JPS637123B2 - - Google Patents

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JPS637123B2
JPS637123B2 JP5628081A JP5628081A JPS637123B2 JP S637123 B2 JPS637123 B2 JP S637123B2 JP 5628081 A JP5628081 A JP 5628081A JP 5628081 A JP5628081 A JP 5628081A JP S637123 B2 JPS637123 B2 JP S637123B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wood
fiber
polyisocyanate
dimethylformamide
fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP5628081A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS57170739A (en
Inventor
Minoru Ueda
Masanori Hara
Koichi Murakami
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Okura Industrial Co Ltd
Original Assignee
Okura Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Okura Industrial Co Ltd filed Critical Okura Industrial Co Ltd
Priority to JP5628081A priority Critical patent/JPS57170739A/en
Publication of JPS57170739A publication Critical patent/JPS57170739A/en
Publication of JPS637123B2 publication Critical patent/JPS637123B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L97/00Compositions of lignin-containing materials
    • C08L97/02Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は木質繊維を含水率7%以下に乾燥し、
材温が30℃以上のまだ温かい状態にうちに、この
木質繊維にポリイソシアネートとジメチルホルム
アミドの混合物を噴霧しこれを木質繊維中に浸透
せしめた後、更に水を噴霧し、次にこれら噴霧さ
れた木質繊維をジメチルホルムアミドの沸点以上
の温度で熱圧成形することを特徴とする木質繊維
からの構造用ボードの製造方法に関し、その目的
とするところは木質繊維板の物理的性質、就中、
曲げ強度および耐水性の顕著に改善された木質繊
維板を提供しようとするものである。 従来よりフアイバー、パーテイクルなどの木質
繊維を熱圧および化学的結合剤を用いてボード化
した製品にはフアイバーボード、パーテイクルボ
ードのような木質繊維板がある。このような木質
繊維板の結合剤としては、尿素−ホルマリン系、
尿素メラミン−ホルマリン系、レゾルシノール−
ホルマリン系、フエノール−ホルマリン系、また
ホルマリンを含まないポリイソシアネートがあ
り、これが一般的に使用されてきた。その中でも
構造用ボードの結合剤としては、ポリイソシアネ
ートが他の結合剤に比してボードの物理的性質に
優れた特性を有していた。しかし合板のような構
造用板材料と比較すると、特に曲げ強度および耐
水性が劣つているため限られた用途に使われてい
るのが現状である。またポリイソシアネートは現
状では他の結合剤に比して高価であるため経済的
に自ら木質繊維板への添加率に限界があり、それ
故に所望の物性値まで上昇させる、即ち木質繊維
板の曲げ強度および耐水性を改善し、しかも製造
費の上昇を最小限に押え得る製造方法が強く要望
されている。 従来のフアイバー、パーテイクルなどの木質繊
維にポリイソシアネート結合剤を噴霧して熱圧成
形した木質繊維板の製造は、ポリイソシアネート
が溶剤タイプであるためマツト中に持ち込まれる
水分は皆無であり、熱圧によるボードの締りを考
えて、比較的含水率の高い(含水率13〜25%)木
質繊維を原料とするのが通常である。このような
水分の多い木質繊維にポリイソシアネートを噴霧
した場合、ポリイソシアネートのイソシアネート
基は木質繊維中の水との反応がおこり、ポリ尿素
が生成されるが、生成されたポリ尿素は木質繊維
板の充填物としてしか働いていない。しかもこの
生成されたポリ尿素は低分子量を有する結晶性の
固体であり、樹脂状よりむしろ粉末状となりもろ
い性質のものである。またポリイソシアネートと
溶媒の混合物を木質繊維に噴霧して、溶媒中でイ
ソシアネート基と木質繊維中の水との反応により
樹脂状ポリ尿素を生成することも公知であるが、
この種のものにおいても木質繊維間の結合力の高
いものは余り期待できず、また木質繊維の吸水性
を本質的に改善するに至つていないため、製造さ
れた木質繊維板は曲げ強度および耐水性の劣つた
物理的性質を有するものであつた。また木質繊維
板の前記諸物性の改善のため、ポリイソシアネー
トの添加率を増加させたり、ボード比重を高める
ことによつて物理的性質の向上は可能であるが、
製造された木質繊維板の価格は著しく上昇し、ま
た重いボードとなり、経済的においても加工性か
ら考えても好ましくない。 本発明質らは本発明の目的を達成するため、木
質繊維中でのポリイソシアネートの反応過程およ
び反応生成物と木質繊維板の諸物性に関して種々
研究を重ねた結果、フアイバー、パーテイクルな
どの木質繊維を含水率7%以下に乾燥し、材温が
30℃以上のまだ温かい状態のうちに、この木質繊
維にポリイソシアネートとジメチルホルムアミド
の混合物を噴霧し、これを木質繊維中に浸透せし
めることにより、ポリイソシアネートのイソシア
ネート基が木質繊維の成分であるセルロース、リ
グニン分子中の水酸基と反応してウレタン結合が
生成され、木質繊維間に強力な結合が生じること
を発見した。またイソシアネート基がセルロー
ス、リグニン分子中の親水性水酸基をブロツクす
るため木質繊維の吸水性が著しく改善されること
を見出した。ついで上記木質繊維に更に水を噴霧
し、次いこれら噴霧された木質繊維をジメチルホ
ルムアミドの沸点(153℃)以上の温度で熱圧成
形して、熱圧中にジメチルホルムアミドを木質繊
維板外に揮散せしめるものである。本発明によつ
て得られた木質繊維板は曲げ強度および耐水性が
顕著に改善され、合板が使用されている用途の構
造用板材料となり得るもので、また結合剤である
ポリイソシアネートの添加量を軽減出来るなど商
品価値の高いものである。 次に本発明の好ましい具体例について記載す
る。 本発明の木質繊維板は、フアイバー、パーテイ
クルなどの木質繊維から製造されたボードであ
る。しかしながら、本明細書では以下特に乾式フ
アイバーボードの製造に関して記載する。 木材チツプをダイジエスターに挿入して蒸気圧
8Kg/cm2、蒸煮時間4分の条件下で蒸した後、リ
フアイナーで解繊することにより湿潤状態のフア
イバーが得られる。このフアイバーをチユーブド
ライヤーにて入側温度260℃出側温度90℃の熱風
中で乾燥して、含水率を7%以下に、好ましくは
5%以下に乾燥する。このようにカラカラに乾燥
されたフアイバーに乾燥直後かあるいは、少なく
とも材温が30℃以上のまだ温かい状態のうちに、
ポリイソシアネートと触媒としてジメチルホルム
アミドとの混合物或はイソシアネート基に対して
不活性な溶媒を更に添加した該混合物を噴霧して
フアイバー中にこの混合物を浸透させる。その放
置時間は15〜30分間である。浸透されたポリイソ
シアネートのイソシアネート基はジメチルホルム
アミドの触媒により、フアイバーの成分であるセ
ルロース、リグニン分子中の水酸基と反応してウ
レタン結合が生成される。 結合剤として使用するポリイソシアネートとし
ては1分子中に少なくとも2個以上のイソシアネ
ート基を有する多官能イソシアネート類、例えば
フエニレンジイソシアネート、トリレンジイソシ
アネート、ジフエニルメタンジイソシアネート、
ヘキサメチレンジイソシアネート、トリフエニル
メタン4,4′,4″トリイソシアネートなどがあげ
られる。このポリイソシアネートと活性水素化合
物との反応はジメチルホルムアミドの触媒によつ
て非常に促進される。即ちジメチルホルムアミド
はポリイソシアネートのイソシアネート基とフア
イバーの成分であるセルロース、リグニン分子中
の水酸基との反応を促進する効果がある。注意す
べき点はジメチルホルムアミド中の水の量であ
り、通常ジメチルホルムアミド中の水の量は0.2
〜0.3%であるが、0.8%以上になるとポリイソシ
アネートと混合中に炭酸ガスを出してイソシアネ
ート基が水と一部反応してイソシアネート基が若
干消費される可能性があり、ジメチルホルムアミ
ド中の水分に関しては充分管理しておく必要があ
る。ここでジメチルホルムアミドは上記触媒効果
以外にフアイバーを膨潤する作用があり、ポリイ
ソシアネートのフアイバー中への浸透を促す効果
が見られる。一方、本発明は上記ポリイソシアネ
ートと触媒としてのジメチルホルムアミドとの混
合物の粘度が適当であれば溶媒を使用しなくても
所期の目的が達成されるが、該粘度が高過ぎる場
合にはイソシアネート基に対して不活性な溶媒を
用いて希釈するのが望ましい。イソシアネート基
に対しては不活性な溶媒としては、例えばアセト
ン、酢酸エチル、酢酸メチル、メチルエチルケト
ン、トルエン、四塩化炭素、ジオキサンなどがあ
げられる。結合剤中にこの溶媒を添加することに
より、ポリイソシアネートおよびジメチルホルム
アミドの希釈剤となり、ポリイソシアネートとフ
アイバー中に均一に浸透拡散させる効果、ならび
にジメチルホルムアミドの触媒作用を調整する効
果が見られる。乾式フアイバーボードの製造にお
いて、イソシアネート基に対して不活性な溶媒と
しては沸点に高いものが良好で、アセトン(沸点
56.6℃)よりもメチルエチルケトン(沸点79.6
℃)、ジオキサン(沸点101.0℃)が好ましい。以
下ジオキサンの使用について記載する。また他に
指示がなければパーセントは絶乾フアイバーに対
する重量パーセントで示す。 結合剤としてポリイソシアネートの添加率は2
〜8%であり、構造用板材料である合板に比して
価格的な優位性を求めるため3%が好ましい。ジ
メチルホルムアミドの添加率は0.5〜4%の範囲
が良好で0.5%以下では効果は薄く、4%以上に
なるとジメチルホルムアミド自体極めて吸湿性が
あるため木質繊維板への残存量が多くなつて耐水
性の悪いボードが得られる。ジメチルホルムアミ
ドの添加率は2%が好ましい。ジオキサの添加率
はボードの製造工程、木質繊維の形状により異な
るが、ポリイソシアネートの添加率と同等量の約
3%がよい。ポリイソシアネート、ジメチルホル
ムアミドおよびジオキサンを絶乾フアイバー重量
に対してそれぞれ3%,2%、および3%の添加
量を均一に混合し、この混合物を前記含水率5%
以下の材温が30℃以上のまだ温かい状態のフアイ
バーにスプレーガンで噴霧する。フアイバーが乾
燥されていると、水の場合よりも木材に大きな膨
潤力を持つジメチルホルムアミドの膨潤作用によ
り、ポリイソシアネートはフアイバー中に深く浸
透される。またフアイバーの成分であるセルロー
ス、リグニン分子のセグメント間にポリイソシア
ネートが吸着される。その後ポリイソシアネート
のイソシアネート基とセルロース、リグニン分子
中の水酸基との間に反応がおこり、ジメチルホル
ムアミドの触媒により反応が促進されてウレタン
結合が生成される。 フアイバー中の水分が多い時にはイソシアネー
ト基とセルロース、リグニン分子中の水酸基との
反応は余りおこらず主としてイソシアネート基は
水との反応がおこり、ポリ尿素が生成される。ウ
レタン結合を生成させるためには、フアイバー中
の水分をドライヤーで充分に蒸発させる必要があ
り、含水率を7%以下に、好ましくは5%以下に
する必要がある。またイソシアネート基とセルロ
ース、リグニン分子中の水酸基との反応は温度が
約40゜〜50℃の雰囲気中で反応がおこりやすいこ
とから、ドライヤーで乾燥されたフアイバーの高
い材質を利用する必要がある。即ち、少なくと
も、材温が30℃以上のまだフアイバーが温いうち
にポリイソシアネートを噴霧する必要がある。材
温が30℃以下に冷えてからポリイソシアネートを
噴霧した場合、イソシアネート基とセルロース、
リグニン分子中の水酸基との反応はおこりにく
く、これによつて製造されたボードは曲げ強度、
耐水性の劣つたものであつた。 以上のようにポリイソシアネートとイソシアネ
ート基とフアイバーの成分であるセルロース、リ
グニン分子中の水酸基との反応によりウレタン結
合を生成し、セルロース、リグニン分子間を架橋
した内部構造を有するためにフアイバー相互間な
強固な結合力を有する接着剤層が形成される。ま
たセルロース、リグニン分子中の親水性水酸基を
ブロツクするために、吸水率の著しく小さな乾式
フアイバーボードが得られる。 次に上記結合剤を噴霧したフアイバーにスプレ
ーガンによつて更に水を噴霧する。ここで水を噴
霧する意味は添加された水がフアイバーを可塑化
して、ホツトプレスの熱圧によるボードの締りを
良くするためである。即ちボードの機械的強度を
高めることにもなる。 結合剤および水を噴霧したフアイバーはフオー
ミング機によつてフアイバーマツトに形成され
る。形成されたフアイバーマツトはホツトプレス
に挿入して熱圧される。プレス温度はジメチルホ
ルムアミドの沸点(153℃)以上の温度で加熱し、
熱圧中にジメチルホルムアミドを揮散せしめるこ
とが必要である。前記したようにジメチルホルム
アミドは吸湿性が非常に大きいために、ボード内
部に多く残存するとフアイバーボードの耐水性が
著しく低下する。ジメチルホルムアミドの沸点
(153℃)以下の温度でホツトプレスにより熱圧成
形する場合は熱圧時間が非常に長時間を用し、乾
式フアイバーボードの製造費が高くなる。プレス
温度は180℃〜210℃が好ましい。プレス圧力は50
〜70Kg/cm2、プレス時間を2〜10分間の条件で熱
圧成形して、ボード比重0.4〜0.8ボード厚さ2〜
25mmの乾式フアイバーボードを得る。ホツトプレ
スの加熱圧締中にフアイバー間の結合力は更に高
まり、締りが出て、弾性力の大きな強固な乾式フ
アイバーボードを製造することができた。 以上本発明によつて得られた木質繊維板はポリ
イソシアネートのイソシアネート基と木質繊維の
成分であるセルロース、リグニン分子中の水酸基
との反応により強固なウレタン結合を生成し、熱
圧中に巨大分子化して凝集力を漸増させていくこ
とにより、成形されたボードの曲げ強度が顕著に
高くなる。またセルロース、リグニン分子中の親
水性水酸基がイソシアネート基でブロツクされる
ために著しい耐水性の向上が見られ、木質繊維板
の寸法安定性が改善されることがわかつた。ま
た、本発明の木質繊維板は結合剤であるポリイソ
シアネートの添加率を減少させることが可能であ
り、経済的にも商品価値の高いものである。従つ
て従来到底予期し得なかつた高水準の曲げ強度お
よび優れた耐水性を得ることができ、合板のよう
な構造用板材料となり得るものである。以下実施
例により更に具体的に説明を加えるが、本発明は
下記実施例の方法および数値に限定されるもので
ないことは勿論である。 実施例 1 通常の乾式フアイバーボードの製造方法に準じ
て、ラワン材チツプをダイジエスターに挿入して
蒸気圧8Kg/cm2、蒸煮時間4分の条件下で煮した
後、リフアイナーで解繊することにより湿潤状態
のフアイバーを得た。このフアイバーをチユーブ
ドライヤーにて入側温度260℃、出側温度90℃の
熱風中で乾燥して、含水率を5%以下にした。 結合剤としては、絶乾フアイバー重量に対し
て、ジフエニルメタンジイソシアネートを3%ジ
メチルホルムアミドを2%およびジオキサンを3
%の三成分を充分撹拌したものを用いた。この結
合剤を上記含水率5%以下の材温が約40℃〜60℃
のまだ温かい状態のフアイバーにエアースプレー
ガンで噴霧した。20〜25分間放置後フアイバーマ
ツト含水率が約18%になるようにエアースプレー
ガンで更に水を噴霧した。次にこれら噴霧された
フアイバーをもつてフオーミング機によりフアイ
バーマツトを成層し、このフアイバーマツトを10
Kg/cm2の圧力で予備プレスした後、ついでホツト
プレスの熱板間に挿入して熱板温度200℃、圧力
50Kg/cm2、熱圧時間3分間の条件下で熱圧成形し
て本発明の木質繊維板を得た。 実施例 2 通常のパーテイクルボードの製造方法に準じ
て、ラワン材チツプをパーテイクルボード用のチ
ツプの大きさに揃えた後、このチツプをジエツト
ドライヤーにて180℃の熱風中で乾燥することに
より含水率を4%以下にした。結合剤としては、
絶乾チツプ重量に対して、ジフエニルメタンジイ
ソシアネートを7%、ジメチルホルムアミドを3
%およびジオキサンを3%の三成分を充分撹拌し
たものを用いた。この結合剤を上記含水率4%以
下の、材温が約40℃〜60℃のまだ温かい状態のチ
ツプにエアースプレーガンで噴霧した。20〜25分
間放置後チツプマツト含水率が約15%になるよう
にエアースプレーガンで更に水を噴霧した。次に
これら噴霧されたチツプをもつてフオーミング機
によりチツプマツトを成層し、このチツプマツト
を10Kg/cm2の圧力で予備プレスした後、ついでホ
ツトプレスの熱板間に挿入して熱板温度190℃、
圧力25Kg/cm2、熱圧時間5分間の条件下で熱圧成
形して本発明の木質繊維板を得た。 実施例 3 通常の乾式フアイバーボードの製造方法に準じ
て、赤松材チツプをダイジエスターに挿入して蒸
気圧8Kg/cm2、蒸煮時間4分の条件下で蒸煮した
後、リフアイナーで解繊することにより湿潤状態
のフアイバーを得た。このフアイバーをチユーブ
ドライヤーにて入側温度260℃、出側温度90℃の
熱風中で乾燥して、含水率5%以下のフアイバー
を得た。 結合剤としては、絶乾フアイバー重量に対し
て、ジフエニルメタンジイソシアネートを3%と
ジメチルホルムアミドを3%の二成分を充分撹拌
したものを用いた。この結合剤を上記含水率5%
以下の材温が約40〜60℃のまだ温かい状態のフア
イバーにエアースプレーガンで噴霧した。20〜25
分間放置後フアイバーマツト含水率が約20%にな
るようにエアースプレーガンで更に水を噴霧し
た。次にこれら噴霧されたフアイバーをもつてフ
オーミング機によりフアイバーマツトを成層し、
このフアイバーマツトを10Kg/cm2の圧力で予備プ
レスした後、ついでホツトプレスの熱板間に挿入
して熱板温度200℃、圧力50Kg/cm2、熱圧時間3
分間の条件下で熱圧成形して本発明の木質繊維板
を得た。 比較例 1 通常の乾式フアイバーボードの製造方法に準じ
て、ラワン材チツプをダイジエスターに挿入して
蒸気圧8Kg/cm2、蒸煮時間4分の条件下で煮した
後、リフアイナーで解繊することにより湿潤状態
のフアイバーを得た。このフアイバーをチユーブ
ドライヤーにて入側温度260℃、出側温度90℃の
熱風中で乾燥して含水率約18%のフアイバーを得
た。次に含水率約18%の、材温が約40℃〜60℃の
まだ温かい状態のフアイバーに実施例1で示した
結合剤をエアースプレーガンで噴霧した。次にこ
の噴霧されたフアイバーをもつてフオーミング機
によりフアイバーマツトを成層し、このフアイバ
ーマツトを10Kg/cm2の圧力で予備プレスした後、
ついでホツトプレスの熱板間に挿入して熱板温度
200℃、圧力50Kg/cm2、熱圧時間3分間の条件で
熱圧成形して木質繊維板を得た。 比較例 2 実施例2において、パーテイクルボードの原材
料であるチツプが含水率4%以下で、材温約18℃
のチツプを使用する以外は実施例2と全く同様に
して木質繊維板を得た。 比較例 3 実施例3において、結合剤としては、絶乾フア
イバー重量に対して、ジフエニルメタンジイソシ
アネートを3%とジオキサンを3%の二成分を充
分撹拌したものを用いる以外は実施例3と全く同
様にして木質繊維板を得た。 以上実施例および比較例で得た木質繊維板につ
いて諸物性を測定し表1に示した。表1の結果か
ら本発明で得られた木質繊維板は諸物性が優れて
いることがわかる。 【表】
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention involves drying wood fibers to a moisture content of 7% or less,
While the material is still warm (30°C or higher), a mixture of polyisocyanate and dimethylformamide is sprayed onto the wood fibers, and this is permeated into the wood fibers.Water is further sprayed, and then these sprays are sprayed. A method for producing a structural board from wood fibers, which is characterized by thermoforming wood fibers at a temperature higher than the boiling point of dimethylformamide, the purpose of which is to evaluate the physical properties of the wood fiberboard, among other things:
The object of the present invention is to provide a wood fiberboard with significantly improved bending strength and water resistance. 2. Description of the Related Art Conventionally, wood fiberboards such as fiber boards and particle boards are products made by forming wood fibers such as fibers and particles into boards using heat pressure and chemical bonding agents. Binding agents for such wood fiberboards include urea-formalin,
Urea melamine - formalin type, resorcinol -
There are formalin-based, phenol-formalin-based, and formalin-free polyisocyanates, which have been commonly used. Among these, as a binder for structural boards, polyisocyanate has superior physical properties of the board compared to other binders. However, compared to structural board materials such as plywood, it is inferior in bending strength and water resistance, so it is currently used for limited purposes. Furthermore, since polyisocyanate is currently more expensive than other binders, there is a limit to the rate at which it can be added to wood fiberboard economically. There is a strong need for a manufacturing method that improves strength and water resistance while minimizing increases in manufacturing costs. Traditionally, wood fiberboards are manufactured by spraying polyisocyanate binders onto wood fibers such as fibers and particles and then forming them under heat and pressure.Since the polyisocyanate is a solvent type, there is no moisture introduced into the mat. In consideration of the stiffness of the board, wood fibers with a relatively high moisture content (13 to 25%) are usually used as raw materials. When polyisocyanate is sprayed onto such moisture-rich wood fibers, the isocyanate groups of the polyisocyanate react with the water in the wood fibers to produce polyurea, but the produced polyurea is It only works as a filler. Furthermore, the produced polyurea is a crystalline solid having a low molecular weight, and is powder-like and brittle rather than resin-like. It is also known to spray a mixture of polyisocyanate and a solvent onto wood fibers to produce a resinous polyurea through the reaction of the isocyanate groups with the water in the wood fibers in the solvent.
Even with this type of wood fiberboard, it cannot be expected to have a high bonding strength between wood fibers, and the water absorption of wood fibers has not been essentially improved, so the manufactured wood fiberboard has a high bending strength and It had physical properties with poor water resistance. In addition, in order to improve the above-mentioned physical properties of wood fiberboard, it is possible to improve the physical properties by increasing the addition rate of polyisocyanate or increasing the specific gravity of the board.
The price of the manufactured wood fiberboard increases significantly, and the board becomes heavy, which is undesirable from both an economical and processability standpoint. In order to achieve the object of the present invention, the inventors of the present invention have conducted various studies on the reaction process of polyisocyanate in wood fibers and the physical properties of the reaction products and wood fiber boards, and have found that wood fibers such as fibers and particles The material is dried to a moisture content of 7% or less, and the material temperature is
By spraying a mixture of polyisocyanate and dimethylformamide onto the wood fibers while still warm at 30°C or higher and allowing the mixture to penetrate into the wood fibers, the isocyanate groups of the polyisocyanate transform into cellulose, a component of the wood fibers. discovered that urethane bonds are formed by reacting with hydroxyl groups in lignin molecules, creating strong bonds between wood fibers. They also found that the water absorption of wood fibers was significantly improved because the isocyanate groups blocked hydrophilic hydroxyl groups in cellulose and lignin molecules. Next, the above-mentioned wood fibers are further sprayed with water, and then the sprayed wood fibers are heat-pressed at a temperature higher than the boiling point of dimethylformamide (153°C), and the dimethylformamide is expelled from the wood fiber board during the heat-pressing process. It is something that can be evaporated. The wood fiberboard obtained by the present invention has significantly improved bending strength and water resistance, and can be used as a structural board material for applications where plywood is used. It has high commercial value as it can reduce the Next, preferred specific examples of the present invention will be described. The wood fiber board of the present invention is a board manufactured from wood fibers such as fibers and particles. However, the following description will specifically relate to the manufacture of dry fiberboard. Wood chips are inserted into a digester and steamed under conditions of a steam pressure of 8 kg/cm 2 and a steaming time of 4 minutes, and then defibrated with a refiner to obtain wet fibers. This fiber is dried in a tube dryer in hot air with an inlet temperature of 260° C. and an outlet temperature of 90° C. to a moisture content of 7% or less, preferably 5% or less. Immediately after drying the parched fiber, or at least while it is still warm at a temperature of 30°C or higher,
A mixture of polyisocyanate and dimethylformamide as a catalyst or a solvent inert to the isocyanate groups is sprayed to infiltrate the fiber. The standing time is 15-30 minutes. The isocyanate groups of the infiltrated polyisocyanate react with the hydroxyl groups in the cellulose and lignin molecules, which are the components of the fiber, to form urethane bonds using a dimethylformamide catalyst. Polyisocyanates used as binders include polyfunctional isocyanates having at least two isocyanate groups in one molecule, such as phenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate,
Examples include hexamethylene diisocyanate, triphenylmethane 4,4',4'' triisocyanate, etc. The reaction between this polyisocyanate and an active hydrogen compound is greatly promoted by the catalyst of dimethylformamide. It has the effect of promoting the reaction between the isocyanate groups of isocyanate and the hydroxyl groups in the cellulose and lignin molecules, which are the components of the fiber.The point to be careful of is the amount of water in dimethylformamide, and usually the amount of water in dimethylformamide is 0.2
~0.3%, but if it exceeds 0.8%, carbon dioxide gas is emitted during mixing with polyisocyanate, and the isocyanate groups may partially react with water, resulting in some isocyanate groups being consumed. It is necessary to manage this properly. Here, in addition to the above-mentioned catalytic effect, dimethylformamide has the effect of swelling the fiber, and has the effect of promoting the penetration of polyisocyanate into the fiber. On the other hand, in the present invention, if the viscosity of the mixture of the polyisocyanate and dimethylformamide as a catalyst is appropriate, the intended purpose can be achieved without using a solvent, but if the viscosity is too high, the isocyanate It is desirable to dilute with a solvent that is inert to the group. Examples of solvents that are inert to isocyanate groups include acetone, ethyl acetate, methyl acetate, methyl ethyl ketone, toluene, carbon tetrachloride, and dioxane. By adding this solvent to the binder, it becomes a diluent for the polyisocyanate and dimethylformamide, and has the effect of uniformly permeating and diffusing into the polyisocyanate and fiber, as well as adjusting the catalytic action of dimethylformamide. In the production of dry fiberboard, solvents with high boiling points are good as solvents that are inert to isocyanate groups; acetone (boiling point
56.6℃) than methyl ethyl ketone (boiling point 79.6
℃), dioxane (boiling point 101.0℃) is preferred. The use of dioxane will be described below. Unless otherwise indicated, percentages are expressed as weight percent based on bone-dry fiber. The addition rate of polyisocyanate as a binder is 2
~8%, and 3% is preferable in order to obtain a cost advantage over plywood, which is a structural board material. The addition rate of dimethylformamide is preferably in the range of 0.5 to 4%; if it is less than 0.5%, the effect will be weak, and if it is more than 4%, dimethylformamide itself is extremely hygroscopic, so a large amount remains in the wood fiberboard, resulting in water resistance. You get a bad board. The addition rate of dimethylformamide is preferably 2%. The addition rate of dioxa varies depending on the board manufacturing process and the shape of the wood fibers, but is preferably about 3%, which is equivalent to the addition rate of polyisocyanate. Polyisocyanate, dimethylformamide, and dioxane were uniformly mixed in amounts of 3%, 2%, and 3%, respectively, based on the weight of the bone-dry fiber, and this mixture was heated to the water content of 5%.
Spray with a spray gun on the following fibers that are still warm and have a temperature of 30℃ or higher. When the fiber is dry, the polyisocyanate penetrates deeply into the fiber due to the swelling action of dimethylformamide, which has a greater swelling power on wood than water. Polyisocyanate is also adsorbed between the segments of cellulose and lignin molecules, which are the components of the fiber. Thereafter, a reaction occurs between the isocyanate groups of the polyisocyanate and the hydroxyl groups in the cellulose and lignin molecules, and the reaction is promoted by the dimethylformamide catalyst to generate urethane bonds. When there is a large amount of water in the fiber, there is little reaction between isocyanate groups and hydroxyl groups in cellulose and lignin molecules, and the isocyanate groups mainly react with water to produce polyurea. In order to generate urethane bonds, it is necessary to sufficiently evaporate the moisture in the fiber using a dryer, and the moisture content must be kept at 7% or less, preferably at 5% or less. In addition, since the reaction between isocyanate groups and hydroxyl groups in cellulose and lignin molecules tends to occur in an atmosphere at a temperature of about 40° to 50°C, it is necessary to use a material with high fiber quality that has been dried with a dryer. That is, it is necessary to spray the polyisocyanate at least while the fiber is still warm (at least 30°C). If polyisocyanate is sprayed after the material temperature has cooled to below 30℃, isocyanate groups and cellulose,
Reaction with hydroxyl groups in lignin molecules is difficult to occur, and boards manufactured using this method have high bending strength,
It had poor water resistance. As mentioned above, urethane bonds are generated by the reaction between polyisocyanate, isocyanate groups, and the hydroxyl groups in the cellulose and lignin molecules, which are the components of the fibers. An adhesive layer with strong bonding strength is formed. Furthermore, since hydrophilic hydroxyl groups in cellulose and lignin molecules are blocked, a dry fiberboard with extremely low water absorption can be obtained. Next, the fiber sprayed with the binder is further sprayed with water using a spray gun. The reason for spraying water here is that the added water plasticizes the fibers and improves the firmness of the board due to the hot pressure of the hot press. That is, it also increases the mechanical strength of the board. The binder and water sprayed fibers are formed into a fiber mat by a forming machine. The formed fiber mat is inserted into a hot press and hot pressed. The pressing temperature is heated at a temperature higher than the boiling point of dimethylformamide (153℃),
It is necessary to volatilize the dimethylformamide during hot pressure. As mentioned above, dimethylformamide has a very high hygroscopicity, so if a large amount remains inside the board, the water resistance of the fiberboard will be significantly reduced. When hot-pressing at a temperature below the boiling point of dimethylformamide (153°C), the hot-pressing time takes a very long time, which increases the manufacturing cost of dry fiberboard. The pressing temperature is preferably 180°C to 210°C. Press pressure is 50
〜70Kg/cm 2 , press time is 2 to 10 minutes, and the board specific gravity is 0.4 to 0.8, the board thickness is 2 to
Obtain 25mm dry fiberboard. The bonding force between the fibers was further increased and tightened during the hot pressing process, making it possible to manufacture a strong dry fiberboard with great elasticity. As described above, the wood fiberboard obtained by the present invention generates strong urethane bonds through the reaction between the isocyanate groups of polyisocyanate and the hydroxyl groups in the cellulose and lignin molecules, which are components of wood fibers, and during hot pressure, macromolecules By gradually increasing the cohesive force, the bending strength of the formed board becomes significantly higher. It was also found that because the hydrophilic hydroxyl groups in the cellulose and lignin molecules were blocked by isocyanate groups, water resistance was significantly improved, and the dimensional stability of the wood fiberboard was improved. Furthermore, the wood fiberboard of the present invention can reduce the addition rate of polyisocyanate as a binder, and has high commercial value economically. Therefore, it is possible to obtain a high level of bending strength and excellent water resistance that could not have been expected in the past, and it can be used as a structural board material such as plywood. A more specific explanation will be given below using Examples, but it goes without saying that the present invention is not limited to the methods and numerical values of the Examples below. Example 1 According to the usual dry fiber board manufacturing method, lauan wood chips were inserted into a digester and boiled under conditions of a steam pressure of 8 kg/cm 2 and a steaming time of 4 minutes, and then defibrated with a refiner. A wet fiber was obtained. This fiber was dried in a tube dryer in hot air with an input temperature of 260°C and an exit temperature of 90°C to reduce the moisture content to 5% or less. As binders, 3% diphenylmethane diisocyanate, 2% dimethylformamide, and 3% dioxane were used, based on the weight of the bone-dry fiber.
% of the three components were thoroughly stirred. This binder is used at a material temperature of approximately 40°C to 60°C with a moisture content of 5% or less.
The still warm fiber was sprayed with an air spray gun. After standing for 20 to 25 minutes, water was further sprayed with an air spray gun so that the moisture content of the fiber mat was about 18%. Next, a fiber mat is layered using a forming machine using these sprayed fibers, and this fiber mat is layered for 10 minutes.
After pre-pressing at a pressure of Kg/ cm2 , the product was then inserted between the hot plates of a hot press at a hot plate temperature of 200℃ and a pressure of
The wood fiberboard of the present invention was obtained by hot-pressing molding under conditions of 50 kg/cm 2 and a hot-pressing time of 3 minutes. Example 2 According to the normal particle board production method, lauan wood chips were made into the same size as the chips for particle board, and then the chips were dried in hot air at 180°C using a jet dryer. The moisture content was reduced to 4% or less. As a binder,
7% diphenylmethane diisocyanate and 3% dimethylformamide based on the weight of bone dry chips.
% and dioxane of 3% were thoroughly stirred. This binder was sprayed with an air spray gun onto the chips that had a moisture content of 4% or less and were still warm at a material temperature of approximately 40°C to 60°C. After standing for 20 to 25 minutes, water was further sprayed with an air spray gun so that the moisture content of the chips was about 15%. Next, these sprayed chips are used to layer a chip mat using a forming machine, and this chip mat is pre-pressed at a pressure of 10 kg/cm 2 , and then inserted between the hot plates of a hot press, at a hot plate temperature of 190°C.
The wood fiberboard of the present invention was obtained by hot-pressing molding under conditions of a pressure of 25 kg/cm 2 and a hot-pressing time of 5 minutes. Example 3 In accordance with the usual method for producing dry fiberboard, red pine wood chips were inserted into a digester, steamed under conditions of a steam pressure of 8 kg/cm 2 and a steaming time of 4 minutes, and then defibrated using a refiner. A wet fiber was obtained. This fiber was dried in a tube dryer in hot air with an inlet temperature of 260°C and an outlet temperature of 90°C to obtain a fiber with a water content of 5% or less. The binder used was a sufficiently stirred mixture of 3% diphenylmethane diisocyanate and 3% dimethylformamide based on the weight of the bone-dry fiber. This binder has a water content of 5% above.
The following fibers were sprayed with an air spray gun when they were still warm and had a temperature of approximately 40 to 60 degrees Celsius. 20-25
After standing for a minute, water was further sprayed with an air spray gun so that the moisture content of the fiber mat was about 20%. Next, a fiber mat is layered using a forming machine using these sprayed fibers.
After pre-pressing this fiber mat at a pressure of 10 kg/cm 2 , it was then inserted between the hot plates of a hot press at a temperature of 200°C, a pressure of 50 kg/cm 2 , and a hot pressing time of 3.
The wood fiberboard of the present invention was obtained by hot-pressing molding under conditions of 1 minute. Comparative Example 1 According to the usual dry fiberboard manufacturing method, lauan wood chips were inserted into a digester and boiled under conditions of a steam pressure of 8 Kg/cm 2 and a steaming time of 4 minutes, and then defibrated with a refiner. A wet fiber was obtained. This fiber was dried in a tube dryer in hot air with an input temperature of 260°C and an exit temperature of 90°C to obtain a fiber with a moisture content of about 18%. Next, the binder shown in Example 1 was sprayed onto the still warm fiber having a moisture content of about 18% and a material temperature of about 40° C. to 60° C. using an air spray gun. Next, a fiber mat is layered using a forming machine using the sprayed fibers, and the fiber mat is pre-pressed at a pressure of 10 kg/cm 2 .
Then, insert it between the hot plates of the hot press to adjust the hot plate temperature.
A wood fiberboard was obtained by hot-pressing molding at 200° C., pressure of 50 kg/cm 2 , and hot-pressing time of 3 minutes. Comparative Example 2 In Example 2, the chips used as the raw material for particle board had a moisture content of 4% or less and a material temperature of approximately 18°C.
A wood fiberboard was obtained in exactly the same manner as in Example 2 except that the chips were used. Comparative Example 3 In Example 3, the same procedure as in Example 3 was used except that the binder used was a sufficiently stirred mixture of 3% diphenylmethane diisocyanate and 3% dioxane based on the weight of the bone-dry fiber. A wood fiber board was obtained in the same manner. Various physical properties of the wood fiberboards obtained in the Examples and Comparative Examples were measured and shown in Table 1. From the results in Table 1, it can be seen that the wood fiberboard obtained by the present invention has excellent physical properties. 【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 木質繊維を含水率7%以下に乾燥し、材温が
30℃以上のまだ温かい状態のうちに、この木質繊
維にポリイソシアネートとジメチルホルムアミド
の混合物を噴霧し、これを木質繊維中に浸透せし
めた後、更に水を噴霧し、次にこれら噴霧された
木質繊維をジメチルホルムアミドの沸点以上の温
度で熱圧成形することを特徴とする木質繊維板の
製造方法。
1. Dry the wood fibers to a moisture content of 7% or less and reduce the material temperature.
A mixture of polyisocyanate and dimethylformamide is sprayed onto the wood fibers while still warm at 30°C or higher, and after this is permeated into the wood fibers, water is further sprayed, and then the sprayed wood fibers are sprayed with a mixture of polyisocyanate and dimethylformamide. 1. A method for producing wood fiberboard, which comprises thermoforming fibers at a temperature higher than the boiling point of dimethylformamide.
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