JPH0416488B2 - - Google Patents

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、イソ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
ス性物質用の、改良された有機ジーまたはポリイ
ソシアネートを基礎とする結合剤を含むリグノセ
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剤は水中
の尿素−ホルムアルデヒドまたはフエノール−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。この方法で生成したリグノ
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或る建造
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剤としてジー及
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2109686号
（Offen legungsschrift No.2109686）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
つて生ずる問題が２つ有り、(1)結合剤使用含有量
が少ない場合でも、尿素−ホルムアルデヒドまた
はフエノール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そし
て(2)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、したがつ
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
技術の出現によつ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時間であつた。 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、ジーまたはポリイソシア
ネート（以下一般的にはポリイソシアネート類と
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
グノセルロース性製品を生成するために必要なジ
ーまたはポリイソシアネートの含有量を、同等の
またはより優れた複合板の物理的性質を保ちなが
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
用せずにジー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
素−ホルムアルデヒドまたはフエノールホルムア
ルデヒド結合剤システムを用いてつくられた複合
製品よりも優れた物理的性質を有する。ジーまた
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に
おいて30日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
物用接着剤として使用することを妨げる高分子量
固体または半固体のジー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ー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、１〜10分間、好ましくは３〜５
分間、約７〜42Kg／cm³（約100〜600psi）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
ツ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。そのようなポリイ
ソシアネート類には、ジイソシアネート類及び高
官能性イソシアネート類、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3962302号及び同第
3919279号に記載されているような適当な溶媒中
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、ジー及び高官能
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
範囲であつてよく、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
グリコールモノブチルエーテル、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
ル類であつてポリエステ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
ソシアネート末端プレポリマーであつてよい。有
機ポリイソシアネート類はまたはイソシアネート
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
ヨンの形で使用してもよい。イソシアネート類
は、不純物、あるいはカルボジイミド、イソシア
ヌレート基、尿素、加水分解可能な塩化物及びビ
ウレツト（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
そのようなジーまたはポリイソシアネートの例と
してトルエン−２，４−及び２，６−ジイソシア
ネートあるいはその混合物、ジフエニルメタン−
４，4′−ジイソシアネート（固体）及びジフエニ
ルメタン−２，4′−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，
4′−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エニルイソシアネート
類、ナフタレン−１，５−ジイソシアネート、
３，3′−ジメチルジフエニルメタン−４，4′−ジ
イソシアネート、トリフエニルメタントリイソシ
アネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、
３，3′−ジトリレン−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−１，８−ジイソシアネート、４−クロロ−
１，３−フエニレンジイソシアネート、１，４
−、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3577358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
体であつて２，2′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レポ
リフエニルイソシアネート混合物（ジフエニルメ
タンジイソシアネート異性体の約20〜85重量パー
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、“ルビネート−Ｍ
（Rubinate−Ｍ）”（ルビコンケミカル社）及び
“パピ（Papi）”（アプジヨン社）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100〜10000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重量部で使用される。 イソシアネート−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50〜25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つて結合剤システムの全
体的粘度は減少し、使用が容易となる。25℃でセ
ンチポワーズ（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“ルビネート−
Ｍ（Rubinate−Ｍ）”として市販され且つ25℃で
230C.P.の粘度を有するジフエニルメタンジイソ
シアネート−ポリメチレンフエニルイソシアネー
ト混合物を用いて下記のとおりである。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28日熟成後（C.
P.）で粘度が測定された。

【表】 さらに、2.5：1.0、2.0：1.5及び3.0：0.5の４，
4′異性体対プロピレンカーボネートの重量部比で
プロピレンカーボネートと混合された固体ジフエ
ニルメタン−４，4′−ジイソシアネートは、それ
ぞれ、60C.P.より低い液体混合物、10C.P.の透明
な液体混合物及び100C.P.より低い液体混合物を
提供した。 本発明で用いる結合剤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−リグニン混合物全量に基づい
て０〜60重量パーセント、好ましくは20〜35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。種々の異な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ブ化から生ず
る廃液の混合物である。使用しうる適当なリグニ
ンには、例えば純化マツ木材リグニン、クラフト
廃液、ソーダ廃液、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
成クラフト液からのリグニンと同様に使用してよ
い。紙工場漂白剤からの豊富に手に入る塩素廃液
を使用してよい。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PH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、製造時にイソシアネート−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
リグノセルロース性物質に直接適用してもよい。 本発明によつて、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、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繊維
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ツク材料と混合
してもよい。リグノセルロースには約25重量パー
セントまでの湿気（水）含量が含まれてもよいが
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性複合
製品の製造において、リグニンとともにまたはリ
グニンなしで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、リグニンを有する
またはリグニンなしでイソシアネート−カーボネ
ート結合剤を物質上に噴霧し、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な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％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重量
パーセント、好ましくは2.5〜6.5重量パーセント
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「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ツ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
ナトリウム及び或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つて本発明を例示す
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
ASTMD1037値として表現され、その中で M.C. 水分含量（％） I.B. 内部結合力（Kg／cm³）（psi） T.S. 冷水（25℃）厚さ膨潤、24時間液浸（％） PMDI 46.5ジフエニルメタンジイソシアネート
含有量を有する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エニルイソシア
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−ジイソシアネート TPMI トリフエニルメタントリイソシアネート 例 １ ６パーセントの水分含有量に乾燥させた580ｇ
のマツ木材小片をオープンタンブラーミキサー中
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エニル
イソシアネート（PMDI）混合物71部とプロピレ
ンカーボネート29部とを混合することによりつく
られたイソ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、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）にステアリン酸亜鉛外部離型剤を均一
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（10.5平方インチ）の
“ケーキ”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13mmの厚さで止める。４1/2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12.0Kg／
cm²（170pai）I.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量に基づいて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
液体ジフエニルメタンジイソシアネート−ポリメ
チレンポリフエニルイソシアネート（PMDI）混
合物で置き換えた以外は、例１の方法を繰り返
す。

【表】 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。結合剤の全含有量を、木材の重量に基づ
いて4.5パーセントと一定に維持する。リグノセ
ルロースの化学的パルプ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エニルメタンジイソシア
ネート−ポリメチレンポリフエニルイソシアネー
ト（PMDI）混合物及びカーボネートの含有量を
下記の表２に特定された範囲にわたつて変える。

【表】 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100重量部に基づいて3.5パーセント
と一定に維持する。例11は、46.5パーセントジフ
エニルメタンジイソシアネートを有する100パー
セント液体PMDIである。例15には、結合剤の含
有量が4.5重量パーセントで22重量パーセントの
リグニンが含まれる。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
エニルイソシアネート（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
つて変える。

【表】 例16 （比較例） フエノールホルムアルデヒド樹脂（６パーセン
ト）を結合剤として使用し、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ツク
スをプレスされる物質に加えなければならないこ
とが示される。 I.B. T.S. Kg／cm² （psi） （％） 7.10 32.3 （101） 例 17〜21 30重量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の方法に従つて
多くの実験を行なう。実施例21は、70重量部の
PMDI、15重量部のP.C.及び15重量部のB.C.であ
る。結合剤含有量を、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ソシアネートを表４に示
す。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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ー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／cm³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 2.5〜6.5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
   の有機ジー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、離型剤が金属セツケンであり、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 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エニル
   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 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。