JP6132488B2

JP6132488B2 - 積層材の製造方法

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Publication number: JP6132488B2
Application number: JP2012175580A
Authority: JP
Inventors: 束田中; 木村　光一; 光一木村; 康三遠藤
Original assignee: Koyo Sangyo Co Ltd
Current assignee: Koyo Sangyo Co Ltd
Priority date: 2012-08-08
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2032-08-08
Also published as: JP2014034608A

Description

本発明は、木質系材料、特に高りゃん等のリグノセルロース系の木質材料の接着に適した水分散性接着剤組成物を用いた積層材の製造方法に関する。更に詳しくは、曲げ特性に優れた積層材を製造することができ、しかも製造工程で発生するパンク現象を抑制し、かつ生産性を大幅に向上させることができる水分散性接着剤組成物を用いた積層材の製造方法に関するものである。なお、本明細書において「パンク現象」とは、加熱圧締時等に積層材内部に膨れが発生する現象をいう。

高りゃん等に代表されるイネ科植物の茎を主材として用いた積層材は、開かれて圧延された複数のリグノセルロース茎を積層して得られる。このリグノセルロース系の木質材料を用いて製造される積層材は、世界的に豊富に存在し、特に廃棄処分すら困難であった高りゃん茎を有効利用して主原料とすることにより、需要に応じた低価格にて供給することができる。また、この積層材は同一の工程で広い範囲の比重の板を製造することが可能であり、高比重のものは合板並若しくはそれ以上の強度、低比重のものは軽量で優れた断熱性及び吸音性を有する。

これらリグノセルロース系の木質材料或いは一般的な木材を接合するための接着剤としては、従来から、ユリア系樹脂接着剤、メラミン系樹脂接着剤、フェノール系樹脂接着剤等の水溶液や、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂等の水性エマルジョン液からなる接着剤等が知られている。これらの接着剤は製造が容易で、コスト的に有利であるが、接着性能、特に耐水性に乏しく、またホルムアルデヒド臭等の問題を有することから、その用途に制限があった。そのため、これらに代わる接着剤としてイソシアネート系接着剤が広く普及している。イソシアネート系接着剤は、ホルマリンを含有しておらず、また、木材等に含まれる水酸基を有する成分とも反応して優れた接着性能を示し、更に耐水性や、耐熱性、耐久性、耐衝撃性等にも優れる。

イソシアネート系接着剤としては、例えば自己乳化型ポリイソシアネート樹脂を水で二倍に希釈した接着剤や（例えば、特許文献１参照。）、分子内に少なくとも２つのイソシアネート基を有する室温で液状の化合物と、この化合物１００重量部に対して５０〜２００重量部の充填剤とを含む接着剤が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。また、水溶性高分子水溶液、水性ラテックス等からなる主剤と、イソシアネート化合物からなる硬化剤とを含み、更にアルコール系化合物、エステル系化合物、エーテル系化合物等を含む水性接着剤組成物が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
一方、上記積層材の強度等を向上させるための加熱圧縮加工技術として、植物片の一方の表面を規則的な凹凸面に形成し、所望の密度分布を有するように構成させた植物片成形建材及びその製造方法が開示されている（例えば、特許文献４参照）。また、上記積層材を畳床の一部に利用する場合において、底縁部に畳表を裏止めするための凹部を形成する加熱圧縮加工技術が開示されている（例えば、特許文献５参照。）。

特許第２６０３２９５号公報（請求項７、実施例１）特許第２８９５４２１号公報（請求項１、実施例４，５）特開２００７−１１２８９５号公報（請求項１、段落［００３５］）特開平１０−２４９８１８号公報（請求項１、請求項４、段落［０００９］）特開平０８−２０９９０８号公報（請求項４、段落［００１３］）

しかしながら、上記特許文献１に示された接着剤では、自己乳化型イソシアネートが使用されているものの、接着剤中に含有される水分量が多いため、粘度が低いことから、スプレーコーティング塗工方式による塗布法を採用している。しかし、スプレーコーティング塗工方式では、被着体への塗布量が少なくなることに加えて、接着剤の硬化速度が遅いことから、８分程度の加熱圧締時間を要する。また、接着剤の濡れ性を向上させるため、塗布前の高りゃん茎表面を脱脂する必要があり、生産性が悪い。

また、上記特許文献２に示された接着剤は、非自己乳化型イソシアネートを用いた接着剤であり、接着剤に含有される水分量が少なく、充填剤が添加されることにより高い粘度が得られるので、生産性の高いロール塗工方式を採用することができる。また、接着剤の粘度が高いので、低粘度の接着剤を使用する場合に必要となる高りゃん茎表面の脱脂工程を省略できるため、生産性が非常に優れる。しかし、加熱圧締の際に、接着剤の硬化に必要な水分を外部から補給するために、多量の水蒸気を真空状態で注入する特殊なスチームインジェクション方式を採用している。そのため、加熱圧締時等に積層材内部に膨れが発生し（パンク現象）、積層材の強度が低下する等の問題があった。

また、上記特許文献３に示された水性接着剤組成物は、木材に含まれるヤニ成分を溶解する目的でアルコール系化合物等を、主剤である水溶性高分子水溶液、水性ラテックス側に添加して調製されたものであり、ヤニ成分が多く含まれる木材等の接着には優れる。しかし、高りゃん茎等のリグノセルロース系の木質材料を主材とする積層材の製造にそのまま用いても、加熱圧締時間の短縮化やパンク現象の抑制効果が十分に得られるものではなく、更なる改良が必要となる。

一方、上記特許文献４，５に示される加工技術のように、表面に凹部を形成する等の物理的な加工手段だけでは、加熱圧締時等に発生する水蒸気を抑制する効果等は得られず、パンク現象等に起因する強度低下を防ぐには至らない。

本発明の目的は、木質系材料の接着に適した水分散性接着剤組成物であって、縦方向及び横方向における曲げ物性に優れた積層材を製造することができ、しかも製造工程で発生するパンク現象を抑制し、かつ生産性を大幅に向上させることができる水分散性接着剤組成物を用いた積層材の製造方法を提供することにある。

本発明の第１の観点は、分子内に少なくとも２つのイソシアネート基を有する化合物及び一般式（Ａ）で表される構造を有するポリアルキレングリコール系重合体を含む混合物と、充填剤と、水とを含み、ポリアルキレングリコール系重合体の割合がイソシアネート基を有する化合物１００質量部に対して３〜２０質量部であり、充填剤の割合が混合物１００質量部に対して１００〜４００質量部であり、水の割合が混合物１００質量部に対して２０〜２００質量部である木質系材料の接着に用いられる水分散性接着剤組成物を、１層又は２層以上の高りゃん茎層の両面に塗布した後、この高りゃん茎層の両面に面材を配置してなる積層体を加熱圧締する積層材の製造方法である。
Ｒ ¹ −（ＣＨ ₂ −ＣＨ（Ｒ ² ）−Ｏ） _n −Ｒ ³ （Ａ）
（式中、Ｒ ¹ はヒドロキシル基、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基又はフェノキシ基を示し、Ｒ ² は水素原子又はメチル基を示し、Ｒ ³ は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を示し、ｎは７≦ｎ≦２０の整数を示す。）

本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に上記化合物がジフェニルメタン・ジイソシアネートを主成分とする化合物であることを特徴とする。

本発明の第３の観点は、第１又は第２の観点に基づく発明であって、更に上記加熱圧締時に上記積層材の裏面を部分的に圧縮して直線状に凹んだ圧縮部を形成し、圧縮部を形成する割合を上記積層材の裏面の総面積１００％に対して５〜５０％とすることを特徴とする。

本発明の第１の観点の積層材の製造方法では、本発明の水分散性接着剤組成物を、１層又は２層以上の高りゃん茎層からなる木質系材料の両面に塗布した後、この木質系材料の両面に面材を配置して加熱圧締することにより行う。上記本発明の水分散性接着剤組成物は、分子内に少なくとも２つのイソシアネート基を有する化合物及び上記一般式（Ａ）で表される構造を有するポリアルキレングリコール系重合体を含む混合物と、充填剤と、水とを含む。そして、上記ポリアルキレングリコール系重合体の割合が上記イソシアネート基を有する化合物１００質量部に対して３〜２０質量部であり、上記充填剤の割合が上記混合物１００質量部に対して１００〜４００質量部であり、上記水の割合が上記混合物１００質量部に対して２０〜２００質量部である。これにより、この組成物を木質系材料の接着に用いれば、縦方向及び横方向における曲げ物性に優れた積層材等を製造することができる。また、木質系材料を接合する際に、加熱圧締等を行っても、木質系材料から発生する水蒸気により積層材内部にパンクが発生するのを防止することができる。また、この組成物を用いれば、加熱圧締時間を短縮でき、特にリグノセルロース系の木質材料を用いて積層材を製造する場合、従来必要であった脱脂工程を省略することができるため、生産性を大幅に向上させることができる。この製造方法では、リグノセルロース系の木質材料である高りゃん茎を用いて積層材を製造する際に、上記本発明の水分散性接着剤組成物を用いるため、縦方向及び横方向における曲げ物性に優れた積層材を製造することができる。また、加熱圧締時に発生する水蒸気によるパンクの少ない積層材を製造することができる。また、加熱圧締時間を短縮でき、更に従来必要であった脱脂工程を省略することができるため、生産性が優れる。

本発明の第２の観点の積層材の製造方法は、上記化合物がジフェニルメタン・ジイソシアネートを主成分とする化合物である。分子内に少なくとも２つのイソシアネート基を有する化合物として、ジフェニルメタン・ジイソシアネートを主成分とする化合物を用いれば、より高い接着強度が得られ、コスト的にも優れる。

本発明の第３の観点の積層材の製造方法では、上記加熱圧締時に上記積層材の裏面を部分的に圧縮して直線状に凹んだ圧縮部を形成する。そして、この圧縮部を形成する割合を積層材の裏面の総面積１００％に対して５〜５０％とする。このように、所望の割合で積層材の裏面に直線状に凹んだ圧縮部を形成することにより、積層材の強度を更に高めることができる。更に、この圧縮部を積層材裏面の外縁４辺に設ければ、強度を高めることができると共に、不陸の少ない薄畳用の畳芯材に好適な積層材を製造することができる。

本発明実施形態の方法で製造する積層材の積層構造の一例を示す斜視図である。本発明実施形態の方法により製造された積層材を畳芯材に用いた薄畳の断面図である。積層材裏面の外縁４辺に直線状の圧縮部が設けられた状態を示す模式図である。図３に示す積層材において、積層材裏面の外縁４辺以外に直線状の圧縮部が格子状に設けられた積層材を示す模式図である。図３に示す積層材において、積層材裏面の外縁４辺以外に直線状の圧縮部が対角線状に設けられた積層材を示す模式図である。

次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

本発明の水分散性接着剤組成物は、分子内に少なくとも２つのイソシアネート基を有する化合物及び下記一般式（Ａ）で表される構造を有するポリアルキレングリコール系重合体を含む混合物と、充填剤と、水とを含む。
Ｒ¹−（ＣＨ₂−ＣＨ（Ｒ²）−Ｏ）_n−Ｒ³ （Ａ）
（式中、Ｒ¹はヒドロキシル基、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基又はフェノキシ基を示し、Ｒ²は水素原子又はメチル基を示し、Ｒ³は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を示し、ｎは７≦ｎ≦２０の整数を示す。）

上記分子内に少なくとも２つのイソシアネート基を有する化合物としては、トリレン・ジイソシアネート、ジフェニルメタン・ジイソシアネート（以下、ＭＤＩという）、キシレン・ジイソシアネート、ヘキサメチレン・ジイソシアネート、ナフタレン・ジイソシアネートのような分子内に少なくとも２つの同種のイソシアネート基を有し、室温において液状を保つ化合物（モノメリック及びポリメリックの各種異性体を含む。）、又はこれらの化合物の中から選ばれた１種又は２種以上の化合物を含む混合物が挙げられる。このうち、上記イソシアネート基を有する化合物としては、より高い接着強度が得られ、コスト的にも優れることから、ＭＤＩが好ましい。

また、上記一般式（Ａ）で表される構造を有するポリアルキレングリコール系重合体としては、エチレングリコールやプロピレングリコール等のアルキレンオキシドの繰り返し単位からなる付加重合体構造のポリエーテル化合物が挙げられる。好ましい具体的な化合物として、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールモノプロピルエーテル、ポリエチレングリコールモノブチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールジエチルエーテル、ポリエチレングリコールジプロピルエーテル、ポリエチレングリコールジブチルエーテル、あるいはポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノエチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ポリプロピレングリコールモノブチルエーテル、ポリプロピレングリコールジメチルエーテル、ポリプロピレングリコールジエチルエーテル、ポリプロピレングリコールジプロピルエーテル、ポリプロピレングリコールジブチルエーテル等が挙げられる。

上記一般式（Ａ）において、ｎを上記範囲に限定したのは、例えば、分子量３００のＰＥＧ（ｎ＝６．４）のように、ｎが７未満のポリアルキレングリコール系重合体を用いると、上記イソシアネート基を有する化合物を十分に乳化できない不具合が生じ、一方、分子量９４７のＰＥＧ（ｎ＝２１）のように、ｎが２０を超えるポリアルキレングリコール系重合体を用いると、水分散性接着剤組成物が短時間で発泡する不具合があるからである。以上の理由から、一般式（Ａ）で表される構造を有するポリアルキレングリコール系重合体のうち、ｎが７〜２０のポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールモノエチルエーテル又はポリプロピレングリコールが好ましい。

また、上記充填剤としては、クレー、ベントナイト、カルシウム、マグネシウム等の炭酸塩や、硫酸カルシウム、ケイ酸カルシウム等のカルシウム化合物や、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、鉄等の金属酸化物又は水酸化物や、カーボン、ガラス、マイカ等の無機物の粉末又は繊維状物や、木屑、やし殻、籾殻、高粱等の粉末や、クルミ、桃等の種子殻粉や、小麦、米、芋デンプン、脂肪大豆、血粉、カゼイン等のタンパク質粉末又はデンプン質粉末が挙げられる。このうち、充填剤としては、所望の比重を有し、粒子径の調整がしやすく、またコスト的にも優れることから、炭酸カルシウム又はクレーが好ましい。また、水としては、特に限定しないが、イオン交換水又は蒸留水が好ましい。

そして、本発明の水分散性接着剤組成物は、これらの成分を所定の割合で含有する。上記ポリアルキレングリコール系重合体の割合は上記イソシアネート基を有する化合物１００質量部に対して３〜２０質量部であり、上記充填剤の割合が上記混合物１００質量部に対して１００〜４００質量部であり、上記水の割合が上記混合物１００質量部に対して２０〜２００質量部である。上記イソシアネート基を有する化合物は自己乳化性がないことから、ポリアルキレングリコール系重合体の割合が下限値未満では、組成物中にイソシアネート相と水相との相分離が発生してしまい、イソシアネート基を有する化合物が凝固して目的とする組成物が得られない。一方、上限値を越えると、水を添加した直後に発泡が生じるため、目的の組成物が得られない。

また、上記充填剤の割合が下限値未満では、水分散性接着剤組成物の粘度が低くなりすぎて、濡れ性が悪くなる。一方、上限値を越えると、水分散性接着剤組成物の粘度が高くなりすぎて、ロールコーターによる塗布性が悪くなる。このうち、充填剤の割合は、上記混合物１００質量部に対して１５０〜３００質量部であるのが好ましい。また、水の割合が下限値未満では、製造される積層材において良好な曲げ特性が得られない。一方、上限値を越えると、水分散性接着剤組成物の粘度が低くなりすぎて、濡れ性が悪くなる。このうち、水の割合は、上記混合物１００質量部に対して５０〜１５０質量部であるのが好ましい。

また、必要に応じて、界面活性剤、分散剤又は防腐剤等を添加することもできる。組成物の調製は、上記各成分を上述の割合となるように秤量し、先ず、上記イソシアネート基を有する化合物とポリアルキレングリコール系重合体を常温にて攪拌、混合し、これらの混合物を得る。次に、この混合物を規定量秤量した後、水を添加、混合し、更に充填剤を添加、混合することにより、本発明の水分散性接着剤組成物が得られる。

本発明の水分散性接着剤組成物では、後述する積層材の製造工程において、木質系材料を接合する際に、加熱圧締を行っても、その際に木質系材料から発生する水蒸気により積層材にパンクが発生するのを防止することができる。その理由は、接着剤の硬化反応に余剰の水分が効果的に使用されることで、木質系材料等に含まれる水分が低減し、木質系材料内部での膨張が抑制されるためである。

また、後述する積層材の製造工程において、リグノセルロース系の木質材料を用いて積層材を製造する場合、従来必要であった脱脂工程を省略することができる。その理由は、水分散性接着剤組成物の粘度が高く、リグノセルロース系の木質材料の表面への接着剤の濡れ性が向上するためである。

また、水を接着剤組成物の成分として含めることで、後述する積層材の製造工程において、硬化のための加熱圧締時間を大幅に短縮することができる。即ち、加熱圧締時間を短縮しても、従来と同様の強度を付与し、曲げ物性に優れた積層材を製造することができる。水を上記所定の割合で含めることで加熱圧締時間を短縮できるのは、接着剤層内部で発生する水蒸気により熱伝導性が向上し、接着剤の均一な硬化反応が促進されるからである。そのため、本発明の水分散性接着剤組成物は、木質系材料の接合を行う積層材の製造に適している。

次に、本発明の水分散性接着剤組成物を用いた積層材の製造方法について説明する。本発明の水分散性接着剤組成物は、上述の理由から、木質系材料の接着に適しており、特に高りゃん等のリグノセルロース系の木質材料を主材とする積層材の製造等に適している。なお、図１は、積層材１１の積層構造の一例を示すものであり、この例に限定されるものではない。

図１の例に示す積層材１１は、２層の高りゃん茎層１２と、その両面に配置された面材１３により構成される。高りゃん茎層１２は、複数の高りゃん茎１２ａがそれぞれ偏平な状態で互いに接着して構成され、高りゃん茎層１２を構成する高りゃん茎１２ａはそれぞれ表皮を脱脂した後、表皮、芯及び節を有したまま互いに平行にかつ密接に配列される。
なお、本発明の積層材の製造方法では、上述の理由から、高りゃん茎１２ａの表皮を脱脂する工程を省略することができる。高りゃん茎１２ａを偏平にするには、圧延機又はプレス機単独で行う方法或いはこれらを組合せた方法がある。具体例を挙げると、(a)圧延機のロール間隔を広げて高りゃん茎毎に仮圧延した後、高りゃん茎層を形成し、これらを積層してプレス機で更に高りゃん茎を圧縮成形する方法と、(b)圧延機のロール間隔を狭めて高りゃん茎毎に完全圧延した後、高りゃん茎層を形成し、これらを積層してプレス機で更に高りゃん茎を圧縮成形する方法と、(c)無圧延の高りゃん茎を複数配列して高りゃん茎層を形成し、茎層毎にプレス機で圧縮した後、これらを積層してプレス機で更に高りゃん茎を圧縮成形する方法等がある。

高りゃん茎層１２を形成するには、配列した複数の高りゃん茎１２ａが分散しないように、全ての高りゃん茎１２ａの両端を糸で結束するか、粘着テープや再湿テープを貼って一時的に仮止めするか、或いは糸状又は帯状に接着剤を塗布して全ての茎を結束するとよい。圧延した高りゃん茎１２ａで高りゃん茎層１２を形成する場合には、高りゃん茎１２ａをその圧延面が層表面及び層裏面となるように互いに平行にかつ密接に配列する。

高りゃん茎層１２の表面には、上述の本発明の水分散性接着剤組成物を接着剤として塗布する。接着剤組成物の塗布方法は、スプレーコーティング、カーテンフローコーティング、ロールコーティング、ディッピング等のいずれの方法でも可能であるが、使用する接着剤組成物の特性や生産性、塗布量の制御性等の面からロールコーティングが好ましい。

接着剤を塗布した後、複数の高りゃん茎層１２を積層し、その両面に面材１３を配置した積層体を加圧成形する。高りゃん茎層１２はその強度を高めるため、構成要素の高りゃん茎１２ａが高りゃん茎層１２毎に交差するように、例えば図１に示すように直交するように積層することがよい。この交差方向は斜交でもよく、またランダムな方向に交差させてもよい。また構成要素の高りゃん茎１２ａを全て同一方向に配列してもよく、この場合等方性はなくなるが、特定の方向における曲げ強度は極めて大きくなる。

加圧成形は、使用する接着剤、高りゃん茎層の積層数、積層材の目標比重等に応じて常温〜２５０℃の温度と０．３〜２．０ＭＰａの圧力で行うことができるが、接着効果を早めるため、温度１００〜１８０℃、圧力０．５〜１．５ＭＰａの条件で加熱圧締するのが望ましい。加熱圧締にはホットプレス等を用いることができる。その際、積層体をホットプレスの金属板で挟みつつ、その周囲にスペーサーを配置して行うことにより、積層材の比重及び厚さを所望の値に調整することができる。本発明の積層材の製造方法では、接着剤として本発明の水分散性接着剤組成物を用いるため、同条件による加熱圧締時間を大幅に短縮することができる。このようにして得られた積層材は、製造工程で発生するパンクが少なく、縦方向及び横方向における曲げ物性に非常に優れるため、薄畳の畳芯材等に好適に用いることができる。

図２に示すように、薄畳２０は、一般に、クッション材２３、ボード材２２、クッション材２３の順に積層された畳芯材２１と、この畳芯材２１の表面を覆う畳表２４とを備える。本発明の製造方法によって得られた積層材１１を、畳芯材２１の用途に用いた場合、図１に示す積層材１１の高りゃん茎層１２、面材１３が、図２に示す薄畳２０のボード材２２、クッション材２３に相当する。図２に示す薄畳２０を構成する畳表２４は、天然イ草、合成樹脂製イ草、和紙等によって形成することができる。畳表の厚さは、１．８〜４．０ｍｍの範囲が好ましい。

上述の本発明の積層材の製造方法により、畳芯材２１用の積層材１１を製造する場合、面材１３には、クッション材２３として通常用いられるポリエチレン又はポリプロピレン樹脂発泡体、絨毛フェルト、不織布、麻繊維等を用いることができる。クッション材２３の厚さは、１．０〜１０ｍｍの範囲が好ましい。

また、通常の畳においては、畳表の縁部を畳芯材の裏面側に回り込ませて固定する施工が一般的になされているが、薄畳は、通常、フローリング等の床面に直接敷いて利用されるため、このように施工した場合、裏面側に畳表の厚さの分の不陸が発生する。そのため、従来は、畳芯材の裏面周囲に、畳表の厚さと同程度の深さを有する切欠部位を設ける等の対策が採られている。しかし、この方法では、薄い畳芯材の一部を除去して切欠部位を設けるため、框部全体の強度が低下し、人が歩行して畳表の押圧を繰り返すと反りが発生する等の問題が生じる。

そのため、本発明の製造方法において、畳芯材２１用の積層材１１を製造するには、上記加熱圧締時に上記積層材１１の裏面を部分的に圧縮して直線状に凹んだ圧縮部を形成するのが好ましい。これにより、図２及び図３に示すように、畳芯材２１に、直線状に凹んだ圧縮部１１ａが形成される。圧縮部１１ａを形成する箇所は、図２及び図３に示す積層材１１（畳芯材２１）裏面の縁部のみならず、例えば図４に示すように、積層材１１裏面中央に格子状に設けることも可能であり、また、図５に示すように対角線状に設けることも可能である。これにより、上述の不陸の問題を解消すると共に、薄畳全体の強度を更に向上させることができる。圧縮部を形成する割合は、積層材の裏面の総面積１００％に対して５〜５０％とするのが好ましい。下限値未満では、強度を向上させる効果が得られ難く、上限値を越えると製造時にパンクが発生する場合がある。このうち、７〜２０％の範囲とするのが特に好ましい。

圧縮部を設ける方法は、上述した積層材の製造方法における加熱圧締の際に設ける。具体的には、ホットプレスを用いて上記温度、圧力の条件にて加熱圧締し、積層材を得た後、金属製のスペーサーを用いて、常温〜２５０℃、圧力０．３〜２．０ＭＰａの条件で加熱圧締する。或いは圧縮部の凹みに対応した凸部を有する金属製のスペーサーを用い、上記加熱圧締と同時に、上記条件と同じ条件で加熱圧締して形成する。

このようにして得られた積層材を、薄畳用の畳芯材として用いれば、薄型で、かつ軽量であり、設置した後に反りや捩じれ、収縮が生じ難く、しかも不陸の発生がない強度に優れた薄畳を製造することができる。

次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。

＜自己乳化性試験＞
イソシアネート基含有化合物としてクルードＭＤＩ（日本ポリウレタン製ミリオネートＭＲ−２００）を用意した。また、ポリアルキレングリコール系重合体としてポリエチレングリコール（分子量４００、ｎ＝８．７）、ポリエチレングリコールモノエチルエーテル（分子量７５０、ｎ＝１６）、ポリプロピレングリコール（分子量１０００、ｎ＝１６．９）の３種を用意し、上記イソシアネート基含有化合物１００質量部に対する各ポリアルキレングリコール系重合体の添加量を、それぞれ以下の表１に示す割合で添加して混合物を得た。得られた混合物について、自己乳化性発現の有無を調べた。その結果を以下の表１に示す。

なお、表１中、「Ｙ」は、乳化の発現がみられた場合を示し、「Ｎ」は乳化の発現がみられない又は乳化が一端起こっても発泡が速く、短時間で分離した場合を示す。

表１から明らかなように、ポリエチレングリコールモノエチルエーテルでは、イソシアネート基含有化合物１００質量部に対して３〜２０質量部の割合で添加することにより、自己乳化性が発現することが確認された。また、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールでは、イソシアネート基含有化合物１００質量部に対して４〜２０質量部の割合で添加することにより、自己乳化性が発現することが確認された。

＜実施例１〜５、比較例１〜１２＞
上記自己乳化性試験において、イソシアネート基含有化合物１００質量部にポリエチレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールをそれぞれ４質量部添加して得られた３種の混合物を用いて、水分散性接着剤組成物を調製した。具体的には、充填剤として重質炭酸カルシウム（丸尾カルシウム製、「Ｒ重炭」、平均粒子径１００μｍ）を、水としてイオン交換水を用意し、これらを上記混合物１００質量部に対する割合が、表２に示す割合となるように、攪拌機を用いて、常温で混合することにより、水分散性接着剤組成物を得た。

＜比較試験及び評価１＞
実施例１〜５及び比較例１〜１２の水分散性接着剤組成物について、濡れ性及びロールコーターによる塗布性を評価した。
(i) 濡れ性：脱脂処理を行っていない高りゃん茎に接着剤を塗布し、接着剤の「はじき」の有無を評価した。
(ii)塗布性：テスト用ロールコーターを用いて、２時間後の接着剤の「粘度上昇」の有無を評価した。

表２から明らかなように、実施例１〜５と比較例１〜１０とを比較すると、充填剤の割合を混合物１００質量部に対して１００〜４００質量部とし、かつ水の割合を混合物１００質量部に対して２０〜２００質量部とした実施例１〜５では、濡れ性及びロールコーターによる塗布性のいずれの評価においても、良好な結果が得られた。一方、充填剤又は水の割合が上記範囲から外れた比較例１〜４、比較例７〜１０では、濡れ性及びロールコーターによる塗布性のいずれかの評価において、良好な結果が得られなかった。

また、比較例５，６、水を添加しない比較例１１、水及びポリアルキレングリコール系重合体を添加しない比較例１２では、濡れ性及びロールコーターによる塗布性のいずれの評価においても、良好な結果が得られたものの、後述の曲げ特性の評価において十分な強度が得られなかった。

＜比較試験及び評価２＞
実施例１〜５及び比較例５，６，１１，１２で調製した接着剤組成物をそれぞれ実施例６〜１０及び比較例１３〜１６とし、この接着剤組成物を用いて、図１に示す、高りゃん茎を用いた積層材を製造した。その際、加熱圧締時間を以下の表２に示す条件とした時の積層材の製造の可否、及び製造された積層材の比重、曲げ強度及びヤング率にを評価した。

なお、加熱圧締時の温度はいずれも１５０℃とし、圧力は１．０ＭＰａとした。その結果を以下の表３に示す。また、表３中、「Ａ」は、積層材にパンクが発生することなく製造できた場合を示し、「Ｂ」は、積層材の一部にパンクが発生した場合を示し、「Ｃ」は、接着剤の硬化不良のため、積層材を製造できなかった場合を示す。
(i) 比重：積層材の重量及び容積を実測し、これらの値から算出した。
(ii) 曲げ強度：積層材より幅５０ｍｍ、厚み３〜７ｍｍ、長さ３００ｍｍの試験片を作成し、圧縮剪断測定装置を用いて測定した。
(iii) ヤング率：上記測定された曲げ強度と実測した撓み量から算出した。

表２から明らかなように、比較例５の接着剤組成物を用いて積層材の製造を行った比較例１３、比較例６の接着剤組成物を用いて積層材の製造を行った比較例１４では、加熱圧締時間を２分とした場合には、積層材の一部にパンクの発生が見られた。また、比較例１１の接着剤組成物を用いて積層材の製造を行った比較例１５、比較例１２の接着剤組成物を用いて積層材の製造を行った比較例１６では、加熱圧締時間が４分では、積層材の一部にパンクの発生し、２分では、接着剤の硬化不良のため、積層材を得ることができなかった。これに対し、実施例６〜１０では、加熱圧締時間を２〜１０分とした場合のいずれにおいてもパンクを発生させることなく、積層材を製造することができた。

また、比較例１３、比較例１４では、加熱圧締時間を４分以上にすれば、パンクを発生させることなく、積層材を製造することができたものの、加熱圧締時間を８分とした場合でも、曲げ強度及びヤング率の値が低く、十分な強度が得られなかった。また、比較例１５、比較例１６では、加熱圧締時間を８分とした場合には、曲げ強度及びヤング率が非常に高い値を示し、十分な強度が得られたものの、加熱圧締時間を４分とした場合には大幅にこれらの値が低下した。これに対し、実施例６〜１０では、加熱圧締時間を４分、８分とした場合のいずれにおいても、曲げ強度及びヤング率の値が高い値を示し、十分な強度が得られた。

＜比較試験及び評価３＞
実施例１及び比較例１２で調製した接着剤組成物をそれぞれ実施例１１及び比較例１７とし、この接着剤組成物を用いて、図１に示す、高りゃん茎を用いた積層材を製造した。その際、加熱圧締時間、及び圧縮部を形成する割合（積層材の裏面の総面積１００％に対する割合）を以下の表４に示す条件とした時のパンクの発生の有無を評価した。

なお、加熱圧締時の温度はいずれも１５０℃とし、圧力は１．０ＭＰａとした。また、表４中、「Ｙ」は、積層材にパンクが発生することなく製造できた場合を示し、「Ｎ」は、積層材にパンクが発生した場合を示す。

表４から明らかなように、比較例１２の接着剤組成物を用いて積層材の製造を行った比較例１７では、加熱圧締時間を８分としても圧縮部の割合を４０％以上とすると、パンクが生じ、却って強度を低下させてしまい、良質な積層材を製造することができなかった。

これに対し、実施例２の接着剤組成物を用いて積層材の製造を行った実施例１１では、加熱圧締時間を６分以上にすれば、圧縮部の割合を４０％〜５０％としてもパンクを発生することなく、強度の高い積層材を製造することができた。

本発明の水分散性接着剤は、木質系材料、特に高りゃん等のリグノセルロース系の木質材料を主材とする積層材の製造等に利用できる。

１１積層材
１２高りゃん茎層
１２ａ高りゃん茎
１３面材

Claims

分子内に少なくとも２つのイソシアネート基を有する化合物及び一般式（Ａ）で表される構造を有するポリアルキレングリコール系重合体を含む混合物と、充填剤と、水とを含み、
前記ポリアルキレングリコール系重合体の割合が前記イソシアネート基を有する化合物１００質量部に対して３〜２０質量部であり、
前記充填剤の割合が前記混合物１００質量部に対して１００〜４００質量部であり、
前記水の割合が前記混合物１００質量部に対して２０〜２００質量部である木質系材料の接着に用いられる水分散性接着剤組成物を、１層又は２層以上の高りゃん茎層の両面に塗布した後、前記高りゃん茎層の両面に面材を配置してなる積層体を加熱圧締する積層材の製造方法。
Ｒ¹−（ＣＨ₂−ＣＨ（Ｒ²）−Ｏ）_n−Ｒ³ （Ａ）
（式中、Ｒ¹はヒドロキシル基、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基又はフェノキシ基を示し、Ｒ²は水素原子又はメチル基を示し、Ｒ³は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を示し、ｎは７≦ｎ≦２０の整数を示す。）
前記化合物がジフェニルメタン・ジイソシアネートを主成分とする化合物である請求項１記載の積層材の製造方法。
前記加熱圧締時に前記積層材の裏面を部分的に圧縮して直線状に凹んだ圧縮部を形成し、前記圧縮部を形成する割合を前記積層材の裏面の総面積１００％に対して５〜５０％とする請求項１又は２記載の積層材の製造方法。