JPH06507939A - 合板用フェノール系レゾール樹脂、製造および使用 - 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】 合板用フェノール系レゾール樹脂、製造および使用本発明は、フェノール−ホル ムアルデヒド樹脂水溶液、それらの製造および使用に関するものであり、より詳 細には、合板を高収率で製造することをより実施し易くする接着結合剤の製造を 可能にする新規なフェノール−ホルムアルデヒド樹脂水溶液に関する。

ベニヤを作るための軟材用素材は、皮むきを行っている間にヒワレが生じると共 に表面が粗（なることを避ける目的で、加熱水バットの中で条件付けされている 。このベニヤを冷却した後、装置が許す限りできるだけ早く乾燥させることで、 時間とコストの節約が行われており、そしてこの後、パネル製造と貯蔵が行われ 得る。その結果として、合板の組み立ておよび製造を行う製造ライン中のベニヤ は、水分を含んでいる可能性があると共に、「軟材」パネルの組み立ておよび製 造にとって最適であると考えられている特質から実質的に変化した他の特質を有 している可能性がある。（「軟材」は、オーク材、はんのき、アスベン、レッド ゴム（ｒｅｄ　ｇｕｍ）　、＜るみの木およびかばの木などの硬材を時には数パ ーセント含んでいてもよいサザンバイン（Ｓｏｕｔｈｅｒｎ　Ｐｉｎｅ）　、ア メリ義する。） 本発明の重要な貢献は、ここに教示するフェノール系樹脂水溶液からａＯＨおよ び水とを一緒にすることによって、合板用接着結合剤を調製する。合板用パネル として積み重ねる目的で調製したベニヤの上にこの接着結合剤を広げる。この組 み立てたパネル（これを最初に予めプレスしてもよい）を、ホットプレスの中に 入れ、ここでこれを１つにまとめた後、この樹脂を加熱および加圧下で硬化させ る。

合板製造実施達は、低い塗り坪で用いることが可能であると共に例えばより短い 硬化時間でより高い生産率を可能にする結合剤を与える樹脂に興味を示している 。

硬化時間短縮に対する最近のアプローチは、フェノール−ホルムアルデヒドレゾ ール樹脂溶液製造における重合触媒として用いられているアルカリ金属水酸化物 の一部としての水酸化カリウムを比較的高いパーセント（この樹脂溶液の少なく とも１重量％から約７重量％）で用いることを主張している。

本発明は、合板製造実施で遭遇する変項の補整を集中的に行うことによって、満 足される製造を行う機会を上昇させると共に生産率と生産収率を上昇させる点で 、上記従来技術の実施とは異なっている。

硬化時間を短（する目的でＫＯＨを比較的高レベルで用いることに関する１つの 欠点は、アルカリ金属水酸化物原料のコストが上昇することである。また、ここ で教示する如く、フェノールとホルムアルデヒドの変換効率の低下は、水酸化カ リウムを用いること（触媒としての水酸化両方の使用量を上昇させることが必要 となり、このようにして原料コストが更に上昇する。また、５０％カリウム改質 樹脂ではパネルの組み立て時間を短くすること（１０分の範囲内）が推奨されて いるが、もしパネル製造ラインの時間が４０から８０分に延びた場合、上記樹脂 を用いることで得られる硬化時間性能に関する如何なる改良も失われてしまう点 を指摘する。

しかしながら、商業的実施では、製造時間に影響を与える数多くの、時には制御 不可能な要因、例えば素材製造、ベニヤ皮むき、ベニヤ製造、ベニヤ乾燥、ベニ ヤ取り扱い、気候条件、塗り時間、層組み立て時間、プレス負荷時間および必要 とされる硬化時間などが存在している（ＴｅｒｒＹＳｅｌｌｅｒｓ、　Ｊｒ、著 ［合板および接着剤技術Ｊ　（Ｐｌｙｖｏｏｄ　ａｎｄ　ＡｄｈｅｓｉｖｅＴｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ）　１９８５．　Ｍａｒｃｅｌ　Ｄｅｋｋｅｒ、　Ｉｎｃ、　 ２７０１１ａｄｉｓｏｎ　Ａｖｅ、、ＮＹＳＮＹ１００１６出版、４６−５３． ５９．６２−７６頁参照）。軟材合板製造に好適な一体性（上のテキストの５１ ８頁に記載）は、現在利用可能な製造施設を用いた商業的実施では容易には達成 不可能である。

しかしながら、ＮａＯＨとして計算したアルカリ金属水酸化物は約３から９重量 ％であるが水酸化カリウム量をこの樹脂溶液の１重量％未満にして、フェノール とホルムアルデヒドを触媒重合させ、そして個別の添加剤（炭酸カリウム）を１ 回以上の個別の時間で作成してその樹脂溶液を生じさせることにより、典型的に 遭遇する製造変項に関して該接着結合剤が示す許容度を有意に改良するフェノー ル−ホルムアルデヒド樹脂水溶液を製造することが可能であることを見い出した 。

（「クールダウン中」と呼ぶ）か、或は混合を行うための調製を行いそして接着 結合剤の中で用いるための約１０から約３０℃の温度範囲にこの樹脂溶液の温度 を調節しそしてその温度を保持している時点で添加される。

どちらの場合でも、この樹脂がその溶液に溶解性を示しモして可融である時点（ Ｒｏｂｅｒｔ＾、　Ｍａｒｔｉｎ著「フェノール系樹脂の化学ｊ　（Ｔｈｅ　Ｃ ｈｅｍｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｐｈｅｎｏｌｉｃ　Ｒｅ５ｉｎｓ）　、１９５６．１ １９頁、Ｊｏｈｎ　ｆｉｌｅｙ　＆　５ｏｎｓ、　Ｉｎｃ、、Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ 出版の中で、「Ａまたはレゾール段階」と呼ばれている）で、その溶液に該炭酸 カリウムを添加する。

この炭酸カリウム（ＫｚＣＯ３）は、粉砕固体としてか或は水溶液として添加さ れ得るが、取り扱いが簡潔なことから後者が好適である。

上述した如く添加した最小量の炭酸カリウムと共に、この樹脂溶液の１重量％未 満（好適には約０．５％もしくはそれ以下）の水酸化カリウム存在下で、フェノ ールとホルムアルデヒドを重合させることにより、その接着結合剤が示す、商業 的実施における幅広い範囲のベニヤ特質および製造変項に関する許容度を上昇さ せる。この炭酸カリウムの量を上昇させると樹脂ゲル時間が短縮され得るが、こ こで教示する炭酸カリウムの範囲は、この樹脂溶液の約０．１から約０．７５重 量％である。炭酸カリウムを０．７５重量％よりも有意に高い量で用いると、本 発明で達成され得る許容度のレベルが低下する可能性があり、その結果として、 １重量％に近い炭酸カリウムレベルは、樹脂ゲル時間を短縮することに関する許 容交換条件（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）であるとは見なされない。ここに教そして硬 化させている間の期間に渡って維持されている溶液内樹脂との実行可能関係を伴 っている。本発明は、熱プレスおよび硬化を開始するに先立って、そのベニヤを 組み立てる目的で搬送し、その接着結合剤を塗布し、結合剤を塗布したパネルを 組み立て、そしてその組み立てたパネルを取り扱っている間の変項を、実施可能 様式で補整するものであり、例えば、この樹脂を熱硬化させて架橋させるまでの 製造ライン時間である約２０分から２時間に渡って、この接着結合剤の結合品質 を有意に劣化させることなく耐え得る。

一方、従来技術の実施では、約２５分を越える製造ライン時間の間に、樹脂およ び／または水が木の中に失われて、このベニヤ表面で必要とされている結合品質 の低下が生じ得る。しかしながら、本発明の樹脂溶液を用いてコンバンド化した 接着結合剤は、このような「ドライアウト（ｄｒｙ−ｏｕｔ）　Ｊおよび／また はそれに関連した「組み立て時間（ａｓｓｅｍｂｌｙ−ｔｉｉ＋ｅ）　Ｊ遅延現 象に対して有意な耐性を示すことで、この熱プレスで圧力が解放された時の剥離 を無くさせる如き結合品質を与える。

含まれている水分量を、通常に推奨されている３％−５％よりも本質的に大きく し、糊塗り坪を通常に推奨されているよりも１０から１５％低くし、そしてプレ スサイクル（硬化時間）を通常に推奨されているよりも１５から２５％短くした 、商業的製造工程条件下の試験合板サンプル製造で、本発明のフェノール系レゾ ール溶液を用いた。

試験比較■ 市販されているフェノール−ホルムアルデヒドレゾール樹脂であるＣＨり重合触 媒の一部としてＫＯＨを０．９５％混合しそして上に記述した如＜ＫｔＣＯｓを ０．５重量％添加する以外はそれと同じ組成を用いた。

表ＩＡ フェノール　１００％　２４．８５％　２５．１８％ＨＣＨＯ５０％　３５．６ ８　３６．１６ＮａＯＨ５０％　１３．７０　１１．４５ＫＯＨ４５％　−−２ ，１１ １００，００％　１００．００％ ＫＩＣＯ３１００％　−−０，５０ 重合触媒の一部としてのＫＯＨを低いパーセント（１％未満）用いることによる フェノールとホルムアルデヒドの変換効率の低下は、このノ１イトレランスレゾ ールの中に示すフェノールとホルムアルデヒドのツク−セントを若干上昇させる ことで調整されることを特記する。

このフェノール系レゾール樹脂の「クールダウン」を行っている間に尿素を約１ ／４重量％から約２重量％添加して、所望の特性を犠牲にす゛ることなく、遊離 ホルムアルデヒドの捕捉剤として作用させると共薯こ樹脂流れ特性を調節するこ とが可能であることも特記する。

轟土旦 「樹脂固体」　（％）　４３．．３　４３．５ｒＮａＯＨＪ　（％）　６．　７ ３　６．　６１粘度Ｇ−ＨＴＴＵ　ＴＴＵ ゲル時間 ＠１００Ｃ３０，０分　２０．２５分 目標である２７．１％の樹脂固体を有する下記の組成を用いて上記２種の樹脂溶 液をコンバンド化することにより、合板用接着剤を生じさせた。

樹脂　６３．　０４ 水　２０．５７ 小麦粉　６．６４ モダル（Ｍｏｄａｌ）　６　、６４ ５０％のＮａＯＨ２，６５ １００，００ 次に、最初の１組の試験において、この得られる対照サンプルとノ＼イ％である １／８”サザンパインベニヤ使用１２“ｘ１２”試験ノ（ネルを糊付けした。こ の糊付けを行うための標準水分含有量は、一般に、その中心およびコアでは０か ら１％であり、そして表面および裏面では約５％または最大で７％以下である。

最小で１０％の水分含有量を用い３０５度Ｆ（約１５２℃）で結合させることに より、最小の硬化時間に関する指示値を得ることが可能であると共に、この樹脂 を高湿度で取り扱うことが可能であることの指示が得られる。

コノ接着剤の塗り坪は、二重糊付はライン（ｄｏｕｂｌｅ　ｇｌｕｅ　１ｉｎｅ ）　１０００平方フイート（ｍｄｇｌ）当たり６０ポンドであった。このような 軟材で期待されている通常の塗り坪は８０から１００＋＃／ｍｄｇｌである。こ のようにして、この樹脂が示す低塗り坪の能力を試験することができる。

各々の樹脂に関して６枚のパネルを結合させ、そしてその平均値を以最小硬化時 間（３０５度Ｆ）　５．７５分　５．５０分乾燥せん断　２４３ｐｓｉ　３００ ｐｓｉ沸騰せん断　１６９ｐｓｉ　１７５ｐｓｉ実施例■■ 水分含有量が約３％未満である１／８”のサザンパインベニヤの上に、上の実施 例Ｉと同じ接着結合剤を５０＃／ｍｄｇ！で塗布した。次に、「ドライアウト」 および「組み立て時間」問題に対する抵抗力を試験する目的で、これらのパネル を３０５度Ｆで６分間プレスした。水が通常にその結合ゾーンから乾燥氷の中に 移行することで、その結合表面で樹脂と架橋する位置に存在している木の中にそ の樹脂を移動させ得る担体をこの樹脂がもはや有していないことが原因となる「 流動性」損失が生じる傾向を強調する目的で、低い水分含有量を有するベニヤを 用いることと組み合わせて接着結合剤の塗り坪を非常に低くした。このような流 動性損失は、合板接着および技術用語で「ドライアウト」と呼ばれている。

低水分含有量の木に樹脂および水分が失われ得るのと同様な種類の現象として、 「組み立て時間」許容度もまた、この同じ試験で評価した。

各々の樹脂に関して２枚のパネルを接着させ、そしてその平均値を以下に報告す る。

乾燥せん断　１３４ｐｓｉ　１４０ｐｓｉ真空／プレスせん断　４８ｐｓ　ｉ　 ７２ｐｓ　ｉ乾燥しているベニヤで予測されるその「ドライアウト」および「組 み立て時間」の傾向と共に、合板を組み立てている時に遭遇する種々のべ如く低 いパーセントで炭酸カリウムを添加することは、この樹脂と種々の条件下の溶液 内樹脂の間の所望関係を維持する働きをしている。このような関係は、その硬化 段階に広がって、「Ａレゾール段階」を行っている間に蒸気がその木に所望通り 浸透したあと加熱を行っている間にその蒸気が均一に出て行くことを可能にし、 そしてこの関係は、この樹脂の熱硬化架橋を生じさせている時の「最終Ｃまたは レジット段階」に広がり、このようにして、蒸気が内部に捕捉されることが原因 となる剥離が回避される。

コアのベニヤ水分含有量を約１０から１５％にしそして表面および裏面のベニヤ 水分含有量を約２５％にして試験を行ったが、上記試験において、該ハイトレラ ンスレゾール樹脂を用いた時、これは、ベニヤの水分レベルが高いにも拘らず、 結合に関して有意な劣化を示さなかった。

本発明の実施において、この樹脂溶液の樹脂固体含有量（Ｗｏｏｄ　Ａｄｈｅｓ ｉｖｅ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ＾５ｓｏｃｉａｔｉ ｏｎ　２．２で測定）は約４０から５０％であり、フェノールに対するホルムア ルデヒドのモル比は約１゜８から２．８の範囲であり、このアルカリ金属水酸化 物重合触媒の水酸化カリウム量は１重量％未満に制限されており、そして「Ａま たはレゾール段階ｊに添加する炭酸カリウム量は約０．　１から約０．７５重量 ％の範囲である。

この樹脂溶液を増粘剤、充填材、苛性ソーダおよび水（ソーダ灰および／または ホウ砂も含有させることができる）と−緒にすることで、粘度が約３０００から 約７０００センチポイズである接着結合剤を生じさせることにある。即ち、層（ これは本質的に間隙を埋めるものである）を生じさせる噴霧またはローラーコー ティングを用いて、その結合剤をカーテン状物として塗布することを可能にする テクスチャーを有する結合剤を生じさせることにより、層の間に滑らかな結合層 を生じさせる。

これらの充填材および増粘剤は、この接着結合剤をより経済的にするものである と共に、その結合ゾーンの中に高い柔軟性を与えるものである。この接着結合剤 製造における水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）の使用は、これらの充填材を分解さ せてより均一な混合物を生じさせる補助となる。これらの増粘剤と充填材の混合 を進行させている時の粘度を低下させ、その結果として、用いるべきこの種類の 塗布に所望の粘度を達成する目的で、樹脂溶液と水を用いる。

本発明の記述において、フェノール系レゾール樹脂および接着結合剤に関する特 定データを挙げてきたが、上記技術を用いることで、特定的に記述してきた具体 例以外の具体例を考案することが可能であることは認識されるべきであり、従っ て、本発明の範囲の決定に関しては、添付請求の範囲を参照のこと。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．フェノールとホルムアルデヒドの水溶液を調製し、（ａ）水酸化ナトリウム 、 （ｂ）水酸化カリウム、および （ｃ）それらの組み合わせ、 から成る群から選択される重合触媒を加え、次に、触媒的に誘発された重合反応 が原因となる発熱エネルギー放出のレベルが、その樹脂が重合して該水溶液中の 可溶および可融相を生じる地点にまで静まった時点で、その樹脂溶液のクールダ ウンを行い、この樹脂溶液の温度が約１０℃から約３０℃の範囲になるように調 節し、 （ｉ）この樹脂溶液のクールダウンを行っている間に炭酸カリウムを添加する、 （ｉｉ）この樹脂溶液を接着結合剤の製造で用いるに先立って、その温度を調節 した樹脂溶液に炭酸カリウムを添加する、および（ｉｉｉ）それらの組み合わせ 、 から成る群から選択される該樹脂溶液への添加を行う、段階を含み、ここで、 この樹脂溶液の上記製造を、 該樹脂溶液への重合触媒としての水酸化カリウムの添加を、その樹脂溶液の１重 量％未満を構成するように制限し、該樹脂溶液への炭酸カリウムの添加を、その 樹脂溶液の約０．１から約０．７５重量％の範囲になるようにし、そして添加す る時の炭酸カリウムを、 （ａ）炭酸カリウムの液状溶液、 （ｂ）粉砕固体としての炭酸カリウム、および（ｃ）それらの組み合わせ、 から成る群から選択する、 この結合剤の熱硬化が終了する前の硬化時間を短縮すると共に水分が均一に放出 されることを容易にしながら、ベニヤに関する幅広い範囲の組み立て時間と水分 レベルを合板製造で用いることを可能にする、接着結合剤の製造で用いるに適し たフェノール−ホルムアルデヒド樹脂水溶液の製造方法。
2. ２．請求の範囲１の方法に従って製造した、樹脂固体を約４０から約５０重量％ 含有している、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂水溶液を含んでおり、そして ここで、 （ａ）該樹脂溶液のためのホルムアルデヒド対のモル比が１．８から２．８の範 囲であり、 （ｂ）該重合触媒が、ＮａＯＨとして計算したアルカリ金属水酸化物を約３から 約９％含んでおり、そして該樹脂溶液を構成しているＫＯＨが１重量％未満であ り、そして （ｃ）その添加した炭酸カリウム量が、該樹脂溶液の約０．１から約０．７５重 量％の範囲である、 この結合剤の熱硬化が終了する前の硬化時間を短縮すると共に水分が均一に放出 されることを容易にしなから、べニヤに関する幅広い範囲の製造工程時間と水分 レベルを合板製造で用いることを可能にする、接着結合剤の製造で用いるに適し たフェノール系レゾール樹脂溶液。
3. ３．該炭酸カリウム量が該樹脂溶液の約０．５重量％である請求の範囲２の生成 物。
4. ４．請求の範囲２の樹脂溶液と増粘剤、充填材、ＮａＯＨおよび水とを一緒にし て、合板パネルを組み立てるための木ベニヤの表面、裏面、中心および／または コアに広げるべき樹脂固体を約２０から約３５重量％含んでいる接着結合剤を生 じさせ、ここで、上記接着結合剤が、 （ａ）最終的なプレスおよび硬化を開始するに先立つ、約１０分から約２時間の 範囲に及ぶ、このベニヤを搬送するための製造工程時間、その接着結合剤の塗布 、合板パネルを生じさせるための上記ベニヤの積み重ね組み立て、および取り扱 いに、この接着結合剤の所望結合および硬化特性に関する上記時間範囲が原因と なる主要な有意損失を生じさせることなく耐えることができ、 （ｂ）約２５重量％までのその表面および裏面層中の水分含有量および約１０％ までのその中心および／またはコア層中の水分含有量に、この接着結合剤の所望 結合および硬化特性に関する上記水分含有量範囲が原因となる主要な有意損失を 生じさせることなく耐えることができ、 （ｃ）この樹脂が熱硬化架橋する前に本質的に均一な様式で含有水を放出させる 結果として、それぞれ上のサブパラグラフ（ａ）および（ｂ）で挙げた範囲内の 製造工程時間および／または水分含有量の変動が原因となる上記合板パネルの広 がりに渡る剥離を本質的に回避することができる、 合板パネルの組み立ておよび製造に適した接着結合剤。