JPH04336202A

JPH04336202A - 高強度高耐水性リグノセルロース成形板

Info

Publication number: JPH04336202A
Application number: JP10704791A
Authority: JP
Inventors: Kiyoto Doi; 土　井　清　人; Takeshi Ito; 伊　藤　武　志; Masaru Odagiri; 小田桐　勝; Koji Matsunaga; 松　永　幸　治
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1991-05-13
Filing date: 1991-05-13
Publication date: 1992-11-24
Anticipated expiration: 2015-01-17
Also published as: JP2999013B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、木質または植物質の外
観を有し、且つ、曲げ強度、曲げ弾性率、木ネジ保持力
が高く、吸水時、高湿度環境下での寸法安定性、耐久性
に優れたリグノセルロース成形板に関する。リグノセル
ロース類を主原料として利用した板状材は、用いるリグ
ノセルロースが木質削片の場合パーティクルボードと称
され、また木質繊維の場合インシュレーションボード、
ハードボード、ＭＤＦと称されて生産され、床材、壁材
、ドア材、防音材、断熱材、畳心材、家具部材、自動車
用部材等として使用されている。

【０００２】

【従来の技術】これらリグノセルロース成形板のほとん
どの製造方法は、リグノセルロース類に熱硬化性樹脂を
塗布した後積層し、積層マットを加熱圧締して成形する
方法であり、用途により製品の密度を変えて生産されて
いる。即ち、用途として高い強度を必要とする場合、成
形板の密度を高め、且つ、リグノセルロース類に対する
熱硬化性樹脂の添加割合を増して製造されたり、防音材
、断熱材として用いる用途では、低密度で製造されてい
る。しかしながら、高い強度や、曲げ弾性率を得ようと
して、高密度化すると、リグノセルロース成形板が重量
化し、取扱上支障を生じると共に、リグノセルロース類
や熱硬化性樹脂を多大に用いなければならず、生産性が
低下するばかりでなく、経済面でも不利となる問題点を
有する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような問題点を解
消するため、削片板では表裏層に微細な木片を用いて熱
硬化性樹脂添加割合を増し、かつ表裏層の成形前の水分
含有率を高くして高密度な層とし、芯層部は、相対的に
大きな木片を用い、低い熱硬化性樹脂添加率で低密度な
層とする多層構造化する方法が取られている。しかし、
この方法では、表裏層は成形時の熱および水蒸気により
可塑化し、高密度な層となるが、成形後吸湿もしくは吸
水した場合、木片が元の形状に戻ろうとして膨張するた
め、吸湿吸水時の削片板の寸法変化が大きくなり易いと
いう問題点がある。また、多層化するためには、木片の
形状を制御する設備、乾燥設備、熱硬化性樹脂を添加す
る設備等が複数必要となる。また、曲げ強度、曲げ弾性
率を向上させるため成形後のリグノセルロース板表面に
、木材単板や樹脂含浸した紙を貼る方法がある。しかし
、この方法では、木材単板の場合、単板の繊維方向によ
り曲げ強度、曲げ弾性率が極めて異なるという問題点が
あり、リグノセルロース成形板等の使用方法が限定され
てしまうし、含浸紙の場合も含め、吸水時の寸法安定性
が改善できるわけではない。

【０００４】木片に予め硬化性樹脂を含浸し硬化させて
処理した木片や、木片にカルボキシル基等の官能基を導
入し改質した後、接着剤を塗布し成型する方法もあるが
、処理費用がかかるばかりでなく、処理木片表面が接着
剤に濡れ難くなるため、耐水・耐湿性の向上は図れるが
、強度面での改良は得難く、成形時熱板に付着し易い等
の問題もあり、生産性も低下する。熱硬化性樹脂を成形
したリグノセルロース板表面に含浸し、熱プレス等で再
度加熱圧締し、表面に高強度層を形成させる試みも提案
されているが、含浸後熱プレスの際に、温度上昇による
粘度低下のために含浸樹脂がボード外に流出し、充分な
強度改善ができなかったり、含浸樹脂がプレス表面に付
着し板面汚染や作業性低下につながるという問題点があ
る。他に、成形したリグノセルロース板を処理し、セル
ロースをホルマール化し、吸湿・吸水時の寸法変化を抑
える試みもあるが、寸法安定性は増すものの、常態での
剛性率や、曲げ強さが向上することはない。本発明では
、通常の方法で得られるリグノセルロース成形板の不十
分な曲げ強度、曲げ弾性率、および吸水時・高湿度環境
下での寸法変化の大きさ、耐久性の低さという諸問題点
を改良することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、リグノセルロ
ース類に熱硬化性樹脂を塗布した後積層し、積層マット
を加熱圧締して成形するという通常の方法で得られるリ
グノセルロース成形板の表面を、そのままもしくは厚み
調整等の必要に応じ研磨した後、該表面に、含浸時の粘
度が０．５Ｐａ・　ｓ　以下で、硬化後の不揮発分が８
０重量％以上の常温硬化性樹脂を含浸し、常温放置で硬
化せしめてなる表面層を形成せしめることにより、上述
のような諸問題点を解消したリグノセルロース成形板を
提供しようとするものである。本発明にいうリグノセル
ロース類とは、木材を機械的に切削または破砕した木材
削片、木材を解繊した木質繊維、砂糖黍，トウモロコシ
、稲、コウリャン、麦等禾本科植物の茎、麻、亜麻、お
う麻等のジン皮繊維などの単品もしくは混合品であり、
これらを主成分とし、一部合成繊維等混合したものでも
よい。工業的規模での入手の容易さを考慮すれば、木材を原料
とした削片、繊維類が望ましい。リグノセルロース類は
、接着剤として使用する熱硬化性樹脂と混合する前か、
混合後に、含有水分が０〜２０％となるよう乾燥する必
要がある。また、本発明での熱硬化性樹脂とは、尿素、
メラミン等のアミノ化合物や、フェノール類とホルムア
ルデヒドの共縮合樹脂および／または分子内に２個以上
のイソシアネート基を有する化合物であり、各の樹脂特
性に応じて適量の硬化剤を混合して、リグノセルロース
類に添加する。溌水性付与のためにワックス類を混合す
ることや、難燃剤、防虫剤、防腐剤等を混合して用いて
もよい。これらの接着剤は、硬化後の硬度が高く、成型
後のリグノセルロース板の剛性向上に寄与する。また、
イソシアネート基を有する化合物を用いる場合は、耐水
性が向上するとともに、リグノセルロース成形板から放
散されるホルムアルデヒドが少なくなるという利点もあ
る。

【０００６】熱硬化性樹脂を混合した後の積層、加熱圧
締の条件については、本発明では特に限定するものでは
ないが、削片板では、多層とし、表裏層に微細な木片を
用いて熱硬化性樹脂添加割合を増し、かつ表裏層の成形
前の水分含有率を高くして高密度な層とし、芯層部は、
相対的に大きな木片を用い、低い熱硬化性樹脂添加率で
低密度な層とすることが望ましい。成型したリグノセル
ロース板は、望ましくは成型後厚みが安定した後、研磨
し所定の厚みに調製することが望ましい。更に、精密な
厚み精度が要求される場合は、以下に述べる含浸硬化処
理をほどこした後に再度研磨してもよい。本発明にいう
常温硬化性樹脂とは、含浸時の粘度が常温にて０．５Ｐ
ａ・　ｓ　以下で、硬化後の不揮発分が８０重量％以上
であることが必要であり、０〜４０℃程度の温度下で、
含浸リグノセルロース板表面が１５時間以内で粘着性を
呈しなくなる程度硬化する事が望ましい。不揮発分測定
は、接着剤の一般試験方法ＪＩＳ　Ｋ　６８３３による
。好ましくは含浸時の粘度が常温にて０．３Ｐａ・　ｓ
　以下である。含浸時の粘度が０．５Ｐａ・　ｓ　を超
える場合、リグノセルロース板への浸透が阻害され、充
分な曲げ強さ、曲げ剛性率、木ネジ保持力が得られない
ばかりか、含浸表面に樹脂が残存するため、板の厚みが
増したり、含浸処理後積み重ね可能になるまでの時間が
長くなり、生産性が低下する等の問題も生じる。硬化後
の不揮発分が８０重量％に満たない場合、硬化後の剛性
が充分とならず繊維板の曲げ強さ、曲げ剛性率、木ネジ
保持力が不充分となる。また、含浸を容易ならしめるた
め、硬化後の不揮発分が、８０重量％を下回らない範囲
で溶剤等添加しても良いが、溶剤が２０重量％以上とな
るよう添加した場合は、含浸は容易となるも、過剰に浸
透し不充分な物性しか得られず、かつ、溶剤の揮散のた
め、作業環境が悪化し、充分な揮散をさせようとする場
合は生産性が低下する問題を生じる。少量の溶剤を用い
る場合でも、硬化製樹脂との反応性を有するものが望ま
しい。このような溶剤として、イソシアネート化合物系
硬化性樹脂の場合、プロピレンカーボネート、グリシジ
ル系硬化性樹脂の場合、脂肪族モノグリシジルエーテル
類を例示できる。

【０００７】硬化性樹脂の種類については、上述要件を
満たすものであれば特に限定しないが、加熱硬化が必要
となる場合は、加熱時の繊維板水分変化等で、厚みが変
動したり、反り、狂いが起こり易くなるため、常温で硬
化性を示すものが望ましい。同一分子中に２個以上のイ
ソシアネート基を有する化合物と、分子内に２個以上の
活性水素基を有する化合物の混合物および／または反応
物を８０重量％以上含むものであり、化合物中のイソシ
アネート基と化合物中の活性水素基との比が１：０．０
１　　〜０．９５であるもの、同一分子中に２個以上の
グリシジル基を有する化合物と分子内に２個以上のアミ
ノ基を有する化合物の混合物を８０重量％以上含むもの
であり、化合物中のグリシジル基と化合物中のアミノ基
との比が１：　　０．８５〜１．２０であるもの等が、
比較的低温で硬化し、硬化後の剛性が高いため、望まし
いものである。特に好ましくは、同一分子中に２個以上
のイソシアネート基を有する化合物と、分子内に２個以
上の活性水素基を有する化合物の混合物および／または
反応物を８０重量％以上含むものであり、化合物中のイ
ソシアネート基と化合物中の活性水素基との比が、１：
０．０５〜０．２５であるものである。各の化合物の同
一分子中の官能基が１つの場合は、反応後高分子化せず
充分な剛性率が発現できない。望ましくは分子中に３個
以上の官能基を有するものが高剛性率が得られ望ましい
。それぞれの官能基の比率が、上記範囲から外れた場合
は、剛性率の充分な発現が期待できない。同一分子中に
２個以上のイソシアネート基を有する化合物が、ポリメ
チレンポリフェニルポリイソシアネート（　ポリメリッ
クＭＤＩ）　であり、分子内に２個以上の活性水素基を
有する化合物が、一般式　（１）　で表される化合物で
ある場合が特に低温で硬化し、硬化後の剛性が高く望ま
しい。一般式　（１）　で表される化合物は、他の活性
水素基を有する化合物より、反応中の発泡現象が起こり
づらく、ひいては高剛性を得易いという利点がある。ま
た式中のｎは，２０以下の整数がが望ましく、２０を越
す場合は、硬化後の架橋密度が低くなり、充分な硬度が
得にくくなる。更に好ましくは、ｎが１０以下のもので
ある。

【０００８】本発明での、分子中に２個以上のイソシア
ネート基を有する化合物は、例えばトリレンジイソシア
ネート（　ＴＤＩ）　、４，４’−　ジフェニルメタン
ジイソシアネート（　ＭＤＩ）　、ヘキサメチレンジイ
ソシアネート（　ＨＭＤＩ）　、キシレンジイソシアネ
ート（　ＸＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（　Ｉ
ＰＤＩ）、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネー
ト（　ポリメリックＭＤＩ）　が例示される。揮散しや
すいイソシアネート化合物は、作業環境を汚染し易いた
めポリメリックＭＤＩなどの低蒸気圧の化合物が望まし
い。常温硬化性樹脂の調製に当たり、防炎剤、難燃剤、
防腐剤、防黴剤、防虫剤等を混入させ、耐火災性や耐久
性を付与させてもよい。硬化性樹脂を成型したリグノセ
ルロース板表面に含浸する方法は限定しないが、スプレ
ー、イクストゥルーダー、ロール、ナイフ等での表面へ
の塗工含浸、デッピング、減圧加圧含浸等の常法が用い
うる。全面に均一塗布できる方法であればよい。含浸量
は特に限定しないが、片面８０ｇ／ｍ２以上が好ましい
。含浸量がこれを下回る場合は、剛性率の発現が充分で
なくなることがある。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を、更に具体的に説明するため
、実施例及び比較例をあげて説明するが、本発明はこれ
らの実施例に限定されるものではない。尚、参考例、実
施例中の部、％はそれぞれ重量部、重量％を表す。参考例１平均長さ２０ｍｍ、平均厚さ０．６ｍｍ　、平均幅　３
　ｍｍ　の針葉樹ストランド状木片を、水分含有率２％
まで乾燥し、４２２０ｇ分取した。メラミンユリアホル
ムアルデヒド共縮合樹脂（三井東圧化学株式会社製ユー
ロイドＵ−７７５　、不揮発分６５％）１００　部、４
０％ワックスエマルジョン　４．３部、２０％塩化アン
モニウム水溶液８　部、水７．５　部を混合したもの　
１２００ｇを、上述木片にスプレー塗布し、塗布後木片
から　１３００ｇ分取して、３０ｃｍ角の枠内に均一に
散布した。積層したマットを　１８０℃の熱板に挟んで
、３Ｎ／ｍｍ２の圧力で６分間圧締し、厚み１８ｍｍ　
、密度　７２０ｋｇ／ｍ３のパーティクルボードを得た
。以後リグノセルロース板Ａと略す。

【００１０】参考例２木材を乾式摩砕した木繊維を水分含有率　５％まで乾燥
し、　５２５０ｇ分取した。メラミンフェノールホルム
アルデヒド共縮合樹脂［　三井東圧化学株式会社製ユー
ロイドＵ−８１１　、不揮発分６５％、以下原料Ｆ−（
１）　と略す］　１００　部、４０　　％ワックスエマ
ルジョン　５部、２０％塩化アンモニウム水溶液　３部
、アンモニウム水１５部、水３５部を混合したもの　１
４５０ｇを、上述木繊維にスプレー塗布し、塗布後木繊
維から２３５ｇ分取して、それぞれ表層用、裏層用とし
た。更に、参考例−１と同形状の乾燥した木片　２０４
０ｇに乳化性ポリメリックＭＤＩ（　三井東圧化学株式
会社製ユーロイドＵＲ−４０００）１００部と水９０部
を混合乳化したもの１９０　ｇを塗布し、塗布後木片か
ら　８１０ｇ　分取して、芯層用とした。３０ｃｍ　角
の枠内に裏層用繊維を均一に散布し、続けて芯層用、表
層用を散布し、積層したマットを　１８０℃の熱板に挟
んで、３　Ｎ／ｍｍ２　の圧力で６分間圧締し、厚み１
８ｍｍ　　、密度　７２０ｋｇ／ｍ３　のパーティクル
ボードを得た。以後リグノセルロース板Ｂと略す。

【００１１】参考例３蒸煮し機械的に解繊した含水率５０％のラワン系木質繊
維１５００部に対し、尿素ホルムアルデヒド樹脂（　三
井東圧化学株式会社製ユーロイドＵ−７３０、不揮発分
　５８％）　２６０　部を均一にスプレー塗布し、含水
率が１５％となるように乾燥した。乾燥した繊維６２０
ｇを、３０ｃｍ角のボックス中に均一厚みになるように
堆積したのち、積層したマットを　１８０℃の熱板に挟
んで、３Ｎ／ｍｍ２の圧力で４分間圧締し、厚み９ｍｍ
、密度　７００ｋｇ／ｍ３　の繊維板を得た。以後リグ
ノセルロース板Ｃと略す。

【００１２】実施例１ポリメリックＭＤＩ［　三井東圧化学株式会社製　ＣＲ
−１００、イソシアネート基含有率３１．０％、以下原
料Ｉ−（１）　と略す］１００部と、一般式　（１）　
で表される化合物で、ｎの平均値が３．５　のもの［　
以下原料Ｐ−（１）　と略す］１７．６部、プロピレン
カーボネート（　以下原料Ｄ−（１）と略す）１０　部
を混合した。混合後の粘度は０．０８Ｐａ・　ｓ　であ
り、硬化後の不揮発分は９３％であった。この混合物を
、参考例２で作製したリグノセルロース板Ｂの両表面に
それぞれ　３００ｇ／ｍ２の割合で塗布し、室温で５日
間放置した。塗布含浸放置１５時間後表面は粘着性を呈
していなかった。得られたリグノセルロース板の物性は
表−１のとおりで、密度は７５０ｋｇ／ｍ３で曲げ強さ
２６６１Ｎ／ｃｍ２　、曲げヤング率は５４×１０４Ｎ
／ｃｍ２、吸水厚さ膨張率は　３．４％であり、樹脂含
浸硬化層を有しないリグノセルロース板Ｂより著しく好
物性を示していた。

【００１３】実施例２脂肪族ポリグリシジルエーテル系化合物［　東都化成株
式会社製エポトート　ＹＨ−３０１　、エポキシ当量１
５５ｇ、以下原料Ｅ−（１）と略す］　１００部と脂肪
族ポリアミン系化合物［　エイ・シー・アイ・ジャパン
製アンカミン１６４４、活性水素当量１５４　、以下原
料Ａ−（１）　と略す］　１１７　部、脂肪族グリシジ
ルエーテル［　エイ・シー・アイ・ジャパン製　Ｈｅｌ
ｏｘｙ−ＭＫ−１１６、エポキシ等量２２０ｇ、以下原
料Ｄ−（２）　と略す］２５部を混合した。混合後の粘
度は　０．５６Ｐａ　・　ｓ　であり、硬化後の不揮発
分は９６％であった。実施例１と同様の方法で、樹脂含
浸硬化層を有する繊維板を作製し物性を測定したが、得
られたリグノセルロース板の物性は表−１のとおりで、
樹脂含浸硬化層を有しないリグノセルロース板Ｂより著
しく好物性を示していた。また、実施例１と同様に、塗
布含浸放置１５時間後表面は粘着性を呈していなかった
。

【００１４】実施例３〜１６表−１に示す条件下で、実施例１と同様の方法で、樹脂
含浸硬化層を有するリグノセルロース板を作製した。各
板の物性値は表−１〜２に示すが、それぞれ樹脂含浸硬
化層を有しない板より著しく好物性を示していた。又塗
布含浸放置１５時間後表面は粘着性を呈していなかった
。尚、表中の原料化合物の内訳は以下のとうりである。原料Ｐ−（２）　：一般式　（１）　で表される化合物
でｎの平均値が１．８　のもの原料Ｐ−（３）　：一般式　（１）　で表される化合物
でｎの平均値が８．１　のもの原料Ｐ−（４）　：一般式　（１）　で表される化合物
でｎの平均値が１７．０のもの原料Ｐ−（５）　：一般式　（１）　で表される化合物
でｎの平均値が８．１のもの

【００１５】比較例１〜３参考例１〜３で作製した成形板をそのままで物性測定し
た。結果は表３に示すとうり、樹脂含浸硬化層を有する
板より劣っていた。比較例４熱硬化製樹脂塗布後木片からの分取量を表層用、裏層用
それぞれ２６６ｇ、芯層用９２０ｇ、熱圧締時間を８分
間とした以外は、参考例２と同様の方法でリグノセルロ
ース成形板を作製した。以後リグノセルロース板Ｄと略
す。結果は表３に示すとうり、曲げ強さ、曲げ弾性率は
比較例２より高いものの、厚さ膨張率は高く、また重い
板であり、生産性も悪い。

【００１６】比較例５ポリメリックＭＤＩ［　三井東圧化学株式会社製ＣＲ−
４００、イソシアネート基含有率３０．８％、以下原料
Ｉ−（２）　と略す］　１００部と、一般式　（１）　
で表される化合物でｎの平均値が２８．７のもの［　以
下原料Ｐ−（６）と略す］１１２部、原料Ｄ−（１）　
１０部を混合した。混合後の粘度は０．５２Ｐａ・　ｓ
　であり、硬化後の不揮発分は９６％であった。この混
合物を用いて、実施例１と同様の方法で、樹脂含浸硬化
層を有する板を作製した。この板の物性は、表３に示す
とうり、実施例と比較して劣るものであった。比較例６原料Ｉ−（１）１００　部と、原料Ｐ−（１）　１７．
６　部、メチレンクロライド［　以下、原料Ｄ−（３）
　と略す］　４０部を混合した。混合後の粘度は０．０
４Ｐａ・　ｓ　であり、硬化後の不揮発分は７５％であ
った。この混合物を用いて、実施例１と同様の方法で、
樹脂含浸硬化層を有する板を作製した。この板の物性は
、表３に示すとうり、実施例と比較して劣るものであっ
た。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】

【表３】

【００２０】

【発明の効果】本発明により、曲げ強度、曲げ弾性率、
木ネジ保持力が高く、高湿度環境下での寸法安定性、耐
久性に優れたリグノセルロース板を供給できることが、
表１〜３から明らかである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　リグノセルロース類に熱硬化性樹脂を
塗布した後積層し、積層マットを加熱圧締して成形した
リグノセルロース成形板の表面を、必要に応じ研磨した
後、該表面に、含浸時の粘度が常温にて０．５Ｐａ・　
ｓ　以下で、硬化後の不揮発分が８０重量％以上の常温
硬化性樹脂を含浸し、加熱せずに硬化させた表面層を形
成せしめてなることを特徴とする高強度高耐水性リグノ
セルロース成形板。
【請求項２】　　リグノセルロース類が、木材削片およ
び／または木質繊維である請求項１記載の高強度高耐水
性リグノセルロース成形板。
【請求項３】　　熱硬化性樹脂が、ホルムアルデヒド系
樹脂および／またはイソシアネート化合物である請求項
１〜２記載の高強度高耐水性リグノセルロース成形板。
【請求項４】　　イソシアネート化合物が、同一分子中
に２個以上のイソシアネート基を有する化合物である請
求項３記載の高強度高耐水性リグノセルロース成形板。
【請求項５】　　常温硬化性樹脂が、（ａ）　同一分子
中に２個以上のイソシアネート基を有する化合物と、（
ｂ）　分子内に２個以上の活性水素基を有する化合物の
混合物および／または反応物を８０重量％以上含むもの
であり、（ａ）　化合物中のイソシアネート基と（ｂ）
　化合物中の活性水素基との比が１：０．０１〜０．９
５である請求項１〜４記載の高強度高耐水性リグノセル
ロース成形板。
【請求項６】　　常温硬化性樹脂が同一分子中に２個以
上のイソシアネート基を有する化合物とホルムアルデヒ
ド系樹脂との混合物であることを特徴とする請求項１〜
３記載の高強度高耐水性リグノセルロース成形板。
【請求項７】　　同一分子中に２個以上のイソシアネー
ト基を有する化合物がポリメチレンポリフェニルポリイ
ソシアネート（　ポリメリックＭＤＩ）　であり、分子
内に２個以上の活性水素基を有する化合物が、一般式　
（１）　で表される化合物である請求項５記載の高強度
高耐水性リグノセルロース成形板。ここで　ｎは２０以下の整数。
【請求項８】　　常温硬化性樹脂が、（ｃ）　同一分子
中に２個以上のグリシジル基を有する化合物と（ｄ）　
分子内に２個以上のアミノ基を有する化合物の混合物を
８０重量％以上含むものであり、（ｃ）　化合物中のグ
リシジル基と（ｄ）　化合物中のアミノ基との比が、１
：０．８５〜１．２０である請求項１〜３記載の高強度
高耐水性リグノセルロース成形板。