JPH0355203A - 圧縮粒子およびフェノール樹脂からなる成形品の製造方法 - Google Patents

圧縮粒子およびフェノール樹脂からなる成形品の製造方法

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JPH0355203A
JPH0355203A JP2157380A JP15738090A JPH0355203A JP H0355203 A JPH0355203 A JP H0355203A JP 2157380 A JP2157380 A JP 2157380A JP 15738090 A JP15738090 A JP 15738090A JP H0355203 A JPH0355203 A JP H0355203A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱硬化性フェノール樹脂で披覆した固体の不
活性粒子の圧縮芯(圧縮コア)を有する成形品の製造方
法に関する。
〔発明の背景〕
この種の成形品は、EP−A−0081 147号(U
S−A−4,503,115号)に、建築用化粧板とし
ての用途に関して記載されている。
この建築用板は、熱硬化性フエノールーホルムアルデヒ
ド樹脂で被覆した固体不活性粒子の圧縮芯を含む。この
成形品の製造においては、木材繊維に熱硬化性フェノー
ルーホルムアルデヒド樹脂の水性溶液を塗布または含浸
し、この被覆木材繊維を熱間圧縮し、その樹脂をその過
程で硬化させる。
この方法には様々な欠点がある。例えば、フェノールー
ホルムアルデヒド樹脂の溶液を、予め、個々の戊分とは
別に調製する必要がある。未だ可溶性であるフェノール
ーホルムアルデヒド樹脂に使用した溶剤は、圧縮前に特
別な工程で木材繊維から除去しなければならない。これ
には、溶剤と共にフェノールおよびホルムアルデヒドの
揮発性低分子量反応生成物および未反応のフェノールお
よびホルムアルデヒドも除去されてしまう、という危険
性がある。その結果、経費のかかる排水および排気の浄
化作業が必要になる。さらに、木材繊維を熱間圧縮する
場合、ホルムアルデヒドの反応の結果として形威される
水が急激に放出されるので、圧縮成形品を破裂させる危
険性もある。
上に列挙した問題点を解決するために、本発明は、請求
項1に記載する特徴を備えた方法を提案する。従って、
成形品は、不活性粒子を、ビスフェノールの固体粒子と
少なくとも一つの、ホルムアルデヒドを放出する化合物
から成る結合剤、および触媒、即ち硬化および架橋を触
媒作用で促進する物質、および選択としてフェノール樹
脂の調製に通常使用する他の添加物と共に混合し、得ら
れた混合物を、必要に応じて予備圧縮および予備成形の
後、成形品に圧縮し、その圧縮中に熱の作用により、ビ
スフェノールとホルムアルデヒドを完全に硬化および架
橋させて、非水溶性で最早融解しないフェノール樹脂に
する。請求項1の方法に従属する請求項は、本方法のそ
の他の適切な実施形態を示す。
本方法によれば、不活性粒子に使用する粘合剤のフェノ
ールおよび架橋威分は、室温で本質的に難揮発性または
不揮発性の物質、つまりビスフェノールおよび少なくと
も一つの、ホルムアルデヒドを放出する化合物から成る
。結合剤の各種戊分を不活性粒子と混合し、その粒子の
圧縮中に熱の作用により反応させて不溶性の、三次元的
に架橋したフェノール樹脂を形成する。
フェノール樹脂の硬化および架橋を促進するために、フ
ェノールとホルムアルデヒドの重縮合に通常使用されて
いる、好ましくは塩基性の触媒をそれぞれの場合の有効
量で使用する。好ましい触媒には、酸化カルシウム、水
酸化ナトリウム、水酸化リチウム、および水酸化カリウ
ムがある。また、必要に応じて、フェノール樹脂の調製
に一般的に使用されているその他の添加物、例えば流動
助剤、着色顔料、疎水性付与剤、難型剤、アルミニウム
酸水和物の様な難燃性付与剤、またはフェノール化合物
の熱安定性を改良する添加物等を加える。
成形品の製造に使用する固体の不活性粒子は、結合剤と
反応しないか、またはほんの僅かしか反応せず、圧縮工
程で加えられる圧力により事実上変形しない。この粒子
は、例えば、木材、セルロース、プラスチック、または
無機材料、例えば石粉または石繊維からできており、ビ
スフェノール、およびホルムアルデヒドを放出する化合
物の混合物と共に熱間圧縮する。好ましい実施形態では
、この粒子は、木材繊維および/またはセルロース繊維
、特に繊維の総量に対して0〜40重量%のセルロース
繊維を含む木材繊維から成る。木材繊維は、繊維分解で
きる種類の木から調製する。木材繊維を調製するには、
木を粉砕機で木片に粉砕し、得られた木片を、蒸気によ
り、1〜10バールの蒸気圧下で数分間軟化させ、次い
で例えば2枚の可動円板の間で木材繊維に粉砕する。得
られた木材繊維は、樹脂形或或分と混合する前に、好ま
しくは含水量が10%未満になるまで乾燥させる。繊維
状不活性粒子、特に木材繊維およびセルロース繊維は、
長さが0.  3〜20mm,平均長さが0.5〜3m
園、平均直径が0.025〜0.05mmである。直径
の範囲は0.01〜1開である。
木材繊維に加えて、または木材繊維の代わりに、木のか
んな屑、木粉、木材バルブなどの、より粗いリグノセル
ロースを含む粒子、または例えば工業または製材所から
廃棄物として得られる綿、わら、などの他の天然物質を
含む粒子を使用することも可能である。さらに、木材粒
子に加えて、または木材粒子の代わりに、例えば顆粒ま
たは繊維状のプラスチック粒子を使用することもできる
セルロース粒子は木材繊維を化学的に消化することによ
って得られ、この過程で木に含まれる水溶性の成分およ
びリグノセルロースが除去される。
適当なビスフェノールは、ウルマン(UIIa+ann
)第4版、18、215頁以降に記載されている。
ビスフェノールは、ビス(ヒドロキシアリール)アルカ
ン類を含む。特に好ましいのは、アルカン鎖に1〜6個
の、特に1〜4個の炭素原子を含むビス(ヒドロキシフ
ェニル)アルカン類である。
ヒドロキシフェニル基の水酸基は、2−および/または
4一位置にある。ヒドロキシフェニル基は、3−および
/または5・位置で、特に1〜3個の炭素原子を持つ、
一つまたは二つの低級アルキル基で置換してあっても良
い。シクロアルカン類、特にシクロヘキサンを使用する
こともできる。
これらの化合物の例としては、 2.2′  −ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン
または−プロパン 2.2′  −ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェ
ニル)ブタンまたはープロパン がある。
これらの化合物は、1モルのケトン、例えばアセトンま
たはシクロヘキサノン、またはアルデヒドを、2モルの
、一つまたは二つの低級アルキル基で置換して合っても
良い、フェノール化合物と縮合させることによって調製
する。
ビスフェノールは純粋な形で使用されるか、あるいはビ
スフェノールの合成で一般的に造られる副生物およびタ
ール状の反応残留物と八に使用する。これらの反応残留
物には、さらにホルムアルデヒドと反応して非融解性樹
脂を形成するフェノール性化合物が含まれている。
例えばアセトンとフェノールとの反応で生じる難揮発性
または非揮発性副生底物は、異性体ビスフェノール 2
− (2−ヒドロキシフェニル)2− (4−ヒドロキ
シフェニル)プロパンおよび構造物(a).(b)およ
び(C)で表わされるクロマン誘導体 (c) 式 (d) および (e) で表わされるインダン誘導 体 (d) (e) および式(f) のトリスフエノール (f) を含む。
ビスフェノール調製反応残留物中に含まれるその他の難
揮発性または非揮発性副生物には、少量のフェノール重
合体、ジメチルキサンテンの様な芳香族性固体物質およ
び他のタール状残留物がある。少量の未反応フェノール
も存在する。
ビスフェノールおよび副生物の全混合物中のビスフェノ
ール分は通常80重量%未満であるが、50重量%未満
であることもある。ポリヵーボネートの様な特定の重合
体を調製するのに必要なビスフェノールAは、大幅に、
即ち20%まで、特に30〜40%まで除去することが
でき、残りのビスフェノールAを、例えばポリカーボネ
ートの調製には使用できない副生成物、特に結合剤のフ
ェノール成分の様なタール状残留物と共に使用すること
ができる。この目的には、残留物を先ず粗く粉砕し、次
いで望ましい粒径に粉砕する。一般に、ビスフェノール
およびビスフェノール調製の粉砕副生成物は、平均粒子
径40〜200μm1特に60〜150μmで使用する
ホルムアルデヒドを放出する適当な物質は、80℃、特
に100℃以上で分解する。つまりこのことは、不活性
粒子および結合剤から成る混合物の調製中においては、
まだ反応が起こらないということを意味する。その様な
物質の例としては、パラホルムアルデヒド、1,3.5
−トリオキサン(メタホルムアルデヒド)およびオキサ
ゾリジン、例えば4,4−ジメチルオキサゾリジンがあ
るが、RCH20H→RH+HCHOの式に従って高温
で分解する、メチロール基を有する固体、あるいは少な
くとも難揮発性の化合物も使用できる。ホルムアルデヒ
ドを放出する特に好ましい化合物は、ヘキサメチレンテ
トラミンである。また、好ましくは異なった温度で分解
し、ホルムアルデヒドを放出する各種の物質、例えばパ
ラホルムアルデヒドおよびヘキサメチレンテトラミンの
混合物を使用することも可能である。この様にして、段
階的に硬化および架橋させることができる。ホルムアル
デヒドを放出する物質の重量に対する、ビスフェノール
、またはビスフェノールとビスフェノール合成の副生物
の総重量比は、1:0.1〜1:6が好ましく、特に1
:0.2〜1:0.8である。
こうして、ビスフェノールの調製において得られるビス
フェノールおよび存在していても良い副生物、およびホ
ルムアルデヒドを放出する好ましい化合物は水もしくは
他の溶剤を含有してはいない。この結合剤を上記不活性
粒子と混合した後においては、水あるいは他の溶剤を除
去するためのいかなる乾燥工程も不要となる。
不活性粒子と混合するビスフェノールを含む結合剤成分
、それに加えて存在していても良いビスフェノール調製
の難揮発性副生物、およびホルムアルデヒドを放出する
化合物は、一般に、使用する不活性粒子の重量に対して
15〜90ffi量%、特に20〜60重量%の量で使
用する。結合剤および不活性粒子の混合物は、その結合
剤粒子および/または不活性粒子をきらに粉砕する必要
がある場合には、例えば混練機または粉砕機中で調製す
る。ホルムアルデヒドを放出する化合物が未だ分解せず
、従って予備綜合が起きない温度で、結合剤成分を不活
性粒子と混合する。この温度は、通常100℃未満であ
り、特に15〜35℃の間である。
この混合物を圧縮して平らな成形品を形戊するには、取
扱が容易なので、前の工程で予備圧縮、予備成形した平
らなブリブレグを使用するのが有利である。これらのプ
リプレグを調製するには、得られた結合剤成分および不
活性粒子の混合物を、例えば、プレスまたは深絞り装置
に入れ、10〜50バール、特に20〜40バールの圧
力および10〜80℃、特に20〜50℃の温度で予備
プレスまたは深絞りして、板、スラブ、またはシ−ト状
の予備圧縮したブリブレグを製作する。プリブレグの調
製では、ホルムアルデヒドを放出する化合物が分解し、
ビスフェノールとホルムアルデヒドとの間で反応が起こ
る、高い温度を保つことも可能である。パラホルムアル
デヒドを使用する場合、この温度は、例えば80〜16
0℃、特に90〜120℃である。予備縮合と呼ばれる
この反応は、塩基性触媒の存在下で行なう。それによっ
て、部分的に縮合した、なお溶融し得る直鎖分子を含む
オリゴマーが生じるが、これはメチロール基を含み、そ
のために続くブリブレグの熱間圧縮工程で自己架橋する
次いで、未だ縮合していない結合剤成分と不活性粒子の
混合物、または結合剤が予備縮合していても良い予備圧
縮したプリプレグを熱間プレスし、その工程でフェノー
ル成分の三次元架橋が起こり、例えば板、厚板、ビーム
、棒、バイブ、またはハウジングの形の望ましい成形品
が形成される。この熱間圧縮工程で、フェノール成分と
ホルムアルデヒドとの反応から得られるフェノール樹脂
が実質的に硬化する。このフェノール樹脂は最早融解せ
ず、従ってC一段階にある。予備縮合を行なっている場
合、必要であれば、ホルムアルデヒドを放出する第二の
化合物を使用することができる。
この場合に使用する混合物は、予備縮合の間に比較的低
い温度で分解するホルムアルデヒド放出化合物、および
熱間圧縮工程で、より高温でのみホルムアルデヒドを放
出するもう一つの化合物から戊る。予備縮合で使用する
のに適した化合物の例としては、パラホルムアルデヒド
がある。第二の化合物は、例えば、160℃を超える温
度で分解し、ホルムアルデヒドを放出するヘキサメチレ
ンテトラミンを含む。熱間圧縮中の温度は、一般に、樹
脂が事実上完全に硬化する様に選択する。通常、この温
度は、少なくとも120℃、好ましくは130〜250
℃、特に140〜200℃である。
必要な圧力は、5〜100バール、特に20〜80バー
ルの範囲にある。硬化工程で水は全く分離しないので、
先行技術と比較して、圧力は低い。
圧縮時間は、成形品の厚さと温度によって異なるが、一
般に5〜30分間である。予備縮合した樹脂を含むプリ
プレグを使用する場合は、圧縮時間はそれに応じて短く
なる。
使用する圧縮装置は、深絞り装置、連続作動ロール、ま
たは固定サイクルで運転する板プレスが含まれる。これ
らの圧縮装置は、平滑な、またはある形状を持った圧縮
表面を備え、平板の製造に使用されるか、または輪郭型
圧縮表面を備え、輪郭型形状、例えばアングル形、また
は波形の板を製造するのに使用される。
本発明の方法により得られる成形品は、その厚さに比較
して多きな表面積を持つ板またはシートであり、その表
面形状は意図する用途に合わせてあり、例えば角度が付
いた、湾曲した、または平らな形状を有する。本成形品
は、特に本質的に平らな表面を有する、板状の成形品で
ある。しかし、輪郭、棒、または管の形の物体を製作す
ることも可能である。
上記の15〜90重量%の量の結合剤を含む、完成した
、好ましくは板状、シート状、または輪郭形状の物体は
、木材および/またはセルロース粒子を使用した場合に
は、密度が600〜1450kg/mである。板または
シートの形では、厚さが0.5〜100關、好ましくは
2〜40關、特に2〜20關である。ブリブレグの厚さ
は、成形品の望ましい厚さ(こ応じて、最終的な圧縮作
業の前に調整する。
圧縮前に、プリブレグの片側または両側表面を、織物、
不織布またはプラスチック、紙または木製シートから成
る、熱硬化性樹脂、特にメラミンーホルムアルデヒド樹
脂を含浸させた化粧層で被覆することもできる。化粧シ
ートは、単位面積当たりの重量が好ましくは80〜4 
0 0 glrd、特に120〜300glrdである
。次いで、ブリブレグの予備圧縮した粒子混合物を、化
粧層と共に上記の条件下で熱間圧縮し、化粧成形品、特
に化粧板を形戊する。
成形品に適当な表面層をラミネート加工することによっ
て、最終圧縮作業の後に化粧層を施すこともできる。ま
た、成形品にワニスを塗布することによって、連続的に
化粧表面を施すことができる。
耐引っ掻き性で、必要であれば、特に耐候性の表面を調
製するには、電子線により架橋できる樹脂、特に架橋性
脂肪族ポリウレタン樹脂またはポリエステル樹脂を、圧
縮した成形品の表面に塗布し、架橋させる。得られた樹
脂層は、選択として、加圧処理にかける。装飾効果を高
めるために、これらの樹脂層は、充填材または着色顔料
も含む。
この種の表面層の調製は、EP−A− 0166153号およびE−A−0216269号に記
載されている。これら2つの特許に記載されている化粧
板は、本発明に係わるシート状または板状成形品の表面
層としても使用できる。
以下に本発明を実施例によりさらに説明する。
曲げ強度は、DIN53452により、弾性係数はDI
N53457により、密度はDIN53479により、
吸水性および端部の膨潤性はDIN53799により川
定した。
実施例1 ビスフェノールAを含む456gの粒子を、20〜10
0℃で、1 8 6 gのへキサメチレンテトラミン粒
子、触媒として3.46gのCaOおよび2.000g
の乾燥木材繊維と均質に混合する。この混合物を圧縮板
の上に均一に広げ、加熱したプレス(180℃)中で8
0バールの圧力で、8分間圧縮する。得られた板をまだ
熱いうちにプレスから取り出す。この板は厚さが7mm
で、次の様な特性を示す。
曲げ強度      127N/m 仲性係数   11,OOON/m 密度  1,370kg/ボ 吸水性     2.5%(2時間沸騰)端部の膨潤 
  6.  O%(2時間沸騰)実施例2 アセトンおよびフェノールを反応させるビスフェノール
Aの:A製から得られた、微細に粉砕した822gの、
下記の組成 30重量部のビスフェノールA 16重量部の2− (2−ヒドロキシフェニル)−2−
(4−ヒドロキシフェニル)プロパン20重量部のクロ
マン誘導体 22.  5ffl瓜部のインダン誘導体7.5重量部
のトリスフェノール 8m量部の他のフェノール重合体 を有する反応残留物を 4.8gの、触媒として作用するNaOH376gのへ
キサメチレンテトラミンおよび2,000gの木材繊維 と20〜100℃で混合し、板金型の中に店げ、プレス
(160℃)中で20バールの圧力下で16分間圧縮す
る。得られた板は厚さが6mmである。
この板の特性を次に示す。
曲げ強度       80N/si 弾性係数    7,800N/s+!密度  1, 
100kg/m 吸水性     3.5%(2時間沸Ill)端部の膨
潤   5.0%(2時間沸騰)実施例3 実施例1に記載する結合剤と木材繊維の混合物を予備戊
形し、板状プリブレグに予備圧縮する。
メラミン樹脂を含浸した装飾用紙をそのプリプレグの両
面に貼り、実施例1の条件下で圧縮する。
この板の厚さは7.2mmである。
この板の特性を次に示す。
囲げ強度      140N/d 弾性係数   14,OOON/at 密度  1, 350}cg/TIl.吸水性    
 1.3%(2時間沸騰)端部の膨潤   36 0%
(2峙間沸騰)実施例4 実施例2に記載する結合剤と木材繊維の混合物を予備成
形し、板状ブリブレグに予備圧縮する。
圧縮する前に、印刷し、メラミン樹脂を含浸した装飾用
紙をそのプリプレグの片面に貼り、実施例2と同じ圧縮
条件下で圧縮する。その板の外側表面を形成する側面上
に、その装飾用紙は、電子線により重合させた合成樹脂
から成る透明層を有する。この透明層を備えた装飾用紙
は、EP−A−0166153号の実施例1に記載して
ある。この板の厚さは6.1關で下記の特性を有する。
曲げ強度      100N/i 弾性係数    8.300N/m 密度  1,120kg/Td 吸水性     2.5%(2時間沸騰)端部の膨潤 
  3,0%(2時間沸騰)実施例5 実施例4と同様に板を調製する。しかし、この場合、装
飾用紙は印刷せず、照射重合させた合成樹脂の重なった
層を備え、その外側の層は透明層で、中間層は着色顔料
を含む。例えば、EP−A−0166153号の実施例
4に記載する木月繊維マットがその様な表面を示す。こ
の板は、実施例4により調製した板と同じ特性を有する
実施例6 16重量%のリン酸モノ/ジアンモニウムおよび5重量
%のアルミニウム水和物粉体を、結合剤および木材繊維
から成る実施例2に記載するd合物に加え(− 1 0
 0ffim%) 、D I N4 1 0 2’l.
:規定する耐炎性の板を製作する。この板のその他の特
性は変わっていない。
実施例7 アセトンおよびフェノールを反応させるビスフェノール
Aの調製から得られた、微細に粉砕した1,000gの
、下記の組或 10重量部のビスフェノールA 1重量部の2〜 (2−ヒドロキシフェニル)2− (
4−ヒドロキシフェニル)プロパン30重量部のクロマ
ン誘導体 30重量部のインダン誘導体 5重量部のスビロビスインダン 5重量部の1・リスフェノール 7重量部のジメチルキサンテン 12重量部のフェノール二量体および三量体を有するタ
ール状反応残留物 および 12.の、触媒として作用する水酸化ナトリウ90gの
へキサメチレンテトラミンおよび2,100gの木材繊
維 から成る混合物を、15〜35℃で2バールの圧力下で
、この過程で予備縮合を起こさずに、板状のプリプレグ
に予備圧縮する。このプリブレグの両面に、フェノール
樹脂を含浸させた下層紙およびメラミン樹脂を含浸させ
た装飾用紙を貼り、これを180℃で50バールの圧力
下で8分間圧縮する。得られた化粧板は、良好な機械的
特性およびDIN53799の必要条件に適合する化粧
表面を備えている。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、熱硬化性フェノール樹脂で被覆した固体の不活性粒
    子の圧縮芯を有する成形品の製造法であって、ビスフェ
    ノール、特にビス(ヒドロキシフェニル)アルカンを主
    成分とするフェノール化合物、およびホルムアルデヒド
    を放出する少なくとも一つの化合物、および触媒、およ
    び所望によりさらにフェノール樹脂の調製に通常使用す
    る添加物を、前記不活性粒子と共に混合し、得られた粒
    子の混合物を圧縮して成形品を形成し、その圧縮中に熱
    の作用により前記フェノール樹脂を完全に架橋させるこ
    とを特徴とする方法。 2、得られた粒子の混合物を、プリプレグに予備圧縮し
    、その結果得られたプリプレグを圧縮して成形品を形成
    し、この過程でフェノール樹脂が完全に架橋することを
    特徴とする、請求項1に記載の方法。 3、粒子の混合物をプリプレグに予備圧縮する際に、フ
    ェノール化合物がホルムアルデヒドと予備縮合し、依然
    として融解し得るオリゴマーを形成することを特徴とす
    る、請求項2に記載の方法。 4、フェノール化合物がビスフェノール、およびビスフ
    ェノールの調製において得られるその他の副生物を含む
    ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載
    の方法。 5、フェノール化合物が、フェノールとアセトンが2,
    2′−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンに縮合
    する際に得られた副生物を含むことを特徴とする、請求
    項4に記載の方法。 6、ビスフェノール、存在していても良いビスフェノー
    ル調製の副生物、およびホルムアルデヒドを放出する化
    合物から成る結合剤成分の量が、使用する不活性粒子の
    重量に対して15〜90重量%であることを特徴とする
    、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。 7、ホルムアルデヒドを放出する化合物が、ヘキサメチ
    レンテトラアミン、パラホルムアルデヒド、メタホルム
    アルデヒド、および/またはオキサゾリジンを含むこと
    を特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方
    法。 8、異なった温度範囲でホルムアルデヒドを放出する各
    種の化合物を使用することを特徴とする、請求項1〜7
    のいずれか1項に記載の方法。 9、ビス(ヒドロキシフェニル)アルカンが、1〜6個
    の、特に1〜4個の炭素原子を持つ直鎖アルカン基、ま
    たはシクロアルカン基、好ましくは2,2′−ビス(4
    −ヒドロキシフェニル)プロパンを含むことを特徴とす
    る、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。 10、ビスフェノールと、所望により追加的成分として
    使用するビスフェノール調製の副生物との総重量の、使
    用するホルムアルデヒド放出化合物の重量に対する比が
    、1:0.1〜1:6、好ましくは1:0.2〜1:1
    の範囲にあることを特徴とする、請求項1〜9のいずれ
    か1項に記載の方法。 11、圧縮の前、または後に、芯の少なくとも片面に装
    飾層を施すことを特徴とする、請求項1〜10のいずれ
    か1項に記載の方法。
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