JPH02147617A - リグノセルロース性複合物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般にリグノセルロース性物質の、複合体、シ
ート等への圧縮成形に関し、さらに詳しくは、インシア
ネート結合剤の含有量が実質的に低くても成形プレスさ
れた複合製品に等しい性質かまたはそれ以上の性質を与
えるリグノセルロース注物質用の、改良された有機ジ−
またはポリイソシアネートを基礎とする結合削を含むリ
グノセルロース性組成物を用いるリグノセルロース性複
合物品の製造方法に関す”る。

リグノセルロース及びリグノセルロース含有繊維、粒子
または層を　成形して複合物品をつくることは公知であ
る。通常使用される結合削は水中の尿素−ホルムアルデ
ヒドまたはフェノール−ホルムアルデヒド樹脂の溶液の
ような合成樹脂接着剤（ｇｌｕｅｓ　）である。この方
法で生成１．たリグノセルロース含有複合製品は耐久性
に欠け、湿気条件に敏感でありそしてそれらを用いうる
°成る建造目的において劣化しやすい。

リグノセルロース物質用の結合削としてジ−及びポリイ
ソシアネートが、提案されておりそして安定性及び機械
的強度が増大した製品を与えることが公知である。西独
公開特許第２．１０９，６８６号Ｃ０ｆｆ色ｎ　ｌｅｇ
ｕｎｇｓｓｃｈｒｉｆｔ　Ｎ１１２．１０９，６８６　
）においてポリイソシアネートの処理技術上の利点が開
示されている。ポリイソシアネート結合剤の使用に伴な
って生ずる問題が２つ有り、（１）結合剤使用含有】が
少ない場合でも、尿素−ホルムアルデヒドまたはフェノ
ールホルムアルデヒド樹脂結合剤に比較してポリイソシ
アネートの費用が好ましくないことセして（匂通常使用
され／−るポリイソシアネート結合剤の粘度が合成接着
剤樹脂より非常に高く、シたがって、通常の使用装置ま
たは方法にリグノセルロースを使用することが困難であ
るということである。水中においてポリイソシアネート
を乳化する技術の出現によって粘度が減少した結合剤生
成物が提案されたが、しかしそのサービスライフはほん
の２〜４時間であった。

本発明はポリイソシアネート−環式アルキレンカーボネ
ート結合剤組成物を含むリグノセルロース性組成物を用
いてリグノセルロース性複合成形製品を製造することに
関する。

本発明の主な目的は、ジ−またはポリイソシアネート（
以下−数的にはポリイソシアネート頌と云う）含有量及
び費用を非常に減少して、先行技術の成形プレスされた
複合製品に等しいかそれより良好な性質を与える製品を
提供することである。

本発明の利点は、硬化されプレスされた複合リグノセル
ロース注製品を生成するために必要なジ−またはポリイ
ソシアネートの含有度を、同等のまたはより侵れた複合
板の′ｖＡ理的廿質を保ちながら実質的に減少させるこ
とができることである。

希釈剤としてリグニンを使用してまたはそれを使用せず
にジ−またはポリイソシアネート−環式アルキレンカー
ボネートの組合わせを使用することにより結合剤樹脂の
経済性は、合成接着剤樹脂の経済性と同等かまたはそれ
より良好である。この接着性結合剤を用いてつくられた
複合製品は、尿累−ホルムアルデヒドまたはフェノール
ホルムアルデヒド結合剤システムを用いてつくられた複
合型Ｊｕｌよりも優れた物理的性質を有する。ジ−櫨た
はポリイソシアネートに液体環式アルキレンカーボネー
トを添加すると結合剤システムの全体の粘度が実質的に
減少し、一方ではサービスラ・イフドおいて関口までの
著しい増加を示す。この結合剤システムは、現在の適用
技術を用いて、水中のホルムアルデヒド型樹脂システム
（これは、リグノセルロース小片％粒子等に適用される
インスタント結合剤システムを可能にするものである）
と同等かまたはそれより低い粘度を有する。別の利点と
して、この結合剤システムは、現在の適用技術を用いて
、それ自体ではリグノセルロース性生成物用接着削とし
て使用することを妨げる高分子１固体または半固体のジ
−またはポリイソシアネートとともに使用することがで
きることである。

本発明によれば、リグニンを添加してまたは添加しない
液体環式アルキレンカーボネートまたはその混合物及び
有機ジ−またはポリイソシアネートを含む接着性結合剤
組成物を用いたリグノセルロース性複合体またはシート
の製造方法が提供される。ここで、リグノセルロース性
複合体またはシートの製造は、１＝ｉＯ分間、好ましく
は３〜５分間、約７〜４２に９／ａ／ＩＣ約１００〜６
００　ｐｓｉ　）の圧力で、一般に約１４０℃〜２２０
℃、好ましくは１６０℃〜１９０℃の温度で、リグノセ
ルロース性物質と本発明のイソシアネートを基礎とする
結合剤との混合物を、型中でまたは当て板もしくは定盤
の形における型表面間で成形することからなり、前記混
合物と型表面（単数または複数）との界面に金属セッケ
ンのような離型剤が使用される。

有機ポリイソシアネート類は一般に本発明における結合
剤として使用可能である。使用できる有機ポリイソシア
ネート類には、２個またはそれ以上のイソシアネート基
を含有することにより特徴づけられる、脂肪族、脂環式
及び芳香族のポリイソシアネート類が包含される。その
ようカポリイソシアネート類には、ジインシアネート類
及び高官能性インシアネート類、特に芳香族ポリイソシ
アネート類が包含される。例えば、アニリン−ホルムア
ルデヒド縮合物のホスゲン化によりつくられた、あるい
は米国特許第３，９６２．３０２号及び同第３．９１９
，２７９号に記載されているような適当な溶昼中に溶解
された対応するカルバミン酸エステル類の熱分解により
つくられたような、ジ−及び高官能性ポリイソシアネー
トの粗混合物（双方とも粗ＭＤＩまたはＰＭＤＩとして
知られている）である、ポリイソシアネート類の混合物
を使用することができる。有機ポリイソシアネートは、
過剰のポリイソシアネートをポリオール（これはポリイ
ソシアネート対ポリオール基準で約２０：１〜２：１の
範囲であってもよく、そして例えばポリエチレングリコ
ール、ポリプロピレングリコール、ジエチレングリコー
ルモツプチルエーテル、エチレングリコールモノエチル
エーテル、トリエチレングリコール等、ならびにグリコ
ール類またはポリグリコール類であってポリエステルポ
リオール類及びポリエーテルポリオール類を包含し、カ
ルボン酸で部分的にエステル化されたものを包含する）
と、標準の公知の条件下反応させることによりつくられ
たインシアネート末端プレポリマーであってよい。有機
ポリイソシアネート類またはインシアネート末端プレポ
リマーは、また乳化剤の存在下そのような物質を水と混
合することにより水性エマルジョンの形で使用してもよ
い。インシアネート類は、不純物、あるいはカルボジイ
ミド、インシアヌレート基、尿素、加水分解可能な塩化
物及びビウレット（ｂｉｕｒｅｔｓ　）のような添加剤
、ならびにある種の離型剤をまた含有してよい。使用し
うるそのようなジ−またはポリイソシアネートの例とし
てはトルエン−２，４−及び２．６−ジインシアネート
あるいはその混合物、ジフェニルメタン−４，４′−ジ
インシアネート（固体）及びジフェニルメタン−２，４
１−ジイソシアネート（固体）あるいはその混合物、即
ち、室温で液体である２、４１−またはより高いものの
約１０重部を含有する混合物、ポリメチレンポリフェニ
ルイソシアネート類、ナフタレン−１，５−ジインシア
ネート、３，３′−ジメチルジフェニルメタン−４，４
１−ジインシアネート、トリフェニルメタントリインシ
アネート、ヘキサメチレンジイソシアネー）、３．３’
−シトリレン−４，４′−ジイソシアネート、ブチレン
１，４−ジイソシアネート、オクチレンー１．８−ジイ
ンシアネート、４−クロロ−１，３−フェニレンジイソ
シアネート、ｌ＃４−　１．３−　及び１，２−シクロ
ヘキシレンジイソシアネート及び一般に米国特許第３．
５７７．３５８号に開示されたポリイソシアネート類が
包含される。好ましいポリイソシアネート類は、ジフエ
ニルメタンジイソシアネート２，４′及び４，４′異性
体であって２，２１異性体を含むもの、及び高官能性ポ
リイソシアネート、及びポリメチレンポリフェニルイソ
シアネート混合物（ジフェニルメタンジイソシアネート
異性体の約（９）〜５重ｔ　バーセントを含有してよい
）である。代表的な好ましいポリイソシアネート類は、
１ルビネー）−Ｍ（Ｒｕｂｉｒｘａｔｅ−Ｍ　）　”　
（ルビコンケミカル社）及び１バビ（ＰａＰｉ　）　＠
（アブジョン社）として市販されているポリイソシアネ
ート類である。一般に、有機ポリイソシアネート類は約
１００〜１０，０００　　の範囲内の分子量を有し、ポ
リイソシアネート−カーボネート混合物に基づいて２０
〜９５重量部、好ましくは５０〜７５重量部の量で使用
される。

インシアネート−カーボネート結合剤混合物に基づいて
約５〜８０重量部、好ましくは５０−６重量部の量で本
発明において使用される液体環式アルキレンカーボネー
トには、例えば、プロピレンカーボネート及びブチレン
カーボネートが包含される。

前述したように、液体環式アルキレンカーボネートを添
加することによって結合削システムの全体的粘度は減少
し、使用が容易となる。５℃でセンチポワーズｃ　ｃ、
ｐ、　〕で達成されるＰＭＤＩ−プロピレンカーボネー
ト混合物についての代表的な粘度は、ルビコンケミカル
社により１ルビネート−Ｍ（Ｒｕｂｌｎａｔｅ　−Ｍ）
　’として市販され且つ５℃で２３０　Ｃ，Ｐ、の粘度
を有するジフエニルメタンジイソシアネート−ポリメチ
レンポリフェニルイソシアネート混合物を用いて下肥の
とおりである。プロピレンカーボネートに対するポリイ
ソシアネートの種々の重量比で１．７．１２及び四日熟
成後（Ｃ０Ｐ、）で粘度が測定された。

さらに、２．５　：　１，０．２．０　：　１．５及び
３．０二０．５の４，４′異性体対プロピレンカーボネ
ートのｔ−１を部比でプロピレンカーボネートと混合さ
れた固体ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネー
トは、それぞれ、６０Ｃ０Ｐ、より低い液体混合物、１
ｏｃ。

Ｐ、の透明な液体混合物及び１００　Ｃ６Ｐ、より低い
液体混合物を提供した。

本発明で用いる結合削システムにおいて希釈剤として使
用しうるリグニンは、ポリイソシアネート−カーボネー
ト−リグニン混合物全ｉＫ基づいてθ〜６０重量パーセ
ント、好ましくは加〜あ重量パーセントの量で使用され
る。リグニンの正確な組成は変化する。種々の異々つた
源から由来するリグニンを、接着性混合物を形成する本
発明結合剤システムにおいて使用してよい。一つの源と
しては、リグノセルロースの化学的パルプ化から生ずる
廃液の混合物である。使用しつる適当なリグニンには、
例えば純化マツ木材リグニン、クラフト廃液、ンーダ廃
液、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム及びアンモ
ニウム塩基亜硫酸塩液、塩素化廃液等が包含される。硬
質木材源及び軟質木材源からのリグニンを、酸沈殿及び
アルカリ再構か 使用してよい。廃液は、本発明の接着性結合剤中にそれ
らの元の状態で使用してよい。リグニンはまた、広い田
の範囲で約１０〜９０重量パーセントの固体含有量を有
してもよい。使用する場合、リグニンは、製造時にイン
シアネート−カーボネート接着剤と単に物理的に混合し
てもよく、またはりグノセルロ、−ス注拘質に直接適用
してもよい。

本発明によって、リグノセルロース−含有複合物品をつ
くるために使用されるリグノセルロースには、木材小片
、木材繊維、かんなくず、おがくず、木毛、コルク、樹
皮及び木材加工工業の同様の生成物が包含される。わら
、アマ残渣、乾燥雑草及び牧草、堅果の殻、米及び麦の
ような穀物からの外皮等のような、リグノセルロースで
ある他の天然生成物からの繊維１粒子等を使用してもよ
い。さらにリグノセルロース性物質をガラス４Ｒ維また
はガラスウール、雲母及びアスベストのような無機薄片
または繊維物質と混合してもよく、同様に特定形状のゴ
ム及びプラスチック材料と混合シテモよい。リグノセル
ロースには約５重量パーセントまでの湿気（水）含量が
含まれてｖｉズもよいが好ましくは４〜１２重量パーセ
ントを含有する。

本発明の目的のためのリグノセルロース注複合製品の製
造において、（リグニンとともＫまたはリグニンなしで
本少量の結合剤がリグノセルロース性物質とともに単に
粉砕されるかまたはともに均一に一緒に混合される。一
般に、全リグニンを有するまたはリグニン表しで春イソ
シアネートーカーボネート結合削を物質上に噴霧し、一
方では適当な従来の装置中で混合するかまたはかきまぜ
る。強力な剪断混合機のよう４種々のタイプの混合用装
置を使用してもよい。本発明による結合剤使用量は、オ
ーブン乾燥した（０チ湿分含量）リグノセルロース性物
質の重量に基づいて約１．５〜１２重看パ重上パーセン
トしくは２．５〜６．５重１パーセントである。リグノ
セルロース−接着性結合剤混合物を、一般にプレスに１
ケーキ”を担持するのに役に立つアルミニウムまたはス
チールの当て板上に所望の割合で散布するかまたは形成
して製品の所望の厚さとする。ここで、当て板はステア
リン酸鉄、ステアリン酸カルシウムまたはステアリン酸
亜鉛化合物の如き金属セッケンのような離型剤で噴霧さ
れているかまたは被覆されている。

石炭酸ナトリウム及び成る種の三級アミンのような他の
従来の離型剤もまた使用できる。

次の例は本発明の原則に従って本発明を例示するために
示されるものであるが本発明を限定するものとして解釈
すべきではない。

次の例において、記載された試験結果はＡＳＴＭＤ　１
０３７値として表現され、その中でＭ、Ｃ，水分含ｉ（
チ） １、Ｂ、　　内部結合力（ｋｇ／　ｃｄ　）　（１）ｓ
ｉ　）Ｔ、　Ｓ、冷水（２５℃）厚さ膨潤、ス時間液浸
（チ）ＰＭＤＩ　　４６．５　％ジフェニルメタンジイ
ソシアネート含有量を有する液体ジフェニルメタンジイ
ソシアネート−ポリメチレンポリフェニルインシアネー
ト混合物 ｐ、ｃ、　　プロピレンカーボネート Ｂ、Ｃ，ブチレンカーボネート ＴＤＩ　　トルエン−２，４−ジインシアネートＴＰＭ
Ｉ　　トリフェニルメタントリインシアネート例１ ６パーセントの水分含有量に乾燥させｔ、ニー　ｓｓｏ
　９のマツ木材小片をオーブンタンブラーミ卑す−中に
おいた。４６．５パーセントジフエニルメタンジイソシ
アネートを含有する粗製液体ジフエニルメタンジイソシ
アネート−ポリメチレンポリフェニルイソシアネートＣ
ＰＭＤＩ　）混合物７１部とプロピレンカーボネート四
部とを混合することによりつくられたインシアネートを
基礎とする結合剤の、前記木材の１００重量部に基づい
て３．５部を、空気加圧化システムにより、前記小片上
に１回転させながら噴霧する。２つの当て板７７．４平
方センチ（１２平方インチ）Ｋステアリン酸亜鉛外部離
型削を均一に噴霧する。成形箱を用いて、前記小片−結
合剤混合物の６７．７平方センチ（ｘｏ、ｂｙ方インチ
〕の１ケーキ１が当て板上で成形される。そのケーキ上
に第二の当て板を置き、それをプレスし１９０℃で１３
ｍの厚さで止める。４士分後、プレスされたケーキをプ
レス板間から離型し、物理試験用に試料片に切断する。

複合板の試験結果は１２．Ｏｋｇ／　ｄ（１７０ｐｓｉ
　）　１．Ｂ、　　及び１８．４パーセントのＴ、Ｓ、
である。

例２〜６ 結合剤の全含有量を木材の重ｆｌＫ基づいて３．５パー
セントと一定に維持しながら、種々の含有量のプロピレ
ンカーボネートを、　４６．５パーセントジフエニルメ
タンジイソシアネートを含有する粗製液体ジフェニルメ
タンジイソシアネートーポリメチレンボリフェニルイソ
シアネー）ＣＰＭＤＩ）混合物で置き換えた以外は、例
１の方法を繰り返す。

表 例 ＭＤＩ ｐ、ｃ。

１、Ｂ。

ｋｇ／ａｉ Ｔ、Ｓ。

ネートーポリメチレンボリフェニルイソシアネー）　（
ＰＭＤＩ　）混合物及びカーボネートの含有量を下記の
表２に４？定された範囲にわたって変える。

表　　　２ 例　ＰＭＤＩ　　リグニン　　ｐ、ｃ。

Ｉ、Ｂ。

Ｔ、Ｓ。

例７〜１０ 下記の事項を変えた以外は例１〜６の方法を繰り返す。

結合削の全含有量を、木材の重：！ｉ−に基づいて４．
５パーセントと一定に維持する。リグノセルロースの化
学的バルブ化から生ずる生成物である第三成分、リグニ
ンを結合剤混合物に加える。

４６．５パーセントのジフエニルメタンジイソシアネー
トを含有する液体ジフェニルメタンジインシア例１１〜
１５ 次の事項を変えた以外は例１〜１０の方法を繰り返す。

ブチレンカーボネートをプロピレンカーボネートの代り
に使用する。例１１〜１５用の結合剤含有量を木材の１
００重量部に基づいて３．５パーセントと一６持する。

例１１は、４６．５パーセントジフエニルメタンジイン
シアネートを有する１００　バーゲニンが含まれる。４
６．５パーセントジフエニルメタンジインシアネートを
含有する液体ジフエ二ルメタンジインシアネートーポリ
メチレンボリフェニルインシアネート（ＰＭＤＩ　）混
合物及びカーボネートのパーセンテージを下記の表３に
したがって変える。

例　　ＰＭＤＩ　　　Ｂ、Ｃ６Ｉ、Ｂ、　　　　　　　
Ｔ、Ｓ。

＃／、＝ｊ 番号　　（’Ｊ）　　　（チ）　　　（ｐｓｉ）　　　
　　　（％）例１６（比較例） フェノールホルムアルデヒド樹脂（６パーセント〕を結
合削として使用し、プレス時間が９分でありそしてプレ
ス温度が２２０℃である以外は例１〜１５の方法を繰り
返す。下に示すのが試験結果であり、これより所望の結
果を得るためにはワックスをプレスされる物質に加えな
ければなら々いことが示される。

１、Ｂ、　　　　　　　Ｔ、Ｓ。

ｋｇ／ａＡ ７．１０　　　　　　３２．３ 例１７〜２１ 加重置部のプロピレンカーボネート及びブチレンカーボ
ネートそして７０重量部のポリイソシアネートの組成物
を用いて、例１〜６の方法に従って多くの実験を行なう
。実権例凪は、７Ｏｆｉ量部のＰＭＤＩ　、　１５重量
部のｐ、ｃ、及び１５重量部のＢ、Ｃ１である。

結合削含有景を、 木材の１００重量部に基づい て３．５重量パーセン トに維持する。

試験結果とと もにカーボネート及びインシアネートを表４に示す。

例 アルキレン ポリイ ン １、Ｂ。

Ｔ、Ｓ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）（イ）リグノセルロース粒子、及び２０〜９５重
   量パーセントの有機ジ−またはポリイソシアネートと約
   ５〜８０重量パーセントの液体アルキレンカーボネート
   とからなる接着性結合剤組成物の約１．５〜１２重量パ
   ーセント（オーブン乾燥したリグノセルロース粒子を基
   準にする）を一緒に混合して成形可能な組成物を形成し
   、 （ロ）離型剤でスプレイされたかまたは被覆された金型
   、当て板または定盤上に前記成形可能な組成物を導入し
   、 （ハ）約１〜１０分間、約７〜４２ｋｇ／ｃｍ＾２の圧
   力で、約１４０〜２２０℃の温度で前記組成物を圧縮成
   形して所望の形及び（又は）厚さの複合物品を形成し、
   そして （ニ）その後、前記金型、当て板または定盤からリグノ
   セルロース性複合物品を離型することを特徴とする、リ
   グノセルロース性複合物品の製造方法。
2. （２）２．５〜６．５重量パーセントの接着性結合剤組
   成物が使用されそしてそれは５０〜７５重量パーセント
   の有機ジ−またはポリイソシアネートと５０〜２５重量
   パーセントのアルキレンカーボネートとからなり、離型
   剤が金属セッケンであり、圧縮温度が１６０〜１９０℃
   でありそして時間が３〜５分である特許請求の範囲第１
   項に記載の方法。
3. （３）結合剤組成物が、ジフエニルメタンジイソシアネ
   ート及び高官能性ポリメチレンポリフェニルイソシアネ
   ート及びプロピレンカーボネートの混合物である特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。
4. （４）圧縮成形されたリグノセルロース性組成物が木材
   粒子板である特許請求の範囲第１項に記載の方法。