JP7300472B2

JP7300472B2 - 木質ボード及びその製造方法

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Publication number: JP7300472B2
Application number: JP2021028927A
Authority: JP
Inventors: 達也山下; 智也下田; 剛深谷; 伸夫川邊
Original assignee: Daiken Kogyo Co Ltd
Current assignee: Daiken Kogyo Co Ltd
Priority date: 2021-02-25
Filing date: 2021-02-25
Publication date: 2023-06-29
Anticipated expiration: 2041-02-25
Also published as: JP2022130005A

Description

本発明は、木質ボード及びその製造方法に関するものである。

木質ボードの１つである木質繊維板は、例えば、水に木質繊維と所定の接着剤とを加えて撹拌することで調製されたスラリーを抄造した後に脱水して湿潤マットを形成し、その湿潤マットを乾燥させることにより製造することができる。

例えば、特許文献１には、水に木質繊維、ジフェニルメタンジイソシアネート（methylene diphenyl diisocyanate、以下「ＭＤＩ」とも称する）等のイソシアネート基を含有する接着剤、及びポリアミドエピクロロヒドリン（polyamide-epichlorohydrin、以下「ＰＡＥ」とも称する）樹脂を加えてスラリーを調製し、そのスラリーを抄造し、脱水プレスにより脱水して湿潤マットを形成し、その湿潤マットを乾燥する木質繊維板の製造方法が開示されている。

特許第５９１８２８１号公報

ところで、上記特許文献１に開示された木質繊維板の製造方法では、ＭＤＩの木質繊維への定着率及び結合力がＰＡＥ樹脂により向上するので、脱水時のスプリングバックを抑制して、高密度で且つ高強度の木質繊維板を得ることができると記載されているものの、湿式の製造方法であるので、脱水する際にスラリー中のＭＤＩ及びＰＡＥ樹脂が抜け漏れてしまい、改善の余地がある。また、湿式の製造方法において、高密度で高強度の木質繊維板を得るためには、脱水プレスを行うプレス工程への負荷が大きく、生産性が低下するので、改善の余地がある。さらに、ＭＤＩは、コスト及び環境の観点から他の材料への置き換えが強く望まれているので、改善の余地がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＭＤＩを用いることなく、木質ボードの強度を向上させることにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る木質ボードは、木質系構成材料に該木質系構成材料同士を結合する接着剤が添加された接着剤添加材料を板状に成形してなる木質ボードであって、上記接着剤は、ユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤と、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂とを混合してなり、１００質量部の上記木質系構成材料に対して、１２～２０質量部の上記ユリア樹脂系接着剤、上記メラミン樹脂系接着剤又は上記ユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤と、０．５～３重量部の上記ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂とを含有するように構成され、澱粉が含有されていないことを特徴とする。

上記の構成によれば、木質系構成材料同士を結合する接着剤が、ユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤とポリアミドエピクロロヒドリン樹脂とを混合してなり、１００質量部の木質系構成材料に対して、１２～２０質量部のユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤と、０．５～３重量部のポリアミドエピクロロヒドリン樹脂とを含有するように構成されているので、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂がユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤の窒素原子、及び木質系構成材料を構成する木材パルプ中の水酸基及びカルボキシル基と反応して、架橋構造を形成することになる。これにより、木質ボードを構成する木質系構成材料同士の接合強度が向上するので、ＭＤＩを用いることなく、木質ボードの強度を向上させることができる。また、木質系構成材料同士の接合強度が向上するので、木質ボードの耐水性も向上させることができる。さらに、木質ボードが木質系構成材料に接着剤が添加された接着剤添加材料を板状に成形してなるので、湿式の製造方法に懸念される接着剤の抜け漏れが抑制されるため、木質系構成材料同士を結合する接着剤を有効に活用することができる。

上記ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂は、上記ユリア樹脂系接着剤、上記メラミン樹脂系接着剤又は上記ユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤の窒素原子、並びに上記木質系構成材料を構成する木材パルプ中の水酸基及びカルボキシル基との反応により架橋構造を形成するように構成されていてもよい。

また、本発明に係る木質ボードの製造方法は、木質ボードを乾式で製造する方法であって、木質系構成材料に接着剤を噴霧して該接着剤が添加された接着剤添加材料を形成する噴霧工程と、上記噴霧工程で形成された接着剤添加材料を加熱及び加圧して板状に成形する熱圧成形工程とを備え、上記接着剤は、ユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤と、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂とを混合してなり、１００質量部の上記木質系構成材料に対して、１２～２０質量部の上記ユリア樹脂系接着剤、上記メラミン樹脂系接着剤又は上記ユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤と、０．５～３重量部の上記ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂とを含有するように構成され、澱粉が含有されていないことを特徴とする。

上記の方法によれば、噴霧工程において、木質系構成材料に噴霧する接着剤がユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤とポリアミドエピクロロヒドリン樹脂とを混合してなり、１００質量部の木質系構成材料に対して、１２～２０質量部のユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤と、０．５～３重量部のポリアミドエピクロロヒドリン樹脂とを含有するように構成されているので、熱圧成形工程において、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂がユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤の窒素原子、及び木質系構成材料を構成する木材パルプ中の水酸基及びカルボキシル基と反応して、架橋構造を形成することになる。これにより、木質ボードを構成する木質系構成材料同士の接合強度が向上するので、ＭＤＩを用いることなく、木質ボードの強度を向上させることができる。また、木質系構成材料同士の接合強度が向上するので、木質ボードの耐水性も向上させることができる。また、木質ボードを乾式で製造するので、湿式の製造方法に懸念される接着剤の抜け漏れが抑制されるため、木質系構成材料同士を結合する接着剤を有効に活用することができる。

本発明によれば、接着剤がユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤とポリアミドエピクロロヒドリン樹脂とを混合してなるので、ＭＤＩを用いることなく、木質ボードの強度を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る木質ボードの斜視図である。本発明の第１の実施形態に係る木質ボードについて行った実験結果を示す表である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施形態に限定されるものではない。

《第１の実施形態》
図１及び図２は、本発明に係る木質ボード及びその製造方法の第１の実施形態を示している。ここで、図１は、本実施形態の木質ボード１０の斜視図である。

木質ボード１０は、図１に示すように、木質系構成材料５に接着剤が添加された接着剤添加材料を板状に成形してなる木質繊維板であり、例えば、密度０．３５～０．８５ｇ／ｃｍ^３程度の中密度繊維板（ＭＤＦ：Medium Density Fiberboard）である。

木質系構成材料５は、例えば、木材チップ（バージン材及び解体材を含む）、単板切り屑、合板切り屑、樹皮等の木質系繊維、麻、綱麻、シュロ、ヤシ、ケナフ、コーリャン、竹、麦わら、稲わら、ビートパルプ等の植物系繊維を用いることができ、それらの混合物を用いてもよい。

木質系構成材料５同士を結合する接着剤は、ユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合（melamine-urea-formaldehyde、以下「ＭＵＦ」とも称する）樹脂系接着剤と、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂とを混合してなるものである。ここで、ユリア樹脂系接着剤は、ユリア樹脂を主成分とする接着剤である。なお、ユリア樹脂は、尿素（ユリア）とホルムアルデヒドとを反応させて形成される縮合樹脂である。また、メラミン樹脂系接着剤は、メラミン樹脂を主成分とする接着剤である。なお、メラミン樹脂は、メラミンとホルムアルデヒドとを反応させて形成される縮合樹脂である。また、ユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤は、ユリア・メラミン共縮合（melamine-urea-formaldehyde、以下「ＭＵＦ」とも称する）樹脂を主成分とする接着剤である。なお、ＭＵＦ樹脂は、メラミンとユリアとの混合物をホルムアルデヒドと反応させて形成される共縮合樹脂である。また、ポリアミドエピクロロヒドリン（ＰＡＥ）樹脂は、ジカルボン酸（例えば、アジピン酸）と多価アミン（例えば、ジエチレントリアミン）との縮合体にエピクロロヒドリンを付加反応させ、一部を架橋させたカチオン性の重合体である。なお、ＰＡＥ樹脂は、下記の式のとおり、カルボキシル基や窒素原子と反応するように、カルボキシル基、水酸基、窒素原子等と反応する性質を有し、ユリア樹脂、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤の窒素原子、及び木質繊維を構成する木材パルプ中の水酸基及びカルボキシル基と反応して、架橋構造を形成するように構成されている。

ここで、ユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤は、例えば、１００質量部の木質系構成材料５に対して、１２～２０質量部含有するように構成されている。また、ＰＡＥ樹脂は、１００質量部の木質系構成材料５に対して、例えば、０．５～３質量部含有するように構成されている。なお、１００質量部の木質系構成材料５に対して、１２質量部未満のユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤を含有する場合には、木質ボード１０の強度が不足するおそれがある。また、１００質量部の木質系構成材料５に対して、２０質量部を超えるユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤を含有する場合には、木質ボード１０の強度が頭打ちになり、接着剤の添加量の増加による強度の向上を図ることが困難になる。また、１００質量部の木質系構成材料５に対して、０．５質量部未満のＰＡＥ樹脂を含有する場合には、ＰＡＥ樹脂とユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤の窒素原子、及び木質系構成材料を構成する木材パルプ中の水酸基及びカルボキシル基との反応が不足するおそれがある。また、１００質量部の木質系構成材料５に対して、３質量部を超えるＰＡＥ樹脂を含有する場合には、ＰＡＥ樹脂とユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤の窒素原子、及び木質系構成材料を構成する木材パルプ中の水酸基及びカルボキシル基との反応が頭打ちになり、ＰＡＥ樹脂の添加量の増加による性能改善の効果が小さくなってしまう。

なお、本実施形態では、木質ボード１０として、木質繊維同士を接着してなる木質繊維板を例示したが、木質チップ同士を接着してなる木質ボード、木質ストランド同士を接着してなる木質ボード、並びに木質繊維、木質チップ及び木質ストランドの少なくとも２つの混合物を接着してなる木質ボード等であってもよい。

次に、本実施形態の木質ボード１０を製造する方法について説明する。なお、本実施形態の木質ボード１０の製造方法は、木質ボード１０を乾式で製造する方法であり、以下の噴霧工程及び熱圧成形工程を備える。

＜噴霧工程＞
まず、ＭＵＦ樹脂系接着剤及びＰＡＥ樹脂を混合して所定の配合量の接着剤を調製する。

続いて、予め乾燥させた木質繊維等の木質系構成材料５に上記調製した接着剤を噴霧して、その接着剤が添加された接着剤添加材料を形成する。ここで、接着剤を木質系構成材料５に噴霧する際には、１００質量部の木質系構成材料５に対して、１２～２０質量部のＭＵＦ樹脂系接着剤と、０．５～３質量部のＰＡＥ樹脂とを含有するように接着剤を調製して噴霧する。なお、接着剤には、撥水剤等の助剤が添加されていてもよい。

＜熱圧成形工程＞
上記噴霧工程で形成された接着剤添加材料をマット状に堆積させ、例えば、ホットプレス等で加熱（例えば、１６０℃～２００℃程度）及び加圧（例えば、２ＭＰａ～５ＭＰａ程度）して板状に成形する。

以上のようにして、本実施形態の木質ボード１０を製造することができる。

次に、本実施形態の木質ボード１０において、具体的に行った実験について説明する。ここで、図２は、木質ボード１０について行った実験結果を示す表である。

まず、木質系構成材料５としてラジアータパイン繊維を用い、ＭＵＦ樹脂系接着剤として、株式会社オーシカ製の大鹿レヂンＢ－２０３を用い、ＰＡＥ樹脂として東邦化学工業株式会社製のＦＬ－７１を用い、上述した製造方法と同様な方法で、図２の表に示すように、ラジアータパイン繊維１００質量部に対して１２質量部のＭＵＦ樹脂系接着剤と、０、０．５、１．０、１．５及び２．０質量部のＰＡＥ樹脂とがそれぞれ添加された厚さ２．７ｍｍで密度０．８０ｇ／ｃｍ^３（８００ｋｇ／ｍ^３）の木質繊維板を試作した。

さらに、試作した木質繊維板に対し、下記の曲げ強さ試験、吸水率試験、吸水厚さ膨張率試験及びホルムアルデヒド放散量試験を行った。

～曲げ強さ試験（常態／吸水）～
ＪＩＳＡ５９０５に規定された曲げ強さ試験に基づいて、常態及び吸水時の曲げ強さを測定した。ここで、吸水（時の）曲げ強さは、７０℃の温水に２時間浸漬し、２０℃の水に１時間浸漬後、曲げ強さ試験を行って測定した。なお、図２の表中の曲げ強さの数値は、ＰＡＥ樹脂を添加していない場合（実験例１）の曲げ強さを１００とした相対値である。

～吸水率試験／吸水厚さ膨張率試験～
ＪＩＳＡ５９０５に規定された吸水率試験及び吸水厚さ膨張率試験に基づいて、２０℃の水に２４時間浸漬後、吸水率及び吸水厚さ膨張率をそれぞれ測定した。なお、図２の表中の吸水率及び厚さ膨張の数値は、ＰＡＥ樹脂を添加していない場合（実験例１）の吸水率及び吸水厚さ膨張率を１００とした相対値である。

～ホルムアルデヒド放散量試験～
ＪＩＳＡ５９０５に規定されたホルムアルデヒド放散量試験に基づいて、ホルムアルデヒドの放散量を測定した。なお、図２の表中のホルムアルデヒド放散量の数値は、ＰＡＥ樹脂を添加していない場合（実験例１）のホルムアルデヒド放散量を１００とした相対値である。

実験結果としては、図２の表に示すように、ラジアータパイン繊維１００質量部に対して、１２質量部のＭＵＦ樹脂系接着剤と所定量のＰＡＥ樹脂とを添加していれば、ＰＡＥ樹脂を添加していない場合と比較して、常態の曲げ強さが１０％程度向上し、吸水の曲げ強さが１０％程度向上し、吸水率が８５％程度に抑えられ、吸水厚さ膨張率が９５％程度に抑えられ、ホルムアルデヒド放散量が９０％程度に抑えられることが確認された。

なお、本実験例では、ＭＵＦ樹脂系接着剤を用いて木質繊維板を試作してその特性を評価したが、ＭＵＦ樹脂系接着剤と同様に分子中に窒素原子を含むユリア樹脂系接着剤やメラミン樹脂系接着剤を用いても同様な効果があると推察され、さらに、ＭＵＦ樹脂系接着剤、ユリア樹脂系接着剤又はメラミン樹脂系接着剤の代わりに、窒素原子を含む官能基を有する他の接着剤を用いてもよい。

以上説明したように、本実施形態の木質ボード１０及びその製造方法によれば、噴霧工程において、木質系構成材料５に噴霧する接着剤がユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤とポリアミドエピクロロヒドリン樹脂とを混合してなるので、熱圧成形工程において、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂がユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤の窒素原子、及び木質系構成材料５を構成する木材パルプ中の水酸基及びカルボキシル基と反応して、架橋構造を形成することになる。これにより、木質ボード１０を構成する木質系構成材料５同士の接合強度が向上するので、ＭＤＩを用いることなく、木質ボード１０の強度を向上させることができる。また、木質系構成材料５同士の接合強度が向上するので、木質ボード１０の耐水性も向上させることができる。また、木質ボード１０を乾式で製造するので、湿式の製造方法に懸念される接着剤の抜け漏れが抑制されるため、木質系構成材料５同士を結合する接着剤を有効に活用することができる。また、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂によりユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤の硬化速度を促進することができるので、ホルムアルデヒドの放散量を少なくすることができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態では、木質ボードとしてＭＤＦを例示して、木質ボード及びその製造方法を例示したが、本発明は、例えば、ハードボードやインシュレーションボードのような他の木質繊維板、パーティクルボード、配向性ストランドボード等の木質ボードにも適用することができる。

以上説明したように、本発明は、ＭＤＩを用いることなく、木質ボードの強度を向上させることができるので、極めて有用である。

５木質系構成材料
１０木質ボード

Claims

木質系構成材料に該木質系構成材料同士を結合する接着剤が添加された接着剤添加材料を板状に成形してなる木質ボードであって、
上記接着剤は、ユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤と、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂とを混合してなり、１００質量部の上記木質系構成材料に対して、１２～２０質量部の上記ユリア樹脂系接着剤、上記メラミン樹脂系接着剤又は上記ユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤と、０．５～３重量部の上記ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂とを含有するように構成され、澱粉が含有されていないことを特徴とする木質ボード。
請求項１に記載された木質ボードにおいて、
上記ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂は、上記ユリア樹脂系接着剤、上記メラミン樹脂系接着剤又は上記ユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤の窒素原子、並びに上記木質系構成材料を構成する木材パルプ中の水酸基及びカルボキシル基との反応により架橋構造を形成するように構成されていることを特徴とする木質ボード。
木質ボードを乾式で製造する方法であって、
木質系構成材料に接着剤を噴霧して該接着剤が添加された接着剤添加材料を形成する噴霧工程と、
上記噴霧工程で形成された接着剤添加材料を加熱及び加圧して板状に成形する熱圧成形工程とを備え、
上記接着剤は、ユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤又はユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤と、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂とを混合してなり、１００質量部の上記木質系構成材料に対して、１２～２０質量部の上記ユリア樹脂系接着剤、上記メラミン樹脂系接着剤又は上記ユリア・メラミン共縮合樹脂系接着剤と、０．５～３重量部の上記ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂とを含有するように構成され、澱粉が含有されていないことを特徴とする木質ボードの製造方法。