JP4543424B2

JP4543424B2 - 木質繊維板用接着剤組成物、及び該組成物を用いた木質繊維板の製造方法

Info

Publication number: JP4543424B2
Application number: JP2005024499A
Authority: JP
Inventors: 正美井手; 将之宇都宮
Original assignee: Nippon Polyurethane Industry Co Ltd
Current assignee: Nippon Polyurethane Industry Co Ltd
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2025-01-31
Also published as: JP2006205695A

Description

本発明は、木質繊維板用の接着剤組成物、及び該組成物を用いた木質繊維板の製造方法に関する。詳しくは、１分子中に２個以上のイソシアネート基を有する化合物、ワックスエマルジョン、及びトリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートからなる、高硬度、並びに高強度の双方の性能の付与が可能な木質繊維板用接着剤組成物、及び該接着剤組成物を用いた木質繊維板の製造方法に関する。

木質繊維板の製造に於いて、１分子中に２個以上のイソシアネート基を有する化合物を接着剤として用いることは既に公知であり、当業者に於いて広く行われている。

近年、木質繊維板には、例えば建材用途に於ける構造材としての使用に耐えうるような高強度化が求められるようになり、１分子中に２個以上のイソシアネート基を有する化合物をベースとした木質繊維板用接着剤組成物について、検討がなされている。

一方で、木質繊維板には、成形後に各種用途に用いられた際に発生する板表層の崩れを防ぐための高硬度化も、同時に求められるようになってきているのが現状である。

木質繊維板に高強度を付与する手法として、例えば、予め若しくは解繊時に於いてポリオールを混合して、均質に接着力を得ることにより木質繊維板の強度を高める方法（例えば、特許文献１参照）が提案されている。

しかし、この方法では、前述のとおり木質繊維板に高強度という性能は付与されるものの、高硬度化までは十分に付与されていない。

また、混合されるポリオールの付着に起因する解繊装置への負荷が大きくなることが想定される。

特開２００２−５２５１５号公報

本発明の目的は、前述のような要求項目を踏まえ、高硬度、並びに高強度の双方の性能の付与された木質繊維板を得ることが可能な接着剤組成物、及び該接着剤組成物を用いた木質繊維板の製造方法を提供することにある。

本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、有機ポリイソシアネート化合物、ワックスエマルジョン、及び、特定の化合物からなる接着剤組成物が高硬度並びに高強度という双方の性能を木質繊維板を与えることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は以下の（１）〜（２）に示されるものである。

（１）１分子中に２個以上のイソシアネート基を有する有機イソシアネート化合物（Ａ）、水（Ｄ）を加えたワックスエマルジョン（Ｂ）、及び、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート（Ｃ）からなり、
（Ａ）が異性体を含有するジフェニルメタンジイソシアネート及びベンゼン環を３つ以上有するポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート（ポリメリックＭＤＩ）の混合物、又はポリメリックＭＤＩのイソシアネート基の一部を、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルで変性した水分散型ポリメリックＭＤＩであり、（Ｂ）が脂肪鎖の炭素数が９以上のモノカルボン酸と、脂肪鎖の炭素数が９以上の脂肪族モノアルコールとからな
るエステル化合物（Ｂ１）と乳化剤（Ｂ２）からなるワックスエマルジョン（Ｂ）であることを特徴とする、木質繊維板用接着剤組成物。

（２）（１）に記載の木質繊維板用接着剤組成物を用いることを特徴とする、木質繊維板の製造方法。

本発明による接着剤組成物により、高硬度並びに高強度の双方の性能にともに優れた木質繊維板を得ることが可能となる。

また、本発明による製造方法により、予め若しくは解繊時にポリオールを混合させる必要がないことから、解繊装置への負荷も小さく、また、容易に製造可能である。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明に於ける１分子中に２個以上のイソシアネート基を有する有機イソシアネート化合物（Ａ）としては、公知の各種多官能性の脂肪族、脂環族及び芳香族イソシアネートを使用でき、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４、４−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（Ｈ１２ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、粗製トリレンジイソシアネート、変性トリレンジイソシアネート、４、４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４′−ＭＤＩ）、ポリメリックＭＤＩ（粗製ジフェニルメタンジイソシアネート、クルードＭＤＩ等と呼称されている：以下「ｐ−ＭＤＩ」と略記）、変性ジフェニルメタンジイソシアネート（カルボジイミド変性、プレポリマー変性等）、オルトトルイジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ナフチレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、リジンジイソシアネート（ＬＤＩ）などが挙げられる。これらは単独又は二種以上の混合物として使用することができる。本発明においては、取扱い上作業環境の安全性に優れ、また、木質繊維板を最も高硬度化並びに高強度化が可能であるとの観点から、２，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（２，４′−ＭＤＩ）、２，２′−ジフェニルメタンジイソシアネート（２，２′−ＭＤＩ）、４、４′−ＭＤＩ、及びベンゼン環を３つ以上有するポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネートの混合物であるｐ−ＭＤＩを用いるのが好ましい。

また、本発明に於ける１分子中に２個以上のイソシアネート基を有する有機イソシアネート化合物（Ａ）として、前述のｐ−ＭＤＩに於けるイソシアネート基の一部を、例えばポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルのような、１分子中に水酸基を１個有する化合物と反応させて得ることのできる水分散型ｐ−ＭＤＩも、好適に用いることができる。

本発明に於けるワックスエマルジョン（Ｂ）としては、熱盤との離型性を発現させるための効果を有する、ワックス（Ｂ１）と乳化剤（Ｂ２）を含有するものを挙げることができる。

ワックス（Ｂ１）としては、例えば、脂肪鎖の炭素数が９以上のモノカルボン酸と、脂肪鎖の炭素数が９以上の脂肪族モノアルコールとからなるエステル化合物を挙げることができる。

脂肪鎖の炭素数が９以上のモノカルボン酸としては、例えば、カプリン酸（デカン酸）、ラウリン酸（ドデカン酸）、ミリスチン酸（テトラデカン酸）、パルミチン酸（ヘキサデカン酸）、ステアリン酸（オクタデカン酸）、ノナデカン酸、アラキジン酸（エイコサン酸）等及びその異性体を挙げることができる。これらは単独又は二種以上の混合物として使用することができる。

また、脂肪鎖の炭素数が９以上の脂肪族モノアルコールとしては、例えば、ノニルアルコール（ノナノール）、デシルアルコール（デカノール）、ウンデシルアルコール（ウンデカノール）、ラウリルアルコール（ドデカノール）、トリデシルアルコール（トリデカノール）、ミリスチルアルコール（テトラデカノール）、ペンタデカノール、セチルアルコール（ヘキサデカノール）、ヘプタデカノール、ステアリルアルコール（オクタデカノール）、ノナデカノール、エイコサノール（アラキジルアルコール）等及びその異性体を挙げることができる。これらは単独又は二種以上の混合物として使用することができる。

乳化剤（Ｂ２）としては、例えば、前記の脂肪鎖の炭素数が９以上の脂肪族モノアルコールの単独又は混合物にエチレンオキサイドを公知の方法で付加重合した化合物を挙げることができる。

本発明に於ける１分子中に３個以上の水酸基を有する化合物（Ｃ）としては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミン、ペンタエリスリトール、ジグリセリン、テトラメチロールシクロヘキサン、メチルグルコシド、２，２，６，６−テトラキス（ヒドロキシルメチル）シクロヘキサノール、ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、シュークローズ、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、トリス（２−ヒドロキシプロピル）イソシアヌレート、トリス（２−ヒドロキシブチル）イソシアヌレート、トリス（α−メチル−β−ヒドロキシプロピル）イソシアヌレート等を挙げることができる。また、これらの化合物にエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイド類の付加重合により得られるポリエーテルポリオール類も例として挙げることができる。なお、これらは単独又は二種以上の混合物として使用することができる。

本発明に於いては、得られる木質繊維板に於いて優れた高硬度並びに高強度を得ることができるとの観点から、１分子中に３個以上の水酸基を有する化合物（Ｃ）として、これら一連の化合物のうち、分子中にイソシアヌレート環構造を有する化合物を用いるのが好ましい。中でも、水溶性にも優れ、且つ、木質繊維板の製造に於いて最も安定的に用いることができるとの観点から、下記の構造式で示されるトリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートを用いるのが、より好ましい。

トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートは、日産化学工業（株）製「タナック」や四国化成工業（株）製「セイク」として、市場より入手可能である。

本発明に於いては、必要に応じて、更にホルマリン縮合系樹脂を用いることも可能である。併用可能なホルマリン縮合系樹脂としては特に限定されず、例えば、尿素樹脂、メラミン樹脂、尿素メラミン共縮合樹脂、フェノール樹脂、フェノールメラミン共縮合樹脂等を挙げることができる。これらは単独又は二種以上の混合物として使用することができる。

なお、本発明に於いては環境面を鑑み、ホルマリン縮合系樹脂を用いる場合は低ホルマリンタイプの樹脂（縮合時のモル比が、ホルマリン／他の原料化合物＝１．０〜１．１であるもの）を使用することが好ましい。また、尿素やアンモニア等のようなホルマリンキャッチャー剤を併用することが好ましい。

本発明に於いてはまた、必要に応じて、木質繊維板の製造に於ける反応硬化を促進するための触媒として、三級アミン系触媒、水酸基を有するアミン系触媒、及び金属系触媒等の公知のウレタン化触媒を用いることも可能である。これらは単独又は二種以上の混合物として使用することができる。

三級アミン系触媒としては、例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−メチルイミダゾール、１−メチルイミダゾール、１−エチルイミダゾール、１−プロピルイミダゾール、１−シアノイミダゾール、１−シアノメチルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、１，４−ジメチルイミダゾール、１−メチル−２−エチルイミダゾール、１−メチル−４−エチルイミダゾール、１−エチル−２−メチルイミダゾール、１−エチル−４−メチルイミダゾール、ピリジン、α−ピコリン等を挙げることができる。

水酸基を有するアミン系触媒としては、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′−トリメチルアミノエチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルヒドロキシプロピレンジアミン等を挙げることができる。

金属系触媒としては、例えば、ジブチルチンジラウレート、ジオクチルチンジラウレート、ナフテン酸カルシウム、オクチル酸カリ、オクチル酸スズ、オクチル等を挙げることができる。

本発明に於いてはさらに、必要に応じて、セメント、高炉スラグ、石こう、炭酸カルシウム、粘土、水酸化アルミニウム、三酸化アンチモン、生石灰、消石灰、ベントナイト等の無機充填剤や、レベリング剤、老化防止剤、耐熱性付与剤、抗酸化剤等を適宜配合量を調整して配合することも可能である。

続いて、木質繊維板の製造方法について説明する。

本発明に於ける木質繊維板の原料としては、木質繊維系材料、即ち、木質繊維状のものを、広葉樹、針葉樹を問わず使用することができる。また、例えば、コーリャン茎、バガス、籾殻、麻、わら、い草、あし、ケナフ、椰子の実や樹、ゴムの樹、とうもろこし、おがくず等のリグノセルロース系チップも使用することができる。これらは単独又は二種以上の混合物として使用することができる。

本発明に於ける木質繊維板用接着剤組成物は、１分子中に２個以上のイソシアネート基を有する有機イソシアネート化合物（Ａ）と、ワックスエマルジョン（Ｂ）及び１分子中に３個以上の水酸基を有する化合物（Ｃ）からなる混合物を各々別個のタンクに仕込み、木質繊維板の製造工程中に於ける接着剤塗布工程にて、これら全ての原料を例えばスタティックミキサー等を用いて攪拌混合して得られた木質繊維板用接着剤組成物を塗布する。

なお、１分子中に３個以上の水酸基を有する化合物（Ｃ）の具体例として例示した化合物には粉体状のものもあるため、一般的には、ワックスエマルジョン（Ｂ）に溶解、又は、ワックスエマルジョン（Ｂ）に必要に応じてさらに水（Ｄ）を加えた溶液に１分子中に３個以上の水酸基を有する化合物（Ｃ）を仕込んで混合物とするのが、木質繊維板用接着剤組成物を得るうえで好ましい。

本発明に於いては、木材チップを密閉容器内で蒸気により蒸煮し、そのチップを加圧リファイナーにより繊維化する。続いて、ブローラインと呼ばれる配管中を通過するが、その通過中に於いて本発明の接着剤組成物を添加・塗布する。その後、木質繊維板用接着剤組成物が塗布された繊維を乾燥工程により所定の含水率に調整してフォーミングした後、ホットプレスを用いて熱圧成形を行う。これら一連の製造方法により、本発明の所望する木質繊維板を得ることができる。

次に本発明の接着剤組成物の詳細な使用例について説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。

実施例１・２、比較例１〜４
表１に示す配合比に従い、１分子中に２個以上のイソシアネート基を有する有機イソシアネート化合物（Ａ）、ワックスエマルジョン（Ｂ）、及び、１分子中に３個以上の水酸基を有する化合物（Ｃ）からなる木質繊維板用接着剤組成物と、木質原料を、以下に述べる方法に従って供し、木質繊維板を製造、これについて種々の物性測定を行った。配合比、及び物性評価結果を表１に示す。

表１の注
水分散型ｐ−ＭＤＩ（イソシアネートＡ１：本発明に於ける（Ａ）に相当）：商品名「ＷＣ−３００（日本ポリウレタン工業（株）製）」
ｐ−ＭＤＩ（イソシアネートＡ２：本発明に於ける（Ａ）に相当）：商品名「ＷＣ−２２０（日本ポリウレタン工業（株）製）」
ワックスエマルジョン（本発明に於ける（Ｂ）に相当）：以下に示す混合物。
ワックス：ステアリン酸とステアリルアルコールとのエステル化物
乳化剤：ステアリルアルコールのエチレンオキサイド重付加体
ワックス／乳化剤＝１００／２５
固形分＝３０％
ＴＨＥＩＣ（本発明に於ける（Ｃ）に相当）：トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、商品名「タナック（日産化学工業（株）製）」

木質繊維板の熱圧成形：
（１）成形条件
ボードサイズ：４６ｃｍ×４６ｃｍ
ボード厚み：２０ｍｍ
設定密度：０．７１０ｇ／ｃｍ^３
木質繊維の樹種：広葉樹／針葉樹混合物
製品含水率：８％
マット含水率：１０％
プレス温度：２００℃
プレス圧力：３ＭＰａ
プレス時間：２２０秒
（２）成形方法
表１に記載の量の広葉樹／針葉樹混合チップを加圧リファイナーを用いて、蒸解圧力＝０．７ＭＰａ、蒸解温度＝１２０℃の条件で解繊（繊維化）した。それをブローラインに通し、そこに予め混合した表１に記載の量のイソシアネートＡ１、イソシアネートＡ２、ワックスエマルジョン、及びＴＨＥＩＣからなる木質繊維板用接着剤組成物に、さらにマット含水率調整用の水を加えた後で該解繊物に塗布した。引き続き乾燥工程により前記マット含水率になるまで乾燥させた。その後、該接着剤組成物が塗布された木質繊維を熱圧成形体の密度が設定密度になるよう計量、フォーミングし、前記条件でホットプレスにより熱圧成形した。

木質繊維板の各種物性値については、ＪＩＳ−Ａ５９０８に準じて測定した。

表１に示されるように、実施例として本発明の接着剤組成物を用いた木質繊維板は、比較例とした木質繊維板よりも高硬度且つ高強度であり、優れた値を示すとの効果が確認された。

本発明による木質繊維板用接着剤組成物は、以上に示したように、高硬度且つ高強度という優れた性能を有する木質繊維板を供する。該接着剤組成物を用いる製造方法によって得られた木質繊維板は、これまで高硬度や高強度の面で要求性能を満たせず用途展開が困難であった分野（例えば建材等の構造材）に於ける未展開であった分野への展開が、可能となる。

このような展開が可能になるということは、森林保護等の観点から、木材加工後に廃棄処分となる木片や廃棄となる使用済み木材のリサイクルの可能性を、用途面で大幅に拡大させることになり、本発明の意義は非常に大きい。

Claims

１分子中に２個以上のイソシアネート基を有する有機イソシアネート化合物（Ａ）、水（Ｄ）を加えたワックスエマルジョン（Ｂ）、及び、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート（Ｃ）からなり、
（Ａ）が異性体を含有するジフェニルメタンジイソシアネート及びベンゼン環を３つ以上有するポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート（ポリメリックＭＤＩ）の混合物、又はポリメリックＭＤＩのイソシアネート基の一部を、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルで変性した水分散型ポリメリックＭＤＩであり、（Ｂ）が脂肪鎖の炭素数が９以上のモノカルボン酸と、脂肪鎖の炭素数が９以上の脂肪族モノアルコールとからなるエステル化合物（Ｂ１）と乳化剤（Ｂ２）からなるワックスエマルジョン（Ｂ）であることを特徴とする、木質繊維板用接着剤組成物。
請求項１に記載の木質繊維板用接着剤組成物を用いることを特徴とする、木質繊維板の製造方法。