JPH10100114A - リグノセルロース成形板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 リグノセルロース系材料を原料とし、バ
インダーとして有機イソシアナート系化合物を酸化エチ
レン骨格を有するポリオールを使用して水に乳化させて
使用する場合に、熱圧プレス前に接着剤を含まない層を
熱盤に触れる最外層にフォーミングし、熱圧プレス後表
面の接着剤を含まない層を除去、研磨することを特徴と
するボードの製造方法。 【効果】 従来のイソシアナート系バインダー使用のボ
ード製造プロセスでは回避不可能であった熱盤への付着
がなくなり、ボードの効率的な生産が可能になった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リグノセルロース
を主原料とした熱圧成形ボードの製造方法に関する。リ
グノセルロースを主原料として用いた成形品は、リグノ
セルロースが木質削片の場合パーチクルボードと称さ
れ、パーチクルボードの他には大型のチップを用いるウ
エハーボード、細長いチップ（ストランド）を１方向に
配列させたオリエンテッドストランドボード（ＯＳ
Ｂ）、木質繊維（ファイバー）の場合インシュレーショ
ンボード、中比重繊維板（ＭＤＦ）、ハードボードと称
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、自動車用部材として使用されて
いる。

【０００２】

【従来の技術】従来、パーチクルボード、ウエハーボー
ド、ＯＳＢ、およびハードボード、ＭＤＦ、インシュレ
ーションボード等のファイバーボードや籾殻を成形して
なる籾殻ボードやコーリャン茎を成形してなるコーリャ
ンボード等（以下ボードと称する）の製造のための接着
剤、または、バインダーとしては、熱硬化性である尿素
樹脂、メラミン樹脂、尿素メラミン樹脂、フェノールメ
ラミン樹脂、フェノール樹脂等（以下ホルマリン系樹脂
接着剤）が広く用いられている。これらの樹脂は安価で
接着性に優れ、比較的短時間で硬化するという特質を有
する。しかし、これらのホルマリン系樹脂接着剤の熱圧
成形後の製品から放出されるホルマリンは環境上問題視
されており、放出ホルマリン量を低減化させるため、実
際の使用に当たっては、接着剤中の遊離ホルマリン量を
少なくしたり（樹脂接着剤のホルマリンモル比／フェノ
ール、メラミン、尿素のモル比を小さくする）、ホルマ
リン系樹脂接着剤の配合時に、ホルマリンキャッチャー
剤等が用いられている。また一方で、非ホルマリン系で
あり、かつ優れたボード物性を与える接着剤として、イ
ソシアナート系接着剤のボードへの利用も提案されてい
る（特開昭５７−１３１５３８、特開昭５７−１４７５
６７、米国特許３５５７２６３号、３６３６１９９号、
３８７０６６５号、３９１９０１７号、３９３０１１０
号など）。

【０００３】しかし、リグノセルロース系材料用接着剤
として有機ポリイソシアナート系化合物を用い、熱圧成
形した場合、その優れた接着性のために熱盤への付着が
生じる。この付着により、成形物は損傷し、商品として
の価値を著しく損失し、また、熱盤からの付着物の除去
にも多大な労力を費やしてしまう。これらの問題を解決
するため、熱盤の金属からの離型性を向上させるために
有機ポリイソシアナート系化合物への添加剤の検討も行
われている。例えば、有機ポリイソシアナートへのアル
キルリン酸塩または、ピロリン酸塩（特公平０３−０１
８０６８）、スルホン化化合物（特公平０５−０３８３
０９）、ワックスおよび液体エステル（特公平０４−０
５４３９０）、脂肪族カルボン酸（特開昭５８−３６４
３０）、ポリシロキサン化合物（特開昭６１−８６２２
５）、脂肪酸ポリマー（米国特許第４７７２４４２号、
４９３３２３２号）などが提案されている。

【０００４】また、他の方法では、離型剤を直接熱盤へ
熱圧前に塗布しておく方法が提案されている。たとえ
ば、高沸点ポリオール（独国特許第１６５３１７８
号）、官能基を持つポリシロキサンフィルムの使用（英
国特許第１３５９９２号）、ポリテトラフルオロエチレ
ンによる被覆（米国特許第４３７４７９１号）などがあ
る。そのため、一部のボード工場では製造の際、ボード
を形成するいくつかの層の内、熱盤に触れない内部の層
だけに有機ポリイソシアナート系接着剤を使用し、熱盤
と接触する表面層は従来のホルマリン系樹脂を使用する
といった製造方法も行われている。しかしながら、上記
いずれの方法も各々、種々の問題があり、実際の製造現
場での使用に耐えうるものではなく、現在のところ、工
程上、経済上、物性上すべてを満足する技術はない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来の方法では満足できなかった経済上、
物性上の問題を解決し、製品のボードからホルマリンを
出さない、有機ポリイソシアナート系接着剤を用いても
熱盤に付着しないように製造でき、高品質のボードを安
価に製造することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題を解決するために鋭意検討した結果、リグノセルロー
スを主原料とした熱圧ボードの製造方法に関し、熱盤に
触れる最外層に接着剤を含有しない木質繊維層を形成し
た後熱圧プレスを行い、熱圧プレス後に最外層の該木質
繊維層を研磨除去することにより、得られた熱圧ボード
が熱盤に付着しないため、生産性が良く、また、有機イ
ソシアナート系接着剤に由来する耐水性の向上した熱圧
ボードを製造できることを見いだし本発明を完成するに
至った。

【０００７】すなわち、本発明は、（１） 有機イソシ
アナート系化合物（Ａ）とポリエーテルポリオールおよ
び／またはポリエステルポリオール（Ｂ）を含有してな
る水乳化液をリグノセルロース系材料の接着剤として用
いるリグノセルロース成形板であって、成形する際に、
熱盤に触れる該成形板の最外層に接着剤を含有しないリ
グノセルロース層を形成した後、熱圧プレスを行い、熱
圧プレス後に最外層の該リグノセルロース層を研磨除去
することを特徴とするリグノセルロース成形板の製造方
法、（２） 有機イソシアナート系化合物（Ａ）とポリ
エーテルポリオール（Ｂ）を含有してなる水乳化液をリ
グノセルロース系材料の接着剤として用いるリグノセル
ロース成形板であって、（Ｂ）の官能基数が２〜８でそ
の構造中の（ＣＨ２ＣＨ２−Ｏ）の繰り返し単位が
（Ｂ）の重量に対して５〜７０％であり、かつ、（Ａ）
と（Ｂ）の比が（Ａ）１００重量部に対し（Ｂ）が１〜
７０重量部であることを特徴とする（１）記載のリグノ
セルロース成形板の製造方法、（３） 有機イソシアナ
ート系化合物（Ａ）がポリメチレンポリフェニルポリイ
ソシアナートであることを特徴とする（１）又は（２）
記載のリグノセルロース成形板の製造方法、を提供する
ものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明におけるボードの製造方法は、リグノセルロース
系材料に有機イソシアナート系化合物、ポリエーテルポ
リオール、水より構成される接着剤を塗布し、フォーミ
ング後表面層に接着剤を含有しないリグノセルロース系
材料の層を形成し、その後、熱圧プレス、表面研磨を行
い製品であるボードとなる。

【０００９】リグノセルロース系材料としては、パーチ
クルボード、ウェハーボード、ＯＳＢに使用されるスト
ランドチップ、ダストチップ、フレークチップや、ハー
ドボード、ＭＤＦ、インシュレーションボードに使用さ
れるファイバーおよびコーリャン茎、パガス、籾殻等の
農産物が挙げられる。これらの原料は単独で使用しても
良いし、２種以上を組み合わせて使用することもでき
る。

【００１０】本発明において（Ａ）の有機イソシアナー
ト系化合物としては、イソシアナート基を有する物質で
あれば良いが、具体的には、たとえば、トリレンジイソ
シアナート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナ
ート、ヘキサメチレンジイソシアナート、キシレンジイ
ソシアナート、イソホロンジイソシアナート、ノルボル
ネンジイソシアナート、ポリメチレンポリフェニルポリ
イソシアナート（ポリメリックＭＤＩ）、あるいは上記
イソシアナート化合物を活性水素を１個以上有する化合
物で変性した変性イソシアナートが挙げられる。この中
では、経済性の面からポリメリックＭＤＩが好ましい。

【００１１】本発明において（Ｂ）のポリエーテルポリ
オール（以下、ポリオールと称する）としては、官能基
数２〜８の水酸基価（ＯＨｖ）が２４〜８００ｍｇＫＯ
Ｈ／ｇのポリエーテルポリオールで、（ＣＨ２ＣＨ２−
Ｏ）の繰り返し単位が（Ｂ）に対して５〜７０％であれ
ば良い。

【００１２】ポリエーテルポリオールとしては開始剤で
ある活性水素を２個以上有する低分子化合物に酸化エチ
レン、酸化プロピレン、酸化ブチレン、酸化スチレン等
の分子内にエポキシ基を有するアルキレンオキシドを無
触媒、あるいはアルカリ金属の水酸化物、第３級アミン
等を触媒にして通常のポリオールの製造として公知の方
法で付加して製造する。

【００１３】上記の開始剤としては、グリセリン、ショ
糖、ペンタエリスリトール、ソルビトール、トリメチロ
ールプロパン、ジグリセリン、プロピレングリコール、
ジプロピレングリコール、ジエチレングリコール、エチ
レングリコール、１，４−ブタンジオール、１，２−ブ
タンジオール等のアルコール類、ハイドロキノン、ビス
フェノールＡ、ノボラック等のフェノール類、モノエタ
ノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールア
ミン等のエタノールアミン類、エチレンジアミン、ジエ
チレントリアミン、オルソトリレンジアミン、メタトリ
レンジアミン、４，４’ジフェニルメタンジアミン、
２，４’ジフェニルメタンジアミン、ポリメチルポリフ
ェニルポリアミン等のアミン類が挙げられ、これらは単
独、あるいは混合して用いる。

【００１４】（Ａ）有機ポリイソシアナート系化合物と
（Ｂ）ポリエーテルポリオールの混合比については、有
機ポリイソシアナートのイソシアナート基当量１に対し
て活性水素当量が０．０２から１．２が好ましい。０．
０２未満であると有機ポリイソシアナートが水に分散せ
ず、１．２を超えると、イソシアナート基がリグノセル
ロース、水と反応する割合が少なくなるため、ボードの
物性が低下するため好ましくない。

【００１５】本発明において（Ａ）有機ポリイソシアナ
ート系化合物の水乳化方法は、（Ａ）有機ポリイソシア
ナート系化合物と（Ｂ）ポリエーテルポリオールと水を
３種同時に高速混合して乳化しても良いし、（Ｂ）ポリ
エーテルおよび／またはポリエステルポリオールと水を
混合した後に（Ａ）有機ポリイソシアナート系化合物を
高速撹拌しながら添加して乳化してもよいし、（Ｂ）ポ
リエーテルポリオールと（Ａ）有機ポリイソシアナート
系化合物を混合した後高速撹拌しながら水中に添加して
乳化しても良い。また、それぞれの段階で本発明を阻害
しない範囲で、界面活性剤、安定剤を使用しても良い。
混合の方式はバッチ式でも、連続式でも良く、ホモジナ
イザー、スタチックミキサー等が使用できる。

【００１６】使用する水分量は、リグノセルロース系材
料の水分量によっても異なるが、接着剤がリグノセルロ
ース系材料に均一に混合できる量であれば良いので、接
着剤量の１重量％〜３００重量％が好ましい。

【００１７】有機イソシアナート系化合物（Ａ）とポリ
エーテルポリオール（Ｂ）との混合比は、重量比で
（Ａ）：（Ｂ）＝１００：１〜７０の範囲であり、好ま
しくは５〜５０の範囲である。（Ｂ）が１未満では安定
した水乳化液とならず、また７０を超えるとボード物性
が悪化する。

【００１８】また、（Ａ）有機ポリイソシアナート系化
合物と、（Ｂ）のポリエーテルおよび／またはポリエス
テルポリオールの水乳化液とリグノセルロース系材料比
率は有効成分の重量比で２〜３０：１００の範囲であ
り、好ましくは３〜２０：１００の範囲である。２未満
では接着材としての効果が得られず、３０で充分なボー
ド物性が得られるため、３０を超える接着材量を使用し
ても工業的に無駄である。

【００１９】本発明におけるリグノセルロース系材料
と、（Ａ）有機ポリイソシアナート系化合物と、（Ｂ）
ポリエーテルおよび／またはポリエステルポリオール水
乳化液の混合方法としては、ブレンダー中に水乳化液を
スプレーするか、もしくは類似の装置を用いて接着剤を
リグノセルロース系材料に均一に混合することが望まし
い、このとき、必要があれば、溶剤や水で希釈して溶液
状にしても良いが、経済性、安全面から水溶液にするこ
とが好ましい。

【００２０】本発明のリグノセルロース成形板の製造方
法において、リグノセルロース系材料のフォーミングに
ついては最外層に接着剤を含有しない該材料の層を形成
すれば良く、接着剤を塗布したリグノセルロース層は単
層でも多層でもよい。また、必要があれば積層した後に
プレプレスしても良く、また、積層する前にプレプレス
したマットを積層しても良い。最外層に接着剤を含有し
ない木質繊維の層を形成する方法は、フォーミング時に
最外層に接着剤を含有しない木質繊維の層を形成しても
よく、また、熱盤の下面に接着剤を含有しない木質繊維
層を形成した後、接着剤と混合された木質繊維を上に乗
せ、さらにその上に接着剤を含有しない木質繊維層を形
成してもよい。

【００２１】接着剤とリグノセルロース系材料との混合
物は、フォーミングを経て熱圧プレスを行なうが、フォ
ーミング時には単層から複数の層にフォーミングが可能
である。また、このとき熱盤に触れる表層の面だけ本発
明方法の接着剤を用い、内層には離型性のよくない接着
剤を用いて多層構造にしても良い。また、フォーミング
後、熱圧プレスをする前にプレプレスを行っても良い。

【００２２】熱圧プレスは熱が成形材料中に行きわたれ
ば良いので、形状も上下共に平板でも、湾曲した型でも
良いが、連続生産性、コスト面から平板プレスが好まし
い。また、プレスの方式は連続プレスでも多段式プレス
でもよい。

【００２３】熱圧プレス後のボードの最外層の接着剤を
含有しない層は、取り除いて、必要があれば所望の厚さ
に研磨して仕上げをしてもよい。また、取り除いた接着
剤を含有しない層は、良くほぐした後、原料のリグロセ
ルロース材料として再び用いることができる。

【００２４】また、本発明においては所望の効果を阻害
しない範囲で酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、シラ
ンカップリング剤、ポバール、金属触媒、内部離型剤、
外部離型剤、合成ゴムラテックス、アクリル系エマルジ
ョンを併用してもよい。

【００２５】

【実施例】つぎに、本発明を実施例により更に詳細に説
明するが、これらの実施例は本発明を何等限定するもの
ではない。実施例及び比較例における評価結果を表１〜
２に示す。例中特に断らない限りすべての部および比率
は重量基準による。また、性能比較におけるボードの共
通製造条件を以下に述べる。 原料：ダストチップまたは木質ファイバー（含水率７．
０％、以下チップと称する） ボード構成：単層（ダストチップ）または３層（木質フ
ァイバー） ボード厚（研磨部分除く）：１５ｍｍ マット含水率：１６％ 熱圧温度：１８０℃ プレス圧力：３５ｋｇ／ｃｍ２ プレス時間：３分３０秒 設定密度：７００ｋｇ／ｍ３

【００２６】評価試験 １．曲げ強さ 成形した試料から”パーチクルボード ＪＩＳ−Ａ−５
９０８”の試験片の項目に準じ、幅５０ｍｍ、長さ２７
５ｍｍ（スパン２２５ｍｍ）に試験片を裁断し、曲げ強
さ試験を行った。結果は曲げ強さとして表示した。 ２．湿潤時の曲げ強さ（Ａ試験） 成形した試料から１．と同様の方法で試験片を裁断し
た。次に試験片を７０±３℃の温水中に２時間浸せき
し、常温水中１時間浸せきした後、濡れたままの状態で
曲げ強さ試験を行った。結果は湿潤時の曲げ強さとして
表示した。 ３．湿潤時の曲げ強さ（Ｂ試験） 成形した試料から１．と同様の方法で試験片を裁断し
た。次に試験片を沸騰水中に２時間浸せきし、常温水中
１時間浸せきした後、濡れたままの状態で曲げ強さ試験
を行った。結果は湿潤時の曲げ強さとして表示した。 ４．離型性試験 熱圧時、鋼製のコール盤を用い、熱圧後のコール盤への
チップの付着状態を目視確認した。この操作を最大３０
回繰り返して付着が確認されるまでの回数を記録した。 ５．総合判定 ボードの成形、ボードの物性を総合的に判断した。判定
結果を示す評価記号は以下の通りである。 ○ ：ボードを問題なく製造でき、しかも物性が良好な
状態 △ ：ボードを製造できるものの、物性が良好でない状
態 × ：ボード成形できるものの、臭気等が発生するなど
問題がある状態 ××：ボードを製造出来ない状態

【００２７】実施例１ まず、表１の配合で、エチレンジアミンを開始剤とし、
酸化プロピレン／酸化エチレンブロック共重合ＰＰＧ
（酸化エチレン含量４０％；水酸基価２５２ｍｇＫＯＨ
／ｇ）を１４．８重量部を１１７部の水中に溶解し、更
にポリメリックＭＤＩ（三井東圧化学（株）製；商品名
コスモネートＭ−２００）５９．２部を高速撹拌しな
がら投入し乳化した。得られた水乳化液を直ちにブレン
ダー中のダストチップ８２０部へスプレーガンを用いて
噴霧塗布した。次に接着剤を含有しないダストチップ１
００部（水分量１５％）を鋼製コール盤上に３０ｃｍ角
の大きさに均一にフォーミングし、次いで上記水乳化液
を塗布したチップをフォーミングし、さらに接着剤を含
有しないダストチップ１００部をフォーミングして鋼製
コール盤をかぶせ、上記の条件にて熱圧プレスした。熱
圧後、鋼製コール盤への付着を観察したが、付着は見ら
れなかった。また、熱圧成形後のボードは１５ｍｍ厚ま
で接着剤不含の層を削り、研磨した後に物性を測定した
ボードは物性比較用とし、再び同一のコール盤を用いて
上記の操作を繰り返した。５０回繰り返しても鋼製コー
ル盤への付着は観察されなかった。

【００２８】実施例２ 使用したポリオールの開始剤をグリセリン（Ｇ）に変え
（水酸基価：２５０ｍｇＫＯＨ／ｇ）た他は実施例１と
同じ操作を行った。操作を５０回くり返しても鋼製コー
ル盤への付着は観察されなかった。

【００２９】実施例３ 使用したポリオールの開始剤をトリエタノールアミン
（ＴＥＯＡ）に変え（２５１ｍｇＫＯＨ／ｇ）た他は実
施例１と同じ操作を行った。操作を５０回くり返しても
鋼製コール盤への付着は観察されなかった。

【００３０】実施例４ 使用したポリオールの開始剤をオルソトルエンジアミン
（ＯＴＤ）に変え（２４８ｍｇＫＯＨ／ｇ）た他は実施
例１と同じ操作を行った。操作を５０回くり返しても鋼
製コール盤への付着は観察されなかった。

【００３１】実施例５ 使用したポリオールの量を１９．８部に変えた以外は実
施例１と同じ操作を行った。操作を５０回くり返しても
鋼製コール盤への付着は観察されなかった。

【００３２】実施例６ 使用したポリオールの量を１７．８重量部に、ポリメリ
ックＭＤＩを７１．１部に、ダストチップの代わりに木
質ファイバーを用い、接着剤を含有しない層２００部を
フォーミングした後、接着剤を塗布したファイバーを用
い樹脂量：表層／芯層＝８／４（％）、フォーミング
比：表層／芯層／表層＝２５／５０／２５（％）の３層
にフォーミングし、さらに接着剤を含有しない層を２０
０部フォーミングする以外は実施例１と同じ操作を行っ
た。操作を５０回くり返しても鋼製コール盤への付着は
観察されなかった。

【００３３】比較例１〜６ 接着剤を含有しない層を最外層に形成しない以外は実施
例１と同様にしてダストチップ、木質ファイバーを用い
て、表１に示した原材料及び配合割合でボードを成形し
た。しかし、いずれも鋼製コール盤への付着が観測さ
れ、ボード表面には所々削れて凸凹になっていた。その
ためそれ以降のボード物性評価は行なわなかった。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【発明の効果】上記の説明から明らかなように本発明方
法に従えば、従来のイソシアナート系接着剤を使用する
ボード製造プロセスでは事実上、回避不可能であった熱
盤への付着もなくなり生産性が向上した上に、さらに成
形したボードが高品質であることから、本発明方法は、
品質の良い安価なリグノセルロース成形板を生産性良く
製造する工業的な方法として好適である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機イソシアナート系化合物（Ａ）とポ
   リエーテルポリオールおよび／またはポリエステルポリ
   オール（Ｂ）を含有してなる水乳化液をリグノセルロー
   ス系材料の接着剤として用いるリグノセルロース成形板
   であって、成形する際に、熱盤に触れる該成形板の最外
   層に接着剤を含有しないリグノセルロース層を形成した
   後、熱圧プレスを行い、熱圧プレス後に最外層の該リグ
   ノセルロース層を研磨除去することを特徴とするリグノ
   セルロース成形板の製造方法。
2. 【請求項２】 有機イソシアナート系化合物（Ａ）とポ
   リエーテルポリオール（Ｂ）を含有してなる水乳化液を
   リグノセルロース系材料の接着剤として用いるリグノセ
   ルロース成形板であって、（Ｂ）の官能基数が２〜８で
   その構造中の（ＣＨ２ＣＨ２−Ｏ）の繰り返し単位が
   （Ｂ）の重量に対して５〜７０％であり、かつ、（Ａ）
   と（Ｂ）の比が（Ａ）１００重量部に対し（Ｂ）が１〜
   ７０重量部であることを特徴とする請求項１記載のリグ
   ノセルロース成形板の製造方法。
3. 【請求項３】 有機イソシアナート系化合物（Ａ）がポ
   リメチレンポリフェニルポリイソシアナートであること
   を特徴とする請求項１又は２記載のリグノセルロース成
   形板の製造方法。