JP6793341B2 - Manufacturing method of powder adhesive for thermal pressure molding - Google Patents

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Description

本発明は、熱圧成形用粉末接着剤の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a powder adhesive for hot pressure molding.

従来より、熱圧成形用接着剤として、バイオマス由来のものが知られており、例えば、カゼインや大豆グルー、ニカワ等が例示される。しかしながら、これらのバイオマス由来の熱圧成形用接着剤では、接着強度等の物性等が必ずしも十分とはいえず、ユリア、メラミン、フェノール等の石油由来熱硬化性樹脂を主成分とする接着剤に置き換わっていった。現在では、これらの石油由来熱硬化性樹脂を主成分とする接着剤を用いて合板、パーティクルボード、繊維板等の木質ボードが製造されている。 Conventionally, as an adhesive for hot pressure molding, one derived from biomass has been known, and examples thereof include casein, soybean glue, and nikawa. However, these biomass-derived thermosetting adhesives do not always have sufficient physical properties such as adhesive strength, and are used as adhesives containing petroleum-derived thermosetting resins such as urea, melamine, and phenol as main components. It was replaced. At present, wood boards such as plywood, particle board, and fiberboard are manufactured using an adhesive containing these petroleum-derived thermosetting resins as main components.

このような石油由来熱硬化性樹脂を主成分とする熱圧成形用接着剤には、希釈剤や溶媒として有機溶剤が用いられるとともに、しばしば硬化剤としてホルムアルデヒドが添加されている。このような熱圧成形用接着剤を用いて製造された木質ボードからのホルムアルデヒドの放散が問題となっており、種々の低減策が施されているが、ホルムアルデヒドの放散を完全に抑制することはできていない。また、ホルムアルデヒドを放散しない石油由来熱硬化性樹脂であるイソシアネート系の接着剤も開発されているが、水分との反応や金属との結合等が課題となっており、広くは普及していない。 In such a thermosetting adhesive containing a petroleum-derived thermosetting resin as a main component, an organic solvent is used as a diluent or a solvent, and formaldehyde is often added as a curing agent. Emission of formaldehyde from wood boards manufactured using such thermal pressure molding adhesives has become a problem, and various reduction measures have been taken, but it is not possible to completely suppress the emission of formaldehyde. Not done. In addition, isocyanate-based adhesives, which are petroleum-derived thermosetting resins that do not emit formaldehyde, have also been developed, but have not been widely used due to problems such as reaction with water and bonding with metals.

一方、木材や樹皮等に含まれるポリフェノール類であるタンニンやリグニンは、製材やパルプ利用において廃棄物となるため、これを有効利用しようという試みが古くからなされてきた。例えば、タンニンやリグニンは、化学構造がフェノール樹脂に類似していることから、フェノール樹脂と同様にホルムアルデヒドと反応、縮合させて接着剤として用いることが検討されてきた(特許文献1参照)。さらに、フェノール樹脂のメチロール基との反応を期待して、フェノール樹脂にタンニンやリグニンを添加し、フェノール樹脂の高分子骨格の中にこれらのポリフェノール類化合物を取り込む検討もなされてきた(非特許文献1、2参照)。 On the other hand, tannins and lignins, which are polyphenols contained in wood and bark, become wastes in lumber and pulp utilization, and attempts have been made for a long time to effectively utilize them. For example, since tannin and lignin have a chemical structure similar to that of a phenol resin, it has been studied to react and condense with formaldehyde in the same manner as the phenol resin and use it as an adhesive (see Patent Document 1). Furthermore, in anticipation of a reaction with the methylol group of the phenol resin, studies have been made on adding tannins and lignins to the phenol resin and incorporating these polyphenol compounds into the polymer skeleton of the phenol resin (non-patent documents). See 1 and 2).

また、タンニンやリグニンの有効利用を目的とする他の試みとしては、例えば、タンニンやリグニンのフェノール性水酸基とポリイソシアネートを反応させてウレタン樹脂とすること等が検討されている(非特許文献2参照)。 Further, as another attempt for effective utilization of tannin or lignin, for example, reaction of a phenolic hydroxyl group of tannin or lignin with a polyisocyanate to form a urethane resin has been studied (Non-Patent Document 2). reference).

しかしながら、タンニンやリグニンをホルムアルデヒドと反応させる場合、残留した未反応のホルムアルデヒドや、反応生成物の加水分解によって発生したホルムアルデヒドが雰囲気中に放散されるという問題がある。また、タンニンやリグニンの反応性が、従来のフェノール樹脂よりも低いため、接着強度等の物性と生産性が劣り、前記の技術は広く実用化されていないのが現状である。 However, when tannin or lignin is reacted with formaldehyde, there is a problem that residual unreacted formaldehyde and formaldehyde generated by hydrolysis of the reaction product are released into the atmosphere. Further, since the reactivity of tannin and lignin is lower than that of the conventional phenol resin, the physical properties such as adhesive strength and productivity are inferior, and the above-mentioned technique has not been widely put into practical use at present.

こうした中、多価カルボン酸及び糖類を主成分とした熱圧成形用接着剤を用いて木質小片からなる木質ボードを製造することが提案されている(特許文献2、3参照)。特許文献3では、さらにパラトルエンスルホン酸やリン酸塩や有機チタン化合物を触媒として添加することが提案されている。 Under these circumstances, it has been proposed to produce a wood board made of small wood pieces by using a thermal pressure molding adhesive containing polyvalent carboxylic acid and saccharides as main components (see Patent Documents 2 and 3). Patent Document 3 further proposes the addition of paratoluenesulfonic acid, phosphate, or an organic titanium compound as a catalyst.

上記の特許文献2、3に記載された熱圧成形用接着剤を用いて、例えば、床材等に使用される木質ボードを製造する場合には、原材料の木質小片等に、直接多価カルボン酸及び糖類、さらに触媒等を分散させて混合し、これを熱圧成形して木質ボードとしている。 When a wood board used for a floor material or the like is manufactured by using the thermal pressure molding adhesive described in Patent Documents 2 and 3 described above, for example, a polyvalent carboxylic acid is directly applied to a wood piece or the like as a raw material. Acids, sugars, catalysts, etc. are dispersed and mixed, and this is hot-press molded to form a wood board.

特許第3796604号公報Japanese Patent No. 3796604 国際公開第2010/001988号International Publication No. 2010/001988 特開2012−214687号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-214687

「木質新素材ハンドブック」技報堂出版p.361"New Wood Material Handbook" Gihodo Publishing p.361 「ウッドケミカルスの新展開」シーエムシー出版p.225(2007)"New Developments in Wood Chemicals" CMC Publishing p.225 (2007)

しかしながら、特許文献2、3に記載された熱圧成形用接着剤はいずれも液状接着剤であり、木質小片等の木質ボード原料に接着剤を供給した後、接着剤を硬化させるため、接着剤中の水分や有機溶剤を蒸発、乾燥させる工程が必要であった。そのため、作業環境中にホルムアルデヒドが放散されたり、揮発した有機溶剤のエアロゾルが放出されるという問題や、木質ボードの成形時間が長くなるという問題があり、作業環境の向上や、乾燥工程の短縮化による生産性の向上に更なる改良の余地があった。また、特許文献2、3の熱圧成形用接着剤では、接着剤組成物中に糖類、特にスクロースを含有する必要が有り、接着剤原料の製造コスト削減が望まれていた。 However, the adhesives for thermal pressure molding described in Patent Documents 2 and 3 are all liquid adhesives, and since the adhesive is supplied to a wood board raw material such as a small piece of wood and then the adhesive is cured, the adhesive is used. A step of evaporating and drying the water and organic solvent inside was required. Therefore, there are problems that formaldehyde is released into the work environment, aerosol of volatilized organic solvent is released, and the molding time of the wood board becomes long, which improves the work environment and shortens the drying process. There was room for further improvement in improving productivity. Further, in the adhesives for thermal pressure molding of Patent Documents 2 and 3, it is necessary to contain saccharides, particularly sucrose, in the adhesive composition, and it has been desired to reduce the production cost of the adhesive raw material.

本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、低コストで、環境へ負担が少なく、しかも作業環境の向上や乾燥工程の短縮が可能な半硬化状態にある熱圧成形用粉末接着剤を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is for thermal pressure molding in a semi-cured state, which is low cost, has a small burden on the environment, and can improve the working environment and shorten the drying process. The subject is to provide a powder adhesive.

本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。 The present invention is characterized by the following in order to solve the above problems.

すなわち、本発明の半硬化状態にある熱圧成形用粉末接着剤は、木粉を蒸煮処理又は加熱水蒸気処理した後に、多価カルボン酸と混合し、加熱処理することを特徴とする。 That is, the powder adhesive for hot pressure molding in the semi-cured state of the present invention is characterized in that wood powder is steamed or steamed and then mixed with a polyvalent carboxylic acid and heat treated.

本発明によれば、低コストで、環境へ負担が少なく、しかも作業環境の向上や乾燥工程の短縮が可能な半硬化状態にある熱圧成形用粉末接着剤を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a powder adhesive for hot pressure molding which is in a semi-cured state, which is low in cost, has less burden on the environment, and can improve the working environment and shorten the drying process.

以下に、本発明の実施形態について説明する。本実施形態の半硬化状態にある熱圧成形用粉末接着剤の製造方法は、木粉を蒸煮処理又は加熱水蒸気処理した後に、多価カルボン酸と混合し、加熱処理することを特徴としている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The method for producing a powder adhesive for hot pressure molding in a semi-cured state of the present embodiment is characterized in that wood powder is steamed or steamed and then mixed with a polyvalent carboxylic acid and heat treated.

本実施形態の熱圧成形用粉末接着剤の製造方法では、木粉を蒸煮処理又は加熱水蒸気処理することにより、木粉中のヘミセルロースの加水分解が生じ、後述の多価カルボン酸と反応可能なオリゴ糖、二糖類、単糖類等の糖類が生じると考えられる。このようなヘミセルロースの加水分解反応は、単に、乾燥機や熱板等の加熱装置を用いて木粉を加熱した場合には認められず、木粉を蒸煮処理又は加熱水蒸気処理といった湿潤条件下で加熱した場合に顕著に確認することができる。そのため、特許文献2、3に記載された熱圧成形用接着剤のように、接着剤原料に直接糖類を配合しなくとも、木粉由来のヘミセルロースが分解されて生じる糖類により、木質小片等を相互に接着可能とするのに十分な接着性を接着剤に付与することができる。このことは、接着剤原料のコストダウンにつながる。 In the method for producing a powder adhesive for thermal pressure molding of the present embodiment, hemicellulose in the wood flour is hydrolyzed by steaming or heat-steaming the wood flour, and can react with the polyvalent carboxylic acid described later. It is considered that saccharides such as oligosaccharides, disaccharides and monosaccharides are produced. Such a hydrolysis reaction of hemicellulose is not observed when the wood powder is simply heated using a heating device such as a dryer or a hot plate, and the wood powder is subjected to wet conditions such as steaming treatment or heated steam treatment. It can be remarkably confirmed when heated. Therefore, unlike the adhesives for thermal pressure molding described in Patent Documents 2 and 3, even if saccharides are not directly added to the adhesive raw material, wood chips and the like can be produced by the saccharides produced by decomposing hemicellulose derived from wood flour. It is possible to impart sufficient adhesiveness to the adhesive so that it can be adhered to each other. This leads to cost reduction of the adhesive raw material.

本実施形態の熱圧成形用粉末接着剤の製造方法では、木粉の蒸煮処理として、従来公知の方法を適宜使用することができるが、加熱水蒸気のロスを抑え、しかも100℃以上の高温状態を維持することができる点から、オートクレーブ処理を行うことが好ましく考慮される。蒸煮処理時の条件としては、例えば120℃〜200℃の範囲の温度で10分〜30分程度の処理時間とすることが例示される。蒸煮処理時の条件が上記の範囲内であれば、ヘミセルロースを分解させて接着性の付与に必要十分な量の糖類を生成させることが可能である。 In the method for producing a powder adhesive for hot pressure molding of the present embodiment, a conventionally known method can be appropriately used as the steaming treatment of wood powder, but the loss of heated steam is suppressed and the temperature is in a high temperature state of 100 ° C. or higher. It is preferably considered that the autoclave treatment is performed from the viewpoint that the above can be maintained. Examples of the conditions for the steaming treatment include a treatment time of about 10 to 30 minutes at a temperature in the range of 120 ° C. to 200 ° C. If the conditions during the steaming treatment are within the above ranges, hemicellulose can be decomposed to produce a sufficient amount of saccharides necessary for imparting adhesiveness.

また、本実施形態の熱圧成形用粉末接着剤の製造方法では、加熱水蒸気処理が過熱水蒸気処理であることが好ましく考慮される。過熱水蒸気処理は、従来公知のバッチ式過熱水蒸気処理装置や過熱水蒸気連続炉などの装置を適宜使用して行うことができる。加熱水蒸気処理及び過熱水蒸気処理の条件としては、例えば、120℃〜300℃の範囲の温度で10分〜30分程度の処理時間とすることが例示される。加熱水蒸気処理時及び過熱水蒸気処理時の条件が上記の範囲内であれば、ヘミセルロースを分解させて接着性の付与に必要十分な量の糖類を生成させることが可能である。 Further, in the method for producing a powder adhesive for hot pressure molding of the present embodiment, it is preferably considered that the heated steam treatment is a superheated steam treatment. The superheated steam treatment can be carried out by appropriately using a device such as a conventionally known batch type superheated steam treatment device or a superheated steam continuous furnace. Examples of the conditions for the heated steam treatment and the superheated steam treatment include a treatment time of about 10 minutes to 30 minutes at a temperature in the range of 120 ° C. to 300 ° C. When the conditions during the heated steam treatment and the superheated steam treatment are within the above ranges, hemicellulose can be decomposed to produce a sufficient amount of saccharides necessary for imparting adhesiveness.

本実施形態の熱圧成形用粉末接着剤の製造方法において使用可能な木粉として、例えば、間伐材や建築解体材を主とするものが例示される。間伐材由来の木粉としては、例えば、マツ、スギ、ヒノキ等の針葉樹、又はラワン、カポール、ポプラ等の広葉樹を粉砕したものが例示される。また、建築解体材由来の木粉としては、例えば、木質合板、パーティクルボード、中密度繊維板、配向性ストランドボード等の木質ボードの廃材を粉砕したもの等が例示される。さらに、竹や籾殻等の農産廃棄物を切断、粉砕したものを適宜使用することもできる。このような木粉は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用して用いてもよい。 Examples of wood powder that can be used in the method for producing a powder adhesive for thermal pressure molding of the present embodiment include thinned wood and building demolition wood. Examples of wood flour derived from thinned wood include crushed coniferous trees such as pine, sugi, and cypress, and hardwoods such as lauan, kapol, and poplar. Examples of wood powder derived from building demolition materials include crushed waste wood boards such as wood plywood, particle board, medium density fiberboard, and oriented strand board. Further, cut and crushed agricultural waste such as bamboo and rice husks can be appropriately used. Such wood flour may be used alone or in combination of two or more.

木粉の粒子径は、特に限定されないものの、粉末接着剤として用いることから、例えば、0.1mm〜2mmの範囲が例示され、分散性を考慮すると粒子径がより小さい方が好ましい。 Although the particle size of the wood powder is not particularly limited, it is used as a powder adhesive. Therefore, for example, the range of 0.1 mm to 2 mm is exemplified, and it is preferable that the particle size is smaller in consideration of dispersibility.

本実施形態の熱圧成形用粉末接着剤の製造方法において使用可能な多価カルボン酸は、複数のカルボキシル基を有している化合物であれば特に限定されない。これらの多価カルボン酸としては、例えば、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、コハク酸、シュウ酸、アジピン酸、マロン酸、フタル酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等を挙げることができる。また、グルタル酸(1,5−ペンタン二酸)、グルコン酸、グルタコン酸、ペンテン二酸等も挙げられる。さらに、これらの多価カルボン酸の無水物も使用できる。中でも、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、セバシン酸、イタコン酸等は、植物を原料として製造しているため、より好適に用いことができ、特に、多価カルボン酸がクエン酸であることがさらに好ましく考慮される。植物を原料とする多価カルボン酸を用いる場合、化石資源の使用が抑制できるため、環境へ負担が少なく熱圧成形用粉末接着剤を得ることができる。これらの多価カルボン酸は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用して用いてもよい。なお、多価カルボン酸は、文献によってはポリカルボン酸と表記される場合もある。 The polyvalent carboxylic acid that can be used in the method for producing a powder adhesive for thermal pressure molding of the present embodiment is not particularly limited as long as it is a compound having a plurality of carboxyl groups. Examples of these polyvalent carboxylic acids include citric acid, tartaric acid, malic acid, succinic acid, oxalic acid, adipic acid, malonic acid, phthalic acid, sebacic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid and the like. it can. In addition, glutaric acid (1,5-pentanedioic acid), gluconic acid, glutaconic acid, pentendioic acid and the like can also be mentioned. In addition, anhydrides of these polyvalent carboxylic acids can also be used. Among them, citric acid, tartaric acid, malic acid, gluconic acid, sebacic acid, itaconic acid and the like can be used more preferably because they are produced from plants, and in particular, the polyvalent carboxylic acid is citric acid. Is even more preferably considered. When a polyvalent carboxylic acid made from a plant is used, the use of fossil resources can be suppressed, so that a powder adhesive for thermal pressure molding can be obtained with less burden on the environment. These polyvalent carboxylic acids may be used alone or in combination of two or more. The polycarboxylic acid may be referred to as a polycarboxylic acid depending on the literature.

このような熱圧成形用粉末接着剤の製造方法において、木粉を蒸煮処理又は加熱水蒸気処理し、多価カルボン酸と混合して得られる混合物を加熱処理した場合、以下の反応が生じ、接着性を有する反応生成物が生成されると推定される。 In such a method for producing a powder adhesive for thermal pressure molding, when wood powder is steam-treated or heat-steam-treated and a mixture obtained by mixing with a polyvalent carboxylic acid is heat-treated, the following reaction occurs and adhesion occurs. It is presumed that a reaction product having sex is produced.

すなわち、木粉由来のヘミセルロースの分解物であるオリゴ糖や、スクロース等の二糖類の酸加水分解が進行する。この酸加水分解によりグルコースやフルクトース等の単糖類が生じ、これらの単糖類が多価カルボン酸との共存下で加熱されることにより、脱水反応が生じる。特に、単糖類であるフルクトースの脱水反応により、反応生成物として5−(ヒドロキシメチル)フルフラールが生じる。糖変性物の一種であるフルフラールは、さらなる加熱により、熱硬化性樹脂のフラン樹脂となり、フラン樹脂は多価カルボン酸の存在下で硬化可能となる。このため、木粉を蒸煮処理又は加熱水蒸気処理し、多価カルボン酸と混合して得られる混合物を熱硬化性の接着剤として用いることができる。また、単糖類の中でもグルコースは、脱水縮合反応により糖エステルポリマーとなり、木質ボードの原料である木質小片間の空隙に充填されて硬化する。このため、前記フラン樹脂と同様に、糖エステルポリマーを熱硬化性の接着剤として用いることができる。なお、加熱処理後の多価カルボン酸は顕著な変性はないものと考えられ、多価カルボン酸のままの形で残存する。 That is, acid hydrolysis of oligosaccharides, which are decomposition products of hemicellulose derived from wood flour, and disaccharides such as sucrose, proceeds. This acid hydrolysis produces monosaccharides such as glucose and fructose, and these monosaccharides are heated in the coexistence with a polyvalent carboxylic acid to cause a dehydration reaction. In particular, the dehydration reaction of fructose, which is a monosaccharide, produces 5- (hydroxymethyl) furfural as a reaction product. Furfural, which is a kind of sugar-modified product, becomes a thermosetting resin, furan resin, by further heating, and the furan resin can be cured in the presence of a polyvalent carboxylic acid. Therefore, a mixture obtained by steaming or steaming wood powder and mixing it with a polyvalent carboxylic acid can be used as a thermosetting adhesive. Among the monosaccharides, glucose becomes a sugar ester polymer by a dehydration condensation reaction, and is filled in the voids between the wood pieces, which are the raw materials of the wood board, and hardened. Therefore, like the furan resin, the sugar ester polymer can be used as a thermosetting adhesive. It is considered that the polyvalent carboxylic acid after the heat treatment is not significantly modified, and remains in the form of the polyvalent carboxylic acid.

木粉と多価カルボン酸の配合割合は、特に限定されるものではないが、通常、熱圧成形用粉末接着剤全量に対して木粉が80〜20質量%程度、多価カルボン酸が20〜80質量%程度であることが考慮される。木粉と多価カルボン酸の配合割合が上記の範囲内であれば、得られる熱圧成形用粉末接着剤に接着性を付与するために必要十分なフラン樹脂及び糖エステルポリマーを生成することが可能である。また、得られる熱圧成形用粉末接着剤を半硬化状態(いわゆるBステージ)とすることができ、取り扱いが容易となる。 The blending ratio of the wood powder and the polyvalent carboxylic acid is not particularly limited, but usually, the wood powder is about 80 to 20% by mass and the polyvalent carboxylic acid is 20 with respect to the total amount of the powder adhesive for hot pressure molding. It is considered that it is about 80% by mass. When the blending ratio of the wood powder and the polyvalent carboxylic acid is within the above range, it is possible to produce a furan resin and a sugar ester polymer necessary and sufficient for imparting adhesiveness to the obtained powder adhesive for hot pressure molding. It is possible. Further, the obtained powder adhesive for hot pressure molding can be put into a semi-cured state (so-called B stage), which facilitates handling.

木粉を蒸煮処理又は加熱水蒸気処理し、多価カルボン酸と混合して得られる混合物を加熱処理する際の温度条件は、特に限定されないが、例えば、100℃〜200℃の範囲が例示される。 The temperature conditions for heat-treating the mixture obtained by steaming or heat-steaming wood powder and mixing it with a polyvalent carboxylic acid are not particularly limited, and examples thereof include a range of 100 ° C. to 200 ° C. ..

このように、木粉を蒸煮処理又は加熱水蒸気処理し、多価カルボン酸と混合して得られる混合物を加熱処理し、次いで、必要に応じて粉末化することにより、半硬化状態にある熱圧成形用粉末接着剤を得ることができる。粉末化の方法としては、粉砕機等の従来公知の粉末化手段を用いて粉末化する方法等が例示される。また、熱圧成形用粉末接着剤の機能を損なわない限り、賦形剤等を配合することも考慮される。 In this way, the wood powder is steamed or heated with steam, and the mixture obtained by mixing with the polyvalent carboxylic acid is heat-treated, and then powdered as necessary to obtain a heat pressure in a semi-cured state. A powder adhesive for molding can be obtained. Examples of the pulverization method include a method of pulverizing using a conventionally known pulverizing means such as a crusher. Further, as long as the function of the powder adhesive for hot pressure molding is not impaired, it is considered to add an excipient or the like.

また、上記のとおりの加熱処理による反応が完了した状態の多価カルボン酸及び糖変性物の反応生成物を接着性成分として含有する接着剤原料は、水溶性を示し、かつ熱可塑性の性状を示す。このため、一旦、水中に前記接着剤原料を分散させた後、従来公知の方法で乾燥、粉末化することにより、半硬化状態にある熱圧成形用粉末接着剤を得ることもできる。 In addition, the adhesive raw material containing the reaction product of the polyvalent carboxylic acid and the sugar-modified product in the state where the reaction by the heat treatment as described above is completed as an adhesive component exhibits water solubility and thermoplastic properties. Shown. Therefore, it is also possible to obtain a powder adhesive for thermal pressure molding in a semi-cured state by once dispersing the adhesive raw material in water and then drying and powdering it by a conventionally known method.

本実施形態の熱圧成形用粉末接着剤の製造方法では、木粉を蒸煮処理または加熱水蒸気処理し、多価カルボン酸と混合して得られる混合物に、硫酸アンモニウム又は塩化アンモニウムを添加することが好ましく考慮される。硫酸アンモニウムや塩化アンモニウムは、本発明の熱圧成形用粉末接着剤を用いて木質ボードを製造する際に、木質ボードの原料である木質小片中のセルロースの水酸基と多価カルボン酸とのエステル化反応を促進させる反応触媒として配合するものである。 In the method for producing a powder adhesive for thermal pressure molding of the present embodiment, it is preferable to add ammonium sulfate or ammonium chloride to a mixture obtained by steaming or heat-steaming wood powder and mixing it with a polyvalent carboxylic acid. Will be considered. Ammonium sulfate and ammonium chloride are used for the esterification reaction between the hydroxyl group of cellulose in the wood piece, which is the raw material of the wood board, and the polyvalent carboxylic acid when the wood board is manufactured using the powder adhesive for hot pressure molding of the present invention. It is compounded as a reaction catalyst that promotes.

通常、多価カルボン酸と、木質小片中のセルロースの水酸基とのエステル化反応は、比較的ゆっくりと時間をかけて進行する。そこで、触媒として少なくとも硫酸アンモニウム又は塩化アンモニウムを配合することにより、エステル化の反応時間を短縮することができる。 Usually, the esterification reaction between a polyvalent carboxylic acid and a hydroxyl group of cellulose in a piece of wood proceeds relatively slowly over time. Therefore, the reaction time of esterification can be shortened by blending at least ammonium sulfate or ammonium chloride as a catalyst.

硫酸アンモニウム又は塩化アンモニウムの配合割合は特に限定されるものではないが、通常、熱圧成形用粉末接着剤全量に対して20質量%以下、好ましくは10質量%未満であることが考慮される。触媒の配合割合を上記の範囲とすることにより、エステル化の反応時間をより短縮することができ、得られる木質ボードの耐水性を向上させることが可能となる。なお、これらの反応触媒は比較的酸性の弱い塩であるため母材の強度は維持される。 The blending ratio of ammonium sulfate or ammonium chloride is not particularly limited, but it is usually considered that it is 20% by mass or less, preferably less than 10% by mass, based on the total amount of the powder adhesive for hot pressure molding. By setting the mixing ratio of the catalyst in the above range, the reaction time for esterification can be further shortened, and the water resistance of the obtained wood board can be improved. Since these reaction catalysts are relatively weak salts, the strength of the base metal is maintained.

このようにして得られた熱圧成形用粉末接着剤を、前述のとおり木質小片の集合体と混合してさらに加熱すると、熱圧成形用粉末接着剤の硬化反応が進行し、完全に硬化が完了する。この硬化反応では、前記フラン樹脂や前記糖エステルポリマー等の糖変性物の反応生成物は、比較的分子量が大きく、靭性的な補助接着剤として働く。一方、多価カルボン酸は、木質小片中のセルロースの水酸基とエステル化反応を起こし、比較的分子量が小さい状態で強固に硬化する。すなわち、本実施形態の熱圧成形用粉末接着剤を用いて木質ボードを製造すると、糖変性物の反応生成物と多価カルボン酸の各々異なる硬化反応により、曲げ強度を損なうことなく実用に耐えうる耐水性を有する木質ボードを製造することができる。 When the powder adhesive for hot pressure molding thus obtained is mixed with an aggregate of wood pieces as described above and further heated, the curing reaction of the powder adhesive for hot pressure molding proceeds and the powder adhesive is completely cured. Complete. In this curing reaction, the reaction products of sugar-modified products such as the furan resin and the sugar ester polymer have a relatively large molecular weight and act as a tough auxiliary adhesive. On the other hand, the polyvalent carboxylic acid undergoes an esterification reaction with the hydroxyl group of cellulose in the woody small pieces, and is firmly cured in a state where the molecular weight is relatively small. That is, when a wood board is manufactured using the powder adhesive for thermal pressure molding of the present embodiment, it can withstand practical use without impairing the bending strength due to different curing reactions of the reaction product of the sugar modified product and the polyvalent carboxylic acid. It is possible to produce a wood board having water resistance.

また、本実施形態の熱圧成形用粉末接着剤の製造方法により得られる接着剤は、上記のように、反応系内に有機溶剤やホルムアルデヒドを含まず、また、分解によってホルムアルデヒドが発生する第3級アミン等を含んでいない。そのため、ホルムアルデヒドの放散を抑制することができる。また、接着剤由来の有機溶剤のエアロゾルの放散も抑制することができる。さらにまた、材料として一般に入手しやすい木粉と多価カルボン酸とを用い、しかも従来のバイオマス由来の接着剤に添加されている糖類を外部から供給する必要がないため、接着剤の原材料費を低減することができ、低コストで熱圧成形用粉末接着剤を製造することが可能である。 Further, as described above, the adhesive obtained by the method for producing a powder adhesive for thermal pressure molding of the present embodiment does not contain an organic solvent or formaldehyde in the reaction system, and formaldehyde is generated by decomposition. Does not contain secondary amines. Therefore, the emission of formaldehyde can be suppressed. In addition, it is possible to suppress the emission of the aerosol of the organic solvent derived from the adhesive. Furthermore, since wood flour and polyvalent carboxylic acid, which are generally available as materials, are used, and it is not necessary to supply sugars added to the conventional biomass-derived adhesive from the outside, the raw material cost of the adhesive is reduced. It can be reduced and it is possible to manufacture a powder adhesive for thermal pressure molding at low cost.

本実施形態の熱圧成形用粉末接着剤の製造方法では、熱圧成形用粉末接着剤の効果を阻害しない範囲において、上記以外の成分として、増粘剤、反応促進剤等の他の成分を含有していてもよい。また、エステル化反応の触媒としては、硫酸アンモニウム又は塩化アンモニウムのみに限定するものではなく、パラトルエンスルホン酸等の他の触媒を併用してもよい。 In the method for producing a powder adhesive for hot pressure molding of the present embodiment, other components such as a thickener and a reaction accelerator are used as components other than the above as long as the effect of the powder adhesive for hot pressure molding is not impaired. It may be contained. Further, the catalyst for the esterification reaction is not limited to ammonium sulfate or ammonium chloride, and other catalysts such as paratoluenesulfonic acid may be used in combination.

本実施形態の熱圧成形用粉末接着剤を用いた木質ボードの製造は、木質ボードの原料となる木質小片の集合体に熱圧成形用粉末接着剤を供給して熱圧成形することにより行われる。 The production of a wood board using the heat-pressure molding powder adhesive of the present embodiment is carried out by supplying the heat-pressure molding powder adhesive to an aggregate of wood pieces that are the raw material of the wood board and performing hot-press molding. Will be.

熱圧成形における成形圧力、成形温度、成形時間等は、木質小片の種類、形状や表面性状、木質ボードの厚さ等により適宜設定される。木質ボードとしての物性が低下しないことや、反応速度が低下しにくく硬化が十分となりやすいこと等を考慮すると、成形温度、すなわち熱圧成形用粉末接着剤の硬化温度は、例えば、140〜230℃の範囲であることが好ましい。すなわち、多価カルボン酸と混合した後の加熱処理の加熱温度が、熱圧成形用粉末接着剤の硬化温度より低いことが好ましく考慮される。このようにして、加熱処理の条件を、硬化成形時の加熱温度よりマイルドにすることにより、熱圧成形用粉末接着剤を半硬化状態とすることが可能となる。 The molding pressure, molding temperature, molding time, etc. in hot pressure molding are appropriately set according to the type, shape, surface texture, thickness of the wood board, etc. of the wood piece. Considering that the physical properties of the wood board do not deteriorate, the reaction rate does not decrease easily, and the curing tends to be sufficient, the molding temperature, that is, the curing temperature of the powder adhesive for thermal pressure molding is, for example, 140 to 230 ° C. It is preferably in the range of. That is, it is preferably considered that the heating temperature of the heat treatment after mixing with the polyvalent carboxylic acid is lower than the curing temperature of the powder adhesive for thermal pressure molding. In this way, by setting the heat treatment conditions to be milder than the heating temperature at the time of curing molding, the powder adhesive for thermal pressure molding can be put into a semi-cured state.

また、熱圧成形用粉末接着剤と被着材の木質小片とを十分に圧着し木質ボードの強度を向上させることや、成形性等を考慮すると、成形圧力は、例えば、0.5〜4MPaの範囲であることが好ましい。 Further, in consideration of improving the strength of the wood board by sufficiently crimping the powder adhesive for hot pressure molding and the wood small piece of the adherend, and considering the moldability, the molding pressure is, for example, 0.5 to 4 MPa. It is preferably in the range of.

木質ボード原料の木質小片としては、草木等の木部、樹皮、種子、葉等から得られるものを用いることができる。例えば、木質ストランド、木質チップ、木質繊維、植物繊維、市場で入手可能な植物粉末(例えば、樹皮粉末)、リサイクル材等を粉砕して得られたチップ等が挙げられる。このような木質小片の集合体を、本実施形態の熱圧成形用粉末接着剤により接着して製造した木質ボードとしては、例えば、パーティクルボード、繊維ボード、MDF等が例示される。 As the wood pieces of the wood board raw material, those obtained from wood parts such as vegetation, bark, seeds, leaves and the like can be used. For example, wood strands, wood chips, wood fibers, plant fibers, commercially available plant powder (for example, bark powder), chips obtained by crushing recycled materials and the like can be mentioned. Examples of the wood board produced by adhering an aggregate of such wood pieces with the powder adhesive for thermal pressure molding of the present embodiment include a particle board, a fiber board, and MDF.

なお、上記実施形態では、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウムの触媒を用いる場合、木粉を蒸煮処理または加熱水蒸気処理し、多価カルボン酸と混合して得られる混合物に触媒を混合、加熱処理して熱圧成形用粉末接着剤としたが、触媒を予め木質小片に分散させておくこともできる。 In the above embodiment, when a catalyst of ammonium sulfate or ammonium chloride is used, the wood powder is steamed or heat-steamed, and the catalyst is mixed with the mixture obtained by mixing with the polyvalent carboxylic acid, and the catalyst is heat-treated to heat pressure. Although it is a powder adhesive for molding, the catalyst can be dispersed in wood pieces in advance.

木質小片の集合体に硫酸アンモニウム、塩化アンモニウムの触媒を分散させる方法としては、触媒の水分散液を用いる方法、触媒の粉体を用いる方法等が挙げられる。なお、触媒の水分散液とは、触媒が水に溶解又は均一に分散した液を意味する。 Examples of the method for dispersing the catalyst of ammonium sulfate and ammonium chloride in the aggregate of woody small pieces include a method using an aqueous dispersion of the catalyst, a method using a powder of the catalyst, and the like. The aqueous dispersion of the catalyst means a liquid in which the catalyst is dissolved or uniformly dispersed in water.

触媒の水分散液を用いる方法は、例えば、硫酸アンモニウム又は塩化アンモニウムの触媒の水分散液と、木質小片の集合体とを混合した後、乾燥することによって行うことができる。乾燥は、養生して気乾状態とすることが好ましいが、指触乾燥状態でもよい。 The method using the aqueous dispersion of the catalyst can be carried out, for example, by mixing the aqueous dispersion of the catalyst of ammonium sulfate or ammonium chloride with an aggregate of woody pieces and then drying the mixture. The drying is preferably in an air-dried state by curing, but it may be in a touch-dried state.

また、母材である木質小片のセルロースの水酸基と多価カルボン酸とのエステル化反応の活性を促進する点を考慮すると、触媒の水分散液の濃度が5質量%以上であることが好ましい。触媒の水分散液と、木質小片の集合体とを混合する方法としては、スプレー等で触媒の水分散液を木質小片の集合体に散布する方法、触媒の水分散液中に木質小片の集合体を含浸する方法等が挙げられる。 Further, in consideration of promoting the activity of the esterification reaction between the hydroxyl group of the cellulose of the wood small piece as the base material and the polyvalent carboxylic acid, the concentration of the aqueous dispersion of the catalyst is preferably 5% by mass or more. As a method of mixing the aqueous dispersion of the catalyst and the aggregate of wood pieces, a method of spraying the water dispersion of the catalyst on the aggregate of wood pieces by spraying or the like, or an assembly of wood pieces in the aqueous dispersion of the catalyst. Examples thereof include a method of impregnating the body.

触媒の粉体を用いる方法では、触媒の粉体と、木質小片の集合体とを混合することによって、木質小片の集合体に触媒を分散させることができる。混合方法としては、触媒の粉体を木質小片の集合体に散布し、必要に応じて機械的に混合する方法等が挙げられる。 In the method using the catalyst powder, the catalyst can be dispersed in the aggregate of the wood pieces by mixing the catalyst powder and the aggregate of the wood pieces. Examples of the mixing method include a method in which catalyst powder is sprayed on an aggregate of woody small pieces and mechanically mixed as needed.

触媒を予め木質小片に分散させておくことによっても、触媒を含まない本実施形態の熱圧成形用粉末接着剤の使用によって、反応性を良好にすることが可能となる。 By dispersing the catalyst in small pieces of wood in advance, it is possible to improve the reactivity by using the powder adhesive for thermal pressure molding of the present embodiment which does not contain the catalyst.

以上に説明した本実施形態の熱圧成形用粉末接着剤によれば低コストで、環境へ負担が少なく、しかも作業環境の向上や乾燥工程の短縮が可能な熱圧成形用粉末接着剤を提供することができる。 According to the powder adhesive for hot pressure molding of the present embodiment described above, the powder adhesive for hot pressure molding is provided at low cost, less burden on the environment, and can improve the working environment and shorten the drying process. can do.

なお、熱圧成形用粉末接着剤の被着材としては、木質小片に限定されるものではなく、例えば、突板や薄板などの木質板状部材を用いてもよい。また、成形する形状も、ボードに限定されるものではなく、立体形状の成形品を成形してもよい。 The adherend of the powder adhesive for thermal pressure molding is not limited to small pieces of wood, and for example, a wood plate-like member such as a veneer or a thin plate may be used. Further, the shape to be molded is not limited to the board, and a three-dimensional molded product may be molded.

Claims (5)

木粉を蒸煮処理又は加熱水蒸気処理した後に、多価カルボン酸と混合し、加熱処理することを特徴とする半硬化状態にある熱圧成形用粉末接着剤の製造方法。 A method for producing a powder adhesive for thermal pressure molding in a semi-cured state, which comprises steaming or heat-steaming wood powder, then mixing it with a polyvalent carboxylic acid, and heat-treating it. 前記加熱水蒸気処理が過熱水蒸気処理であることを特徴とする請求項1に記載の熱圧成形用粉末接着剤の製造方法。 The method for producing a powder adhesive for thermal pressure molding according to claim 1, wherein the heated steam treatment is a superheated steam treatment. 前記木粉と前記多価カルボン酸との混合物に硫酸アンモニウム又は塩化アンモニウムを添加した後に、前記加熱処理をすることを特徴とする請求項1また2に記載の熱圧成形用粉末接着剤の製造方法。 The method for producing a powder adhesive for thermal pressure molding according to claim 1 or 2 , wherein ammonium sulfate or ammonium chloride is added to the mixture of the wood powder and the polyvalent carboxylic acid, and then the heat treatment is performed. .. 前記多価カルボン酸と混合した後の加熱処理の加熱温度が、前記熱圧成形用粉末接着剤の硬化温度より低いことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の熱圧成形用粉末接着剤の製造方法。 The thermal pressure according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating temperature of the heat treatment after mixing with the polyvalent carboxylic acid is lower than the curing temperature of the powder adhesive for hot pressure molding. A method for producing a powder adhesive for molding. 前記多価カルボン酸がクエン酸であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の熱圧成形用粉末接着剤の製造方法。 The method for producing a powder adhesive for thermal pressure molding according to any one of claims 1 to 4, wherein the polyvalent carboxylic acid is citric acid.
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