JPS599041A - 木質系成形品の製造法 - 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】 子中に２ヶ以上のエボキシ基を含む化合物を添加して．
これらを充分に混合した後、該混合物を熱圧成形するこ
とを特徴とする木質系成形品の製造法に関するものであ
る。

石油や石炭等の化石資源は現在工業用原料として多量用
いられているが、それらは埋蔵用に限界があり先行きが
心配されてｂる。一方、、木材は再生用能な資源であり
、従来より色ケな分野に利用されている。しかしながら
、小径木。

間伐材、未利用木材の有効な利用法は進んでおらず、寸
だ木材を使用する工業において工業１発棄物占して副生
ずる氷相小片などについても一層有効な利用法の開発が
望まれているのが現状である。それらの利用法の中で従
来から行なわれている一つの方法として，木伺゛小片、
特に木粉全熱可塑性（１１脂と熱硬化性仙１」百などの
グラスチックに混入して充填前や増量剤として使用する
技術はよく知られている。この場合、プラスチックとし
て熱可塑性（Ｗ、＋　１１盲の方が一般に多く使用され
ている。しかしながら、このような利用方法では木粉が
これらの樹脂に物理的に混合されて、咎・１脂中に単に
分散された状態で内在されているだけで、しかも樹脂中
に均一＃細（Ｃ分散させることは極めて困難である。ま
たこれらから得られる成形品は表面の平滑性−や光沢性
の低下、更には硬度や強度の低下が見られる。一方。

木粉を混入した成形品を得るために従来よりよく使用さ
れている熱硬化性（ＩＪ脂としてｔよ、主として、フェ
ノール樹脂、メラミンＭｌｌ指、尿素樹ｆｌｉｔ等が挙
げられる。しかし、これらの樹ｊｊＨにおいても上記と
同様な難点がある。最近になって。

エボキ／樹）信から得られる成型品が優れた電気的性質
、耐湿性、耐薬品性、耐衝撃性を有しているためプリン
ト回路板等の電気絶＆！Ｈ料として、また、優れた強靭
性、硬度、寸法安定性を有しているためｂろいろな工業
用部品材料として用いられるようになり、従来よシ使用
さノしていル樹脂、即ち、フェノール圏脂やメラミン樹
脂等にない多くの特徴が見い出されて注目されるように
なってきた。しかしながら、エポキシ樹脂成形品の製造
において、木材小片を用いた例は見られない。これは、
フェノール４ｔｌ　ｂｉｉやメラミン樹脂等のように初
期縮ば物の段階で親水性の強い樹脂に対Ｉ−では木材が
親１１Ｊ性を有しているが、エポキシ樹脂にはこのよう
な親和性がないためであると考えられる。しかし、この
多くの特徴を有するエポキシ樹脂による木材の、複合４
．１料化によって付加価値の高い木質系製品を製造する
研究を行なうことは極めて有意義なことと云わなければ
ならなり０ 本発明者らは上記の実状にかんがみ鋭意検討したところ
、乾燥木口小月（Ｃ多塩基酸無水物と分子中に２ゲ以ト
のエポキシ基を含む化合物を添加して、これらを充分に
混合した後、該混合物を熱圧成形することにより木材成
分が主成分である優れた性質の木質系成形品が倚られる
ことを見い出し、本発明に到ったのである。

即ち、本発明は、乾燥木口小月に多塩基酸無水物と分子
中に２ヶ以上のエポキシ基を含む化合物を混入し、加熱
加圧することにより、木材小片中の水酸基の一部が多塩
基酸無水物と開環エステル化反応奮起して結合さｔＬ、
　これによって生じだ側鎖のカルボキシル基に該エポキ
シ化合物中のエポキシ基がｆ＝Ｊ加エステル化する反応
と、更に無水酸基とエポキシ基が過剰Ｇ′こ右：在する
場合には上記の付加エステル化反応によって生じた水酸
基に無水酸基とエポキシ基が交互（て付加するエステル
化反応と無水酸基とエポキシ基の交互エステル化反応が
起シ、木材小片と硬化エポキシ撓’　１ｌｉｋが化学的
に結合されることを特徴とする木質系成形品の製造法を
提供するものである。更に驚くべきことには、この場合
熱圧成形を高温、高圧下で行なうことにより木材小片が
一部”ＪｆＪＩ化き！＋、て、熱変形湯度、耐衝撃性、
硬度、耐湿性の優れたプラスチック様の木質系成形品が
イ尋られることを見い出したのである。

本発明に用いる木材小片の種類としては、来月ｆ＄、維
、木材千ツブ、木粉等が挙げられ、原木、樹種には特に
制限はない。そしてこれら木材小片は使用薬品との関係
士含水率５％以下に乾燥処理されていることが好ましい
。

本発明に・用いられる多塩基酸無水物とは多価カルボン
酸無水物であり、具体的には無水マレイン酸、無水コハ
ク酸、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水
−＼キサヒドロフタル酸、無水イタコン酸、無水ヘット
酸、無水テトラブロムフタル酸、無水トリメリツＩｌｌ
、無水ピロメリット酸等が挙げられる。特に工業的に有
利で低置な無水マレイン酸、無水コー・り酸、無水フタ
ル酸が好ましい。乾燥木材小片に対するこれらの使用曖
は、一般に、乾燥木材小片１００重葉部に対して５〜２
００重量部、好ましくは１０〜５０重量部が好適である
。

また１本発明に用いられる分子中に２ケ以」ニエボキシ
基を含む化合物として社例えば、ビスフェノールＡとエ
ピクロルヒドリンＪ：！１）（４＋ラレるビスフェノー
ル型エポキシ化合物、フエ／　−ル樹脂とエピクロルヒ
ドリンより得られるノボラック型エボキン化合物、ハロ
ゲン化ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンより得ら
れるハロケン化エポキシ化合物、ポリアルキレングリコ
ールとエピクロルヒドリンより得られるポリアルキレン
エーテル型エボキ７化合物、ポリブタジェンの二重結合
部分を過酢酸等によりエポキシ化したポリブタジェン型
エボキン化合物、その他、ジイソシアネートとグリシド
ールから得られるエポキシ化合物、ビニル化合物とグリ
シジルアクリレートまたはメタクリレートとの共重合体
等が挙げられる。特に、工業的に多量生産されており、
かつ、安価に入手できるビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂が好ましい。これらエポキシ化合物の使用量は組成物
中の無水酸基１当量に対してエポキシ基０５〜２当量、
好ましくは０７〜１．２当量になるようにするのがよい
。

次に本発明の製造法を手順を追って説明する。

先ず、木材小片を真空乾燥器や熱風乾燥器等により乾燥
する。その際木材小片の含水率は５％以干にするのが好
塘しい。来月中の水分が多く残存すると、この水分が無
水酸基と反応して多価カルボン酸を副生ずるので好まし
くない。木材小片の繊維の長さが大きくなると得られる
木質系成形品の機械的強度、耐衝撃性が増大する。

成形材料の製造には極力木材繊維の陵訟をぐずさな因で
維持することが好ましいが、高耐衝撃性を必要としない
場合には木粉を使用するのがよい。

乾燥木材小片に対する多塩基酸無水物の冷加は、一般に
乾燥木材小片に多塩基酸無水物を直接混入することによ
って行なわれる。また場合によっては、多塩基酸無水物
に対して反応性を有しない溶媒、例えばアセトン、メチ
ルエチルケトン、ベンゼン、トルエン、キシレン、゛ジ
オキサン、シクロヘキサン等でま、たは、木材小片に対
して膨潤作用を有する非グロトン性極性溶媒、例えばジ
メチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチ
ル−ピロリドン等で多塩基酸無水物を溶解してから乾燥
木材小片に添加してもよい。しかし、この場合、混合後
熱圧成形する前に溶媒を充分除去しておく必要がある。

次に分子中に２ヶ以−Ｌのエポキシ基を含む化合物の添
加も多塩基酸無水物の場合と同様に行なわれる。なお、
多塩基酸無水物と該エポキシ化合物の添加幻、別々に行
なってもよいし、同時に行なってもよい。該エポキシ化
合物としては、前述の如く、ビスフェノールＡ型のエポ
キシ樹脂が好ましいが、その分子量が大きくなれば硬化
後の樹脂相の架橋密度が減少するので通常３００〜１０
００程度の平均分子量のものが好ましい。最も好ましい
ものはビスフェノールＡのジグリシジルエーテルである
。またエポキシ化合物は液状タイプのものが好ましい。

場合によっては粘度を下げるためにモノエポキシ化合物
例えば、フェニルグリシジルエーテル、スチレンオキサ
イド、エピクロルヒドリン等を希釈剤として添加しても
よい。本発明の硬化反応は触媒なしで充分進行するが、
硬化反応を更にはやめるために従来エポキシ樹脂の酸無
水物硬化において使用されている触媒、例えばカルボン
酸の金属塩、三級アミン等を添加して用いてもよい。得
られる木質系成形品の機械的強度を更に向上させるため
に、ガラス繊維を耐燃性を付与するためにハロゲン含有
化合物、例えは、テトラブロムビスフェノールＡ、テト
ラクロルビスフェノールＡ、ヘキサクロルベンゼン等ヲ
同時に添加してもよい。

以」二の如くして調製される混合物を、プレンダーツニ
ーダ−、ミキシングロール等の混合相を用いて更に均一
に混合させる。次に、該混合物を金型の中に入れて、剪
定時間加熱、加圧を行なうのである。混合物中の多塩基
酸無水物は溶融温度になると融解し始め、更に温度が高
くなるに従って前記の硬化反応が進行するのである。驚
くべきことに、温度１２０℃以上、圧力６０　ｋｇ／ｌ
ｙｎ”以上の熱圧成形条件では木材小片は一部ＤＪ塑化
され、熱変形温度、耐衝撃性、硬度。

耐湿性の優れたプラスチック様の木質系成形品か得られ
ることが見い出されたのである。

本発明において得られる木質系成形品は、その原木」と
して多量の木４′Ａ小片を使用すること７５玉できるの
で、該成形品は価格が安く、軽くて力１１工性か優り、
でいる。また、耐衝撃性も浸れている。史に、可塑化さ
れたものについては熱度ノ杉温朋、硬度、釧湿性におい
ても優れているために、多くの分野において工業用部品
利１として好適である。

次に、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はこれに制御板されるものではない。

尚、以十に示すメッ７ュｉ−１：　Ｊ　Ｉ　Ｓ規格によ
るものである。

実施例Ｊ 乾燥された赤松口の木粉（粒度６（）〜］０（Ｊメツ／
ユ）１００ｙに無水マレイン酸１３．３Ｆとビスフェノ
ールＡのジグリンジルエーテル液状、分子量３６　Ｇ　
）　２，０．Ｕ　Ｐを除加した後、ミキシングロールで
均一に混合した。次に該混合物を金型（内部寸法、長さ
２１（７）・Ｉｉ］７　ｃｍ・高さ２　ｃｍ　）の中に
均等にフォーミングした後、この金型をプレス機の熱板
間に挿入して熱圧成形を行なった。熱圧条件は金型挿入
時、湯度１５０℃，圧力５　ｋｇ／ｌｙｎ’で７分間加
熱・加圧した後、温度１９０℃，圧力］　５　０　ｋｔ
７ｔｙｎ”の条件に合わせて２３分間加熱・加圧した。

なお、熱圧初期の段階でガス抜きを行なった。熱圧成形
後、金型から取り出し、厚さ６．　５　ｔｔｒｊｌｒの
本発明の木質系成形品を傅た。

実施例２ 乾燥された赤松材の木粉（粒度〔３０〜Ｉ［ＪＵメツン
ユ）　ｉ　ｏ　ｏ　ｙに無水コノ・り酸Ｌ：３．５ｙと
ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル（液状，分子
量３６６）１９．８Ｆを冷加し／こ俊。

ミキシングロールで均一に混合した。次に該混合物を金
型（内部寸法，長さ２　Ｊ．　ｃｍ・＋１］　７　ｃｍ
・高さ２　ｃｍ　）の中に均等にフォーミングした後、
この金型をプレス機の熱板間に挿入して熱圧成形を行な
った。熱圧条件は金型仲人時、τ晶度り５０℃，圧力５
　ｋｙ／２ｍ’で７分間加熱・加圧した後、温度１９０
℃、圧力１　５　０　ｋｙｃＴｎ’の条件に合わせて２
３分間υ１ｊ熱・加．”ｆＥ　した。なお、熱圧初期の
段階でカス抜きを行なった。熱圧成形後、金型から取り
出し、Ｊ皐さくＬ　６　ｒｒｔｓの本発明の木質系、成
形品を倚た。

実施例３ 乾燥された赤松口の木粉（粒度６０〜１００メツ／ユ）
　ｌ　０　０　７１に無水フタル酸Ｊ６．８，Ｆとビス
フェノールＡのジグリシジルエーテル（液状、分子量：
３６６）ｌｔ３．６ｙを添加した後、ミキシングロール
で均一に混汗した。次に該混合物を金型（内部寸法，侵
塾２Ｊｃｎｎ・ｒｌ」７　ｔｙｎ・高さ２０）の中に均
等にフォーミングした後，この金型をプレス機の熱板間
に挿入して熱圧成形を行なった。熱圧条件は金型挿入時
，温度１５０℃、圧力５　ｋ５／ｌｙｎ２で７分間加熱
・加圧した後、温度１９０℃、圧力１　Ｕ　Ｏ　ｋｙｃ
ｒｎ”の条件に合わせて２３分間加熱・加圧した。なお
熱圧初期の段階でカス抜きを行なった。熱圧成形後、金
型から取り出し、厚さ６．８朋の本発明の木＋１糸成形
品を得た。

実施例４ 実施例１で述べた熱圧条件の圧力１　５１）　ｋｙ／ｃ
ｙｎ’を圧力５０ｋＩ／Ｃｒｎ２に換えること以外は実
施例１と全く同様に熱圧成形して、厚さ７．　５　ｒｐ
．ｒｎの本発明の木質系成形品を沓だ。

比較例 無水マレイン酸を全く添加しなかったこと以外は実施例
１と全く同様に熱圧成型して木質．系成型品を得ようと
試みたが、目的物は得られず得られたボード状のものは
やわら力）かった。

実施例１〜４で得られた本発明の木質系成形品の物性試
験結果を表−１に＞Ｊ：　Ｌ　；／こ。なお、比較例で
得られたボード状のものは、その表面にビスフェノール
Ａのジグリシジルエーテルがほとんど未反応のままにじ
み出ており、！また、手で容易に折れる状態であるため
、物性試験をするに至らなかった。このことから本発明
の木質系成形品を得るためには、多塩基酸無水物が必須
条件であることは明らかである。表−１に示した本発明
の木質系成形品の物性試験結果を、プラスチック材料読
本（桜内雄二部著、１９８１年７月１０日　９版発行）
に記載Ｌ７であるグラスチック特性表と比較してみた。

実施例４〜４で得られた本発明の木質系成形品は、いず
れも多鼠の氷相小片を使用しているにもかかわらず。

耐ｌｉｉ撃性、硬度において、ポリエステル・アルキド
位・ｔｌｌｔｆ（硬ｔｇ、アイゾツト衝軍強塾１．０≦
）〜２ｉ８ｋｐ・（５）物、ロックウェル硬度Ｍ　７０
〜１１５　）　、注型用フェノール樹ｌＪば（充填剤な
し、アイゾツ）’４ｉ［１強さ１．３６〜２．１８　ｋ
ｐ　・ｔ、ｆｃｍ　。

ロックウェル＆　度Ｍ　９３〜Ｊ２０）、注型用エポキ
シ位（＋１ｔＴ（充填剤なし、アイゾツト衝撃強さ１、
０　！ｊ　〜５．４．５　ｋｇ・ｏｒｇａｎ　、　　ロ
ックウェル硬度Ｍ８０〜１１０）と比較すると、本発明
の木質系成形品は大抵の場合、上記樹脂の示ず数値のう
ち、その上位クラスの数値のものに匹敵するほどのＩ！
！７′Ｌだ性能を有している。捷だ、熱変形温度におい
ても実施例１〜３で得られた本発明の木質系成形品は注
型用フェノール初）猶（充填剤なし、熱変形温度７４〜
７９℃）よりも１愛れて、ｔ、、＝　ｐ　、ポリエステ
ル・アルキド樹１ｔｉｒ　（硬’丙、熱変形温度６０〜
２０４℃）、注型用エボキン松脂（非充填剤、熱変形温
度４６〜２８８℃）に匹敵するほどの浸れた性能を有し
ている。

壕だ、温度１２（）℃以上、圧力Ｕ　（ｌ　ｋｙｃｒｎ
ｚ以−にの熱圧成形条件で作成した実施例１〜３の本発
明の木質系成形品は吸溝による伎さ変化率が非常に小さ
く、優れており外観においても、篤くべきことに、木材
小片が一部用塑化ネれたグラスチック様の木質系成形品
であった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　乾燥氷４Ａ小片に多塩基酸無水物と分子中に
   ２ヶ以上のエポキシ基を含む化合物を階別して、これら
   を充分に混合し、た後、該混合物を熱圧成形することを
   特徴とする木質系成形品の製造法。 （２）　　多塩基酸無水物として無水マレイン酸、無水
   コハク酸、または無水フタル酸を使用する特許請求の範
   囲第１１Ｊ！記載の木質系成形品の製造法。 （，３）　　分子中に２ヶ以−Ｌのエポキシ基を含む化
   合物としてビスフェノールＡのジグリシジルエーテルを
   使用する特許請求の範囲第１項または第２１項記載の木
   質系成形品の製造法。 （４）熱圧成形が１２０℃以」二の温度、６０に飾２以
   上の圧力で行なわれる７特許請求の範囲第１項、第２項
   捷たけ第３項記載の木質系成形品の製造法。