JP3368634B2 - 成型ボードの製造方法 - Google Patents

成型ボードの製造方法

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久男 竹川
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  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車の内装材、住宅
内外装材、木工製品等に利用され、特に強度の優れた成
型ボードの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より成型ボードは粉末状のノボラッ
ク樹脂やレゾール樹脂を繊維に添加混合させフォーミン
グした後、熱ロールプレスや熱風を通気させ予備加熱処
理してマット化品とし、その後熱圧成型を行い製造され
ている。
【0003】上記粉末状樹脂は繊維への付着が不完全で
ありフォーミング時の粉落ちによる歩留低下や多量の粉
塵を発生する。又ノボラック樹脂の場合はヘキサミンの
分解によりアミン系ガスの悪臭が発生する等、作業環境
が悪化する欠点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記欠点を解決するた
めに、樹脂として一部で水溶性レゾール樹脂又は水分散
型レゾール樹脂が使用されている。
【0005】しかしながら、現状の水溶性樹脂を使用し
て成型ボードを製造する場合にはその樹脂が低分子量
(Mn 300未満)では繊維への浸透が大きくなり、
且つ樹脂の未反応成分による悪臭が強いものとなる。
【0006】一方、高分子量(Mn 300以上)の樹
脂を水溶化する場合には、高いpHに保持するため多量
のアルカリを加えることが必要であるが、この場合には
速やかに反応が進行し更に高分子化して粘度が上昇し高
粘度化する。このためこの樹脂を使用して成型ボードを
製造する場合には樹脂の繊維への均一分散性が悪く、樹
脂を大過剰に希釈することが必要であり、マット化後の
製品ライフも著しく短い等の欠点を有する。
【0007】又現状のレゾール型フェノール樹脂の水分
散液は、濃度が40〜50%で25℃における粘度が8
00cps以上であるため、通常のスプレーや滴下等の塗
布方法では繊維へ均一付着が困難で、曲げ強度等の物性
値は低い成型ボードしか得られない。
【0008】大過剰の水で希釈し粘度を下げることによ
って上記欠点を改善できるものの、新たに乾燥工程を設
置する等の処置が必要であり水分量、品質管理に多大の
手間を要する。
【0009】本発明は樹脂を繊維にスプレー塗布するこ
とにより均一分散が実現し、しかも乾燥工程を経ないセ
ミドライ法によるマット化が可能となり、極めて強度の
高い成型ボードの製造方法を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、上
記実情に鑑みて鋭意検討したところ、高濃度で低粘度の
水分散型フェノール樹脂を用いることにより上記課題が
解決されることを見いだし本発明を完成するに至った。
【0011】即ち、本発明は有機繊維に熱硬化性樹脂の
水分散液を付着せしめた後、成型を行うことを特徴とす
る成型ボードの製造方法において、熱硬化性樹脂の水分
散液が、固形分濃度40〜65%で、且つ25℃におけ
る粘度が20〜300cpsであることを特徴とする成型
ボードの製造方法を提供するものである。本発明は有機
繊維、好ましくは木質繊維に熱硬化性の水分散液をスプ
レー塗布等により付着せしめ、乾燥工程を経ずにフォー
ミング工程を経てマット化し、成型を行うことを特徴と
するものである。
【0012】本発明における成型ボードの製造方法は、
公知慣用の製造方法がいずれも採用出来、特に限定され
るものではない。例えば、結合剤として熱硬化性樹脂の
水分散液を繊維に付着せしめ、次いで該樹脂の水分散液
の付着した繊維(以下、含樹脂繊維という)をフォーミ
ングしてマット化品を得、このマット化品を適宜ガスぬ
きを行いながら熱圧成型を行うことにより得ることがで
きる。但し、この時の含樹脂繊維が高含水率(およそ2
0%以上)ではマット化に必要なフォーミングマシンの
シリンダーの針に含樹脂繊維が付着堆積しフォーミング
が困難となるし、熱圧成型時にガス抜きが不完全になる
ためボードにパンク等の不具合が発生する。
【0013】本発明に係る有機繊維とは、有機化合物か
らなる繊維をいい、例えば木質繊維、綿、麻、ウール、
絹等の天然繊維、ナイロン、ポリエステル、ポリウレタ
ン、レーヨン等の合成繊維等が挙げられる。このうち
檜、杉、松等の針葉樹やラワン等の広葉樹チップを13
0〜160℃に蒸煮した後、ディファイブレーター機等
により解繊された木質繊維を主体に構成されたものが好
ましい。これらの有機繊維は1種または2種以上混合し
て用いられる。
【0014】本発明の熱硬化性樹脂の水分散液とは、公
知慣用の熱硬化性樹脂の水分散液であり、例えば該樹脂
を合成時又は合成後に界面活性剤や保護コロイド等の分
散剤を用いて水性媒体に分散せしめた水性分散液をい
い、固形分濃度が40〜65%で、且つ粘度が25℃に
おいて20〜300cpsであることを特徴とする。
【0015】この際に使用する界面活性剤及び保護コロ
イドとしては、非イオン活性剤、アニオン活性剤、カチ
オン活性剤、両性活性剤、ヒドロキシルエチルセルロー
ス、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシ
メチルセルロース、ポリビニルアルコール、澱粉類、ゼ
ラチン、カゼイン、グルテン、ポリアクリル酸、ポリエ
チレングリコール等が挙げられる。これらを1種又は2
種以上使用することができる。
【0016】本発明に使用する熱硬化性樹脂としては、
例えば尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂及びこれらの共縮合樹脂や変性樹脂等が挙げら
れる。中でもレゾール型フェノール樹脂が好ましいが、
本発明の目的を達成する物性を有する樹脂水分散液を得
るには尿素変性レゾール型フェノール樹脂が特に好まし
い。
【0017】尿素変性レゾール型フェノール樹脂の水分
散液の製造方法としては、例えばフェノール類を1モル
に対してホルムアルデヒドを1〜3モルにアルカリ触媒
を加えた反応系に尿素を0.05〜0.5モル加え、更に
界面活性剤、保護コロイドを添加溶解せしめて引続き反
応を継続させてフェノール樹脂乳濁液を製造する方法、
或いはフェノール類1モルに対してホルムアルデヒドを
1〜3モルにアルカリ触媒を加えて反応後、該反応物に
尿素を0.05〜0.5モル及び界面活性剤、保護コロイ
ドを添加溶解せしめてフェノール樹脂乳濁液を製造する
方法等がある。
【0018】次に本発明の熱硬化性樹脂水分散液が、固
形分濃度が40〜65%で、且つ粘度が25℃において
20〜300cpsであることが必要であることを説明す
る。一般的に熱硬化性樹脂水分散液は、該樹脂成分が
0.1〜10μmの微粒子形状を有するので、有機繊維
へ噴霧混合した場合、繊維への浸透が抑制され、有効接
着層を形成し、優れた接着性能を有する。
【0019】しかし、この場合水分散液の粘度が300
cps以上になると通常のスプレー装置では微細な霧化が
困難であるため、有機繊維への付着状態が均質にならず
高度の強度は得られない。したがってスプレー装置でス
プレーした場合にスプレーパターンが微粒子化して均質
な付着状態を形成し、皮膜層の強度が高いものを得るに
は熱硬化性樹脂水分散液の粘度は低いもので、300cp
s以下が好ましい。
【0020】樹脂の濃度はセミドライマット化に適する
ため高いほど好ましいが、65%以上の濃度では300
cps以下の粘度であってもスプレー粒子が粗くなり、均
質な付着状態の形成が困難となり高強度な皮膜は得られ
ない。
【0021】また樹脂濃度が40%以下では含樹脂繊維
の水分量が多くなるため、フォーミング工程でフリース
成型機のフィードロールやシリンダーの針に含樹脂繊維
が絡み付く等の不具合が生ずる。すなわち後記するとお
り基材繊維を高強度化するには、繊維基材の種類にもよ
るが、およそ6%以上の樹脂付着率を必要とするが、固
形分濃度40%以下の濃度の樹脂水分散液をスプレー塗
布すると、10%以上の水分が付与されるため、基材繊
維が通常の雰囲気下で保有する7〜13%の水分量をこ
れに加えると、含樹脂繊維は水分量過多(20%超)と
なり、フォーミングやプレス成型工程で不具合が発生す
ることになる。したがって本発明の水分散液の樹脂濃度
は40〜65%であることが必要である。
【0022】またこの水分散液の濃度が40%以上であ
っても、粘度が20cps以下の粘度の水分散液を得よう
とする場合は、樹脂の粒子径が粗くなったり、低分子量
域へ反応を抑制する等の処置が必要となり、安定な水分
散状態や高強度化を達成することができない。
【0023】したがって熱硬化性樹脂水分散液が低粘度
化し、スプレー特性に優れ、樹脂の均一付着性が付与さ
れ、高強度の皮膜が得られるためには、熱硬化性樹脂の
固形分濃度が40〜65%で、且つ25℃における粘度
が20〜300cpsであることが必要である。
【0024】本発明の製造方法では、マット化品を一段
製造した後熱圧成型を行って成型ボードを製造しても良
いし、材料を直接熱圧成型して成型ボードを製造しても
良いが、マット化品を一旦製造した後熱圧成型を行った
方が好ましい。
【0025】本発明の熱硬化性樹脂水分散液の繊維基材
への樹脂付着量は特に限定されるものではなく、用いる
有機繊維の種類や成型ボードの目標強度により決定され
るが、繊維重量(乾燥重量換算)に対して6〜16重量
%(樹脂固形分)が好ましい。
【0026】また該樹脂の水分散液を繊維に付着せしめ
る方法としては、解繊された繊維に直接注ぎ込んで混合
する方法、混合攪拌されている繊維にスプレー散布しな
がら混合する方法等が例示されるが、これらの方法に限
定されず、いかなる方法でもよい。
【0027】熱圧成型時の条件は特に限定されるもので
はないが、通常180〜230℃、圧力30〜50Kg
/cm2、加圧時間30〜90秒である。熱圧成型時に
は適宜ガス抜きを行うのは勿論のことである。こうして
最終的に得られる成型ボードは厚さが通常2〜3mm、
比重0.7〜1.0となる。
【0028】本発明の製造方法で得られる成型ボード
は、例えば自動車の内装材、住宅の内装剤、ドアパネル
材、天井材等の各種用途に使用することができる。
【0029】
【実施例】次に本発明の実施例を示す。以下断りのない
限り「部」は「重量部」、「%」は「重量%」を意味す
るものとする。
【0030】実施例1 フェノライトPE−203[大日本インキ化学工業
(株)製レゾール型フェノール樹脂の水分散液 固形分
64%、粘度1,060cps、平均粒子径1.1μm]に
水を加えて固形分55%、粘度180cpsの調製品18
部をスプレー機器を用いて木質繊維90部(ドライ換
算)に噴霧散布し付着させた。この含樹脂繊維の含水率
は16.8%であった。次に、この材料をフリース成型
機を通しフォーミングして厚さ約30mm、見掛け比重
0.08のマット化品を得た。その後、温度210℃、
圧力40Kg/cm2、時間50秒、ガス抜きを15秒
後に1回行い熱圧成型し、厚さ2.5mm、比重0.8
5の成型ボードを得た。ボードはパンク、レジンスポッ
ト等の異常も無く、外観の良好なものであった。作業環
境、木質繊維と該樹脂との混合分散性のいずれも極めて
良好であった。
【0031】実施例2 フェノライトPE−203に水を加え固形分50%、粘
度80cpsの調製品20部をスプレー機器を用いて木質
繊維90部(ドライ換算)に噴霧散布し付着させた。こ
の含樹脂繊維の含水率は18.5%であった。次に、こ
の材料をフリース成型機を通しフォーミングして厚さ約
30mm、見掛け比重0.08のマット化品を得た。そ
の後、温度210℃、圧力40Kg/cm2、時間50
秒、ガス抜きを15秒後に1回行い熱圧成型し、厚さ
2.5mm、比重0.85の成型ボードを得た。ボード
はパンク、レジンスポット等の異常も無く、外観の良好
なものであった。作業環境、木質繊維と該樹脂との混合
分散性のいずれも極めて良好であった。
【0032】実施例3 フェノライトPE−205[大日本インキ化学工業
(株)製レゾール型フェノール樹脂の水分散液 固形分
68%、粘度1,350cps、平均粒子径1.2μm]に
水を加えて固形分60%、粘度210cpsの調製品17
部をスプレー機器を用いて木質繊維90部(ドライ換
算)に噴霧散布し付着させた。この含樹脂繊維の含水率
は14.5%であった。次に、この材料をフリース成型
機を通しフォーミングして厚さ約30mm、見掛け比重
0.08のマット化品を得た。その後、温度210℃、
圧力40Kg/cm2、時間50秒、ガス抜きを15秒
後に1回行い熱圧成型し、厚さ2.5mm、比重0.8
5の成型ボードを得た。ボードはパンク、レジンスポッ
ト等の異常も無く、外観の良好なものであった。作業環
境、木質繊維と該樹脂との混合分散性のいずれも極めて
良好であった。
【0033】比較例1 フェノライトPE−202[大日本インキ化学工業
(株)製レゾール型フェノール樹脂の水分散液 固形分
55%、粘度1,050cps、平均粒子径1.1μm]1
8部をスプレー機器を用いて木質繊維90部(ドライ換
算)に噴霧散布し付着させた。この含樹脂繊維の含水率
は17.3%であった。次に、この材料をフリース成型
機を通しフォーミングして厚さ約30mm、見掛け比重
0.08のマット化品を得た。その後、温度210℃、
圧力40Kg/cm2、時間50秒、ガス抜きを15秒
後に1回行い熱圧成型し、厚さ2.5mm、比重0.8
5の成型ボードを得た。作業環境は良好であったが、ボ
ードに部分的なレジンスポットが多発し、樹脂付着むら
が見られた。
【0034】比較例2 フェノライトPE−202に水を加えて固形分50%、
粘度460cpsの調製品20部をスプレー機器を用いて
木質繊維90部(ドライ換算)に噴霧散布し付着させ
た。この含樹脂繊維の含水率は20%であった。次に、
この材料をフリース成型機を通しフォーミングして厚さ
約30mm、見掛け比重0.09のマット化品を得た。
その後、温度210℃、圧力40Kg/cm2、時間5
0秒、ガス抜きを15秒後に1回行い熱圧成型し、厚さ
2.5mm、比重0.85の成型ボードを得た。ボード
はレジンスポット少々発生し外観の悪いものであった。
又、フォーミング工程でフリース成型機のフィードロー
ルやシリンダーの一部に含樹脂繊維が絡み付く現象が見
られた。
【0035】比較例3 フェノライトPE−202に水を加えて固形分35%、
粘度105cpsの調製品29部をスプレー機器を用いて
木質繊維90部(ドライ換算)に噴霧散布し付着させ
た。この含樹脂繊維の含水率は29%であった。次に、
この材料をフリース成型機を通しフォーミングして厚さ
約30mm、見掛け比重0.09のマット化品を得た。
その後、温度210℃、圧力40Kg/cm2、時間5
0秒、ガス抜きを15秒後に1回行い熱圧成型したが、
ボードは樹脂の滲み出し、パンクが多く強度測定には不
適当なものであった。又、フォーミング工程でフリース
成型機のフィードロールやシリンダーに含樹脂繊維が絡
み付き、連続成型が困難な状況であった。
【0036】比較例4 フェノライトPE−202に水を加えて固形分35%、
粘度105cpsの調製品29部をスプレー機器を用いて
木質繊維90部(ドライ換算)に噴霧散布し付着させ
た。この時の含水率は29%であった。この含樹脂繊維
を乾燥用混合機に入れ、含水率が12%となるように調
整した。次に、この材料をフリース成型機を通しフォー
ミングして厚さ約30mm、見掛け比重0.08のマッ
ト化品を得た。その後、温度210℃、圧力40Kg/
cm2、時間50秒、ガス抜きを15秒後に1回行い熱
圧成型し、厚さ2.5mm、比重0.85の成型ボード
を得た。ボードはパンク、レジンスポット等の異常も無
く、外観の良好なものであった。作業環境、木質繊維と
該樹脂との混合分散性のいずれも極めて良好であった。
【0037】以下に実施例及び比較例で得た成型ボード
について外観、常態曲げ強度を表1に示した。
【0038】
【表1】
【0039】
【発明の効果】本発明の成型ボードの製造方法(セミド
ライマット化法)は熱硬化樹脂の水分散液を高濃度で均
一に噴霧散布が可能で、含樹脂繊維が乾燥工程を経ずに
マット化でき、工程の簡略化、省エネルギー化が可能で
ある。しかも高強度のボードが得られ、同時に、従来の
粉末樹脂工程の粉塵飛散及びノボラック樹脂から発生す
る悪臭公害を解消し清潔な作業環境を提供できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−269004(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B27N 3/00 - 3/04

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機繊維に熱硬化性樹脂の水分散液を付着
    せしめた後、成型を行うことを特徴とする成型ボードの
    製造方法において、熱硬化性樹脂の水分散液が、固形分
    濃度40〜65%で、且つ25℃における粘度が20〜
    300cpsであることを特徴とする成型ボードの製造方
    法。
  2. 【請求項2】有機繊維に熱硬化性樹脂の水分散液を付着
    せしめた後、マット形状に賦型することを特徴とする請
    求項1記載の成型ボードの製造方法。
  3. 【請求項3】有機繊維が、木質繊維であることを特徴と
    する請求項1又は2記載の成型ボードの製造方法。
  4. 【請求項4】熱硬化性樹脂が、レゾール型フェノール樹
    脂であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項
    記載の成型ボードの製造方法。
  5. 【請求項5】レゾール型フェノール樹脂が、尿素変性レ
    ゾール型フェノール樹脂であることを特徴とする請求項
    4記載の成型ボードの製造方法。
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