JP5032574B2 - 周囲空気中のホルムアルデヒド含有量の減少のためのポリアミンを含有する木材料の使用 - Google Patents

周囲空気中のホルムアルデヒド含有量の減少のためのポリアミンを含有する木材料の使用 Download PDF

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Description

発明の詳細な説明
本発明は、周囲空気中のホルムアルデヒド含有量の減少のための家具部品、壁被覆材、絶縁材料及び類似物の製造のための木材料の使用であって、その際木材料が、
（ｉ）ポリアミンをバインダーとして含有するか、又は
（ｉｉ）ポリアミンとは異なるバインダーを含有し、かつ、更に、この木材料の外側の層中に又は上にポリアミンを有し、
かつ、このポリアミンが、少なくとも５００ｇ／モルの分子量及び少なくとも６個の第１級又は第２級アミノ基を有する、周囲空気中のホルムアルデヒド含有量の減少のための家具部品、壁被覆材、絶縁材料及び類似物の製造のための木材料の使用に関する。
木材料の製造のためには長い間、尿素、場合によりメラミン及びホルムアルデヒドを基礎とする縮合生成物が使用されてきている。これらは主として、家具組立のためのファイバーボード又はチップボードの製造のために使用される。安価なコストレベルの他にこれらの樹脂は、簡単な加工性と、長い滴下時間の利点を、同時の高い反応性と共に有する。深刻な欠点は但し、これらの木材料は加工の際に及び後にホルムアルデヒドを分離することである。
木自体も周囲に対してホルムアルデヒドを、特に熱処理後には放出することができる。コーティングされた木材料は一般的には、コーティングされていない基材に比較してより少ないホルムアルデヒド放出を有する（「Holz als Roh und Werkstoff」第47巻, 1989, 第227頁）。
ホルムアルデヒドは、特定の限界値の上方でヒトでは、アレルギー、皮膚−、呼吸器系統又は目の刺激を引き起こす。ホルムアルデヒドの減少化は室内領域又は居住領域中では従って、重要な関心事である。
DE 43 08 089 A1は、ａ）ポリアミン、ｂ） ａ）のアミノ基１モルにつき０．０１〜０．２５モルの糖及びｃ） ａ）のアミノ基１モルにつき０．０１〜０．２５モルの、ジカルボン酸誘導体、２個以上の炭素原子を有するアルデヒド及びエポキシドから形成される群からの１種又は数種の成分を含有する木接着のためのバインダーを記載する。ポリアミンとして例えばポリエチレンイミン又はＮ，Ｎ’Ｎ"−トリス（６−アミノヘキシル）メラミンが挙げられる。実施例においては、０．０４〜０．１ｍｇのＨＣＨＯ／ｍ2ｈのホルムアルデヒド放出が記載される。
EP 1 192 223 B1は、バインダーとしてのポリアミン又はポリアミン含有アミノプラスト樹脂からなるファイバーボードが記載される。接着剤溶液としては特に、第１級及び第２級アミノ基の群から選択される少なくとも３つの官能基を有する脂肪族ポリアミンの水溶液が挙げられ、これは６００〜１００００００ｇ／モルの重量平均モル質量を有し、かつ、第３級アミノ基を別として実質的にその他の官能基不含である。有利なポリアミンとしてポリエチレンイミン又はポリビニルアミンが使用されることが記載されている。ポリエチレンイミンは、有利には８００〜１０００００の重量平均モル質量を、そしてポリビニルアミンは有利には５０００〜２０００００の重量平均モル質量を有することが開示される。
技術水準において、これに応じて、複数の示唆が見出され、例えばこの挙げられたホルムアルデヒド含有バインダーが置き換えられることができるとの示唆である。但し、居住領域においては更なるホルムアルデヒド供給源、例えばテキスタイル、チップボード、家具、特に古い家具及びタバコの煙が存在する。
CA 1 241 524は、ポリアミンのホルムアルデヒド捕捉剤としての使用を記載する。例えば、加熱系中のフィルターがポリアミンでコーティングされるか又はポリアミンが助剤として壁着色剤に添加される。
本発明の課題は、周囲空気からのホルムアルデヒドを吸収することができる木材料を示すことにあり、その際、この木材料は既に居住領域中で使用されているか又は目的に応じて居住領域中に組み入れられることができる。
この課題は、家具部品、壁被覆材、絶縁材料及び類似物の製造のための、周囲空気中のホルムアルデヒド含有量の減少化のための木材料の使用下で解決され、その際この木材料は、
（ｉ）ポリアミンをバインダーとして含有するか、又は、
（ｉｉ）ポリアミンとは異なるバインダーを含有し、かつ、更に、この木材料の外側の層中に又は上にポリアミンを有し、
かつ、このポリアミンが、少なくとも５００ｇ／モルの分子量及び少なくとも６個の第１級又は第２級アミノ基を有する。
有利には、分子量少なくとも８００ｇ／モル及び少なくとも６個、特に少なくとも１０個の第１級又は第２級アミノ基を有するポリアミンが使用される。特定のポリアミンが又は数種のポリアミンからなる混合物が使用されることができる。ポリアミンとして有利にはポリエチレンイミン又はポリビニルアミン又はこれらの混合物が選択される。
ポリビニルアミンの重量平均分子量は、有利には５０００〜５０００００ｇ／モル、有利には５０００〜３５００００ｇ／モル、特に５０００〜１０００００ｇ／モルである。ポリエチレンイミンの重量平均分子量は、有利には５００〜１０００００ｇ／モル、有利には５００〜７００００ｇ／モル、特に有利には５００〜５００００ｇ／モル、特には５００〜２００００ｇ／モルである。
（ｉ）の場合に応じたポリアミンのバインダーとしての使用のために：ポリアミンは有利には、１〜９５質量％、有利には５〜８０質量％のポリアミンの固形物含有量を有する水溶液の形態でバインダーとして使用される。水性のポリビニルアミン溶液の場合には、この固形物含有量は有利には５〜３０質量％、特に５〜１５質量％である。水性のポリエチルビニルイミン溶液の場合には、この固形物含有量は有利には１０〜６０質量％、特に３０〜５０質量％である。
このポリアミン溶液は、通常の助剤及び添加剤、例えば疎水化剤、例えばパラフィン、木保護剤又は難燃剤を含有することができる。
このポリアミン溶液は、慣用の方法に応じて、セルロース含有チップ／繊維に設けられる（参照、"MDF Mitteldichte Faserplatten", Hans-Joachim Deppe, Kurt Ernst, 1996, DRW-Verlag Weinbrenner GmbH & Co., 70771 Leinfelden-Echterdingen, 第4.3章, 81頁〜; EP 1 192 223 B1, 段落[0034]も参照のこと）。
このポリアミン溶液はバインダーとして有利には、１００ｇ 絶対乾燥 繊維／チップにつき０．１〜２０ｇ、有利には０．２〜５ｇ、特に有利には０．５〜２．５ｇのポリアミンを使用するような量で使用される。
引き続き、このセルロース含有チップ又は繊維は、慣用の方法に応じて木材料へとプレス処理される。このためには、このセルロース含有チップ又は繊維を支持体上に撒くことにより、チップ又は繊維マットを製造し、そしてこれを温度８０〜２５０℃及び圧力５〜５０バールで木材料へとプレス処理する（参照、loc. cit. 第4.5章, 第93頁〜）。
有利にはこのセルロース含有繊維は、加熱プレス処理の後に１００〜１０００ｋｇ／ｍ3、有利には４５０〜９００ｋｇ／ｍ3の密度、及び、０．５〜２００ｍｍ、有利には１〜４０ｍｍ、特に有利には１．５〜２０ｍｍの厚さを有する木材料を実現するような層厚の木材料へとまかれる。
（ｉｉ）の場合に応じたポリアミンの木材料−保護層中での使用のために：ポリアミン又は水性ポリアミン溶液を、接着した木材料上に設けることができる。バインダーとしては当業者に公知の全てのバインダー、特にアミノプラスト樹脂が、木材料製造のため使用されることができる。
この水性ポリマー溶液は特に、それぞれのポリマー溶液に対して、
（ａ）ポリアミン１〜９９質量％、
（ｂ）湿潤性の改善のための助剤０〜５質量％、
（ｃ）ｐＨ値の調整のための助剤０〜３０質量％
（ｄ）他の助剤、例えば殺菌剤、疎水化剤、着色剤、有機溶媒０〜３０質量％
（ｅ）尿素０〜２０質量％
及び補足的に１００％までの水の混合により得られ、その際これらの記載は、この混合の開始時に関する。
この水性ポリアミン溶液は有利には５〜９０質量％のポリアミン、有利には１０〜７５質量％のポリアミン、特に１５〜４５質量％のポリアミン、特に有利には２５〜４０質量％のポリアミンを、そのつどポリマー溶液に対して含有する。
この水性ポリマー溶液の選択的な成分（ｂ）として、湿潤性の改善のためにイオン性の及び非イオン性の界面活性剤、例えばH. Staeche,「Tensid-Taschenbuch」, Carl Hanser Verlag, Muenchen, Wien, 1981中に記載されている界面活性剤が、有利には、０〜５質量％、有利には０〜２質量％の濃度で使用されることができる。
ｐＨ値は、選択的な成分（ｃ）としての以下の助剤により調整される。鉱酸又は有機酸、例えば硫酸又はギ酸。成分（ｃ）は、０〜３０質量％、有利には０〜２０質量％のポリマー水溶液に添加されることができる。
選択的な成分（ｄ）として、更なる助剤が水性ポリマー溶液に添加されることができ、例えば疎水化剤、例えばパラフィンエマルション及びロウ、殺菌剤、有機溶媒又は着色剤の群からの助剤である。成分（ｄ）は０〜３０質量％、有利には０〜１０質量％の水性ポリマー溶液に添加されることができる。
選択的な成分（ｅ）として水性ポリアミン溶液は、２０質量％までの尿素を、ポリマー溶液に対して含有することができる。有利には、この水性ポリマー溶液は、１５質量％未満の尿素、有利には１０質％未満の尿素、特に５質量％未満の尿素を、そのつどポリマー溶液に対して含有する。特に有利にはポリマー溶液は尿素不含である。
ポリアミン溶液は有利には３〜１２、有利には６〜１１のｐＨ値、特に９〜１１のｐＨ値にもたらされる。
ポリアミン溶液に関して十分な量がもたらされ、この結果ポリアミンに関する量は、木材料の表面１ｍ2につき、０．１ｇ〜１００ｇ、有利には０．５ｇ〜５０ｇ、特に有利には１〜１０ｇである。
水性ポリマー溶液は、様々な、当業者に知られている処置方法により、木材料上に設けられることができる。これには、例えば吹付け、ロール塗布、浸漬、ドクター塗布、ハケ塗り又はカーテンコーティングが属する。有利にはアミン溶液は、吹付け及びロール塗布により、特にロール塗布により設けられる。
方法（ｉ）又は（ｉｉ）により得られる木材料は、通常どおり更に加工されることができ、かつ、特に、家具部品、壁被覆材、絶縁材料及び類似物、例えば、室内空気と又はホルムアルデヒド供給源と直接接触する木からなる物品／物体の製造のために適する。有利には、このように製造された木材料は、家具背板の製造のために使用される。
有利には、木材料は方法（ｉ）に応じて得られ、かつ従ってホルムアルデヒド不含である。
このように製造される家具部品、壁被覆材、絶縁材料及び類似物は、自体で、ホルムアルデヒド不含又はホルムアルデヒドに乏しい物体であるのみならず、これらの物体は、周囲空気から更なるホルムアルデヒドを吸収し、かつ、従って、持続的に例えば居間中のホルムアルデヒド負荷を減少する。
例１：
密度８５０ｋｇ／ｍ3及び厚さ４ｍｍを有するＭＤＦプレートＡ（３０×３０ｃｍ）を、３０質量％の水性ポリエチレンイミン溶液（ポリエチレンイミンの重量平均分子量５０００ｇ／モル）からなるバインダーを使用して製造し、その際このバインダーを１００ｇ 絶対乾燥繊維につき１．５ｇの固形物質の量で使用した。このプレス処理をプレス圧力４Ｎ／ｍｍ2、プレス温度２００℃及びプレス時間１２０ｓで実施した。
このＭＤＦプレートの厚さ及び密度は、例えば家具背板の製造のための慣用の形態に相応して選択された。
例２：
密度８５０ｋｇ／ｍ3及び厚さ４ｍｍを有するＭＤＦプレートＢ（３０×３０ｃｍ）を、３０質量％の水性ポリエチレンイミン溶液（ポリエチレンイミンの重量平均分子量：５０００ｇ／モル）からなるバインダーを使用して製造し、その際このバインダーを１００ｇ 絶対乾燥 繊維につき３ｇの固形物質の量で使用した。このプレス処理を例１と同様に実施した。
例３：
密度８５０ｋｇ／ｍ3及び厚さ４ｍｍを有するＭＤＦプレートＣ（３０×３０ｃｍ）を、尿素−ホルムアルデヒド縮合樹脂（Kaurit Leim 340, 68%固形樹脂含有量）を使用して製造し、その際このバインダーを１００ｇ 絶対乾燥 繊維につき１２ｇの固形樹脂の量で使用した。このプレス処理を例１と同様に実施した。引き続きこのプレートを、上側及び下側で１０ｇ／ｍ2の３０質量％のポリエチレンイミン溶液（ポリエチレンイミンの重量平均分子量１３００ｇ／モル）で吹付け（作用物質３ｇ／ｍ2）、２４時間室温で乾燥させた。
例４：
密度８５０ｋｇ／ｍ3及び厚さ４ｍｍを有するＭＤＦプレートＤ（３０×３０ｃｍ）を、バインダーを使用せずに製造し、その際湿分繊維ケーク（２０％湿分）をゆるい（lose）プレートへとプレス圧力４Ｎ／ｍｍ2、プレス温度２００℃及びプレス時間２００ｓでプレス処理した。
例５：ホルムアルデヒド供給源としての市販のチップボード
この際、これは、密度６７０ｋｇ／ｍ3及び１６ｍｍの厚さ及びＦＡ放出１．１６ｍｇ／ｌ（デシケーター法）を有する市販のチップボードＥである。このチップボードの厚さ及び密度は、家具背板のための慣用の形態に相応して選択された。
ホルムアルデヒド放出の測定
ホルムアルデヒド放出をデシケーター法（JIS A 5908）を用いて測定した。それぞれのデシケーター法を１０個の試験体を用いて実施した。１０個のプレート型（プレートＡ〜Ｄ）の試験体を測定するか又は５個の試験体（プレートＥ）及び５個の試験体（プレートＡ又はＢ又はＣ又はＤ）を測定した。このデシケーター値は第１表中にまとめられている。
第１表：デシケーター値に関する概要
Figure 0005032574
この実施例は、チッププレートＥにより周囲空気に対して放出されたホルムアルデヒドが、ＭＤＦプレートＡ、Ｂ又はＣの使用により捕捉され、かつ従って室内空気のホルムアルデヒド含有量が効果的に減少されることを示す。

Claims (7)

  1. 周囲空気中のホルムアルデヒド含有量の減少のための家具部品、壁被覆材、絶縁材料及び類似物の製造のための木材料の使用であって、その際木材料が、
    （ｉ）ポリエチレンイミンをバインダーとして含有するか、又は
    （ｉｉ）ポリエチレンイミンとは異なるバインダーを含有し、かつ、更に、この木材料の外側の層中に又は上にポリエチレンイミンを有し、
    かつ、このポリエチレンイミンが、少なくとも１３００ｇ／モルの分子量及び少なくとも６個の第１級又は第２級アミノ基を有する、周囲空気中のホルムアルデヒド含有量の減少のための家具部品、壁被覆材、絶縁材料及び類似物の製造のための木材料の使用。
  2. ポリエチレンイミンが、少なくとも１０個の第１級又は第２級アミノ基を有する、請求項１記載の使用。
  3. ポリエチレンイミンが１３００〜１０００００ｇ／モルの質量平均分子量を有する、請求項１記載の使用。
  4. ポリエチレンイミンが１３００〜２００００ｇ／モルの質量平均分子量を有する、請求項１記載の使用。
  5. 家具の背板の製造のための請求項１から４までのいずれか１項記載の木材料の使用。
  6. 木材料が、ＭＤＦ又はチッププレートとＭＤＦとの組み合わせである、請求項１から５までのいずれか１項記載の使用。
  7. 木材料が、セルロース含有チップ又は繊維に水溶液の形態のポリエチレンイミンを設け、そして、このセルロース含有チップ又は繊維を温度８０〜２５０℃及び圧力５〜５０バールで加熱プレス処理することにより得られる、請求項１から６までのいずれか１項記載の使用。
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