JPH07503914A - ウエファーボードのフェノールホルムアルデヒド蒸気プレス法 - Google Patents

ウエファーボードのフェノールホルムアルデヒド蒸気プレス法

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JPH07503914A
JPH07503914A JP5515092A JP51509293A JPH07503914A JP H07503914 A JPH07503914 A JP H07503914A JP 5515092 A JP5515092 A JP 5515092A JP 51509293 A JP51509293 A JP 51509293A JP H07503914 A JPH07503914 A JP H07503914A
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    • B27N3/12Moulding of mats from fibres

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】 ウェファ−ボードのフェノールホルムアルデヒド蒸気プレス法 兄浬F辷変野 本発明は、ウェファ−ボードの製造に関する。より具体的には、本発明はウェフ ァ−ボードの製造に関し、蒸気プレス工程において、結合樹脂としてフェノール ホルムアルデヒド樹脂を用いるものである。
光更皇11 本明細書中で用いられる「ウェファ−ボード」という語は、伝統的なウェファ− ボード、配向(oriented)ストランドボード、配向ロングウェファ−製 品、パーティクルボード、ファイバーボード、フレークボード、平行ストランド 木材製品(parallel 5trand lumber products )、複合木材(composite lumber)等を含むものである。
従来、ウェファ−ボードを加熱プラテンでプレス(レイアップに直接蒸気を当て ない)する際、結合剤(binder)として、液体又は粉末のフェノール樹脂 接着剤が使用される。各接着剤は、結合剤としてかなり満足すべきものである。
また、ウェファ−ボードを加熱プラテンでプレスする際、接着剤として液体と粉 末の両方を順次使用することも行なわれている。
ブシェフエルドら(Buschfeld at al)に対して1976年7月 6日付で発行された米国特許第3968308号には、液体スプレーを通じて粉 末接着剤を施し、粉末接着剤をチップに接着させるプロセスが記載されている。
この特許は、バインダーの添加前にチップに水を噴霧してチップを湿らせること により、又は特に中央層に残留水分の多いチップを用いることにより、又は粉末 樹脂を同時に湿らすことにより、従来の問題を解決しようとするものである。
蒸気プレス法によりパーティクルボードを固化(cons。
1idate)させる考え方は広く知られており、商業上使用されている。蒸気 プレスしたパーティクルボードを結合するためにフェノールホルムアルデヒド樹 脂を使用することは、ジエン(Shen)による次の文献に記載されている:  Steam Press Process for Cur4n Phenol ic−Bonded Particleboard Forest Produ cts、Journal、Volua+e 23. No。
3、 March 1973゜この文献には、液体フェノールホルムアルデヒド 樹脂を用い、硬水パーティクルを固化するプロセスが記載されており、この技術 を用いて、寸法安定性にすぐれたボードが作られる。類似の研究がゲイマー(G eimer)らによって行なわれている: 5tea+i In’ection 肛耗牡皿、 proceedings of the 16th Washin gton 5tateUniversity International S ya+posium on Particleboard、1982.Marc h 30 and April 1. Pu1la+an、 Washingt on。
Geimer et al (Thick Cow osite are Te chnicall Feasible with Steam−1n’ecti on Pressin 、 at CompositeBoard Produ ct for Furniture and Cabinetsを参照);In ventions in Manufacture and Utilizat ion、Greensboro、N、C,、November 11−13.1 986.Steam In’ection Pressin −Lar e P anel Fabrication with 5outhern Hardw oods、 Proceedings of the 20th Intern ational Particle board/Composite Mat erials Symposi+rm; April 8−10.1986.  Pullman、Washington0ジエンとゲイマーらにより、フェノー ル樹脂は、蒸気プレス条件下でフレークボード等を結合するのに使用できること が示されているが、蒸気プレスにフェノールホルムアルデヒド樹脂を用いても、 一般的には満足を得られないことも報告されている: Steam In’ec tion Pressin −Lar e Panel Fabricatio n wfth 5outhern Hardwoodsby Geimer、  April 1986 ; Steam rn’ection Pressin  。
Kamke et al、 FPRS 45th Annual Meetin g、 New 0rleans。
Louisiana、 June 19910一般的に、蒸気プレスにフェノー ル樹脂を用いて作られた固化製品は、内部の結合状態が非常に悪く、バラツキが あり、最近ではせいぜい50psi程度にすぎないとの報告もある: Phen olic Re5in Interaction Durin Steam−I n’ection Pressin of Flakeboard by Ka mke et al及びUse of Phenol−Formaldeh−d e Re5in in Steam Pressin by Hsu、 Adh esives & Bonded Wood Symposium、 5eat tle、 Washington、 November19−21.1991゜ パーティクルボードを固化する蒸気プレスのサイクルに関する開発が進められて いる。例えば、テーラ−(Taylor)に対して1985年5月14日付で発 行された米国特許第4517147号、又はウォルタ−(Waiter)に対し て1987年8月7日付で発行された米国特許第4684489号を参照するこ とができる。
蒸気プレス技術を用いたものについては、ヒツクソン(Hickson)に対し て1990年6月26日付で発行された米国特許第4937024号において、 ガス状のエステルを最終密度のマットの中に注入し、フェノールホルムアルデヒ ド結合剤の少なくとも一部を硬化させることが記載されている。
蒸気プレスされたウェファ−ボード等の結合に使用する樹脂は、一般的には、イ ソシアネート型樹脂である。
これは、水分に対する許容範囲が広いため、固化ボードの成形が容易であり、樹 脂を硬化させることができる。
しかし、イソシアネート樹脂はフェノールホルムアルデヒド樹脂と比べて非常に 高価である。このため、ウェファ−ボードの蒸気プレスにおける結合剤として、 現在商業的に利用されているインシアネート樹脂の代わりに、フェノールホルム アルデヒドをベースとする樹脂を使用できるようにすることは利点がある。
光匪旦1車皇11 本発明の目的は、ウェファ−ボードを蒸気プレスする方法であって、フェノール ホルムアルデヒド樹脂を用いて、所望レベルに内部結合された固化製品(con solidated product)を作ることのできる方法を提供すること である。
広い意味において、本発明は、一実施例において粒状のリグノセルロース材から 、内部結合強度が85psi以上、望ましくは100psi以上の固化製品を作 るプロセスに関するもので、最初に粒状リグノセルロース材を乾燥させ、樹脂固 体(resin 5olids)を望ましくは35重量%以上含む液体フェノー ルホルムアルデヒド樹脂をリグノセルロース材の表面に加え、前記フェノールホ ルムアルデヒド樹脂を加えたリグノセルロース材からレイアップ(layup) を形成し、該レイアップの水分含量がリグノセルロース材の絶乾重量の7%以下 となるように前記乾燥と液体樹脂の添加を調整しくcoordinating) 、前記樹脂を硬化させて、前記レイアップを製品に固化すべく十分に高い温度及 び圧力下で前記レイアップを蒸気プレスするものである。
乾燥フェノールホルムアルデヒド樹脂もリグノセルロース材に施すことが望まし い。
液体フェノールホルムアルデヒド樹脂は、固体骨を45重量%以上、望ましくは 50重量%以上含むのが望ましい。
液体フェノールホルムアルデヒド樹脂の前記固体含有量は、リグノセルロース材 に施された全樹脂の25〜75%であることが望ましい。
液体フェノールホルムアルデヒド樹脂は、レゾールフェノールホルムアルデヒド 樹脂が望ましい。
水分の含有量は、望ましくは木(ウッド)の絶乾重量の6%以下であり、より望 ましくは5%以下である。
区血旦囚単μ基朋 その他の特徴、目的及び利点については、添付の図面と共に、以下の望ましい実 施例の詳細な説明によって明らかなものとなるであろう。
添付図面中、図1は、本発明のプロセスを説明する図である。
望ましい実 の説a 本明細書において、[粒状リグノセルロース材(particurate li gnocellulosic material)Jとは、蒸気を通すことので きる(steam permeable)リグノセルロース材、又は少なくとも ある程度の蒸気を通すことのできる(steam semi−permeabl e)リグノセルロース材を意味するもので、例えば、ファイバー、フレーク、チ ップ、つ・ソド又はウッド誘導体(derivatives)のストランド、又 はその混合物である。
本発明の一実施例は、樹脂又は接着剤の添加を1回でなく、ある順序で多数回行 なう点において比較的シンプルである。具体的に説明すると、(10)において 、乾燥リグノセルロースウェファ−等が作られる。次に、(12)にて、適当な 液体フェノールホルムアルデヒド樹脂でコーティングされる。液体フェノールホ ルムアルデヒド樹脂は、適当なフェノールホルムアルデヒド樹脂であればよいが 、一般的には固体含有量が約35%以上、望ましくは45%以上、最も望ましく は約50%以上である。液体樹脂はリシールフェノールホルムアルデヒド樹脂が 望ましい。
液体樹脂が、ウェファ−又はその他のリグノセルロース材に加えられ、これらを コートして表面を比較的粘着性にし、乾燥樹脂がウェファ−又はその他のリグノ セルロース材に保持されるようにする。
液体樹脂を塗布した後、(14)にて、液体樹脂と適合性の乾燥フェノールホル ムアルデヒドが加えられる。液体フェノールホルムアルデヒド樹脂を加えてから 乾燥フェノールホルムアルデヒド樹脂を加えるまでの正確な間隔(時間)は重要 でない。しかし、乾燥樹脂のウェファ−又はリグノセルロース材に対する接着性 が低下したり、損なわれないようにするため、先に施した液体樹脂がその粘着性 を消失しないうちに乾燥フェノールホルムアルデヒドを加えることが重要である 。
本明細書中で使用する「乾燥(dry) J樹脂とは、フェノールホルムアルデ ヒド樹脂の粉末又は固体を意味するものとし、粉末、粒、フレーク、チップにし たもの、噴霧乾燥、凍結乾燥、粉砕によるもの等があり、ヘキサメチレンテトラ ミンを含むものと含まないものがある。従って、ツバラック樹脂及びレゾール樹 脂を用いることができる。
ここで有用なフェノール官能性(functionality)の源(ソース) として、フェノールの一部又は全部と置換できるもの、例えばクレゾール、カテ コール、レソルシノール、ビスフェノール等を挙げることができるが、これらに 限定されるものではない。ホルムアルデヒドの一部は、アセトアルデヒド、プロ ピオンアルデヒド等のアルデヒド及びその混合物と置換することもできる。
他の実施例として、液体樹脂と乾燥樹脂は、当該分野で公知の技術を用いて、リ グノセルロース材に対して同時に加えることもできる。
本発明のさらに他の実施例として、液体樹脂を加えるまでに、リグノセルロース 材を十分粘着性にして乾燥樹脂を適所で保持できるようにしておけば、液体樹脂 を加える前に、乾燥樹脂をリグノセルロース材に加えることもできる。これは、 例えばワックスその他の粘着付与剤をリグノセルロース材に施すことにより、粘 着性を具備させることができる。
高分子重量樹脂を用いると、製品の欠陥率が高くなることがわかった。このため 、分子重量が約1000〜1800の範囲内にある低分子重量のフェノールを用 いるのが望ましい。ホルムアルデヒド:フェノールのモル比は、1.80乃至2 .zOが望ましいが、1.50:1乃至2.25:1まで広げることができる。
液体樹脂の固体含有量は、加えられるフェノールホルムアルデヒド樹脂の全部、 つまりウェファ−又はその他のリグノセルロース材に加えられる乾燥フェノール ホルムアルデヒド樹脂と液体樹脂中の固体針の合計量の25%以上とすべきであ る。
液体フェノールホルムアルデヒド樹脂の添加量は、(16)の工程でレイアップ の形成ヘッドに供給されるリグノセルロース材の中に含まれるトータル水分量を 考慮に入れなければならない。特に、(16)にてレイアップが形成された後、 蒸気プレス工程(18)に供給されるリグノセルロース材の水分の合計量が、設 定量を越えないようにすることが重要である。水分の含量が多すぎると、プレス 工程中、最終製品に欠陥の生じる虞れがある。蒸気プレスに入るマットの水分の 最大含量は、粒状リグノセルロース材の絶乾重量に対して約7%以下、望ましく は6%以下、最も望ましくは5%以下とすべきである。許容される水分含量は、 ウッドの種類、プレス処理条件、樹脂の種類により異なる。
(16)で形成されたレイアップ(リグノセルロース材とフェノールホルムアル デヒド樹脂の組合せ)は、中間にクロス層又はランダム層を有するパネルを作る ことができるようにしてもよい。また、パネルは、ストランド又はウェファ−の 全てをパネルの肉厚全体に亘ってそれらの長袖が略平行となるようにして鋸引き できる製品を作ることもできるし、ウェファ−の長軸と平行にして蒸気プレスに より成形した固化製品から木材製品を作ることもできる。
蒸気プレス工程において、蒸気の使用はパネルの肉厚0.75インチにつき約4 分以内で終わらすべきである。この時間があまりに長いと、製品を損傷する虞れ があるし、あまりに短いと結合が不十分な結果となるからである。
蒸気サイクルのほぼ途中で通気、つまりベンチング(venting)を行なう ことが有利であり、これを含めるべきである。
塞J111 液体フェノールホルムアルデヒド樹脂単独の場合、乾燥フェノールホルムアルデ ヒド樹脂単独の場合、両樹脂を用いた場合について、テストを行なった。表1に おいて、使用した樹脂は、液体樹脂がボーデン(Borden)LH94D1粉 末樹脂がボーデンW735Bであった。
なお、どの場合も、加えた樹脂の合計量はウッドの絶乾重量に対して5.9%で あった。
これらのテストは全て、プラテンに多数の蒸気オリフィスを有する蒸気噴射プレ ス装置を用いて行なった。プラテンの温度は205℃、供給蒸気圧は200ps iであった。
プレスは最初、約1インチ(0,75インチのボードに対して)の厚さま“で速 やかに閉鎖した後、3〜4分間蒸気噴射した。サイクルの途中で各々約15秒の 連続的なベンチングをサイクルの途中で2回行なった。
重要な特徴の1つは、本発明の方法により得られる内部結合強度が、フェノール 樹脂を1種類だけ用いたときに得られる強度よりも改善されていることである。
本発明の他の重要な特徴は、好ましくないインシアネートが存在せずに良好な結 合強度を維持できることである。
表1は、粉末:液体の比を変えてテストを行なった結果を示している。
表1から明らかなように、液体樹脂単独又は粉末樹脂単独のとき、内部結合強度 (IB)は73〜80psiであった。
しかし、液体樹脂と粉末樹脂を混ぜて使用した場合、内部結合(IB)強度は1 0psi以上アップし、90psi以上になつた。
なお、比較のために、市販のウェファ−ボード製品(O5Bアスペナイト)の仕 様を示すと、これは乾燥樹脂量が上記の場合よりも逼かに少なく、内部結合強度 は約50psiである。
マット水 量の重 性について 夾朧且遣 テスト条件と使用した樹脂は実施例1と同じである。
この実施例では、樹脂成分の合計量は5.9%で一定であり、粉末と液体の比は 50:50として、得られたボードのIBに対するマットM/C(マットの水分 含量)の影響を調べた。マットの水分含量は、初期水分含量と、添加した液体樹 脂量によりめた。得られた結果を表2に示す。
2.9 4.9 5.9 91±8 4.1 5.8 5.9 82±3 6.4 7.8 5.9 67±6 表2の結果から、水分含量が重要であること、及びマットM/Cが7.8%に達 したとき、IBが著しく低下することがわかる。このように、マットの水分含量 は、ウッドの絶乾重量に対して、7%以下、望ましくは6%以下、最も望ましく は5%以下とすべきである。
大鑑■1 マットM/C,プレスサイクル、樹脂の種類と比率(粉末:液体が50 : 5 0)を一定に維持し、樹脂の添加量を増したときの特性改善を調べた。結果を表 3に示す。
[表31 5.9 4.9 91±8 24.4 14.48.0 4.9 101±3  22.0 10.7樹脂の添加量が5.9%から8%まで増加すると、IBと寸 法安定性はさらに向上した。
発明を説明したが、当該分野の専門家であれば、請求の範囲に規定された発明の 精神から逸脱することなく変形をなし得るであろう。
フロントページの続き ティッシュ コロンビア、コウキ・ノドラム、コツトンウッド アベニュー 5 69

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)粒状リグノセルロース材から、平均内部結合強度が85psi以上の固化 製品を作る方法であって、粒状リグノセルロース材を乾燥させ、樹脂固体を35 重量%以上含む液体フェノールホルムアルデヒド樹脂をリグノセルロース材の表 面に施し、前記液体樹脂を施したりグノセルロース材からレイアップを形成し、 前記乾燥と液体樹脂の添加はレイアップの水分含量がリグノセルロース材の絶乾 重量の7%以下となるよう調整し、前記樹脂を硬化させて、前記レイアップを製 品に固化すべく十分に高い温度及び圧力下にて前記レイアップを蒸気プレスする 。
  2. (2)液体樹脂を施した後、マットを形成する前に、乾燥フェノールホルムアル デヒド樹脂をリグノセルロース材に施す工程を有している請求項1の方法。
  3. (3)液体樹脂は固体を45重量%以上含有している請求項2の方法。
  4. (4)液体フェノールホルムアルデヒド樹脂の固体含有量は、リグノセルロース 材に加えられた樹脂の合計量の25〜75重量%である請求項2の方法。
  5. (5)液体フェノールホルムアルデヒド樹脂の固体含有量は、リグノセルロース 材に加えられた樹脂の合計量の25〜75重量%である請求項3の方法。
  6. (6)液体樹脂はフェノールホルムアルデヒドレゾール樹脂である請求項2の方 法。
  7. (7)液体樹脂はフェノールホルムアルデヒドレゾール樹脂である請求項3の方 法。
  8. (8)液体樹脂はフェノールホルムアルデヒドレゾール樹脂である請求項4の方 法。
  9. (9)液体樹脂はフェノールホルムアルデヒドレゾール樹脂である請求項5の方 法。
  10. (10)水分含量は、リグノセルロース材の絶乾重量に対して約6%以下である 請求項2の方法。
  11. (11)水分含量は、リグノセルロース材の絶乾重量に対して約6%以下である 請求項3の方法。
  12. (12)水分含量は、リグノセルロース材の絶乾重量に対して約6%以下である 請求項4の方法。
  13. (13)水分含量は、リグノセルロース材の絶乾重量に対して約6%以下である 請求項5の方法。
  14. (14)水分含量は、リグノセルロース材の絶乾重量に対して約6%以下である 請求項6の方法。
  15. (15)水分含量は、リグノセルロース材の絶乾重量に対して約6%以下である 請求項7の方法。
  16. (16)水分含量は、リグノセルロース材の絶乾重量に対して約6%以下である 請求項8の方法。
  17. (17)水分含量は、リグノセルロース材の絶乾重量に対して約6%以下である 請求項9の方法。
  18. (18)水分含量は、リグノセルロース材の絶乾重量に対して5%以下である請 求項2の方法。
  19. (19)水分含量は、リグノセルロース材の絶乾重量に対して5%以下である請 求項3の方法。
  20. (20)水分含量は、リグノセルロース材の絶乾重量に対して5%以下である請 求項4の方法。
  21. (21)水分含量は、リグノセルロース材の絶乾重量に対して5%以下である請 求項5の方法。
  22. (22)水分含量は、リグノセルロース材の絶乾重量に対して5%以下である請 求項6の方法。
  23. (23)水分含量は、リグノセルロース材の絶乾重量に対して5%以下である請 求項7の方法。
  24. (24)水分含量は、リグノセルロース材の絶乾重量に対して5%以下である請 求項8の方法。
  25. (25)水分含量は、リグノセルロース材の絶乾重量に対して5%以下である請 求項9の方法。
  26. (26)液体樹脂はリグノセルロース材に施され、その後に乾燥樹脂がリグノセ ルロース材に施される請求項2の方法。
  27. (27)リグノセルロース材が乾燥樹脂を接着させるべく十分に粘着性になった 後、乾燥樹脂がリグノセルロース材に加えられ、その後に液体樹脂が施される請 求項2の方法。
  28. (28)乾燥樹脂と液体樹脂が同時にリグノセルロース材に加えられる請求項2 の方法。
  29. (29)リグノセルロース材はワックスを施ずことによって粘着性が付与される 請求項27の方法。
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