JPH0549001B2

JPH0549001B2 -

Info

Publication number: JPH0549001B2
Application number: JP14268087A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Maki; Eiichiro Suzuki
Original assignee: Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd
Current assignee: DKS Co Ltd
Priority date: 1987-06-08
Filing date: 1987-06-08
Publication date: 1993-07-23
Also published as: JPS63306002A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は木質成形品の製造方法に関する。さら
に詳しくは、本発明は家具、建材、自動車部品、
電気用ハウジング、農業質材などに好適に使用し
うる木質成形品の製造方法に関する。［従来の技術およびその問題点］従来より植物質成形品をうる方法としては、主
として(イ)ポリブタジエンポリオールと有機ポリイ
ソシアネートに木粉を混合して成形する方法（特
開昭61−268718号参照）、(ロ)水の存在下にウレタ
ンプレポリマーをバインダーとしてゴムチツプや
ウレタンチツプを展圧して固める方法（特開昭59
−106932号公報参照）や(ハ)モミ殻を原料とした成
形板またはボードの製造法（特開昭55−86736号
公報および特開昭56−13161号公報参照）が知ら
れている。しかしながら、前記(イ)の方法では、ポリブタジ
エンポリオールと有機ポリイソシアネートの使用
量が多いため、混合された木粉の特徴が出にくい
のみならず、成形品の価格が高くなり、またポリ
ブタジエンポリオールはその粘性が大きいので木
粉の混合量の多い成形品をうることは困難であ
り、しかもその疎水性が大きいので木粉のように
親水性の粉体は均一に混合しにくいという欠点が
ある。またポリブタジエンポリオールは高温で加
熱成形されたときに、骨格にある二重結合が酸化
されて脆くなつたり変色してしまうなどの欠点が
ある。前記(ロ)の方法は、水とイソシアネートの反応で
炭酸ガスが発生し、また余剰水が蒸発するため、
ゴムチツプやウレタンチツプ固着物のようなポー
ラスな製品をうるのには適しているが、発泡やク
ラツクが生じるので、えられた成形品にはその内
部に巣が生じ、また表面には肌荒れが発生するの
で、その内部および表面に空〓や肌荒れのない高
密度の成形品をうるのが困難である。また前記(ハ)の方法では、もみ殻が用いられてい
るが、該もみ殻粒子の大きさは、たて約７mm、よ
こ約３mmと大きいため、えられた成形品の表面に
巣や肌荒れ、ボイドなどが発生するので、高密度
で強度の大きい成形品をうることができないとい
う欠点がある。［発明が解決しようとする問題点］そこで本発明者らは、前記した従来技術の問題
点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、かかる問題点
をことごとく解決し、高密度かつ高硬度であり、
また機械的強度に優れた木質成形品をうることが
できる製造方法を見出し、本発明を完成するにい
たつた。［問題点を解決するための手段］すなわち、本発明は10メツシユパスの粒度を有
する植物性粉粒、有機ポリイソシアネートおよび
活性水素化合物を混合し、ついで成形して木質成
形品を製造する方法であつて、活性水素化合物が
ポリオキシアルキレン鎖中にポリオキシエチレン
単位を10重量％以上含有するポリオキシアルキレ
ンモノオール、ポリオキシアルキレン鎖中にポリ
オキシエチレン単位を10重量％以上含有するポリ
オシアルキレンポリオール、ポリオキシアルキレ
ン鎖中にポリオキシエチレン単位を10重量％以上
含有するポリエステルポリオールおよびポリアミ
ンよりなる群からえらばれた少なくとも１種であ
ることを特徴とする木質成形品の製造方法に関す
る。［作用および実施例］本発明の製造方法によれば、木質成形品は10メ
ツシユ（タイラーメツシユ、以下同じ）パスの粒
度を有する植物性粉粒、有機ポリイソシアネート
および活性水素化合物を混合し、ついで成形する
ことによりえられる。本発明に用いられる植物性粉粒とは、たとえば
木材チツプ、木屑、木粉、もみ殻、もみ殻燻炭、
麦殻、そば殻および稲などをその粒度が10メツシ
ユパス、好ましくは100メツシユパスとなるよう
に粉砕された微細な粉粒をいう。これら植物性粉
粒は10メツシユの篩目を通過しないものであるば
あい、植物性粉粒、有機ポリイソシアネートおよ
び活性水素化合物の混合物が成形時に金型やシリ
ンダー内で流動しにくくなつたり、またえられた
木質成形品にはボイドが発生したり、機械的強度
が小さくなることがある。該植物性粉粒はバインダーとして用いられる有
機ポリイソシアネートおよび活性水素化合物の反
応物との相溶性がよいため分散性が良好で、冷却
収縮歪が小さく、したがつてえられる木質成形品
には反りがなく、また接着強度も大であるので割
れがなく、耐摩耗性および反撥弾性が良好なもの
となる。本発明に用いられる有機ポリイソシアネートと
しては、たとえば、トリレンジイソシアネート
（TDI）、粗製トリレンジイソシアネート（粗製
TDI）、ジフエニルメタンジイソシアネート
（MDI）、純粋ジフエニルメタンジイソシアネー
ト（ｐ−MDI）、ポリメチレンポリフエニルイソ
シアネート（粗製MDI）、ヘキサメチレンジイソ
シアネート、キシレンジイソシアネート（XDI）、
ナフタレンジイソシアネート、水添XDI、イソフ
オロンジイソシアネートなどがあげられるが、こ
れらは単独で用いてもよく、２種以上併用しても
よい。本発明に用いられる活性水素化合物は、ポリオ
キシアルキレン鎖中にポリオキシエチレン単位を
10重量％以上含有するポリオキシアルキレンモノ
オール、ポリオキシアルキレン鎖中にポリオキシ
エチレン単位を10重量％以上含有するポリオシア
ルキレンポリオール、ポリオキシアルキレン鎖中
にポリオキシエチレン単位を10重量％以上含有す
るポリエステルポリオールおよびポリアミンより
なる群からえらばれた少なくとも１種である。前記ポリオキシアルキレン鎖中にポリオキシエ
チレン単位を10重量％以上含有するポリオキシア
ルキレンモノオールとは、たとえば、メタノー
ル、エタノール、ブタノール、ヘキサノール、オ
クタノール、フエノール、クレゾール、アルキル
フエノールなどのモノアルコールに、アルキレン
オキシドを付加重合させたものである。前記アル
キレンオキシドとしては、たとえばエチレンオキ
シド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、
スチレンオキシドやテトラヒドロフランなどがあ
げられ、前記ポリオキシアルキレンモノオールに
はポリオキシアルキレン鎖中にポリオキシエチレ
ン単位が10重量％以上、好ましくは10〜95重量％
含有される。このような量でポリオキシアルキレ
ン鎖中にポリオキシエチレン単位が含有されてい
るばあいには、ポリオールとポリイソシアネート
の反応がはやいため、短時間に木質成形品を成形
することができ、したがつて生産効率が向上す
る。また混合アルキレンオキシドを付加重合させ
るばあい、その付加重合の形態はランダム共重合
およびブロツク共重合のいずれであつてもよい
が、末端水酸基の一級化率が大きい方がよい。前記ポリオキシアルキレン鎖中にポリオキシエ
チレン単位を10重量％以上含有するポリオキシア
ルキレンポリオールとは、たとえば、エチレング
リコール、プロピレングリコール、ブタンジオー
ル、ハイドロキノン、ビスフエノールＡ、１，６
−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、
グリセリン、トリメチロールプロパン、１，２，
６−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトー
ル、α−メチルグリコシド、ソルビトール、シユ
ークローズ、ヒマシ油などの低分子量のポリオー
ル類またはエチレンジアミン、ジエチレントリア
ミン、ピペラジン、メチルアミン、ｎ−ブチルア
ミン、アニリン、キシリレンジアミンなどの低分
子量のアミン類に、アルキレンオキシドを付加重
合させたものである。前記アルキレンオキシドと
しては、たとえば、エチレンオキシド、プロピレ
ンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシ
ド、テトラハイドロフランなどがあげられる。な
お、該ポリオキシアルキレンポリオールには、該
ポリオキシアルキレンポリオールにアクリロニト
リルやスチレンのようなエチレン系重合性不飽和
モノマーをグラフト共重合させたポリマーポリオ
ールが含まれていてもよい。また該ポリオキシア
ルキレンポリオールのオキシアルキレン鎖中に
は、10重量％以上、好ましくは10〜95重量％のポ
リオキシエチレン単位が含有される。このような
量でポリオキシアルキレン鎖中にポリオキシエチ
レン単位が含有されているばあいには、有機ポリ
イソシアネートとの反応がはやく、短時間に木質
成形品を成形することができ、したがつて生産効
率を向上させることができるようになる。前記ポリオキシアルキレン鎖中にポリオキシエ
チレン単位を10重量％以上含有するポリエステル
ポリオールとしては、たとえば、アジピン酸、マ
レイン酸、二量化リシノレイン酸などの脂肪族ポ
リカルボン酸やフタル酸などの芳香族ポリカルボ
ン酸と、エチレングリコール、プロピレングリコ
ール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ペン
タエリスリトールなどの低分子量のポリヒドロキ
シル化合物または前記したポリエーテルポリオー
ルとの縮合によつてえられるポリエステルポリオ
ール；カプラクトンなどのラクトンポリエステ
ル；ポリカーボネートジオール；エポキシ樹脂と
アルカノールアミンとの反応によつてえられるエ
ポキシポリオール；一般工業用ヒマシ油、精製ヒ
マシ油またはヒマシ油類と前記ポリアルキレンポ
リオールとのエステル交換反応によつてえられる
生成物またはリシノール酸と前記活性水素含有化
合物もしくは前記ポリアルキレンポリオールとの
エステル化反応によつてえられるポリヒドロキシ
ル化ポリエステルなどのリシノール酸エステルポ
リオールなどがあげられる。なお、該ポリエステ
ルポリオールにはポリオキシエチレン単位が10重
量％以上、好ましくは10〜95重量％含有される。
このような量でポリオキシアルキレン鎖中にポリ
オキシエチレン単位が含有されているばあいに
は、有機ポリイソシアネートとの反応がはやくな
り、短時間に木質成形品を成形することができ、
したがつて生産効率を向上させることができるよ
うになる。前記ポリアミンとしては、たとえばジアミノジ
フエニルメタン、メチレンビス（オルソクロロア
ニリン−ホルマリン縮合物、フエニレンジアミ
ン、トリレンジアミン、エチレンジアミン、ピペ
ラジン、アルキル化芳香族ポリアミンなどがあげ
られる。前記有機ポリイソシアネートと活性水素化合物
とを反応させるばあい、そのNCO／活性水素当
量比は0.5〜20、好ましくは0.7〜５となるように
調整される。該NCO／活性水素当量比は0.5未満
であるばあい、未反応の活性水素が残存し、表面
のベタツキ、耐水性の低下などが生じ、また20を
こえるばあい、炭酸ガスの発生が激しく成形品の
クラツク、肌あれやボイドが発生しやすくなる。
とくに該NCO／活性水素当量比は1.0以上である
ばあい、余剰のNCOは空気中の水分や粉粒の水
分と反応するので好ましい。かくしてえられるウレタン樹脂と植物性粉粒と
の使用割合は、植物性粉粒100重量部に対してウ
レタン樹脂１〜100重量部、好ましくは５〜30重
量部となるように調整される。ウレタン樹脂の使
用量は１重量部未満であるばあい、ウレタン樹脂
の有するバインダー力が不足し、また100重量部
をこえるばあい、植物性粉粒が有するたとえば色
調や手触り感などの特質が失われ、ウレタン樹脂
の有する特質のみが発現するようになる。前記したように本発明においては植物性粉粒に
対するウレタン樹脂の使用量が少ないので、植物
性粉粒が有する木材固有の諸特性を有する木質成
形品をプレス、押出しあるいは射出成形によつて
任意の形状に短時間に成形、量産化をはかること
ができる。また、成形時に木酸ガスが発生すると
プレス機、押出機や射出機のシリンダースクリユ
ー、成形ダイ、金型などを腐食させ、成形効率を
下げ、さらには成形不良の原因となるが、本発明
においては有機ポリイソシアネートが植物性粉粒
に含まれる木酸と反応するので、成形時の木酸ガ
スの発生を防止することができるという利点があ
る。前記活性水素化合物および植物性粉粒は同時に
混合して成形する方法（ワンシヨツト法）や活性
水素化合物と有機ポリイソシアネートとをあらか
じめ反応させ、実質的に未反応NCO基を含有す
るウレタンプレポリマーをえ（プレポリマー法）、
残りの活性水素化合物を混合した後に成形する方
法などに適用することができる。なお、本発明においては、成形方法としては、
通常行なわれているプレス成形法、押出し成形法
や射出成形法などをそのまま使用することができ
る。なお、本発明においては成形温度は、一般の
プラスチツクの成形温度（約180〜200℃）よりも
低く、10〜180℃、好ましくは20〜150℃であり、
きわめて低温で成形をすることができる。また、本発明においては、さらに必要に応じて
溶剤、可塑剤、界面活性剤、無機充填剤、着色
剤、耐久性向上剤、触媒、水分吸収剤などを前記
植物性粉粒および活性水素化合物の合計量100重
量部に対して100重量部をこえない範囲で添加し
てもよい。かくしてえられる木質成形品は木材製品と同様
の色調や手触り感を有するものであり、塗装仕上
げ、接着加工、ラミネート処理などの加工を施す
ことができる。また、えられた木質成形品は自然界に廃棄、た
とえば土中に埋設したばあい、バクテリアにより
分解されるので公害の原因にならず、また燃焼さ
せたばあいには、新建材やプラスチツクのように
有害ガスが発生しないので使用後の処理が容易で
あるという利点をも有するものである。つぎに本発明の木質成形品の製造方法を実施例
および比較例に基づいてさらに詳細に説明する
が、本発明はかかる実施例のみに限定されるもの
ではない。実施例１グリセリンに酸化プロピレン90重量％を付加重
合した後、酸化エチレン10重量％を付加重合して
えられたトリオール（平均分子量：3000）36重量
部、１，４−ブタンジオール2.1重量部、合成ゼ
オライト（東洋ソーダ(株)製、品番：3A）1.0重量
部、100メツシユパスの木粉（杉および檜の原木
の製材工場から排出された挽粉、含水率：1.5重
量％以下）100重量部および液状MDI12.3重量部
を調整し（NCO／OH当量比：1.00）、これをプ
レス成形機（神藤金属工業所(株)製）を用いて温度
50℃、プレス圧500Kg／cm²で金型（長さ：50mm、
幅：60mm、厚さ：５mm）で３分間プレスして成形
した。えられた木質成形品を脱型後、80℃で30分間ア
フターキユアしたのち、その外観を調べたとこ
ろ、通常の木材と何ら変わりなく、平滑な表面を
有していた。つぎにえられた木質成形品の硬度
（シヨアーＡ）、引張強度、圧縮強さおよび密度を
下記の方法にしたがつて調べた。その結果を第１
表に示す。（引張強度） JIS A6021に準じて測定する。（圧縮強さ）直径3.5cm、高さ７cmの円柱形状の試験片をオ
ートグラフで両面から圧縮していき、クラツクが
発生したときの単位面積あたりの加圧力を測定す
る。（密度） JIS A5905に準じて測定する。実施例２グリセリンに酸化プロピレン50重量％と酸化エ
チレン50重量％とを付加したランダム付加物（平
均分子量：3000）50重量部、ポリプロピレングリ
コール（平均分子量：2000）50重量部および液状
MDI38.6重量部を調整し、充分に撹拌混合してえ
られた末端NCOプレポリマー（遊離NCO基5.0重
量％含有、NCO／OH当量比：2.62）10重量部
を、粒度50メツシユパスの木粉（含水率：15重量
％）100重量部に混合し、射出成形機（日本製鋼
所(株)製）で温度80℃、プレス圧700Kg／cm²で25秒
間で成形した。つぎに気温20℃の雰囲気中に１週
間放置後の成形品の硬度、引張強度、圧縮強さお
よび密度を実施例１と同様にして調べた。その結
果を第１表に示す。なお、外観には異常がなかつ
た。実施例３ポリプロピレングリコール（平均分子量：
3200）に酸化エチレンを付加してなり、酸化エチ
レンを20重量％含有したジオール（平均分子量：
4000）77.8重量部およびTDI22.2重量部よりえら
れた末端NCOプレポリマー（遊離NCO基：9.0重
量％含有）10重量部およびメチレンビス（オルソ
クロロアニリン）50重量％とジプロピレングリコ
ール（平均分子量：2000）50重量％からなる液状
アミン4.8重量部を調製した後（NCO／OH当量
比1.20）、粒度100メツシユパスのもみ殻微粉（含
水率：1.3重量％）100重量部を混合し、実施例２
と同様にして成形品をえた。えられた成形品の外
観には異常はなかつた。つぎにえられた成形品の
硬度、引張強度、圧縮強さおよび密度を実施例１
と同様に調べた。その結果を第１表に示す。実施例４メタノールに酸化プロピレン20重量％および酸
化エチレン80重量％をランダム共重合してえられ
たモノオール（平均分子量：1000）66.5重量部と
粗成MDI33.5重量部からなるプレポリマー（末端
NCO基7.5重量％含有、NCO／OH当量比：3.6）
25重量部、粒度50メツシユパスの木粉（含水率：
18.0重量％）100重量部およびポートランドセメ
ント10重量部を混合してプレス圧700Kg／cm²、温
度50℃で10分間プレスして成形した。えられた成
形品の外観には異常はなかつた。つぎにえられた成形品の硬度、引張強度、圧縮
強さおよび密度を実施例１と同様にして調べた。
その結果を第１表に示す。実施例５実施例５のもみ殻微粉100重量部のかわりに粒
度20メツシユパスの木粉（含水率：3.5％）15重
量部を使用したほかは実施例３と同様にして成形
品をえた。えられた成形品の外観には異常はなかつた。つ
ぎにえられた成形品の硬度、引張強度、圧縮強さ
および密度を実施例１と同様にして調べた。その
結果を第１表に示す。実施例６グリセリンに酸化プロピレン20重量％および酸
化エチレン80重量％をブロツク共重合してえられ
たポリオール（平均分子量：37000）20重量部、
液状MDI4.6重量部（NCO／OH当量比：20.0）
および粒度50メツシユパス木粉（含水率：8.5％）
100重量部を混合し、プレス圧700Kg／cm²、温度50
℃で10分間プレス成形して成形品をえた。えられた成形品の外観には異常はなかつた。つ
ぎにえられた成形品の硬度、引張強度、圧縮強さ
および密度を実施例１と同様にして調べた。その結果を第１表に示す。比較例１実施例３で用いたもみ殻微粉のかわりに未粉砕
のもみ殻（粒子の大きさ：たて約７mm、よこ約３
mm）を用いたほかは実施例１と同様にして成形し
た。えられた成形品の外観は空〓が多く、美感がわ
るかつた。つぎにえられた成形品の硬度、引張強
度、圧縮強さおよび密度を実施例１と同様にして
調べた。その結果を第１表に示す。比較例２ポリブタジエンポリオール（重量平均分子量：
2800）44.6重量部、液状MDI5.4重量部、木粉
（100メツシユパス、含水率1.5重量％）100重量
部、ジブチルチンジラウレート0.05重量部を混合
し（NCO／OH当量比：1.05）、プレス時間を30
分間とした以外は実施例１と同一条件でプレス成
形した。えられた成形品の表面には金型焼けが生じ、黒
褐色となり、欠肉が生じていた。つぎにえられた
成形品の硬度、引張強度、圧縮強さおよび密度を
実施例１と同様にして調べた。その結果を第１表
に示す。比較例３グリセリンに酸化プロピレンのみを付加重合し
てえられたトリオール（平均分子量：3000）36重
量部、１，４−ブタンジオール2.1重量部、合成
ゼオライト（東洋ソーダ(株)製、品番：3A）1.0重
量部、100メツシユパスの木粉（杉および檜の原
木の製材工場から排出された挽粉、含水率：1.5
重量％以下）100重量部および液状MDI12.3重量
部を調整し（NCO／OH当量比：1.00）、これを
プレス成形機（神藤金属工業所(株)製）を用いて温
度50℃、プレス圧500Kg／cm²で金型（長さ：50mm、
幅：60mm、圧さ：５mm）で３分間プレスして成形
した。えられた木質成形品を脱型後、80℃で30分間ア
フターキユアしたのち、その外観を調べたとこ
ろ、凹凸が大きく、平滑な表面はえられなかつ
た。つぎにえられた成形品の硬度、引張強度、圧縮
強さおよび密度を実施例１と同様にして調べたと
ころ、測定をすることができなかつた。このように物性を測定することができなかつた
のは、トリオールの反応が遅く、木粉中の水分が
液状MDIと反応し、炭酸ガスが発生して発泡し
たことによるものと推定される。比較例４グリセリンに酸化プロピレンのみを付加した付
加物（平均分子量：3000）50重量部、ポリプロピ
レングリコール（平均分子量：2000）50重量部お
よび液状MDI38.6重量部を調整し、充分に攪拌混
合してえられた末端NCOプレポリマー（遊離
NCO基5.0重量％含有、NCO／OH当量比：2.62）
を、粒度50メツシユパスの木粉（含水率：15重量
％）100重量部に混合し、射出成形機（日本製鋼
所(株)製）で温度80℃、プレス圧700Kg／cm²で25秒
間で成形した。つぎに気温20℃の雰囲気中に１週間放置後の成
形品の硬度、引張強度、圧縮強さおよび密度を実
施例１と同様にして調べた。その結果を第１表に
示す。なお、えられた成形品は、第１表に示すよう
に、硬度、引張強度、圧縮強さおよび密度のいず
れにも劣つたものであるが、これらの物性が劣る
原因は、末端NCOプレポリマーと木粉との相溶
性がわるく、また水分との反応が遅いため、25秒
間では充分に成形することができなかつたことに
あるものと推定される。比較例５ポリプロピレングリコール（平均分子量：
3200）に酸化プロピレンのみを付加したジオール
（平均分子量：4000）77.8重量部およびTDI22.2重
量部よりえられた末端NCOプレポリマー（遊離
NCO基：9.0重量％含有）10重量部およびメチレ
ンビス（オルソクロロアニリン）50重量％とジプ
ロピレングリコール（平均分子量：2000）50重量
％からなる液状アミン4.8重量部を調製した後
（NCO／OH当量比1.20）、粒度100メツシユパス
のもみ殻微粉（含水率：1.3重量％）100重量部を
混合し、実施例４と同様にして成形品をえた。えられた成形品の硬度、引張強度、圧縮強さお
よび密度を実施例１と同様にして調べた。その結
果を第１表に示す。なお、えられた成形品は、第１表に示すよう
に、硬度、引張強度、圧縮強さおよび密度のいず
れにも劣つたものであるが、これらの物性が劣る
原因は、末端NCOプレポリマーとメチレンビス
（オルソクロロアニリン）およびジプロピレング
リコールとの反応が遅く、充分に成形を行なうこ
とができなかつたことにあるものと推定される。

〔発明の効果〕

本発明の製造方法によつてえられた木質成形品
は高密度かつ高硬度で、機械的強度に優れている
ので、たとえば家具、建材、自動車部品、電気用
ハウジング、農業資材などに好適に使用すること
ができる。また成形に際して有機ポリイソシアネートと活
性水素化合物の反応物は、植物性粉粒のバインダ
ーとしてのみならず、滑剤としてはたらくので、
押出しあるいは射出成形時のシリンダーの摩耗や
ダイの破損を防ぐという効果も奏する。

Claims

【特許請求の範囲】

１ 10メツシユパスの粒度を有する植物性粉粒、
有機ポリイソシアネートおよび活性水素化合物を
混合し、ついで成形して木質成形品を製造する方
法であつて、活性水素化合物がポリオキシアルキ
レン鎖中にポリオキシエチレン単位を10重量％以
上含有するポリオキシアルキレンモノオール、ポ
リオキシアルキレン鎖中にポリオキシエチレン単
位を10重量％以上含有するポリオキシアルキレン
ポリオール、ポリオキシアルキレン鎖中にポリオ
キシエチレン単位を10重量％以上含有するポリエ
ステルポリオールおよびポリアミンよりなる群か
らえらばれた少なくとも１種であることを特徴と
する木質成形品の製造方法。