程度の基準を満たしていることを示す。 FIG. 5 is a graph showing the average values of the shear strengths shown in Tables 10 to 13, and FIG. 6 is a graph showing the average values of the tree breaking rates shown in Tables 10 to 13. 5 and 6, error bars represent standard deviation. The mark in FIG. 5 indicates that the standard for the degree of adhesion defined in the JAS of the plywood is satisfied.
表１０〜１３からわかるように、フェノール樹脂とリグノフェノールとの質量比が７．０／３．０〜２．７／７．３の範囲にある接着剤を用いた実施例４においてのみ、常態接着力試験、スチーミング処理試験、煮沸繰返し試験、スチーミング繰返し試験のすべての試験でＪＡＳ基準値を満たした。また、実施例４は、すべての試験において、最も優れたせん断強さを示す結果となった。 As can be seen from Tables 10 to 13, only in Example 4 using an adhesive having a mass ratio of phenolic resin to lignophenol in the range of 7.0 / 3.0 to 2.7 / 7.3. The JAS standard value was satisfied in all tests of the adhesive strength test, the steaming treatment test, the boiling repetition test, and the steaming repetition test. Moreover, Example 4 was the result which showed the most outstanding shear strength in all the tests.
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