JP2550482B2

JP2550482B2 - セルロース系ボード

Info

Publication number: JP2550482B2
Application number: JP16224895A
Authority: JP
Inventors: ニツク・ケント・デイジー; デイル・レズリー・リーパー
Original assignee: Borden Inc
Current assignee: Hexion Inc
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1995-06-28
Publication date: 1996-11-06
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JP2656227B2; JP2615077B2; MY105960A; JP2550484B2; JPH0839517A; CA1301040C; AU7894387A; JPH0839519A; JPS63165101A; JPH0839518A; JPH0839521A; JP2656228B2; PH24583A; US4758478A; JP2656229B2; JPH0839509A; JPH0839520A; JP2550483B2; AU597725B2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセルロース系構成材料か
ら、特定のアルカリ性フェノール系レゾール樹脂を接着
結合剤として用いて成形したセルロース系ボードに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】木材産業用フェノール系樹脂は過去２０
年間にわたって改良が加えられて現在の「技術水準」に
達し、そのままで、確立した標準に至っている。イソシ
アネート類の近年の発展によりフェノール類よりはるか
に硬化が早い木材接着剤が出現してきた。これは健康上
および経済上でマイナス面を有するが、硬化速度が早い
という理由で急速ないきおいでフェノール系の代替物に
なってきている。しかし、フェノール−ホルムアルデヒ
ド樹脂は、今尚合板、パーティクルボード、繊維ボー
ド、ハードボードおよび配向型ストランドボードのよう
な構造木材製品を含む、多くの木材製品中接着剤および
結合剤として広く使用されている。液状フェノール−ホ
ルムアルデヒドレゾール（ＰＦ）結合剤を使用して構造
木材製品を製造する大部分の工場の生産性は、ホットプ
レス中結合剤の硬化速度によって制限される。これは、
他の普通使用されている結合剤に比べてこれらの製品が
本来熱硬化が遅くしかも硬化の間水分を除去する必要が
あるからである。

【０００３】合板は、互いにある角度（通常９０°）で
隣接する層の木目と接している、比較的うすい層、或い
はプライより構成される接着木材パネルである。通常の
構成は、奇数のプライを有し、バランスのとれた構成が
得られている。木材の厚い層がプライとして使用される
場合には、互いに平行の木目方向をもつ２つの対応する
層が使用されることが多い；このように構成させる合板
は、４−プライまたは６−プライと呼ばれることが多
い。外側の片は、表対表または表対裏のプライであり、
内側のプライは、しんまたは中心であり、内側および外
側のプライの間のプライは、クロスバンドである。しん
は、ベニヤ板、ランバーまたはパーティクルボードであ
ってよく、全パネル厚さは、典型的には1/8インチ未満
でも２インチを超えることもない。

【０００４】一般に、プライを乾燥させて接着と共存で
きる水準まで水分を除去する。プライは、接着剤塗布器
を用い、適当に前および（または）後に、接着剤で被覆
される。ホットプレス中熱および圧力をかけて接着剤を
硬化させ、パネルを結合させて合板を形成させる。乾式
法組成ボードは、複合パネルの普通の形態である。それ
は、木材繊維からつくることができる。このボードの製
造においては、原料木材をこわして繊維状の形態とし、
適当な接着剤を噴霧し、次にシフト法または乾式成形技
術によって成形してマットにする。次にこのマットに高
圧および高温をかけて所望の密度、普通４０〜６０ポン
ド／立方フィートまで固める。このホットプレス処理に
おいては、高温により樹脂は硬化し、繊維の間に接着結
合を形成する。

【０００５】パーティクルボードをつくるのに使用され
るパーティクルの調製においては、種々の材料を用いる
ことができる。このボードは、均質な型のパーティクル
から形成してよい。即ち、パーティクルはすべて、フレ
ークであってよく、或いはそれらはすべて繊維であって
よい。このボードは、単一の層から形成されてよく、ま
たは多層であり、粗いフレークのしんの上に細かな表面
フレークを塗ってよく、或いは粗いフレークのしんの表
面の各々の上に繊維の上層を有していてよい。他の組合
せも使用することができる。パーティクルボードの製造
においては、乾燥木材１００部あたり樹脂固形物約６〜
約１０部の量の合成樹脂結合剤の水溶液を木材パーティ
クル上に噴霧する。次に樹脂処理パーティクルを成形し
てマットにし、ホットプレス中所望の密度まで固める。
この型のパネルは、通常約３５ポンド／立方フィート〜
約４５ポンド／立方フィートの範囲の密度を有するよう
につくられる。典型的には、パーティクルボードの厚さ
は、1/8インチ〜２インチの範囲にはいる。

【０００６】この型の方法は、全く用途が広い。さもな
くば廃物となる材料を、所望の製品に成形することがで
きる。例えば、かんなくずを、単独で使用するか、或い
は他の木材パーティクルと組み合わせて、この方法によ
って有用なパーティクルボードに成形することができ
る。マット法は、精巧になり改良されているので、今や
多プライボードをつくるのに普遍的である。例えば、３
成形用ヘッドを使用することができる。各ヘッドは、樹
脂およびワックスが噴霧されているフレーク、繊維また
はパーティクルの移動するワイヤー、或いは当て板上へ
の配置を行なう。第１の成形用ヘッドは、細かな表面材
料を置き、第２のものは、ボードの中心層のためのそれ
より粗い材料を置き、第３のヘッドは、細かな表面材料
の他の外側の１層を置く。マット成形性ホットプレス法
の外に、押出し法が現在使用されている。この方法にお
いては、木材パーティクル、樹脂、ワックスサイズの混
合物をダイスに通して平らなボードをつくる。押出し法
は、普通家具のしんに使用するために得られる複合パネ
ルを得る会社によって社内生産用に使用される。

【０００７】新しい方法の中には、ホットプレートを用
いるプレス硬化と高周波電力により発生された熱との組
合せを利用するものがある。この組合せにより、最小の
プレス時間で迅速な硬化が可能となる。複合パネルを製
造するための乾式法技術は、合成樹脂接着剤に全く依存
しているが、合成樹脂接着剤なしにパネルをつくるのに
使用することができる湿式技術がある。しかし、実地に
おいては、ハードボードのような湿式法パネルの製造
は、要求される応用において使用することができるよう
に製品の性質を改善するために少量の合成樹脂結合剤を
添加することが多い。使用される樹脂の割合は、乾式法
において使用される割合の1/10〜1/20のオーダーである
ことが多い。湿式法のマット形成段階においては、繊維
のスラリをスクリーン上排水して湿ったマットを形成さ
せる。このマットは、無限のリボンとして得られ、硬化
のために所望のパネル寸法に切られることが多い。

【０００８】ハードボードの製造においては、湿ったマ
ットは、乾式法といくらか異なって処理される。例え
ば、ワックス乳濁液は、マット成形用機械の湿った末端
中添加される。乾燥基準で、約０.３％〜約３.０％のワ
ックスを繊維に添加するのに十分な乳濁液（一般にパラ
フィンワックスの）が使用される。同様に、湿式法中樹
脂結合剤が添加される時には、一般にマットが成形され
る前に、繊維スラリに添加される。明ばんでスラリを酸
性にすることによって繊維上に析出させてよい。湿式法技術はまた、絶縁ボードの生産において使用され
ることが多い。この種類の製品は、複合パネル型の製品
において熱絶縁および音吸収性を合わせもつ低密度構造
が強調される。合成樹脂その他の添加剤を添加すると、
絶縁ボードの表面の品質、強度および耐水性を改善する
ことができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】通常は、フェノール系
樹脂は硬化を行なうように分子量が調整される。分子量
が増大すると、完全な硬化のために要する時間が減少す
る。しかし、分子量が増大するに従って、重合体の易動
度すなわち流動度が低下する。フェノール系樹脂は、隣
接している基質をぬらすことができるように硬化の時に
易動性でなければならない。水分もフェノール系樹脂の
流動を助けるので、流動度は塗布される接着剤の量およ
びホット−プレス前に許容される滞留時間によって影響
される。十分な水分が存在するかぎり、重合体は、適当
な流動度を示すが、接着剤が木材基板に固定するにつれ
て水分は接着剤層から離れて木材中に移動する。ホット
−プレス前の滞留時間が長すぎる場合或いは高い外温ま
たは低い水分の木材のように木材による水の吸収が有利
である場合には、樹脂は十分な流動度も基板をぬらす能
力も示さないで結合が悪くなる。

【００１０】樹脂が所定の用途に設計される時には、分
子量は通常、使用者の処理方法によって課せられた制約
によっても樹脂の流動を十分確保するように選択され
る。より迅速な硬化が必要である場合には、樹脂の流動
の低下が、製造操作の変化によって許容されるかまたは
調節されるものでなければならない。ホルムアルデヒド
濃度の増大はフェノール系樹脂の硬化速度を改善する
が、過剰のホルムアルデヒドの放出を招く。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、フェノール
ナトリウムレゾール樹脂をつくるのに使用される水酸化
ナトリウムをモル当量の水酸化カリウムにより部分的ま
たは完全に置換する場合には、はるかに迅速な硬化性の
樹脂が得られることを見出した。このようなカリウム改
質型フェノール系樹脂は流動性の損失なしに硬化速度の
有意な改善を示す。対照的なことにはこれらの樹脂は、
比較的低い分子量の縮合生成物であるかのように作用す
る。適用速度の低下が可能である。比較的迅速な硬化と
比較的低い適用速度の組合せによって、前記の樹脂は、
例えば、ベニヤまたは以前可能であったより高い水分を
有する屋内プライとの合板のための有効な接着剤として
使用することができる。

【００１２】一般に、本発明による樹脂は、約１％〜約
１５％、好適には約１％〜約７％（重量）、或いはそれ
より多い水酸化カリウムを含有することができる。それ
より高い量の水酸化カリウムは、経済的利点をあまりま
たは全く与えないように思えるが、技術的見地からは、
使用することができる。すべての普通の商業上の施設に
おいて、また普通のプレスサイクル時間において、例え
ば、しんの水分が１０％〜１２％（重量）の高さである
場合、配向型ストランドボードの製造の場合、高い水分
の木材ストックを接着する能力を示すカリウム改質フェ
ノール系樹脂を、本発明によってつくることができる。
接着剤スプレッドは、一般に常用の樹脂にあてはまるよ
り低い量でつくられ、使用される木材ストックが、例え
ば、５％〜９％（重量）の範囲の全水分のような、比較
的高い水分を有する場合にも低くてよい。その上プレス
サイクル時間は、普通の水分の木材ストック、即ち、約
４％〜約８％の範囲の水分を有するが、約３重量％より
低い水分を有する実質的な量のストックを含有する木材
ストックについて、約30秒〜約90秒だけ低下させること
ができる。本発明の樹脂接着剤の使用は、かくして比較
的低いコストで木材製品を生産する機会を与える。

【００１３】

【発明の詳述】本発明は、合板またはハードボード、パ
ーティクルボード、繊維ボード、配向型ストランドボー
ド等のような複合パネルの製造の際のようなリグノセル
ロース系材料の結合のための水酸化カリウム変性レゾー
ルの使用に関する。フェノール−ホルムアルデヒドレゾ
ール樹脂は、構造木材製品の製造において、即ち、リグ
ノセルロース系材料の結合のために常用される。このフ
ェノール−ホルムアルデヒド樹脂は、非エキステンド型
であってもエキステンド型であってもよい。配向型スト
ランドボードのような、複合パネルの製造のため本発明
において利用することができる常用のフェノール−ホル
ムアルデヒド樹脂の数平均分子量は、好適には７００〜
２０００の範囲、更に好適には１０００〜約１８００の
範囲である。合板の生産のためには、数平均分子量は、
約１,３５０〜３,０００、好適には約１,５００〜２,５
００の範囲であってよい。ホルムアルデヒド対フェノー
ルの比は、好適には１.５：１〜３.０：１、更に好適に
は１.５：１〜２.０：１である。

【００１４】この樹脂溶液は、塩基を水酸化ナトリウム
として計算した時、樹脂溶液の重量を基にして、１％〜
約５％、好適には２％〜８％のアルカリ度含量を有す
る、即ち塩基を含有する。塩基が水酸化カリウムである
時には、アルカリ度含量は、約１.００％〜約１０.７１
％となる。ここで使用されるアルカリ度含量とは、異な
った基準によって明示されないかぎり、当量の水酸化ナ
トリウムの重量による溶液のパーセントを意味する。例
えば、６.４％ＫＯＨのアルカリ度含量は、当量の水酸
化ナトリウムを基にして、約９％のアルカリ度含量と均
等になる。追加の塩基を市販の樹脂に添加して、それを
所望の濃度としてよい。かくして本発明は、水酸化カリ
ウム変性フェノール系樹脂、接着結合剤としてこれらの
変性フェノール系樹脂を使用することによって得られる
木材製品に関する。フェノール系樹脂は、フェノールの
アルデヒド、通常ホルムアルデヒドとの縮合生成物であ
る。

【００１５】本発明が関係するフェノール系樹脂は、レ
ゾールと称される熱硬化性縮合生成物である。これらの
樹脂は、少なくとも等モル量のフェノールおよびアルデ
ヒド、一般にそれより多いアルデヒドを使用して得られ
る。普通の比は、フェノール１モル対アルデヒド１〜３
モル、好適には２モルである。レゾールをつくる際通常
塩基性触媒が使用される。本発明において有用であるレ
ゾールは、使用できる時には、水酸化ナトリウムおよび
水酸化カリウムを共に含有する。当該技術において使用
される場合、用語「レゾール」は、硬化された樹脂と反
対に、有用な反応性を有するフェノール系樹脂をいう。

【００１６】本発明による樹脂を製造する際には、水性
媒質中、かつ塩基性触媒の存在下にホルムアルデヒドを
フェノールと反応させる。本発明の好適な実施態様にお
いては、存在する塩基性触媒は、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム、或いはこれらの混合物であってよい。短
かい初期発熱反応の後、更に発熱反応のために、更に水
酸化物を添加することによって反応媒質をいくらか希釈
してよい。初期には反応させるべきホルムアルデヒドの
全量の一部分のみが用いられるので、この点において残
量のホルムアルデヒドは、反応が高度に発熱性であるの
で注意深く温度をコントロールして段階的に添加するの
が好適である。この段階において反応が実質的に完了す
ることができるのに適当な時間の終りに、水および少量
の追加の水酸化ナトリウム、水酸化カリウム或いは両者
の混合物を添加することができる。水酸化カリウムの添
加は、発熱反応を生じることが予期することができるの
で、追加量の水酸化カリウムがあればゆっくり添加され
る。反応が完了した時、反応混合物を冷却すると一般に
使用することができる。重合反応の間いつでも反応混合
物にＫＯＨを添加することによって樹脂を製造すること
ができることが見出された。しかし、完全に重合した樹
脂になるまでのＫＯＨの添加は、有用な樹脂を作らな
い。

【００１７】フェノール成分は、フェノール自身および
クレゾール等のような置換フェノール並びにそれらの混
合物であってよい。例えば、レゾルシノール、ビスフェ
ノールＡ等のような高官能性のフェノール類も使用して
よいが、好適ではない。同様に、ｐ−クレゾール、ｐ−
クロロフェノール等のようなパラ−置換フェノール類も
使用することができるが、好適にはフェノール成分の小
さい部分のみがこのような置換フェノール類から構成さ
れる。アルデヒド成分は、好適にはホルムアルデヒドで
ある。それは、「ホルマリン」として知られる水溶液の
形態で最も好都合かつ経済的に用いられ、それは、一般
に３５％〜５０％（重量）のホルムアルデヒドを含有す
る。しかし、パラホルムおよびトリオキサンのような他
の形態のホルムアルデヒドも使用することができる。ア
セトアルデヒド、プロピオンアルデヒド等のような他の
アルデヒドも、ホルムアルデヒドの代りにかまたはその
部分置換として使用することができるが、一般に、市販
の形態の１つのホルムアルデヒドが使用される。

【００１８】木材製品をつくる際有用である結合可能な
木材は、木材ストリップ、ベニヤ、ミール、かんなく
ず、並びに細粉、また実質的に傷つけられていないセル
ロース構造特性を有する浸出されるかまたは化学処理さ
れた固形木材の形態であってよい。更に特定すると、こ
のカリウム変性樹脂は、配向型ストランドボードおよび
合板の生産に関連して最も有用であると見られる。しか
し、この樹脂はまた、パーティクルボードその他の木材
製品の生産に対しても有用である。このカリウム変性レ
ゾール樹脂を得るためには、現在特定の工程が決定的で
あるようには思われない。一般に、最終レゾール生成物
が約７重量％までの水酸化カリウムを含有する時良好な
結果が得られる。更に一般的には、しかし、このカリウ
ム変性レゾール類は、当初使用される水酸化ナトリウム
を一部分かまたは全部水酸化カリウムに置換して製造す
ることができる。得られる樹脂は、一般に水酸化ナトリ
ウム樹脂の場合より迅速な硬化速度を示し、低い水準の
樹脂塗布によって所望の結果を達成することができる。
過去においては、水酸化ナトリウムは、良好な結果を生
じると考えられ、この方が高価でなかったので、水酸化
カリウムの使用を研究する経済的動機はなかった。

【００１９】カリウム変性レゾール類の製法には、現在
の方法または装置を全くあるいは殆んど変更する必要は
ない。極端な場合として水酸化カリウムのみが使用され
るときは、現在の方法中使用されるはずである水酸化ナ
トリウムの代りに直接用い、発生する発熱の差異を調節
するようにのみ変更することができる。水酸化カリウム
（ＫＯＨ）で部分置換された水酸化ナトリウム（ＮａＯ
Ｈ）が使用される時には、１つではなく２つの水酸化物
の使用を調節する若干のわずかな調整をしなければなら
ない。

【００２０】一般に少なくとも１％のＫＯＨ（レゾール
の重量を基にして１％）が硬化速度の所望の認め得る改
善および低い塗布速度を得るために必要である。１％よ
り少ない量のＫＯＨの場合には、改善はあまりまたは全
く認められない。約１０％を超えるＫＯＨの量の場合に
は、効果は平坦になる、即ち、効果の改善は、添加され
るＫＯＨのコストに比例しない。しかし、ＮａＯＨをＫ
ＯＨに完全に置換することは実施可能である。ＮａＯＨ
をＣａ(ＯＨ)₂またはＮＨ₄ＯＨに置換すると前記の改善
は認められない。

【００２１】このＫＯＨ変性レゾール樹脂は、現在使用
されているいずれの形態の常用の装置を用いても木材に
施すことができる。このような装置は、噴霧ノズル、霧
化ホイール、ロールコーター、カーテンコーター、並び
にフォーム塗布器を包含する。リグノセルロース系材料
への樹脂の塗布は、ホットプレス処理の直前またはかな
り短かい前に実施される。例えば、マット法によってパ
ーティクルボードのような複合パネルを製造する時に
は、木材フレーク、繊維またはパーティクルに樹脂の溶
液を噴霧する。噴霧された木材片は、成形用ヘッドを通
してマットをつくることができる。別法として、多成形
用ヘッドを用いてよい。例えば、３成形用ヘッドを使用
して３−プライボードの製造のために並列させることが
できる３つの別々のマットを得ることができ、２つの外
側のヘッドは、細かな表面材料を置くのに使用され、内
側のヘッドは、ボードの中心層のための比較的粗い材料
を置くのに使用される。

【００２２】リグノセルロース系成分のための原料の選
定は、主に入手可能性およびコストを基にしている。ボ
ードの製造操作において普通であるように、パーティク
ルが製造される木材は、あまりに小さいかあまりに継ぎ
が多いかまたはあまりに節が多い等の理由からランバー
または合板に変換するのに適していない素材の形態であ
ってよい。このような素材を小さいパーティクルの形態
にする時には、欠陥はふるい分けられる。本発明は、均
質なリグノセルロース材料から、または異なった種類の
前記の材料の混合物からつくられるボードの生産の際に
有用である。ボードに、例えば、完全に木材パーティク
ルから、或いは完全に木材フレークから、或いは繊維、
かんなくず等から、或いはこれらの混合物からつくるこ
とができる。同様に、ボードは、多層を用いて、細かな
表面フレークおよび粗いフレークのしんを用いて形成さ
せてよく、或いはそれは、表面の各々の上に繊維のオー
バーレイをもつ粗いフレークのしんを有していてよい。
他の組合せも生産することができる。

【００２３】木材フレークは、一般に各フレークの長さ
が木材の木目に平行になる方向に木材のフレークをシェ
ーブオフする機械によってつくられる。普通の寸法のフ
レークは、1/4″×１″のような寸法を有し、厚さは、
意図される最終用途によって、約０.００５″〜約０.０
７５″の範囲である。セルロース系材料はまた、木材繊
維の形態であることができる。このような繊維の製造の
際には、木材チップを、一般に円板粉砕機中機械的に繊
維の形態にする。このようにして製造された繊維は、一
般に約１重量％〜２重量％の繊維を含有するパルプまた
は水スラリの形態とされる。繊維からの複合パネルの製
造において時に化学結合剤を除くことができるが、フェ
ノール−ホルムアルデヒド型の樹脂結合剤が用いられる
時には、本発明は有用である。

【００２４】複合パネルをつくる際用いられる木材片
は、水に対し若干の親和性およびそれを吸収する傾向を
有する。複合パネルにはいる水は、それを弱める傾向が
あり、表面繊維の若干の膨潤をおこすことがあり、複合
パネルの寸法不安定性を増大させる。水を吸収するこの
傾向を防止するため、ワックスを木材片に塗布して複合
パネル中水の吸収に対する組み込まれた抵抗性を与える
ことができる。用いられるワックスは、満足されるいず
れのワックス、例えば、粗スケールワックスまたはミク
ロ結晶性ワックスであってよい。一般に、それは、乾燥
固体基準で、結合剤の約１０重量％〜約３０重量％、好
適には約２０重量％の割合で塗布される。オーブン乾燥
した仕上り固形分で表わすと、ワックスの量は、木材に
対して約０.３重量％〜約３.０重量％である。

【００２５】使用されるフェノール−ホルムアルデヒド
樹脂の量は、一般に最終製品中必要とされる特性によっ
てきまる。高級絶縁ボードの場合には、使用される結合
剤の量は、乾燥仕上りボードを基にして約５％までの樹
脂固形分であってよく、一般に約２％〜約４％であって
よい。良級のパーティクルボードの場合には、樹脂の量
は、複合パネルのための仕上り固形物の重量を基にして
約３％〜約８％の乾燥樹脂固形物を与えるのに十分であ
るべきである。多層ボードにおいては、例えば、しんに
対して３％の樹脂固形物、また２つの表面層中８％の樹
脂固形物のように、表面層に対して使用されるより少量
の樹脂がしんにおいて使用されることが多い。表面層中
添加される樹脂の量は、しんに対してに比べて、追加の
強度および硬度を付与する。８％より多い樹脂を使用す
ることができるが、大量は現実にコスト効率的ではな
い。

【００２６】ホットプレス処理条件は、複合ボードの厚
さ、並びに樹脂の特性によってきまる。３１４″の厚さ
のフェノール系結合パーティクルボードの製造の場合代
表的なプレスサイクルは、約３８０°〜４２０°Ｆのプ
レスプラーテン温度において約７〜１０分となる。本発
明によってプレス処理時間は、ボードの品質の損失なし
に減少させることができる。本発明はまた、合板の製造
において有用である。合板法は、バットの加熱効率を増大させるため水および
表面活性剤を含有する加熱されたバット中長さを切り、
かつ条件づけされた真直な素材を必要とする。加熱され
た素材は、次に「剥ぎ取られ」、その際素材の直径があ
る点、通常５〜８インチになるまで、予め定められた厚
さのベニヤが取り出される。次にベニヤをクリップでと
めてストリップとし、区分し、１５％以下の水分になる
まで乾燥する。

【００２７】乾燥後、ベニヤを等級分けし、合板パネル
に組み立てる。この製造段階においてベニヤに接着剤を
塗布する。接着剤は、通常フェノール−ホルムアルデヒ
ド樹脂、水、水酸化ナトリウムのような塩基性材料、並
びに小麦粉、木材細粉、並びに粘土のような無機および
有機細粉を含む充填剤から構成される。接着剤は、製造
装置、接着されるべき木材の型、つくられるべき製品の
型、並びにパネル製造時の外部環境条件によって個々の
使用者の装置について特別に処方される。接着剤は、通
常ロールコーター、カーテンコーター、スプレーライン
またはフォーム押出機によってベニヤに施される。施さ
れる時接着剤は、２０％〜４０％（重量）の樹脂固形物
水準のフェノール−ホルムアルデヒド樹脂を含有するこ
とが多い。接着剤は、通常ベニヤが両側にスプレッドさ
れる時５０ポンド〜１１０ポンド、或いは片側にスプレ
ッドされる時２５ポンド〜５５ポンド（接着剤層（グル
ーライン）１０００平方フィートあたり）のスプレッド
水準で使用される。

【００２８】接着剤が木材ベニヤに施され、パネルが組
み立てられて後、パネルは、熱および圧力下に一体化さ
れる。これは、通常２４０°〜３５０°Ｆのプラーテン
温度および７５〜２５０psiの圧力を使用してスチーム
ホット−プレス中で行なわれる。合板を製造する際、最
も決定的な接着剤層は、最も内側のものである。この接
着剤層は、現在の条件下に硬化させることが最も困難で
ある。即ち、他の接着剤層が硬化された時、最も内側の
接着剤層が完全には硬化されないことが多い。次に、こ
の接着剤層を硬化させるために追加のホットプレスをボ
ードに施こすことが必要である。

【００２９】構造木材製品、即ち、合板および複合ボー
ドの製造において、ＫＯＨ変性レゾール樹脂を利用する
ことによっていくつかの利点が得られることが見出され
た。例えば、3/4″の配向型ストランドボードの製造に
おいて、樹脂が未変性レゾール樹脂である時には、５４
０秒のサイクル（プレスおよび熱）が利用される。この
時間は、ＫＯＨ変性樹脂の場合には、耐久性、結合強度
その他の重要な性質の損失なしに、１０％短かいサイク
ルとすることができる。第２の有意な利点は、KOH変性
樹脂の使用がプライまたは仕上り物における水分に対す
る耐溶性を増大させることである。かくして、木材は、
常用の系より、ブレンド処理の前３％高い水分を有する
ことができる。その上、ＫＯＨ変性樹脂は、有害な副作
用なしに、硬化が早いだけではなく、流動性の損失がな
い。ＫＯＨ変性レゾールは、より低い分子量の縮合生成
物であるかのような挙動を示し、スプレッド（即ち施用
割合）を減らすことができる。

【００３０】比較的高い水分の仕上り物が使用される時
でさえも、ブローは生じず、厚さ、膨潤および耐久性の
ようなボードの性質は良好である。プレス処理および加
熱、即ち、樹脂を硬化させて後、生成物の水分も一般に
比較的高い。3/4″のストランドボード中２.７％〜３.
０％の水分がまれではない。このストランドボードは、
後に、それ程多くの水分を吸収せず、座屈の問題が比較
的少ないので、この利点も有意である。ボードが厚けれ
ば厚い程、ＫＯＨ変性レゾール結合剤は有効であり、利
点が有意であることが見出された。以下の実施例によっ
て本発明を更に詳しく説明する。これらの実施例におい
て、明細書の他の部分と同じく、特記しないかぎり部お
よび％はすべて重量によって示し、そしてすべての温度
は摂氏で示す。

【００３１】例１モル基準で水酸化ナトリウムの約1/2が水酸化カリウム
に置換されているカリウム変性レゾールの製造レゾール樹脂の製造は、この反応の発熱性のゆえに実質
的な量の熱の発生を含む。その結果、この例において
は、反応は反応をコントロール下に保つように起させ
る。従って、フェノールは別にして、残余の成分を段階
的に添加し、各成分について下記の表中の項目により、
％量、「そのまま」の重量、並びに乾燥基準の量で示さ
れる。

【００３２】

【表１】

【００３３】材料１、２および３を反応器に入れると、
直ちに温和な発熱反応がおこり、反応混合物の温度は、
約３６℃に上昇した。混合を確実にするため反応器の内
容物の若干の撹拌下に材料４を添加した。発熱反応がお
こり、温度は４５℃。次に材料５を、材料１が反応器中
に入れられて後１時間４０分に添加した。更に発熱反応
がおこり、温度は約５３℃に上昇した。１０分後温度は
６６℃に上昇し、材料６を、反応に対するコントロール
ができるように少量ずつ添加した。約１５分後、材料６
中のホルムアルデヒドの半分を添加し、温度は約７５℃
に上昇した。１０分後、材料６のホルムアルデヒドを全
部添加し、温度は９１℃に上昇した。この点において、
反応器の上のジャケットに冷却水を通すことによって温
度を９１℃に保った。２５分後温度は約９８℃に上昇し
たが、更に１０分後、冷却によって約９６℃に低下し
た。５分後、撹拌下反応器に材料７および９を添加し
た。この時発熱反応は認められなかった。次に材料８
を、きわめてゆっくり反応器に添加し、数分後添加が完
了すると、温度は９６℃に留まった。冷却を継続し、温
度は１５分間に亘って８０℃未満に低下した。２０rpm
および２５℃においてスピンドル２号を使用してブルッ
クフィールド粘度計モデルＲＶＦ上測定して、レゾール
の粘度は５１０cpsであった。レゾールは、５２.５３％
の固形物を含有していた。比重は１.２２２９、25／25
であった。

【００３４】次の実施例についてコメント次の実施例においては、例１のカリウム変性レゾール樹
脂または同様にして製造されたカリウム改質レゾール樹
脂を使用して木材製品をつくった。次に、これらの製品
を、カリウム変性レゾール樹脂が対照樹脂によって置換
された製品と比較した。対照樹脂は、１つの塩基、水酸
化ナトリウムだけを使用して対照樹脂をつくったことを
除いて、カリウム変性樹脂と同様にして、また同じ成分
を使用してつくられた。対照をつくるのに使用された塩
基の全モル数は、カリウム変性レゾール樹脂をつくるの
に使用された塩基の全モル数と同じであった。

【００３５】例２および例３においては、未処理材料お
よびＯＳＢ（配向型ストランドボード）から実験室条件
下にストランドボードをつくった。未処理材料をドラム
ブレンダーに入れ、樹脂処方物を噴霧した。このミック
スを、１８インチ×１８インチのフレーム中手でマット
にした。次にマットは、測られた長さの時間４００°Ｆ
のプラーテン温度を使用してプレスされた。このように
して形成された非配向型ストランドボードは、7/16″の
目標厚さを有していた。

【００３６】各ストランドボードパネルを試験するた
め、２″×２″のブロックに切断した。各パネルからの
１０のブロックを、重量および厚さについて試験した。
次に１０のブロックの各々を、その結合強度を決定する
ために試験した。この試験においては、ブロックの２″
×２″の面の各々を、２つの金属プレートの１つに接着
した。次に測られた増大する力を、ブロックがこわれる
までかけて金属プレートを離そうとした。例２において
は、例１のカリウム変性レゾール樹脂を対照樹脂と比較
した。例１中記載された処方物および対照樹脂の処方物
は、尿素を含んでいなかった。典型的には、尿素は、樹
脂の流動を改善するためＯＳＢ樹脂の処方に含まれてい
る。例３においては、例１のカリウム改質樹脂の処方に
尿素を添加し、得られた処方物を例１のカリウム変性樹
脂と比較した。

【００３７】例２例１の対照樹脂を用いてつくられたストランドボードと
比較した、例１のカリウム変性樹脂を用いてつくったス
トランドボードこの例においては、使用された材料は、５％の水分をも
つルイジアナからの硬い木材の面材料であった。樹脂
は、材料および樹脂の全重量の４.０％に等しい量で材
料に噴霧された。４つのストランドボードパネルをつく
り、試験した。表２中結果の要約を示す。１０の試料を
使用して、下に別記されないかぎり、平均パネル厚さ、
平均パネル密度、並びに平均内部結合をはかった。

【００３８】

【表２】

【００３９】試験１において、９つの試料の試験結果を
使用して平均を計算した。１つの試料は、折り重ね不良
により使用しなかった。折り重ね不良は、材料中の木材
の大きなフレークがそれ自体の上に折り重ねられるの
で、内面が樹脂によって覆われない時出現する。ブロッ
クを引き離して内部結合の強度を決定する時、この領域
には樹脂がないゆえに、樹脂結合の不良を反映しない折
り重ねにおける破壊がある。この理由から、折り重ね不
良試料の結果は使用されない。

【００４０】試験２においては、６つの試料の試験結果
を使用した。２つの試料の場合に折り重ね不良があっ
た。第３の試料の場合にホットメルト不良があった。即
ち、試料と接着された金属プレートの１つとの間の結合
がこわれた。第４の試料の場合には、試料は、試験中早
くに欠陥があると判断されたように見える。試験３にお
いては、１０の試料の試験結果を使用した。試験４にお
いては、９つの試料の試験結果を使用した。１つの試料
は、折り重ね不良の理由で使用されなかった。

【００４１】表２中示されるデータを研究することによ
っていくつかの結論を出すことができる。試験１および
試験３の結果を比較する時、両試験においてプレスサイ
クルは１８０秒であった。カリウム変性樹脂ボードの内
部結合は２５psiであり、対照ボードのそれは１０psiで
あった。カリウム変性樹脂ボードの結合は、係数２.５
で大きかったことがノートされる。試験２および試験４
の結果を比較する時、両試験においてプレスサイクルは
１８０秒であった。カリウム変性結合の内部結合は９４
psiであった。また対照ボードの内部結合は７６psiであ
ったことがノートされる。カリウム変性樹脂ボードの結
合は、係数１.２４で大きかった。従ってカリウム変性
樹脂は、高プレスサイクルおよび低プレスサイクルの両
方において対照よりすぐれていた。カリウム変性樹脂
は、短かいプレスサイクルにおいての方が大きく対照よ
りすぐれていた。

【００４２】例３尿素を含むカリウム変性樹脂処方物と比較した、尿素を
含まないカリウム変性樹脂の処方物を用いてつくられた
ストランドボードこの例においては、使用された材料は、４.２％の水分
をもつルイジアナからの硬い木材の両材料であった。こ
の樹脂を、材料および樹脂の全重量の４.０％に等しい
量で材料に噴霧した。４つのストランドボードをつく
り、試験した。結果の要約を表３に示す。下に別記しな
いかぎり、１０の試料を使用して平均パネル厚さ、平均
パネル密度および平均内部結合を決定した。例３のカリ
ウム変性樹脂を、次のようにして尿素で変性した。カリ
ウム変性樹脂の製法において、すべての水酸化物が添加
され、混合物が冷却された時点において、尿素が添加さ
れた。成分の全重量を基にして約１０重量％の尿素が添
加された。

【００４３】

【表３】

【００４４】試験１においては、９つの試料の試験結果
を使用した。１つの試料は、折り重ね不良のゆえに使用
されなかった。試験２においては、７つの試料の試験結
果を使用した。３つの試料は、折り重ね不良のゆえに使
用されなかった。試験３においては、８つの試料の試験
結果を使用した。２つの試料は、折り重ね不良のゆえに
使用されなかった。試験４においては、６つの試料の試
験結果を使用した。４つの試料は、折り重ね不良のゆえ
に使用されなかった。

【００４５】表３を研究することによっていくつかの結
論を出すことができる。表１および表３におけるよう
に、プレス時間が１５０秒であった時には、樹脂中尿素
を含まないカリウム変性樹脂ボードと樹脂中尿素を含む
カリウム変性樹脂ボードとは、大体同じ内部結合強度：
それぞれ１５psiおよび１６psiを有していた。試験２お
よび試験４中示されるように、プレス時間が１８０秒で
あった時には、その場合も２つのボードは大体同じ内部
結合強度：それぞれ６９psiおよび６７psiを有してい
た。これらの試験結果は、尿素の添加による内部結合の
改善がないことを示す。

【００４６】例４、５および６についてのコメント例４、例５、並びに例６において、1/8インチのサウザ
ーンパインのベニヤおよび異なった樹脂を使用する標準
接着結合剤処方を使用し、実験室条件下に合板をつくっ
た。接着結合剤処方：樹脂固形物％２８.８充填剤（Cocob^TM）％６.５エキステンダー（小麦粉）％５.５水酸化ナトリウム％１.５水％５８.０

【００４７】この処方に従って対照接着結合剤をつくり
上げた。ただし、樹脂状成分は、ボーデン・インコーポ
レーテッドによって現在販売されている標準市販合板樹
脂であった。この樹脂は、例１中記載されている樹脂に
類似しており、本質的に同様にしてであるが、ＮａＯＨ
を用い、ＫＯＨを用いずに作成された。これらの例にお
いて報告されている試験においては、合板は、対照接着
結合剤を用い、また上の処方に従うが、モル等量の水酸
化カリウムがボーデンの市販の合板樹脂を作成する際使
用された水酸化ナトリウムのうち若干を置換するのに使
用されたカリウム変性レゾール樹脂を用いてつくられ
た。前記接着剤は、カリウム変性接着処方物として引用
される。水酸化ナトリウムの５０％が置換された場合に
は、ミックスは、５０％カリウム変性接着剤処方と称さ
れ、以下同様である。

【００４８】この接着剤ミックスの充填剤はCocob^TM充
填剤であり、それは、とうもろこし穂軸からフルフラー
ルアルコール製造の副産物である。この接着剤ミックス
は、水１９９部、Cocob^TM充填剤１１３部、並びに小麦
粉エキステンダー２００部を３〜５分間混合し樹脂200
部を添加し、３分間混合し５０％ＮａＯＨ４５部を添
加し、１５分間混合し、固形物樹脂７５０部を添加し、
３分間混合することによってつくられた。部は重量によ
り、樹脂は４５％の固形物を有する。これらの例中合板
パネルは、1/8″ベニヤの１２インチ×１２インチ平方
を使用してつくられた。接着剤層において１０００平方
フィートあたり８０〜８５ポンドに均等な量の接着剤ミ
ックスをベニヤに施した。接着剤が施された後、パネル
（３プライかまたは５プライの厚さ）は、４００°Ｆの
プラーテン温度および２００psiのパネル圧力において
プレスされた。パネルは、ホットスタックされなかっ
た。パネルについて試験を実施するために、各パネルを
3-1/2インチ×１インチの試料（合板試料のための標準
試験寸法）に切った。

【００４９】合板を試験するために、試料を標準真空−
圧力試験、製品標準ＰＳＩ−８４にかけた。合板がせん
断された時、破壊の領域を研究した。全せん断領域がベ
ニヤ上にあった時、これは１００％木部破壊であった。
全領域が接着剤結合中にあった時、これは０％木部破壊
であった。大部分の破壊は、０％と１００％の極端の中
間であると測定された。これらの実験の目的は、接着剤
結合がいかに良好であるか、木部破壊のパーセントの方
が高い程接着剤結合がよいことを決定することであっ
た。

【００５０】例４組立て時間、プレス時間およびベニヤ水分の変動下５０
％カリウム変性樹脂を用いて作成された接着剤処方と比
較した対照接着剤ミックスを用いてつくられた合板この例においては、合板は、５０％カリウム変性樹脂を
用いてつくられた接着剤処方物を用いてつくられ、対照
合板と比較された。試験は、変動する組立ておよびプレ
ス処理時間下に行なわれた。組立て時間は、ベニヤへの
接着剤塗布の時からプレス処理サイクルが開始される時
までに経過する時間である。試験の結果は表４に示され
る。

【００５１】

【表４】

【００５２】試験１〜６においては、１つの５−プライ
パネルが各試験について製造された。各パネルからの７
つの3-1/2インチ×１インチの試料が真空−圧力試験に
かけられた。７つの試験結果の平均が表に報告されてい
る。試験７〜１４においては、１つの３−プライパネル
が各試験について製造された。各パネルから１０の3-1/
2インチ×１インチの試料が試験された。１０の試験結
果の平均が表に報告されている。表４のデータから次の
結論を出すことができる。

【００５３】試験１〜６におけるように、他の条件が等
しく（ベニヤの水分を除いて）、変動するプレス時間下
では、５０％カリウム変性樹脂を含有する接着剤処方物
を用いてつくられた合板パネルは、３つのプレス時間の
各々について対照処方物を用いてつくられたパネルより
すぐれていた。最も顕著に示されたのは、５分のプレス
時間においてであった。対照パネルは、１％の平均木部
破壊を有し、これは、せん断破壊がほとんど全部接着剤
層においてであったことを示す。５０％カリウム変性樹
脂パネルは、７９％の変性木部破壊を示し、これは、3/
4を超える破壊がベニヤ中であったことを示す。

【００５４】この例においては、５０％カリウム樹脂を
用いて作成された接着剤処方物を用いてつくられたベニ
ヤは、対照を用いて使用されたベニヤの半分の水分のみ
を有し、即ち３.９％に比し１.６％であった。これに関
連して、ホットプレスサイクルの間フェノール系重合体
が流れ出して合せ面をぬらすのを助けるのに不十分な水
分が留まっているような時間まで、接着剤ミックスの水
がベニヤによって吸収された「接着剤層の乾燥」の形跡
がこれらの試料になかったことに注目されるべきであ
る。５０％カリウムのボードは、対照より少ない水をも
つ合板を用いてつくられたので、このことは有意であ
る。水分が少ない合板の方が「接着剤層の乾燥」をおこ
しやすい。

【００５５】試験７〜１４におけるように、他の条件が
等しく（水分を除いて）、変動する組立て時間下では、
組立て時間が１０分の範囲で下げられた場合は、５０％
カリウム変性樹脂を用いて作成された接着剤処方物を用
いてつくられた合板パネルは、対照より著しくすぐれて
いることが示された。組立て時間が４０および８０分に
延長された場合には、この卓越はおこらなかった。従っ
て、５０％カリウム変性樹脂は、組立て時間が短い場合
特に有用である。

【００５６】例５同じ水分をもつベニヤおよび変動するプレス時間を使用
して５０％カリウム変性樹脂を用いて作成された接着剤
処方物を用いてつくられた合板と比較した対照接着剤ミ
ックスを用いてつくられた合板この例においては、合板は、５０％カリウム変性樹脂を
用いて作成された接着剤処方物を用いてつくられ、対照
と比較された。各型の合板をつくるのに使用されたベニ
ヤは、大体同じ水分を有していた。変動するプレス時間
を使用し、他のものは大体等しかった。試験の結果を表
５に示す。

【００５７】

【表５】

【００５８】各々の試験について、１つの５−プライパ
ネルを製造した。各パネルからの１０の3-1/2インチ×
１インチの試料を真空−圧力試験にかけた。１０の試験
の平均が表に報告される。表５中のデータから次の結論
を出すことができる。ベニヤの水分がすべてのパネルに
ついて大体同じであり、プレス時間のみが変えられる時
には、５０％カリウム変性樹脂を用いて作成された接着
剤処方物でつくられたボードは、試験された毎プレス時
間において対照よりすぐれていた。しかし、この卓越
は、４.５分のプレス時間において２を超える係数で最
も顕著であった。５分のプレス時間においては、この卓
越は２より少し小さい係数であった。それより高いプレ
ス時間においては、５０％カリウム変性樹脂を用いて作
成された接着剤組成物を使用する利点は消失された。

【００５９】例６樹脂中カリウムのパーセントが変えられるカリウム変性
樹脂を用いて作成された接着剤組成物を用いてつくられ
た合板と比較した、対照接着剤ミックスを用いてつくら
れた合板この例においては、合板試料は、２５％変性樹脂：５０
％変性樹脂および75％変性樹脂を用いてつくられる。試
験の結果は表６に示される。

【００６０】

【表６】

【００６１】

【表７】

【００６２】各々の試験について、１つの５−プライパ
ネルを製造した。各パネルからの１０の3-1/2インチ×
１インチの試料を真空−圧力試験にかけた。１０の試験
の平均が表に報告される。表６から次の結論を出すこと
ができる。プレス時間が４.５分であった時には、２５
％、５０％または７５％の水酸化カリウムの使用とは無
関係に、カリウム変性樹脂を用いて作成された接着剤組
成物を用いてつくられたパネルは、対照より顕著にすぐ
れていた。カリウム変性を使用する利点は、比較的高い
プレス時間において消失した。これらの試験のすべてか
ら引き出される１つの重要な結論は、非変性樹脂からつ
くられた接着剤と比較する時、カリウム変性レゾール樹
脂を使用すると比肩し得、かつ多くの場合すぐれたスト
ランドボードおよび合板をつくることができることであ
る。

【００６３】これらの比肩し得、かつ多くの場合すぐれ
た製品は、利点を最大にするために比較的短かいプレス
時間を使用してつくられなければならない。しかし、比
較的短かいプレス時間は有利である。製品をプレスする
のに必要とされるパワーが小さい。あるプレスは、ある
時間により多くの単位または平方フィートのボードを生
産することができるので、より短い時間でより高い生産
速度が可能である。要約すると、このカリウム変性の使
用は、経済的理由からきわめて望ましい。本発明の重要
な利点のうちに、比較的少量のレゾールそれ自体の使用
による良好な結合および良好な強度の達成がある。他の
利点は、一般に比較的迅速なサイクル時間を含むので、
ある時間内に比較的多い単位または平方フィートのパネ
ルを生産することができる。その外、本発明のレゾール
類を使用してつくられる接着結合剤は、結合されようと
している木材中の水分の存在に対して耐容性が大きい。

【００６４】本発明の樹脂は硬化剤を必要としないが、
これらの樹脂について硬化剤を使用することを希望する
場合には可能である。好適な硬化剤は、ラクトン類、有
機カーボネート類、エステル類、或いはこれらの混合物
よりなる群から選択することができる。好適な１ラクト
ン硬化剤はガンマ−ブチロラクトンであり、炭酸プロピ
レンが適当な有機カーボネートの１例である。適当なエ
ステル類は、例えば、ギ酸メチルのような低分子量エス
テル類、並びにトリアセチン（トリ酢酸グリセロール）
のような高分子量材料を包含する。他の型の硬化剤も使
用することができ、当該技術において知られている。し
かし、一般に、ラクトン類、有機カーボネート類、エス
テル類、並びにそれらの混合物が好適であり、前記硬化
剤の他の例が既に参考文献として本願に組み入れられて
いる出願中のデトレフソンらの特許出願中記載されてい
る。

【００６５】硬化剤が使用される場合には、接着剤の適
用前後に、別々に木材成分に噴霧してよい。別法とし
て、デトレフソンの出願中開示されているように、木材
に塗布される前合理的に十分に混合することができるよ
うに塗布機ヘッドより十分遠い上流で接着結合剤と混合
してよい。本発明をその特定の実施態様について説明し
てきたが、さらに変更できることが理解されよう。本発
明は一般に本発明の原理に従いかつ本発明が関係してい
る技術内の既知かつ通常の実施の範囲内に属する本開示
から逸脱することなしに本発明のすべての変更、使用ま
たは採用を包含するように意図される。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱および加圧により硬化した接着結合
剤により相互に結合した、個々のセルロース系構成材料
から加熱および加圧下に成形したセルロース系ボードで
あって、未硬化形態の接着結合剤が１〜７重量％の水酸
化カリウムおよび少なくとも４０重量％の固形分を含
み、かつ水酸化ナトリウムとして計算したアルカリ度含
量２〜８重量％を有する水溶液性のアルカリ性フェノー
ル系レゾール樹脂からなるセルロース系ボード。
【請求項２】フェノール系レゾール樹脂の数平均分子
量が少なくとも７００であり、そしてレゾール樹脂溶液
中の水酸化カリウム量が溶液の重量基準で３〜７重量％
の範囲である請求項１に記載のセルロース系ボード。
【請求項３】硬化前のフェノール系レゾール樹脂の数
平均分子量が１３５０〜３０００の範囲であり、そして
配向型ストランドボードの形態である請求項１または２
に記載のセルロース系ボード。
【請求項４】硬化前のフェノール系レゾール樹脂の数
平均分子量が１５００〜２５００の範囲であり、そして
合板の形態である請求項１または２に記載のセルロース
系ボード。