JPH09503457A - 複合板 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
芯層並びに内側表面層及び外側表面層を含む複合板であって、当該芯層及び表面層が各々セルロース材料と当該セルロース材料と一緒に結合する硬化した樹脂とを含み、ここで、複合板の芯層中の樹脂は酸硬化性樹脂であり、芯層は芯層中のセルロース材料の乾燥重量に対して2〜8重量%の間の量で低蒸気揮発性弱酸を含有する複合板。
Description
【発明の詳細な説明】
複合板
本発明は、セルロース材料及び合成樹脂から製造された種類の改良した複合板
に関する。
複合板は、接着剤バインダーと一緒に結合した木材片、繊維又は微片などのセ
ルロース材料を含む。通常、複合板は、セルロース材料及び合成樹脂の混合物を
先ず形成し、その後、加圧下(普通、プレス又は成形型中で)この混合物を固め
、そして、圧縮過程の間、又は圧縮に続いて、熱をかけることにより樹脂を硬化
させることにより形成される。
複合板の例には、セルロース材料が木材繊維からなる場合の繊維板、木材片を
利用する場合のチップボード及びセルロース材料が木材フレーク及び微片により
構成される場合のパーティクルボードがある。これらの複合板の各々では、セル
ロース材料は複合板中に種々の大きさを有し得る。本発明はこれらのいずれの複
合板の形成にも適用できるが、しかし、特にパーティルボードや繊維板の製造に
適している。
異なる樹脂系を利用すること、多少なりとも樹脂を利用すること、複合板の密
度を多少変えること及び/又はその他の添加剤、とりわけ複合板製造業界で公知
のファクターを利用することにより、パーティクルボードの物理的強度、水分吸
収に対する抵抗性及びその他の物理特性を改質できる。
処理条件を変更することにより、パーティクルボードの密度を容易に変えるこ
とができる。これらの条件には、使用する樹脂及びセルロース繊維の量及び種類
、並びに樹脂を硬化させながら複合混合物を圧縮する圧力がある。標準的なパー
ティクルボードは現在のところ約640〜780kg/m3の密度の範囲で製造
される。
多くの複合板が熱硬化性であるバインダー又は樹脂を使用して製造されている
。いずれの特定の複合板であってもその強度及び物理的特長は、製造プロセスの
間に樹脂の硬化の程度により影響を受ける。このような複合板で樹脂を硬化する
た
めの主要な手段は、板を圧縮している間に熱をかけることである。標準的な板は
、圧縮している間に板に熱を伝える加熱した広い定盤を利用する。この加熱は板
の表面近くの樹脂を硬化するのに有効であるが、板の芯又は中心を硬化するのに
はそんなに有効でない。蒸気の発生が芯に対する熱の主な伝達媒体であり、そし
て、この温度は、定盤の温度が105℃よりも相当に高いとしても105℃を大
きく超えない。
この問題のため、酸条件でも硬化する(加熱のない状態でさえ)熱硬化性樹脂
を利用することが従来提唱されていた。このような樹脂を利用する板は、従来、
形成プロセスの間、酸を生成し得る少量の化合物と関連させて製造されていた。
例えば、塩化アンモニウムがこのような複合体の芯内で従来使用された。塩化ア
ンモニウムは樹脂中に存在する遊離ホルムアルデヒドと反応して塩酸を形成する
と思われ、この塩酸はそれ自身で樹脂を硬化する反応を誘導する。これは、この
領域で樹脂が熱硬化するに足る高温に芯を加熱することが困難であるにもかかわ
らず、芯中の樹脂が相当程度硬化する場合には板の製造を可能にする。
塩化アンモニウムのような物質を使用することが製造した板の芯強度を改良す
るが、出願人は、このような板では、芯は樹脂がもっと有効に熱硬化した場合の
表面よりも弱いことを見いだした。
本発明の目的は、板の芯が物理的強度、水分抵抗性、耐久性及び低いホルムア
ルデヒド発生を改良した複合板を提供することにある。
出願人は、板の芯が比較的低い程度の低蒸気揮発性の弱酸(low stea
m volatile weak acid)を含むように製造されると、全体
の板性能の改良を達成できることを発見した。
従って、本発明では、芯並びに内側及び外側表面層を含み、当該芯並びにこれ
らの表面層の各々がセルロース材料及び当該セルロース材料と共に結合する硬化
済樹脂を含有する複合板であって、複合板中の芯中の樹脂は酸硬化性樹脂であり
、芯は芯中のセルロース材料の乾燥重量に対して2〜8重量%の間の量の低蒸気
揮発性弱酸を含むものを提供する。
本明細書中で表現する複合板内の弱酸の全ての百分率は、セルロース材料の乾
燥重量に対する重量を基準とする。
芯並びに内側及び外側表面層は均質な板を形成でき、ここで、両層及び芯は均
一に一体化されそして実質的に全体にわたって同じ組成を有する。このような場
合、弱酸は板全体のセルロース材料の乾燥重量に対して2〜8重量%の量で存在
し、全体にわたって酸硬化性樹脂が使用される。別の態様では、内側及び/又は
外側表面層は芯の弱酸含量に比較して異なる弱酸含量であってもよい。好ましく
は、複合板の芯は板の中心部に配置され、板の重量の50〜70%の間で構成さ
れる。
弱酸は、製造プロセス中にそれが板から放出されない又は損失しない(又は比
較的少量しか放出されない又は損失しない)ような性質のものでなければならな
い。このプロセスで蒸気を発生するので、弱酸は低蒸気揮発性(low ste
am volability)を有しなければならない。好ましくは、使用する
弱酸は、1.0気圧の蒸気圧において、1kgの水当たり10gの酸を含有する
溶液からの蒸気中の酸濃度が1kgの蒸気当たり40.0mgの酸よりも少ない
ような蒸気揮発性を有する。最も好ましくは、この酸の蒸気揮発性は、これらの
条件下で1kgの蒸気当たりに20.0mg未満の酸が存在するようなものであ
る。
適当な弱酸の一群は低水溶性酸である。このような酸の溶解性は好ましくは2
0℃において0.5〜6.0g/100gH2Oの範囲であり、それらは好まし
くは7.0〜12.0の範囲のpKa値を有する。本発明において使用のために
最も適当な弱酸はホウ酸、珪酸又はアンチモン酸のような無機酸である。又は、
ある事情の場合、これらの酸の水溶液を利用できる。しかし、これはそんなに好
ましくはない。
上述したパラメーターの範囲内に入る組成を有する複合板が従来の複合板を超
える改良した物理特性を有することを出願人は見いだした。特定の理論に束縛さ
れることを望まないが、低蒸気揮発性の弱酸の添加は、特に複合板がプレスから
取り外された後に、複合板の芯内の樹脂をより十分に硬化させると思われる。従
来の方法における芯の酸による硬化は、いったんプレスから板が取り除かれると
板がプレスから取り除かれるときに発生する蒸気と共に大部分の蒸気揮発性酸が
消失し実質的に停止してしまうと出願人は考えている。
従来、ホウ酸、珪酸及びアンチモン酸のような低水溶性弱酸は難燃剤として複
合板に使用された。しかし、難燃剤として有効であるためには、このような酸は
少なくとも約12〜15%の量で使用された。これらのような物質が難燃剤とし
て使用されたとき、複合板の物理的強度に有害な影響を有することが従来から見
いだされている。得られる複合板の内部結合強度や水抵抗性が著しく減少する。
低水溶性弱酸は樹脂とセルロース材料との間の物理的接触に影響を与えると思わ
れる。
驚いたことに、上記のような弱酸の狭い範囲の添加内で、これらの物理的特長
が単に樹脂単独で利用する板の特性を超えて事実上増強することを見いだした。
弱酸は板の少なくとも芯内に存在すべきであり、当該芯中に芯中のセルロース材
料の乾燥重量に対して2%以上の量で存在する。板の物理的特性のこの予期せぬ
増強は、パーティクルボードで4〜6%の量で最適に起こることが見いだされて
いる。6%を超えると、添加した弱酸の影響がそんなに著しいものではなくなり
、8%を超える量が存在した場合、煮沸膨張率(percentage boi
l swell)のような物理的特長が樹脂単独で製造した板の特長よりも下廻
り始める。このようにして、全く驚いたことに、特に4〜6%の範囲内において
、低蒸気揮発性弱酸の添加が、板の強度を減少させる代わりに、板の強度及びそ
の他の物理的特長を事実上改良することを出願人は見いだした。
本発明の板は慣用的な酸硬化性樹脂系を利用できる。好ましくは、板の各表面
層及び芯に同じ樹脂を使用する。尿素ホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデ
ヒド、メラミン/尿素/ホルムアルデヒド及びメラミン尿素フェノールホルムア
ルデヒドのような樹脂をすべて使用できる。樹脂は4〜25%の間の量の範囲内
で存在すべきである(この百分率はセルロース材料の乾燥重量に対する乾燥樹脂
重量を基準とする)。好ましくは、樹脂含量は、7〜12%、そして最も好まし
くは、8〜10%の間の範囲内である。
弱酸はセルロース/樹脂混合物全体にわたって実質的に均一に分配されている
のが望ましい。これは、樹脂の配合前にセルロース材料に粉末状の弱酸を加える
ことにより達成できる。好ましくは、弱酸を必要な割合でセルロース材料の表面
に直接加える。工業銘柄の顆粒状ホウ酸を使用するのが好ましい。顆粒の粒径は
、特に重要であるとは見いだされていない。一般に、80〜500ミクロンの間
の
粒径のものを使用する。
セルロース材料は、木片、フレーク、繊維又は小片の形態であることができる
。合成樹脂の施用前にこのセルロース材料に弱酸が良好に接着するために、セル
ロース材料は相当に低い水分含量であることが好ましい。セルロース材料を樹脂
と弱酸と共に混合した後、セルロース材料の水分含量は好ましくは約7〜9%の
間(この百分率は混合物中のその他の全ての成分の乾燥重量に対する水分の重量
を基準にしている)である。
本発明は、パーティクルボード及び中等度の密度の繊維板の製造に特に適用性
がある。パーティクルボードでは、慣用製造方法は、表面層の弱酸含量と比較し
て芯中では異なる弱酸含量を有する板の製造になりがちである。従って、パーテ
ィクルボード製造では、本発明は芯中に適当量の適切な弱酸を配合することによ
り実施できる。表面層は弱酸の添加なしで慣用の組成で製造でき、あるいは、特
別の状況下では(例えば、難燃板に関して以下に詳細に記載したような場合)、
高割合の弱酸性難燃剤が表面層内に含まれていてもよい。繊維板の製造では、慣
用方法は板全体の弱酸の量の変更をできない。従って、芯中の弱酸の含量%は概
して表面層中と同じである。大略すれば、繊維板について、弱酸の含量はパーテ
ィクルボードの芯中の弱酸の含量よりも僅かに高い。繊維板の場合、弱酸添加の
最も好適な範囲は6〜8%であり、この添加は板の厚さ全体にわたっている。
本発明は標準的なパーティクルボード及び繊維板の製造への適用性を有し、こ
のような製品の強度を改良させるが、難燃性複合板の製造に特別の適用性をも有
する。単にセルロース材料及び樹脂のみを有する複合板は高度に可燃性である。
結果として、従来、このような複合板中に難燃剤を配合して、建造物に使用する
ときこれらの複合板の安全性を改善する種々の努力がなされてきた。
従来、可燃性及び発煙を減少させるために、アンモニウム塩、臭素化化合物、
メタホウ酸ナトリウム、塩化亜鉛、燐酸及びホウ酸のような難燃剤を、特に複合
板に添加することが提唱されてきた。伝統的な水溶性難燃剤は燃焼時に発生する
煙を増加させ且つpHが樹脂の硬化に影響するので、オーストラリアでは、かか
る難燃剤は複合板製造に適しているとは通常認められていない。
前述したように、幾種かの難燃剤はそれ自身珪酸やホウ酸のような弱酸である
。
これらの弱酸を低濃度で使用した場合、得られる複合板は高物理的強度を有し且
つ少しばかり難燃性を改良することを出願人は見いだした。しかし、2〜8%の
間の難燃剤の量は炎にさらされる可能性のある表面に使用するのに適していない
。表面層における難燃剤含量は8%を超えるべきであり、好ましくは、ある場合
では10〜15%であることが見いだされた。
しかし、芯内では同量の難燃剤は必要ないことも見いだされている。従来から
、最も良好な難燃性を達成するために、全複合板全体にわたって均一に難燃剤を
分配するとことが望ましいと認められており、これを達成するために種々の方法
が提唱されてきた。例えば、英国特許第1,262,136号を参照されたい。
しかし、本出願人は、難燃剤の均一な分配は必要ないか又は望ましくないことを
出願人見いだした。
従って、本発明の別の態様では、少なくとも二層(両層とも、セルロース材料
及び当該セルロース材料と共に結合する硬化済み樹脂を含有する)を含む複合板
を提供する。ここで、第一の層は複合板の少なくとも芯を形成し、第二の層は当
該第一の層の一方に配置し、複合板の表面層を形成し;第一の層中の樹脂は酸硬
化性樹脂であり、第一の層は更に当該第一層中のセルロース材料の乾燥重量に対
して2〜8重量%の間の量で難燃剤を含み、そして、前記第二の層は当該第二層
中のセルロース材料の乾燥重量に対して8重量%を超え15重量%までの間の量
の難燃剤を含有する。また第一層中の難燃剤は低蒸気揮発性弱酸である。
弱酸は、前で詳細に示したように蒸気揮発性、溶解性及びpKaについて好適
な特長を有する。複合板の芯と表面層または表面両層との双方で同一難燃剤を使
用するのが好都合であるが、これは必須ではない。第二の層が前記第一の層の一
方側に隣接していることも好ましい。
本発明のこの態様の一実施態様では、単に二層のみが提供される。第一の層(
又は芯)は、好ましくは、複合板の重量の50%を超える量に達する。最も好ま
しくは、複合板の重量の60〜80%の量に達する。実際ではこのような板は第
二または表面層が可能性のある炎に露出するように配置される。
第一層又はコア層に使用する難燃剤は弱酸である。好ましくは、ホウ酸若しく
は珪酸又はこれらの組合せである。難燃剤は2%以上の量で第一層中に存在すべ
きである。好ましくは、それは、4%以上の量で存在する。4%のレベルまで、
最終製品の難燃性は顕著に改良されないことが見いだされた。4%のレベルを超
えると、最終製品の難燃性改良され、同時に複合板の物理特性を改良する利点を
伴った。これは、内部結合強度、水による膨張に対する抵抗性及びホルムアルデ
ヒド発生の減少(ホルムアルデヒド含有樹脂を使用した場合)のような特性を含
む。更に、V313法に従って試験した耐久性や寸法安定性のような特性も増強
した。出願人は、コア中の難燃剤を減少させたレベルでも、表面に到達した時に
発火し得る揮発物の形成を抑制するのになお有効であることを見いだした。加え
て、8%までの範囲内で、これらの弱酸の存在は得られる複合板の物理的特長を
、均一に高いレベルで複合板じゅうに難燃剤を分配した類似の製品よりも、増強
し且つ改良する。最も好ましくは、弱酸難燃剤は4〜6%の間の量で第一層中に
存在する。
第二(又は表面)層では、難燃剤は増加した割合で存在することが好ましい。
8%以下では、炎の広がりを防止するのに難燃は充分でなく、要求される炎抵抗
性を与えるためにより多くの量で存在すべきである。好ましくは、難燃剤は10
%を超える量で存在する。しかし、複合板の実用性の一部として、難燃剤は炎の
広がりに単に抵抗するばかりでなく、燃焼時、煙りの発生を低くもすることが好
ましい。表面層中の難燃剤の含量が12%を超える場合、出願人は、複合板が燃
焼時、より高い、そして、一定の状況下で、許容出来ないレベルの煙りを発生す
ることを見いだした。従って、最も好適には、難燃剤は10〜12%の間の範囲
内で第二(又は表面)層中に存在する。
本発明の好適な形態では、複合板は複合板の逆側に施用される別の表面層であ
る第三の層を含み、その結果、第一又はコア層は二層の分離した表面層の間に挟
まれている。このような場合、芯層は複合板の重量の約50〜70%の間で構成
され、二表面層は複合板の残りの重量を各々等しく含む。このような場合では、
両表面層は同程度の難燃剤を有することができる。
本発明の複合板は化粧板のための基体として使用するのに特に適しており、化
粧箔又は樹脂含浸紙で積層してもよい。
上述のタイプの難燃複合板を製造するとき、第二及び適用できる場合、第三の
層(ここで、使用した難燃剤の量を増加させる)中により高い樹脂含量を使用す
るのが好ましい。好ましくは、第一層中の樹脂含量は8〜10%(乾燥木材に対
する乾燥樹脂)の間である。第二及び第三層(即ち、表面層)では、樹脂含量は
、好ましくは、第一又は芯層の樹脂含量よりも約10〜15%多い。従って、芯
層中に9%の樹脂含量を有する複合板では、表面層は好ましくは約10〜11%
の樹脂含量を有する。適当な樹脂には、尿素ホルムアルデヒド、メラミンホルム
アルデヒド、メラミン/尿素/ホルムアルデヒド及びメラミン尿素フエノールホ
ルムアルデヒド樹脂等がある。
セルロース材料は、木片、フレーク、繊維又は小片の形態であることができる
。パーティクルボードを製造するとき、微細な小片微粒子を第二及び第三(即ち
、表面)層に使用し、粗い小片を芯層に使用するのが好ましい。セルロース材料
を難燃剤及び樹脂とブレンドした後、セルロース材料の水分は芯層の混合物で7
〜9%の間、表面層で14〜17%の間であるのが好ましい(これらの百分率は
混合物中の全てのその他の材料の乾燥重量に対する水分の重量を基準にしている
)。
各層内で、使用する難燃剤がセルロース/樹脂混合物内全体にわたって実質的
に均一に分配されているのが望ましい。これは、樹脂を配合する前に粉末状の難
燃剤をセルロース材料に加えることにより達成できる。難燃剤は、普通、必要な
割合でセルロース材料の表面に直接加える。慣用的な装置、例えば、種々の材料
を順番に導入するために長さ方向に沿って種々の開口を有する円筒形樹脂ブレン
ダーのようなものを使用できる。好ましくは、粉末状の酸をセルロース材料と最
初均一に混合する。その後、慣用的なプロセスに従って、液体ワックスエマルシ
ョンを加え、次いで、いくらかの水を用いた水分散状の必要な酸硬化樹脂を加え
るのが好ましい。混合物を均一にブレンドしマットレスを形成する。次いで、こ
のマットレスを一定の長さに切断し、プレス内に入れ、所定の密度の板に形成す
る。
以下に、本発明の好適な実施態様及び標準的な複合板との詳細な比較性能を例
示する多くの実施例を参照することにより本発明を記載する。
実施例1
パイナス・ラディアタ(pinus radiate)セルロース材料及びメ
ラミン尿素ホルムアルデヒド樹脂を使用して種々のパーティクルボードを形成し
た。芯層に添加したホウ酸の割合を変えた以外は全ての点において同じである種
々の複合板を作った。複合板は全て標準的なパーティクルボード製造技術(例え
ば、Concise Encyclopedia of Wood & Woo
d Based Materials、Permagen Press、Oxf
ord、1989年に記載されている)に従って製造した。大まかに言えば、こ
の方法は生の木材フレークを取り、それらを約1〜3%の水分になるまで乾燥す
ることを含む。次いで、乾燥したフレークを篩にかけてより大きなフレーク(複
合板の芯を作るのに使用)及びより微細なフレーク(表面層を作るのに使用)に
分離した。次いで、これらの二種のフラクションを別々に所定量の樹脂、ワック
ス及び水と混合し、そして、芯を形成するのに使用しようとするフラクションの
場合にはさらにNH4Clを混合した。表面層材料のための各場合の樹脂含量は
9.5重量%(乾燥フレークに対する乾燥樹脂)であり、芯の場合では9.0重
量%(乾燥フレークに対する乾燥樹脂)であった。1.0重量%のワックス(乾
燥フレークに対する乾燥ワックス)を芯及び表面層双方のブレンドに加えた。芯
層のブレンドのみに、1.5重量%のNH4Cl(乾燥樹脂に対するNH4Cl)
を加えた。芯層のために意図したブレンドの水分を7〜9%の間に、表面層のた
めに意図したブレンドの水分を14〜17%の間に水を加えて調節した(これら
の百分率は混合物中の全てのその他の材料の乾燥重量に対する水分の重量を基準
にした)。次いで、ブレンドした材料をマット形成装置に移し、そこで、複合体
を形成するために、ブレンドを順番に広げた。複合板の重量の65%が芯材料を
成し、35%が表面材料を成すように各々の量の材料を広げた。材料を予備プレ
スし、所望の寸法に切断し、プレスに移し、そこで切断した材料を170〜17
5℃で約260秒の間圧縮した。各場合、必要な割合のホウ酸を複合板の芯を製
造するのに使用するブレンドに加えた。この酸は、篩工程に続いて且つブレンド
操作の前に加えた。得られた複合板を、次いで、試験し、それらの物理的特長(
即ち、内部結合強度、煮沸膨張及び厚さ膨張)を比較した。異なる量のホウ酸
の影響を樹脂のゲル化時間に関しても試験した。それぞれの複合板のこれらの試
験及び性能の詳細を図1〜4に示されているグラフ化した結果で示した。
従って、これらの複合板の芯領域中のホウ酸の存在は二つの効果を有すること
が明らかである。第一は、図4により示されているように樹脂硬化の促進である
。図4は、ホウ酸の量に対してゲル化時間の減少を示す。実際に、本発明の複合
板で要求されるレベルでは、これは、製造プレスサイクル時間を約10%減少さ
せる。標準的な260秒のパーティクルボードプレスサイクルで約20秒節約す
る。第二に、その低蒸気揮発性のために複合板にホウ酸が残るので、それはプレ
ス操作後に樹脂の硬化を継続し、本発明の複合板に要求されるレベルで存在する
とき、これは図1〜3に示されているように増加した物理特性をもたらす。
実施例2
パイナス・ラディアタ(pinus radiate)セルロース材料及びメ
ラミン尿素ホルムアルデヒド樹脂を使用してパーティクルボードを形成した。第
一又は芯層について、約3.0mmの平均寸法を有する粗い小片を形成し、木材
小片の乾燥重量に対して4%の量のホウ酸を加えた。粉末形態のホウ酸を直接木
材小片上に加え、各成分を均一に混合した。二表面層の形成のために微細な小片
を選択した。これらの木材小片の平均寸法は約0.6mmであった。これらの微
細な小片に、ホウ酸を再度12%の量で加えた(再度、百分率は微粒子の乾燥重
量を基準にする)。
粗い小片混合物に対して液体ワックスエマルシヨン(小片の乾燥重量に対して
0.8重量%)及び水性NH4Cl溶液(乾燥樹脂に対して2.0重量%)を加
えた。液体ワックスエマルシヨン(同じ割合)を微細な小片混合物にも加えた。
しかし、NH4Clは成分に加えなかった。
次いで、乾燥木材小片に対して9重量%の乾燥樹脂の量でメラミン尿素ホルム
アルデヒド樹脂を粗い小片混合物に加えた。微細な小片混合物に同じ樹脂を使用
したが、10.5重量%で使用した。その後、パーティクルボードを標準的な方
法に従って形成し、粗い小片混合物から作られる、ボードの重量の約60%を構
成する芯層を有する複合板を製造した。ここで、二表面層(各々は複合板の重量
の約20%である)は微細な小片から形成した。
複合板を、最終密度710kg/m3及び厚さ18mmを有するように形成し
た。
比較目的のため、同じ方法を使用して同一の複合板を形成したが、この複合板
は芯層又は表面層のいずれにもホウ酸を含有させなかった。
両層の物理特性を測定し、表1に詳細に示した結果を得た。
実施例 3
第一又は芯層に使用したホウ酸の割合以外実施例2に記載したと同じ方法に従
って、パーティクルボードを製造した。この実施例では、芯層中のホウ酸のレベ
ルを6%に増加した。再度、比較複合板を芯層又は表面層にホウ酸を使用しない
で製造した。両複合板を試験し、物理特性を表2に詳細を示した通りに測定した
。
実施例 4
この試験では、複合板の厚さを33mmに増加させた。ここでも、芯層の厚さ
を複合板の厚さの約60%に構成し、表面層の二層を各々複合板の厚さの約20
%に構成した。その他の全ての点において、実施例3に記載した方法に従って複
合板を製造した。同一の方法で参考板を製造したが、これには芯層にも表面両層
のいずれかにもホウ酸を含有しない。このようにして製造した複合板の特性は表
3に詳細を示した通りである。
実施例 5
実施例3の複合板をその他の物理的特長の範囲について試験し、その他の現在
市販されているその他の複合板と比較した。これらの複合板は、
1.Willamette Industries,U.S.A.により製造さ
れたDuraflake FR(全体にわたって約12〜15%のホウ酸を含有
する)。
2.Isoroy,Franceにより製造されたPanoflam(全体にわ
たって約12〜15%のホウ酸を含有する)。
全ての製品についての試験結果は表4に詳細に示されている。
これにより、本発明の複合板が慣用法で製造された難燃複合板と比較すると物
理特性が増強されていることが分かることができる。
実施例 6
本発明の複合板は改良した物理性能を与えると同時に、当該複合板の難燃性が
難燃剤を全体にわたって均一に高割合で有する複合板のそれに匹敵することも本
出願人は見いだした。例えば、本出願人は本発明に従って製造した複合板の難燃
特性を試験し、それを難燃剤が均一な量で複合板全体にわたって存在するその他
の市販製品と比較した。試験は、AS 1530 Part 3−1989、“着
火性、延焼性、発熱性及び発煙性の同時決定”試験法に従って行った。難燃剤を
含有しない参考複合板も試験した。結果は表5に詳細を示した通りであった。
本発明の試験複合板は、市販製品と比較したとき、それに匹敵し得る「炎の拡
張」試験における難燃性能及び「煙発生」試験における改良した性能を示したこ
とが気付かれるであろう。本発明の複合板は「着火性」試験において他の市販複
合板と同様の性能を示さないが、政府の規制に従って達成することが最も重要性
を有するのは炎拡張の領域及び煙発生である。
実施例 7
実施例2に記載したと同じ方法を使用してパーティクルボードを製造した。し
かし、本実施例では18mmのパーティクルボードを製造する代わりに、形成し
たパーティクルボードは12mmであった。出願人は二種類パーティクルボード
を試験した。第一は両表面層に12%のホウ酸(実施例2と同様)を有し、第二
は10%有する。複合板は難燃特長の範囲について試験をした。結果は表6に詳
細に示した通りであった。
実施例 8
本実施例では繊維板に応用した本発明を詳細に記載し、板全体にわたって7.
5%のホウ酸を配合して本発明により製造した中間密度の繊維板の物理特性及び
同じ条件で製造したがホウ酸を配合しない中間密度の繊維板の物理特性の間の比
較を行った。
繊維板を次のようにして製造した。まず、松材片をダイジェスター中で170
〜180℃(蒸気圧8〜9バール)で加熱し松材片を軟化させた。次いで、この
可塑化した松材をリファイナーによる機械的プロセスにより木材繊維に粉砕した
。10.2%の添加量でメラミン尿素ホルムアルデヒド樹脂を加えたリファイナ
ーの出口より木材繊維/水スラリーを生じさせた(前記百分率はオーブンで乾燥
した木材繊維に対するオーブン乾燥した樹脂の割合である)。チューブドライヤ
ーに沿って木材繊維を吹き付け、7〜14%の間に水分を減少させた。樹脂化し
た湿った繊維をマットレス状に層を形成し、予備圧縮して固め、次いで、5分間
190℃でホットプレスした。得られたパネルをサンダーヘッドにより厚さをそ
ろえ、所定の寸法にトリムした。ホウ酸はダイジェスター中で松材片に連続的に
添加した。7.5重量%(オーブン乾燥した繊維に対するホウ酸百分率)の添加
量で加えた。
ホウ酸を添加しない参考複合板を同じ方法を使用して製造した。
結果は、本発明により製造した複合板の物理特性が増強したことを示した。試
験の結果の詳細は次の通りである。
上表から分かるように、本発明により製造した複合板は物理的特長を顕著に改
良した。更に、試験複合板は機械加工性(ルーチング及びサンダー仕上げ)並び
に彩色適性の改善を示した。
従って、本発明は一定の範囲の増強した物理的特長を有する複合板の製造を可
能にする。一実施態様では、物理的強度を犠牲にすることなく達成される良好な
難燃性を有する複合板の製造を可能にする。
最後に、請求の範囲で定義した通りの本発明の精神又は範囲から逸脱すること
なく、使用する樹脂の性質、セルロース材料の種類、最終製品の密度及び難燃剤
の種類を含む、複合板の組成に種々の追加及び/又は変更を為すことができるこ
とを了解すべきである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.各々がセルロース材料及び当該セルロース材料と一緒に結合する硬化済み 樹脂とを含有する芯層並びに内側表面層及び外側表面層を含む複合板であって、 当該複合板の芯中の樹脂が酸硬化性樹脂であり、芯が芯中のセルロース材料の乾 燥重量に対して2〜8重量%の間の量で低蒸気揮発性弱酸を含有する、前記複合 板。 2.前記弱酸が、1.0大気圧蒸気圧において、水1kg当たり10gの酸を 含有する溶液からの蒸気中の酸濃度が1kgの蒸気当たり40.0mg未満であ るような蒸気揮発性を有する、請求の範囲第1項記載の複合板。 3.前記弱酸の蒸気揮発性が、1.0大気圧蒸気圧において、水1kg当たり 10gの酸を含有する溶液からの蒸気中の酸濃度が1kgの蒸気当たり20.0 mg未満であるようなものである、請求の範囲第2項記載の複合板。 4.前記弱酸が低水溶性である請求の範囲第1項〜第3項のいずれかに記載の 複合板。 5.前記弱酸の水溶解性が20℃において0.5〜6.0g/100gH2O の範囲である請求の範囲第4項に記載の複合板。 6.前記弱酸が7.0〜12.0の範囲のpKaを有する、請求の範囲第1項 〜第5項のいずれかに記載の複合板。 7.前記弱酸をホウ酸、珪酸及びアンチモン酸又はこれらの酸の二以上の組み 合わせから選択する、請求の範囲第1項〜第6項のいずれかに記載の複合板。 8.前記弱酸が顆粒状のホウ酸である、請求の範囲第7項に記載の複合板。 9.低蒸気揮発性弱酸が芯中に芯中のセルロース材料の乾燥重量に対して4〜 6重量%の間の量である、請求の範囲第1項〜第8項のいずれかに記載の複合板 。 10.酸硬化性樹脂が、尿素ホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド、 メラミン/尿素/ホルムアルデヒド又はメラミン尿素フェノールホルムアルデヒ ドのうちの一種又はそれ以上である請求の範囲第1項〜第9項のいずれかに記載 の複合板。 11.樹脂が、芯層並びに内側表面層及び外側表面層の双方にセルロース材料 の乾燥重量に対する乾燥樹脂重量を基準に4〜25%の間の量で存在する、請求 の範囲第1項〜第10項のいずれかに記載の複合板。 12.前記芯中の樹脂含量が、芯中のセルロース材料の乾燥重量に対する乾燥 樹脂重量を基準に7〜12%の間である、請求の範囲第1項〜第11項のいずれ かに記載の複合板。 13.前記芯中の樹脂含量が、芯中のセルロース材料の乾燥重量に対する乾燥 樹脂重量を基準に8〜10%の間である、請求の範囲第11項に記載の複合板。 14.前記複合板の芯層が複合板の中心に配置した部位であり、複合板の重量 の50〜70%の間で構成されている、請求の範囲第1項〜第13項のいずれか に記載の複合板。 15.両表面層と芯層とが均一に一体化されており、前記複合板が、当該複合 板全体にわたってセルロース材料の乾燥重量に対して2〜8重量%の間の量で弱 酸が存在するように全体にわたって実質的に同じ組成を有する、請求の範囲第1 項〜第14項のいずれかに記載の複合板。 16.セルロース材料を木片、木材フレーク、木材繊維若しくは木材小片又は これらの材料の組み合わせから選択する、請求の範囲第1項〜第15項のいずれ かに記載の複合板。 17.前記複合板が中密度繊維板である請求の範囲第15項に記載の複合板。 18.前記複合板が、当該複合板中のセルロース材料の乾燥重量に対して6〜 8重量%の間の量の低蒸気揮発性弱酸を含む、請求の範囲第18項に記載の複合 板。 19.前記複合板がパーティクルボードであり、当該パーティクルボードの芯 が当該芯中のセルロース材料の乾燥重量に対して4〜6重量%の間の量の低蒸気 揮発性弱酸を含む、請求の範囲第1項に記載の複合板。 20.少なくとも二層を含む複合板であって、双方がセルロース材料及び当該 セルロース材料と一緒に結合する硬化済み樹脂を含有し、第一の層が複合板の少 なくとも芯を形成し、第二の層が複合板の表面層を形成するように前記第一層の 一方側に配置されており、第一層中の樹脂が酸硬化性樹脂であり、当該第一層は 第一層中のセルロース材料の乾燥重量に対して2〜8重量%の間の量で難燃剤を 更に含み、前記第二層が当該第二層中のセルロース材料の乾燥重量に対して8重 量%を超え15重量%までの間の量で難燃剤を含有し、ここで第一層中の難燃剤 が低蒸気揮発性弱酸である、前記複合板。 21.前記弱酸が、1.0大気圧蒸気圧において、水1kg当たり10gの酸 を含有する溶液からの蒸気中の酸濃度が1kgの蒸気当たり40.0mg未満で あるような蒸気揮発性を有する、請求の範囲第20項記載の複合板。 22.前記弱酸が、1.0大気圧蒸気圧において、水1kg当たり10gの酸 を含有する溶液からの蒸気中の酸濃度が1kgの蒸気当たり20.0mg未満で あるような蒸気揮発性を有する、請求の範囲第21項記載の複合板。 23.前記弱酸が低水溶性酸である請求の範囲第20項〜第22項のいずれか に記載の複合板。 24.前記弱酸の水溶解性が20℃において0.5〜6.0g/100gH2 Oの範囲である請求の範囲第23項に記載の複合板。 25.前記弱酸のpKaが7.0〜12.0の範囲である、請求の範囲第20 項〜第24項のいずれかに記載の複合板。 26.前記弱酸をホウ酸、珪酸及びアンチモン酸又はこれらの酸の組み合わせ から選択する、請求の範囲第20項〜第25項のいずれかに記載の複合板。 27.前記弱酸がホウ酸のみである、請求の範囲第26項に記載の複合板。 28.前記第一層中の低蒸気揮発性弱酸が前記第二層中で使用した難燃剤と同 じである請求の範囲第20項〜第27項のいずれかに記載の複合板。 29.前記低蒸気揮発性弱酸が前記第一層中のセルロース材料の乾燥重量に対 して4〜8重量%の間の量で前記第一層中に存在する、請求の範囲第20項〜第 28項のいずれかに記載の複合板。 30.前記低蒸気揮発性弱酸が前記第一層中のセルロース材料の乾燥重量に対 して4〜6重量%の間の量で第一層中に存在する、請求の範囲第29項に記載の 複合板。 31.前記第二層が10〜15重量%の間の量で難燃剤を含む、請求の範囲第 20項〜第30項のいずれかに記載の複合板。 32.前記第二層が当該第二層中のセルロース材料の乾燥重量に対して10〜 12重量%の間の量の難燃剤を含む、請求の範囲第31項に記載の複合板。 33.前記複合板が第三の層を含み、前記第二層及び第三層が前記第一層のい ずれかの側に配置され、ここで、第二及び第三層の双方とも同じレベルの難燃剤 を有する、請求の範囲第20項〜第32項のいずれかに記載の複合板。 34.前記第一層が複合板の重量の約50〜70%の間で構成されている、請 求の範囲第33項に記載の複合板。 35.前記第一層中の樹脂含量が複合板のその他の層の一方又は両方の樹脂含 量よりも低い、請求の範囲第20項〜第34項のいずれかに記載の複合板。 36.前記第一層中の樹脂含量が当該第一層中のセルロース材料の乾燥重量に 対して8〜10%の間であり、表面両層の樹脂含量が第一層中の樹脂含量よりも 10〜15%の間で多い、請求の範囲第35項に記載の複合板。 37.種々の層に使用する樹脂が同じか又は異なり、尿素ホルムアルデヒド、 メラミンホルムアルデヒド、メラミン/尿素/ホルムアルデヒド、メラミン尿素 フェノールホルムアルデヒド又はこれらの組み合わせである、請求の範囲第19 項〜第36項のいずれかに記載の複合板。 38.(i)酸硬化性樹脂と混合したセルロース材料及びセルロース材料の乾 燥重量に対して2〜8重量%の量で加えた低蒸気揮発性弱酸のブレンドを形成し 、 (ii)樹脂と混合したセルロース材料の第二のブレンドを形成し、 (iii)前記第一のブレンドから芯層を形成し第二のブレンドから少なくとも一 層の外側層とからなる複合体を形成し、そして (iv)その後、当該複合体を圧縮し且つ加熱して板を形成する ことを含むパーティクルボードの形成法。 39.第一のブレンド中のセルロース材料の水分を、複合体を形成する前の当 該ブレンド中のその他の材料の乾燥重量に対する水分の重量を基準に7〜9%の 間にあるように調節する、請求の範囲第38項に記載の方法。 40.第二のブレンド中のセルロース材料の水分を、複合体を形成する前の当 該ブレンド中のその他の材料の乾燥重量に対する水分の重量を基準に14〜17 %の間にあるように調節する、請求の範囲第38項又は第39項のいずれかに記 載の方法。 41.複合体を圧縮し且つ170〜175℃の間で加熱する、請求の範囲第3 8項〜第40項のいずれかに記載のの方法。 42.第二のブレンドに使用する樹脂が酸硬化性樹脂である請求の範囲第38 項〜第41項のいずれかに記載の方法。 43.前記第一のブレンドが当該第一のブレンド中のセルロース材料の乾燥重 量に対して4〜6重量%の間の量で低蒸気揮発性弱酸を含有する、請求の範囲第 38項〜第42項のいずれかに記載の方法。 44.前記第二のブレンドが当該第二のブレンド中のセルロース材料の乾燥重 量に対して8を超え15重量%までの間の量で低蒸気揮発性弱酸を含有する、請 求の範囲第38項〜第43項のいずれかに記載の方法。 45.前記第二のブレンドが当該第二のブレンド中のセルロース材料の乾燥重 量に対して10〜12重量%の間の量で低蒸気揮発性弱酸を含有する、請求の範 囲第44項に記載の方法。 46.前記複合体の芯を前記第一のブレンドから形成し、当該芯の両側に配置 した外側層を前記第二のブレンドから形成する、請求の範囲第38項〜第45項 のいずれかに記載の方法。 47.前記低蒸気揮発性弱酸をホウ酸、珪酸及びアンチモン酸又はこれらの酸 の二以上の組み合わせから選択する、請求の範囲第38項〜第46項のいずれか に記載の方法。 48.実質的に、実施例のいずれかの一に参照して上述した通りの複合板。 49.実質的に、実施例1〜7のいずれかの一に参照して上述した通りの複合 板の形成法。 50.実質的に、実施例8に参照して上述した通りの繊維板の形成法。
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