KR20010033033A - 바인더조성물 및 해당 바인더조성물을 사용한 보드의제작방법 - Google Patents

바인더조성물 및 해당 바인더조성물을 사용한 보드의제작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 주원료로서의 리그노셀룰로스재료 또는 무기재료로부터 핫프레스성형보드의 제작시, 핫프레스판으로부터 영구히 양호한 이형성을 지니고, 물성이 우수한 동시에 흡습성이 낮은 보드를 향상된 생산성으로 얻을 수 있는 이소시아네이트계 바인더조성물을 제공하는 데 있다. 본 발명의 바인더조성물은, (A) 적어도 2개의 이소시아네이트기 또는 그의 반응생성물을 지닌 화합물, (B) 저분자량 폴리에틸렌 및 (C) 물을 함유하는 것을 특징으로 한다.

Description

바인더조성물 및 해당 바인더조성물을 사용한 보드의 제작방법{BINDER COMPOSITION AND PROCESS FOR MANUFACTURING BOARD BY USING THE BINDER COMPOSITION}
주원료로서 리그노셀룰로스로 이루어진 성형품에 있어서, 리그노셀룰로스가 목재칩인 것은 파티클보드라 불리운다. 이 파티클보드외에, 대형칩으로 이루어진 웨이퍼보드와, 긴 슬렌더칩(스트랜드)이 임의의 방향으로 배향된 배향스트랜드보드(OSB)가 있다. 또한, 리그노셀룰로스가 목재섬유인 것은 절연보드, 하드보드 또는 중간밀도섬유보드(MDF)라 불리운다. 또, 주원료로서 무기재료로 이루어진 것은 록울(rock wool)이나 시라스(shirasu)를 사용해서 제작된다. 이들 보드는 마루바닥재, 벽재, 도어재, 방음재, 단열재, 매트심재, 가구부재, 자동차부재, 마루기초재 등으로 사용된다.
파티클보드, 웨이퍼보드, OSB, 절연보드, 하드보드, 중간밀도섬유보드, 쌀겨를 성형해서 제조한 쌀겨보드, 고량줄기를 성형해서 제조한 고량보드, 원료로서 무기재료로 이루어진 무기계 보드 등(이하, 이들 보드를 간단히 "보드" 또는 "보드류"라 칭함)을 성형하기 위한 바인더로서는, 지금까지 열경화성 요소수지, 멜라민수지, 요소-멜라민수지, 멜라민-요수수지, 페놀수지, 페놀-멜라민수지, 멜라민-페놀수지 등을 널리 사용해 왔다(이하, 이들 바인더를, 간단히 "포름알데히드계 바인더" 또는 "포름알데히드계 바인더류"라 칭함). 포름알데히드계 바인더류는, 값싸고, 접착성이 우수하며, 비교적 단시간내에 경화되는 특징이 있다. 그러나, 포름알데히드계 바인더를 사용해서 핫프레스성형에 의해 얻어진 제품으로부터 방출되는 포름알데히드의 양을 더욱 감소시킬 것이 요망되고 있다. 방출되는 포름알데히드의 양을 저감시키기 위한 대책으로서, 지금까지는 포름알데히드계 바인더중의 자유포름알데히드의 양을 저감시키는(포름알데히드계 바인더중의 페놀, 멜라민 또는 요소에 대한 포름알데히드의 몰비를 저감시키는) 방법이나, 포름알데히드계 바인더의 배합시 포름알데히드캐쳐(포착제)를 첨가하는 방법을 채용해 왔다. 또한, 비포름알데히드계 바인더(예를 들면, 이소시아네이트계 바인더)를 사용하는 방법이 제안되어 있다.
그러나, 핫프레스성형보드용의 바인더로서 이소시아네이트계 바인더를 사용해서 핫프레스성형을 행하는 경우, 그의 우수한 접착성으로 인해 핫프레스표면(플래튼)(금속)에 바인더가 부착하는 일이 발생한다. 그 결과, 해당 핫보드로부터 상기 부착된 재료를 제거하는 데 많은 수고를 필요로 한다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 금속으로부터 이형성을 개선하기 위한 유기폴리이소시아네이트에 대한 첨가제(이들 첨가제를 "내부이형제" 또는 "내부이형제류"라 칭함)를 연구중에 있다. 예를 들면, 유기폴리이소시아네이트에 대한 첨가제로서는 알킬포스페이트류 또는 피로포스페이트류, 술폰화화합물류, 왁스류 및/또는 카르나우바왁스류 등이 제안되어 있다. 또한, 본 출원인은, 우레탄화합물에 유효한 이형제로서 지방산의 금속비누를 제안한 바 있다.
또, 다른 방법으로서, 핫프레스전의 핫프레스표면(플래튼)에 직접 이형제를 도포하는 방법(이러한 이형제를 "외부이형제"라 칭함)도 제안되어 있다. 예를 들면, 금속비누를 이용한 이형층을 형성하는 방법이나, 작용기를 지닌 폴리실록산필름을 사용하는 방법이 있다.
그러나, 상기 방법에 의해 얻어진 것에 비해서 물성이 우수하고 장기간 사용할 수 있는 바인더가 요망되고 있다.
본 발명은, 주원료로서 리그노셀룰로스 및/또는 무기재료로부터 핫프레스성형보드를 제작하는 데 적합한 바인더조성물 및 주원료로서 리그노셀룰로스 및/또는 무기재료로부터 핫프레스성형보드를 제작하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 사용되는 저분자량폴리에틸렌(상품명: "미쯔이히왁스 220P", 미쯔이카가쿠사 제품)의 DSC차트
도 2는 본 발명에 사용되는 저분자량폴리에틸렌(상품명: "미쯔이히왁스 220P", 미쯔이카가쿠사 제품)의1H-NMR차트
도 3은 본 발명에 사용되는 저분자량폴리에틸렌(상품명: "바이센-0453", 닛뽄세이로사 제품)의 GPC차트
도 4는 본 발명에 사용되는 저분자량폴리에틸렌(상품명: "바이센-0453", 닛뽄세이로사 제품)의 DSC차트
도 5는 본 발명에 사용되는 저분자량폴리에틸렌(상품명: "바이센-0453", 닛뽄세이로사 제품)의1H-NMR차트
도 6은 본 발명에 사용되는 저분자량폴리에틸렌(상품명: "미쯔이히왁스 4202E", 미쯔이카가쿠사 제품)의 DSC차트
도 7은 저분자량폴리에틸렌(상품명: "바이센-0252C", 닛뽄세이로사 제품)의 GPC차트
도 8은 저분자량폴리에틸렌(상품명: "바이센-0252C", 닛뽄세이로사 제품)의 DSC차트
도 9는 저분자량폴리에틸렌(상품명: "바이센-0252C", 닛뽄세이로사 제품)의1H-NMR차트
본 발명의 목적은, 주원료로서의 리그노셀룰로스재료 또는 무기재료로부터 핫프레스성형보드의 제작시, 핫프레스판으로부터 영구히 양호한 이형성을 지니고, 물성이 우수한 동시에 흡습성이 낮은 보드를 향상된 생산성으로 얻을 수 있는 이소시아네이트계 바인더조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명자들은, 원료로서의 리그노셀룰로스재료 또는 무기재료로부터 핫프레스성형보드를 제작하는 데 적합한 바인더조성물에 대해 예의 검토를 행한 결과, 해당 바인더조성물중에 필수성분으로서 적어도 2개의 이소시아네이트기 또는 그의 반응생성물을 지닌 화합물과 저분자량폴리에틸렌을 함유하는 것이 효과적이라는 것을 발견하였다. 또한, 원료로서의 리그노셀룰로스재료 또는 무기재료로부터 핫프레스성형보드를 제작하는 방법에 있어서, 바인더속에 사용되는 이형제성분으로서 저분자량폴리에틸렌을 사용할 경우, 핫프레스표면(플래튼)으로부터 영구히 양호한 이형성을 얻을 수 있다는 것 또한 발견하여, 본 발명을 완성하게 되었다.
즉, 본 발명은, 이하의 (1) 내지 (24)항의 발명을 제공한다.
(1) (A) 적어도 2개의 이소시아네이트기 또는 그의 반응생성물을 지닌 화합물,
(B) 저분자량 폴리에틸렌 및
(C) 물을 함유하는 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(2) 상기 (1)항에 있어서, 상기 적어도 2개의 이소시아네이트기 또는 그의 반응생성물을 지닌 화합물(A) : 저분자량폴리에틸렌(B)의 중량비는 1 : 0.001 내지 1 : 1인 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(3) 상기 (1)항 또는 (2)항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)의 겔투과크로마토그라피(GPC)에 의한 수평균분자량(MN)은 단분산폴리스티렌으로 환산해서 500 내지 7,000인 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(4) 상기 (1)항 또는 (2)항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)의 겔투과크로마토그라피에 의한 수평균분자량(MN)은 단분산폴리스티렌으로 환산해서 1,000 내지 6,000인 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(5) 상기 (1)항 또는 (2)항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)의 겔투과크로마토그라피에 의한 수평균분자량(MN)에 대한 중량평균분자량(MW)의 비는 1.2 내지 3.0인 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(6) 상기 (1)항 또는 (2)항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)의 겔투과크로마토그라피에 의한 수평균분자량(MN)에 대한 중량평균분자량(MW)의 비는 1.5 내지 3.0인 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(7) 상기 (1)항 또는 (2)항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)은 분기형 구조를 지닌 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(8) 상기 (1)항 또는 (2)항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)의 밀도는 0.800 내지 0.980인 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(9) 상기 (8)항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)의 밀도는 0.800 내지 0.925인 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(10) 상기 (8)항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)은 -OH, -COOH 또는 -CHO로부터 선택된 작용기를 지닌 동시에 0.940을 초과하는 밀도를 지닌 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(11) 상기 (1)항 또는 (2)항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)은 30℃ 내지 120℃에서 시차주사열량계(DSC)에 의한 흡열피크를 지닌 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(12) 상기 (1)항 또는 (2)항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)은 40℃ 내지 110℃에서 시차주사열량계(DSC)에 의한 흡열피크를 지닌 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(13) 상기 (1)항 또는 (2)항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)은, 해당 저분자량폴리에틸렌(B)중에 100개의 탄소원자에 대해 적어도 3개의 메틸기탄소원자를 지닌 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(14) 상기 (1)항 또는 (2)항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)은, 해당 저분자량폴리에틸렌(B)중에 100개의 탄소원자에 대해 적어도 4개의 메틸기탄소원자를 지닌 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(15) 상기 (1)항 또는 (2)항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)은, 분산매체로서 물(C)로 이루어진 수성 에멀션 또는 현탁액으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(16) 상기 (15)항에 있어서, 상기 분산매체로서 물(C)로 이루어진 저분자량 폴리에틸렐(B)의 수성 에멀션 또는 현탁액의 평균입자크기가 100 내지 10,000nm인 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(17) 상기 (1)항 또는 (2)항에 있어서, 적어도 2개의 이소시아네이트기 또는 그의 반응생성물을 지닌 화합물(A)은, (-CH2CH2-O-)의 반복단위를 80 내지 99중량% 지닌 1작용성 알콜(D)의 반응생성물과, 적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(18) 상기 (1)항 또는 (2)항에 있어서, 적어도 2개의 이소시아네이트기 또는 그의 반응생성물을 지닌 화합물(A)은, 그의 구조중에 (-CH2CH2-O-)의 반복단위를 5 내지 70중량% 지닌 2작용성 내지 8작용성 폴리올(E)을 이용해서 물속에 유화 또는 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(19) 상기 (18)항에 있어서, 적어도 2개의 이소시아네이트기 또는 그의 반응생성물을 지닌 화합물(A), 저분자량 폴리에틸렌(B), 물(C) 및 폴리올(E)은, 인라인 믹서를 이용해서 수성 분산액형태로 형성하고 나서 사용하는 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(20) 상기 (1)항 또는 (2)항에 있어서, 상기 적어도 2개의 이소시아네이트기 또는 그의 반응생성물을 지닌 화합물(A)은, 폴리메틸렌 폴리페닐 디이소시아네이트(폴리메릭 MDI)인 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
(21) 리그노셀룰로스계 재료와 바인더를 사용해서 보드를 제작하는 보드의 제작방법에 있어서, 상기 바인더가 제 1항 내지 제 20항중 어느 한 항에 기재된 바인더조성물인 것을 특징으로 하는 보드의 제작방법.
(22) 무기재료와 바인더를 사용해서 보드를 제작하는 보드의 제작방법에 있어서, 상기 바인더가 상기 (1)항 내지 (20)항중 어느 한 항에 기재된 바인더조성물인 것을 특징으로 하는 보드의 제작방법.
(23) 상기 (21)항에 기재된 방법에 의해 얻어진 것을 특징으로 하는 보드.
(24) 상기 (22)항에 기재된 방법에 의해 얻어진 것을 특징으로 하는 보드.
이하, 본 발명의 바인더조성물을 구성하는 각 성분에 대해, 상세히 설명한다.
본 발명에 있어서, 적어도 2개의 이소시아네이트기 또는 그의 반응생성물을 지닌 화합물(A)(이하, 간단히 "적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물(A)"라 칭함)은, 실질적인 바인더성분이고, 저분자량 폴리에틸렌(B)은 실질적인 이형제성분이다. 또, 물(C)은 적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물(A)을 경화시키는 데 필요한 활성수소함유화합물이다. 또한, 1작용성 알콜(D)은, 물속에 적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물(A)을 유화/분산시키기 위한 보조제이고, 폴리올(E)은, 물속에 적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물(A)을 유화/분산시키기 위한 보조제일뿐만 아니라, 가교밀도를 향상시켜 보드의 물성에 기여하도록 한다.
본 발명에 있어서, 적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있고, 통상, 유기이소시아네이트화합물이 사용된다. 또, 반응되는 복수의 이소시아네이트화합물을 지닌 것도 사용가능하다. 복수의 이소시아네이트화합물을 반응시킬 경우, 이소시아네이트화합물은 서로 동일 또는 상이해도 된다. 적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물(A)의 구체예로서는, 하기의 화합물을 들 수 있다:
디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트(폴리메릭 MDI), 톨릴렌 디이소시아네이트(TDI) 및 나프탈렌 디이소시아네이트 등의 방향족 이소시아네이트류 또는 폴리이소시아네이트류; 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI) 및 리신 메틸에스테르 디이소시아네이트 등의 지방족 이소시아네이트류 또는 폴리이소시아네이트류; 및 수소화페닐메탄 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 노르보르넨 디이소시아네이트 및 수소화톨릴렌 디이소시아네이트 등의 지환식 이소시아네이트류 또는 폴리이소시아네이트류. 이들 중, 독성 및 비용의 관점에서 폴리메릭 MDI가 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 저분자량 폴리에틸렌(B)으로서는, 분기형 구조를 지닌 것이 바람직하다. 분기도를 표시하는 인자의 예로서는, 밀도, 분자구조중의 메틸기(-CH3)의 개수 및 융점을 들 수 있고, 이들은 서로 밀접한 관계가 있다.
25℃에서의 밀도는 특히 제한은 없으나, 통상 0.800 내지 0.980, 바람직하게는 0.850 내지 0.95이다. 밀도가 상기 규정된 범위내인 경우, 양호한 이형효과를 얻을 수 있다. 25℃에서의 밀도가 0.800 내지 0.925인 폴리에틸렌으로서는, -OH, -COOH 및 -CHO 등의 작용기를 지니지 않은 것이 바람직하나, 25℃에서의 밀도가 0.940을 초과하는 폴리에틸렌을 사용할 경우에는, 분자중에 -OH, -COOH 및 -CHO 등의 작용기를 지닌 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
시차주사열량계(DSC)에 의해 측정한 경우의 흡열피크의 정상을 융점이라 정의할 경우, 저분자량 폴리에틸렌(B)의 융점은, 바람직하게는 30℃ 내지 120℃, 더욱 바람직하게는 40℃ 내지 110℃이다. 융점이 상기 범위내인 경우 양호한 이형효과를 얻을 수 있다.
분자구조중의 메틸기의 수는1H-NMR로 측정할 수 있고, 저분자량 폴리에틸렌(B)중의 100개의 탄소원자에 대한 메틸기의 수는 바람직하게는 적어도 2개, 더욱 바람직하게는 적어도 3개, 가장 바람직하게는 적어도 4개이다. 저분자량 폴리에틸렌(B)중의 100개의 탄소원자에 대한 메틸기의 수가 적어도 2개인 경우 충분한 이형효과를 얻을 수 있다.
분자량은 겔투과크로마토그라피(GPC)에 의해 측정할 수 있고, 저분자량 폴리에틸렌(B)의 수평균분자량(MN)은, 단분산폴리스티렌으로 환산해서 500 내지 7,000, 바람직하게는 1,000 내지 6,000이다. 수평균분자량(MN)이 상기 범위내일 경우 바람직한 이형효과를 얻을 수 있다. 겔투과크로마토그라피(GPC)에 의한 수평균분자량(MN)에 대한 중량평균분자량(MW)의 비(MW/MN)는, 바람직하게는 1.2 내지 3.0, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 3.0이다. MW/MN비가 상기 범위내일 경우, 바람직한 이형효과를 얻을 수 있다.
저분자량 폴리에틸렌(B)이 상기 물성을 지닐 경우, 그 제조방법 등은 특히 제한은 없다. 예를 들면, 에틸렌을 직접 중합하거나, 에틸렌과 다른 α-올레핀을 공중합함으로써 얻어진 것, 고분자량 폴리에틸렌 또는 고분자량 폴리에틸렌공중합체를 열분해시켜 얻어진 것 또는 파라핀왁스 등을 특히 제한없이 사용할 수 있다.
적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물(A) : 저분자량 폴리에틸렌(B)의 적당한 중량비는, 1 : 0.001 내지 1 : 1이다. (B)의 중량이 0.001미만인 경우, 충분한 이형효과는 거의 얻을 수 없다.
본 발명에 의한 저분자량 폴리에틸렌(B)의 사용방법에 대해서는, 보드와 컬판(caul plate)(및 핫프레스표면(플래튼))사이에 있는 한 그 방법 및 모드에 관해서 특히 제한은 없다. 예를 들면, 저분자량 폴리에틸렌(B)을 직접 컬판표면(및 핫프레스표면(플래튼))상에 도포하거나, 원료요소(예를 들면, 파티클보드인 경우, 칩; MDF 등의 섬유보드인 경우, 섬유; OSB인 경우, 스트랜드; 및 무기보드인 경우, 무기분말)와 혼합하는 것이 가능하다. 저분자량 폴리에틸렌(B)은, 리그노셀룰로스보드의 경우 상기 요소의 건조전에 혼합하거나, MDF의 경우 블렌더나 블로라인(blow line)에서 동시에 바인더조성물중에 혼합하는 것이 가능하나, 통상, 바인더조성물에 혼합하는 것이 적합하다.
연속적인 이형효과를 얻기 위해서는, 저분자량 폴리에틸렌(B)은, 분산매체로서 물을 사용해서 수성 에멀션 또는 분산액으로 형성해서 내부이형제로서 사용하는 것이 바람직하다. 수성 에멀션 또는 분산액의 입자직경은, 바람직하게는 100 내지 10,000nm이다. 입자직경은 레이저빔산란형 입자작경측정장치에 의해 측정한다. 구체적으로는, 컬터사제품인 컬터카운더모델 N4를 사용해서 측정을 행한다. 저분자량 폴리에틸렌(B)의 수성 에멀션 또는 분산액의 일부 액적을 셀에 충전하고, 에멀션농도가 상기 장치의 적절한 범위내에 든 후, 측정을 행하는 통상의 방법에 의해 측정을 행한다.
또, 바인더조성물에 수성 에멀션 또는 분산액을 혼합해서 얻어진 혼합물을 사용하는 것이 간단한 방법이다.
저분자량 폴리에틸렌(B)을 내부이형제로서 사용할 경우, 컬판표면(및 핫프레스표면(플래튼))으로 이동하는 저분자량 폴리에틸렌(B)의 양은 초기에는 불충분하므로, 미리 저분자량 폴리에틸렌(B)을 용융시켜 컬판표면(및 핫프레스표면(플래튼))상에 도포하는 것이 바람직하다.
저분자량 폴리에틸렌(B)을 물속에 분산 또는 유화시키는 방법으로서는, 왁스에멀션의 일반적인 제조방법을 적용할 수 있다. 예를 들면, 저분자량 폴리에틸렌(B)을 용융시킨 후, 해당 용융된 폴리에틸렌(B)을 교반하 에멀션화제(즉, 유화제) 또는 분산제를 함유하는 물에 첨가함으로써, 유화 또는 분산을 행할 수 있다. 또는, 볼밀 등의 분쇄기를 사용해서 유화 또는 분산을 강제로 기계적으로 행하는 것도 가능하다. 이 경우 사용할 수 있는 유화제 또는 분산제로서는, 통상 사용되는 것을 들 수 있다. 구체예로서는, 지방산비누, 로진비누, 알킬술포네이트류, 알킬벤젠술포네이트류, 디알킬아릴술포네이트류, 알킬술포숙시네이트류, 폴리옥시에틸렌알킬술페이트류 및 폴리옥시에틸렌알킬아릴술페이트류 등의 음이온성 계면활성제; 및 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르류, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르류 및 옥시에틸렌프로필렌블록공중합체 등의 비이온성 계면활성제를 들 수 있다. 그러나, 본 발명은 이들 유화제로 한정되는 것은 아니다. 이들 계면활성제는, 단독으로 또는 2종이상 조합해서 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 물(C)은 미리 보드의 재료요소(즉, 리그노셀룰로스 또는 무기분말)에 존재시킬 수 있다. 물(C)은, 적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물(A) 또는 저분자량 폴리에틸렌(B)을 유화 또는 분산시키기 위한 물로서 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 물(C)은 적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물(A)을 경화시키는 데 충분한 양만큼 사용한다.
본 발명에 사용되는 1작용성 알콜(D)의 예로서는, 메탄올 등의 알콜로부터 사작하는 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌옥사이드의 부가중합체를 들 수 있다. 1작용성 알콜(D)중의 에틸렌옥사이드의 반복단위(-CH2CH2-O-)는, 바람직하게는 80 내지 99중량%, 더욱 바람직하게는 90 내지 98중량%이다. 적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물과 1작용성 알콜(D)과의 반응생성물의 유화성의 견지에서, 상기 반복단위의 양은, 바람직하게는 적어도 80중량%이다. 한편, 반응생성물의 안정성의 견지에서, 상기 반복단위의 양은 바람직하게는 기껏해야 99중량%이다. 또한, 1작용성 알콜(D)의 분자량은 200 내지 2,000인 것이 바람직하다. 또, 1작용성 알콜(D)의 분자량이 200이상인 경우, 유화성능이 우수한 반면, 1작용성 알콜(D)의 분자량이 2,000이하인 경우 MDI와의 상용성의 견지에서 바람직하다.
1작용성 알콜(D)이 적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물(A)중에 함유되어 있는 경우, (A)중의 (D)의 함량은, 바람직하게는 0.5 내지 10중량%, 더욱 바람직하게는 2 내지 5중량%이다. 적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물과의 반응생성물로서 얻어진 (A)의 유화성의 견지에서, 사용되는 (D)의 함량은, 바람직하게는 적어도 0.5중량%인 반면, 방수강도의 견지에서, (D)의 함량은 바람직하게는 기껏해야 10중량%이다.
본 발명에서 사용되는 폴리올(E)로서는, 각종 폴리올을 단독으로 혹은 2종이상 혼합해서 사용해도 된다. 구체예로서는, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜, 글리세린, 펜타에리트리톨, 트리메틸올프로판, 소르비톨, 폴리프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 부틸렌글리콜, 트리에탄올아민, 헥산트리올, 과립설탕 및 폴리비닐알콜 등의 다가알콜류 단독; 이들 다가알콜류와 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드 및 부틸렌옥사이드 등의 알킬렌옥사이드류와의 부가중합에 의해 얻어진 폴리에테르폴리올류; 에틸렌디아민 및 o-톨릴렌디아민 등이 아민류와 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드 및 부틸렌옥사이드 등의 알킬렌옥사이드류와의 부가중합에 의해 얻어진 폴리에테르폴리올류; 및 상기 다가알콜류와 아디프산, 피멜산, 세바스산 및 아젤라산 등의 지방족 포화지방산, 말레산, 이타콘산 및 푸마르산 등의 불포화지방산 또는 프탈산 및 테레프탈산 등의 방향족 지방산, 또는 그의 무수물 단독 또는 혼합물과의 반응에 의해 얻어진 폴리에스테르폴리올류 등을 들 수 있다.
단독으로 혹은 2종이상의 혼합물로 사용할 수 있는 폴리올(E)은 바람직하게는 20 내지 900의 OH가를 지닌다. OH가가 20미만인 경우, 얻어진 보드의 탄성이 부족한 반면, OH가가 900을 초과하면, 이소시아네이트와의 반응이 과잉으로 진행하게 된다. 이들 이유로, 폴리올의 OH가는 바람직하게는 20 내지 900, 더욱 바람직하게는 25 내지 600이다. 취급성 및 비용의 견지에서, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜, 글리세린 및 펜타에리트리톨 등의 다가알콜과, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드 및 부틸렌옥사이드 등의 알킬렌옥사이드류와의 부가중합에 의해 얻어진 폴리에테르폴리올을 사용하는 것이 바람직하다.
출발물질로서의 에틸렌디아민 및 o-톨릴렌디아민 등이 아민류와 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드 및 부틸렌옥사이드 등의 알킬렌옥사이드류와의 부가중합에 의해 얻어진 폴리올류를 사용할 경우, 해당 폴리올은 3급아민을 함유하므로, 유기폴리이소시아네이트의 반응성이 향상됨으로써, 가압시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 이 경우, 이소시아네이트기는 적절한 정도로 불활성화되므로, 금속에의 부착성이 저하되어, 사용되는 이형제의 양을 저감시킬 수 있다.
적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물(A)과 폴리올(E)에 있어서, 수산기(-OH)에 대한 이소시아네이트기(-NCO)의 몰비(NCO/OH)는 2 내지 60,000인 것이 바람직하다. 보드성형품의 물리적 강도(즉, 핫프레스후의 불량한 부착의 발생, 코어층부분의 일부의 박리의 발생 또는 소위 블리스터방지)의 견지에서, NCO/OH몰비는 적어도 2인 것이 바람직하다. 한편, 양호한 유화성 또는 분산성을 얻고, 또 가교밀도의 증가를 위한 견지에서, NCO/OH몰비는 최대로 60,000인 것이 바람직하다. NCO/OH몰비는 더욱 바람직하게는 5 내지 50,000, 가장 바람직하게는 6 내지 40,000이다.
폴리올의 작용기의 수는 바람직하게는 2 내지 8개이다. 복수의 작용기를 지닌 알콜을 사용할 경우, 아마도 가교밀도를 증가시키기 위한 이유에서, 보드의 강도가 용이하게 얻어진다. 적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물(A)의 유화성을 향상시키는 동시에 보드의 강도를 증대시키기 위한 목적에서, 다가알콜로서의 작용기의 수는 바람직하게는 2 내지 8, 더욱 바람직하게는 3 내지 6이다.
본 발명에서 사용하는 폴리올(E)에 있어서, 구조내의 (-CH2CH2-O-)의 반복단위가 폴리올(E)의 중량에 대해서 5 내지 70중량% 함유되어 있는 것이 바람직하다. 유화성의 견지에서, (-CH2CH2-O-)의 반복단위의 양은 5중량%이상인 것이 바람직한 반면, 폴리이소시아네이트와의 상용성의 견지에서, 폴리올(E)의 중량에 대해서 70중량%이하인 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 리그노셀룰로스계 재료의 예로서는, 파티클보드, OSB(배향스트랜드보드), 웨이퍼보드 또는 LSL(적층스트랜드재목)용의 목재칩으로서 사용되는 스트랜드칩, 더스트칩 또는 플레이크칩; 하드보드, MDF 또는 절연보드에 사용되는 섬유류; 및 교량줄기, 사탕수수의 설탕짜낸 찌끼(bagasse: 이하, 간단히 "사탕수수찌끼"라고 칭함) 및 쌀겨 등의 농작물 등을 들 수 있다. 이들 원료는 단독으로 혹은 2종이상 조합해서 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 무기재료의 예로서는, 열팽창록울, 진주암, 흑요석, 질석(vermiculite) 또는 시라스에 의해 얻어진 다공질 진주암 또는 다공질 질석, 및 발포시라스, 알루미나, 플라이애쉬(fly ash), 실리카모래, 이판암 등으로부터 기인하는 미세중공의 유리벌룬, 시라스벌룬 등을 들 수 있다. 경량의 성형품을 제조하기 위해, 무기폼(foam)함유품의 벌크밀도는 바람직하게는 0.3g/㎤이하이다. 바인더에의 부착성을 향상시키기 위해, 무기폼함유입자에 대해 실란커플링제 등으로 표면처리를 행할 수 있다.
바인더와 리그노셀룰로스계 재료 또는 무기재료와의 비에 관해서는, 적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물(A) : 리그노셀룰로스계 재료 또는 무기재료의 중량비는 1 : 100 내지 30 : 100범위이고, 바람직하게는 2 : 100 내지 20 : 100이다. 적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물(A)의 양이 리그노셀룰로스계 재료 또는 무기재료 100중량부에 대해 1중량부일 경우, 바인더로서의 효과를 얻을 수 있고, 적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물(A)을 리그노셀룰로스계 재료 또는 무기재료 100중량부에 대해 30중량부 사용할 경우, 보드의 충분한 물성을 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서, 적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물(A), 저분자량 폴리에틸렌(B), 물(C) 및 폴리올(E)의 유화 또는 분산액의 형성의 경우 유화 또는 혼합에 사용되는 기계로서는, 공지의 것을 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 이하의 유화 또는 혼합기계를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 인라인믹서는, 배관중에 회전자/정전자를 지닌 테크니컬형 믹서나 스태틱형 믹서의 어느 것이라도 사용할 수 있다. 또, 각각의 액체를 서로 충돌시켜 혼합하는 유형을 사용하는 것도 가능하다. 구체예로서는, 스태틱형으로서의 A.P.V. 가우린사제품인 케닉스형의 하이드로쉐어 및 라몬드사제품인 라몬드믹서; 및 토쿠슈키카고교사제품인 TK호모믹라인밀 및 에바라키카이사제품인 에바라밀더를 들 수 있다. 고압충돌형으로서는, 대체품으로서 폴리우레탄용의 범용 고압충전기나 고압발포기, 또는 폴리우레탄용의 고압스프레이코팅기를 사용할 수 있다. 또한, 저압발포기도 사용가능하다. 구체예로서는, 마루카카코키사제품인 MEG-HK시리즈, 구스머사제품인 H-2000, 및 토호키카이사제품인 토호 A-250형 등을 들 수 있다. 그러나, 유화 또는 혼합기계용으로는 많은 종류가 있고, 본 발명은, 상기 예시한 유화·혼합기계로 한정되는 것은 아니다. 또한, 원료로서 파티클보드와 같은 폐기칩을 사용하는 리그노셀룰로스보드의 경우, 바인더조성물로부터는 포름알데히드가 발생되지 않지만, 원료로서의 폐기칩으로부터 포름알데히드가 발생된다.
또, 본 발명에 의한 바인더조성물과 조합해서 종래의 포름알데히드계 바인더를 사용할 경우도 있다. 이러한 경우, 표면층 및/또는 코어층부분에 포름알데히드캐쳐(포착제)를 사용하는 것이 바람직하다. 포름알데히트캐쳐(포착체)로서는, 포름알데히드와 반응하는 재료이면 효과적으로 사용할 수 있고, 산의 알루미늄염, 알칼리금속아황산염류 등이 효과적이다. 또한, 이들 물질중, 각각 아미노기를 지닌 요소, 구아닐요소, 멜라민 및 암모니아가 바람직하다.
첨가방법으로서는, 포름알데히드캐쳐(포착제)를 보드의 제작시 보드중에 존재시키는 것이 가능하고, 또한, 바인더조성물에 첨가하는 것도 가능하다. 또, 건조전의 재료요소 또는 블렌더중의 재료요소에 포름알데히드캐쳐(포착제)를 첨가하는 것이 효율적이다.
소망의 효과를 저해하지 않는 한, 본 발명에 의한 적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물(A)은, 자외선흡수제, 산화방지제, 가소제, 실란커플링제, 금속성 촉매, 합성 또는 천연고무라틱스, 아크릴에멀션, 아세트산비닐에멀션, 포발, 발수제, 소포제 등과 조합해서 사용할 수 있다.
저분자량 폴리에틸렌(B)은, 이형효과를 저해하지 않는 한, 천연왁스, 금속비누, 오르가노폴리실록산화합물, 인계 화합물 및 불소계 화합물 등의 종래의 이형성분의 적어도 1종의 부재와 조합해서 사용할 수 있다.
본 발명을 이하의 제조예, 실시예 및 비교예를 참조해서 상세히 설명한다. 함량은 표 1에 표시되어 있다. 이들 각종 예에 있어서, 비 및 백분율은 모두 다른 언급이 없는 한 중량기준에 의한 것이다. 또, 본 발명은 이들 제조예 및 실시예로 제한되는 것은 아니다.
이하의 각종 예 및 표 1에서 사용한 용어는 다음의 의미를 지닌다.
비:
비휘발성 물질기준에 대한 마무리된 보드에 있어서의 구성비
보드의 원료종류:
보드의 제작용의 원료명.
보드의 원료의 수분함량(%):
보드제작전의 건조기준에 대한 원료의 수분함량.
이형성:
보드제작후의 컬판으로부터의 이형성.
보드의 물성:
파괴계수: JIS(일본공업규격)-5905 및 JIS-5908 등에 의해 정상상태에서 휨강도를 측정하였다.
밀도: 21℃, 65%RH에서 밀도를 측정하였다.
제조예 1
1ℓ플라스크에 저분자량 폴리에틸렌(각각 도 1 및 도 2에 표시한 DSC차트 및1H-NMR차트의 특성을 지닌 상품명 "미쯔이 히왁스(Hiwax) 220P", 미쯔이카가쿠사제품) 300g을 넣고, 오일욕속에서 가열하여 115℃에서 용융시켰다. 이와 별도로, 1ℓ플라스틱컵에 증류수 685g을 넣고, 95℃까지 가열하고, 여기에, 알킬황산나트륨(상품명 "에말(Emal) 10", 카오사제품) 15g을 첨가하고, 교반하 용해시켰다. 그 후, 용융된 "미쯔이 히왁스"를 교반하에 상기 플라스크에 "에말 10"수용액을 20㎖/분의 유량으로 첨가하였다. "에말 10"수용액의 첨가종료후, 얻어진 에멀션을 서서히 냉각시켜 "미쯔이 히왁스 220P"의 수성 에멀션분산액을 얻었다. 이 분산액을 분쇄기(상품명 "호모믹라인밀", 토쿠슈키카코교사 제품)에 의해 더욱 분쇄하여 미세분산액을 얻었다. 입자크기의 측정결과(콜터사제품인 상품명 "콜터카운터모델 N4"를 사용해서), 상기 미세분산액의 평균입자직경은 500nm인 것으로 판명되었다. 또한, 활성성분을 10% 함유하도록 이 미세분산액을 물에 첨가한 후, 실시예 1의 시험에 제공하였다.
["미쯔이 히왁스 220P"의 특성]
겔투과크로마토그라피(GPC)에 의한 단분산폴리스티렌으로 환산한 분자량: MN=2,000, MW/MN=2.5
시차주사열량계(DSC)로 측정한 융점: 110℃
밀도(25℃에서): 0.92
분자중의 100개의 탄소원자에 대한 메틸기의 수: 약 4.8
제조예 2
1ℓ플라스크에 저분자량 폴리에틸렌(각각 도 3, 도 4 및 도 5에 표시한 GPC차트, DSC차트 및1H-NMR차트의 특성을 지닌 상품명 "바이센(WEISSEN)-0453", 닛뽄세이로사제품) 200g을 넣고, 오일욕속에서 가열하여 70℃에서 용융시켰다. 이와 별도로, 1ℓ플라스틱컵에 증류수 785g을 넣고, 여기에, 알킬황산나트륨(상품명 "에말(Emal) 10", 카오사제품) 15g을 첨가하고, 교반하 용해시켰다. 그 후, 용융된 "바이센-0453"을 교반하에 상기 플라스크에 "에말 10"수용액을 50㎖/분의 유량으로 첨가하였다. "에말 10"수용액의 첨가종료후, 이와 같이 해서 얻어진 수성 에멀션분산액을 분쇄기(상품명 "호모믹서", 토쿠슈키카코교사 제품)에 의해 분쇄하여 미세분산액을 얻고 나서, 냉각시켰다. 입자크기의 측정결과(콜터사제품, 상품명 "콜터카운터모델 N4"를 사용해서), 상기 미세분산액의 평균입자직경은 5㎛인 것으로 판명되었다. 또한, 활성성분을 20% 함유하도록 이 미세분산액을 물에 첨가한 후, 실시예 5 및 6의 시험에 제공하였다. 실시예 2에 있어서, 물에 분산되기 전의 펠릿은, 그대로 시험에 제공하였다.
["바이센-0453"의 특성]
겔투과크로마토그라피(GPC)에 의한 단분산폴리스티렌으로 환산한 분자량: MN=3,390, MW= 8,480, MW/MN=250
시차주사열량계(DSC)로 측정한 융점: 41.2℃
밀도(25℃에서): 0.89
분자중의 100개의 탄소원자에 대한 메틸기의 수(스펙트럼 4로부터): 약 6.3
제조예 3
1ℓ플라스크에 폴리메릭 MDI(상품명 "코스모네이트 M-400", 미쯔이카가쿠사제품) 1,000g을 넣고, 교반하에 80℃까지 가열하였다. 승온후, 해당 플라스크에 폴리옥시폴리에틸렌모노알콜(상품명 "유니옥스 M-1000", NOF사제품) 50g을 넣고, 해당 혼합물에 대해 질소기류하에 부가반응을 실시하였다. 2시간후, 반응혼합물을 서서히 냉각시킨 후, 실시예 3의 시험에 제공하였다.
제조예 4
제조예 1에 있어서, 저분자량 폴리에틸렌(도 6에 표시한 DSC차트의 특성을 지닌 상품명 "미쯔이 히왁스(Hiwax) 4202E", 미쯔이카가쿠사제품)을 사용한 이외에는, 제조예 1의 방법과 마찬가지로 행하였다. 이와 같이 해서 얻어진 수성 에멀션분산액을 분쇄기(상품명 "호모믹서", 토쿠슈키카코교사 제품)에 의해 더욱 분쇄하여 미세분산액을 얻은 후, 냉각시켰다. 입자크기의 측정결과(콜터사제품인 상품명 "콜터카운터모델 N4"를 사용해서), 상기 미세분산액의 평균입자직경은 10㎛인 것으로 판명되었다. 또한, 활성성분을 30% 함유하도록 이 미세분산액을 물에 첨가한 후, 실시예 3의 시험에 제공하였다.
["미쯔이 히왁스 4202E"의 특성]
겔투과크로마토그라피(GPC)에 의한 단분산폴리스티렌으로 환산한 분자량: MN=2,600, MW/MN=2.50
시차주사열량계(DSC)로 측정한 융점: 105℃
밀도(25℃에서): 0.95
분자중의 100개의 탄소원자에 대한 메틸기의 수: 약 4.7
제조예 5
1ℓ플라스크에 저분자량 폴리에틸렌(각각 도 7, 도 8 및 도 9에 표시한 GPC차트, DSC차트 및1H-NMR차트의 특성을 지닌 상품명 "바이센-0252C", 닛뽄세이로사제품) 300g을 넣고, 오일욕속에서 가열하여 95℃에서 용융시켰다. 이와 별도로, 1ℓ플라스틱컵에 증류수 685g을 넣고, 여기에, 알킬황산나트륨(상품명 "에말(Emal) 10", 카오사제품) 15g을 첨가하고, 교반하 용해시켰다. 그 후, 용융된 "바이센-0252C"를 교반하에 상기 플라스크에 "에말 10"수용액을 계량펌프에 의해 20㎖/분의 유량으로 첨가하였다. "에말 10"수용액의 첨가종료후, 얻어진 에멀션을 점차로 냉각시켜, "바이센-0252C"의 수성 에멀션분산액을 얻었다. 이 분산액을 분쇄기(상품명 "호모믹라인밀", 토쿠슈키카코교사 제품)에 의해 분쇄하여 미세분산액을 얻고 나서, 냉각시켰다. 입자크기의 측정결과(콜터사제품, 상품명 "콜터카운터모델 N4"를 사용해서), 상기 미세분산액의 평균입자직경은 350nm인 것으로 판명되었다. 또한, 활성성분을 30% 함유하도록 이 미세분산액을 물에 첨가한 후, 실시예 4의 시험에 제공하였다.
["바이센-0252C"의 특성]
겔투과크로마토그라피(GPC)에 의한 단분산폴리스티렌으로 환산한 분자량: MN=3,830, MW= 8,930, MW/MN=2.33
시차주사열량계(DSC)로 측정한 융점: 65℃
밀도(25℃에서): 0.91
분자중의 100개의 탄소원자에 대한 메틸기의 수(스펙트럼 2로부터): 약 4.2
실시예 1
[보드의 제작]
교반날이 장착된 블렌더속에 톱밥형태의 미세목재칩(수분함량: 약 9%) 1,560g을 넣고, 폴리올(상품명 "EP-280", 미쯔이카가쿠사제품) 및 제조예 1에서 제조한 저분자량 폴리에틸렌미세분산액(활성성분함량: 10%)을 그대로 0.1 : 100의 비율로 혼합하고, 해당 혼합물을, 고압충돌·혼합스프레이(상품명 "H-2000", 구스머사제품)에 의해 120kgf/㎠의 압력하에, 폴리메릭 MDI(상품명 "코스모네이트 M-200", 미쯔이카가쿠사제품)와 고압충돌시켜, 1 : 1의 중량비로 혼합하였다. 혼합직후, 해당 혼합물을 표 1에 표시한 비율로 상기 블렌더내의 칩속으로 불어넣었다. 그 후, 상기 바인더조성물이 도포된 칩을 꺼내어, 성형후의 보드가 미리 설정된 밀도를 지니도록 칭량하고 나서, 크기 30㎝×30㎝를 지니도록 컬판(철제)에서 균일성형을 행하였다. 얻어진 보드상에 동일한 구성의 컬판을 또 덮고, 해당 조립품에 대해서 하기 조건하에서 핫프레스를 실시하였다. 그 결과, 이형성이 매우 양호했고, 50회 연속제작후에도 컬판에 대한 부착은 전혀 관찰되지 않았다. 이와 같이 해서 제작된 보드에 대해, JIS 규격에 따른 정상상태에서 휨강도를 측정하였다.
[보드의 제작조건]
미리 설정된 두께: 15mm
미리 설정된 밀도: 0.76
매트의 수분함량: 14.3%
핫프레스온도: 180℃
프레스압력: 30kgf/㎠
프레스시간: 3분 30초
NCO/OH가: 14,700
[EP-280의 특성]
작용기의 수: 3
분자량: 약 6,000
OH가: 28
(-CH2CH2-O-)구조의 함량: 40%
실시예 2
[보드의 제작]
MDF제조설비에 침엽수와 활엽수의 혼합물(5/5)로 이루어진 목재칩 및 저분자량 폴리에틸렌(상품명 "바이센-0453", 닛뽄세이로사제품)을 100 : 1.2의 중량비로 넣고, 스팀가압디스크정제조작에 의해 섬유해리처리(defiberation processing)를 행하였다. 폴리메릭 MDI(상품명 "코스모네이트 M-300", 미쯔이카가쿠사제품)를, 기어펌프를 사용해서, 소위 "블로라인"에 의해 원료섬유 1,250중량부(건조)에 대해 100중량부의 양으로 가압하 도포하였다. 그 후, 수분함량이 12%가 될 때까지 섬유를 건조시키고, 성형후의 보드가 미리 설정된 밀도를 지니도록 칭량하고 나서, 크기 30㎝×30㎝를 지니도록 컬판(철제)에서 균일성형을 행하였다. 얻어진 보드상에 동일한 구성의 컬판을 또 덮고, 해당 조립품에 대해서 하기 조건하에서 핫프레스를 실시하였다. 그 결과, 이형성이 매우 양호했고, 50회 연속제작후에도 컬판에 대한 부착은 전혀 관찰되지 않았다. 이와 같이 해서 제작된 보드에 대해, JIS 규격에 따른 정상상태에서 휨강도를 측정하였다.
[보드의 제작조건]
미리 설정된 두께: 12mm
미리 설정된 밀도: 0.72
매트의 수분함량: 약 12%
핫프레스온도: 200℃
프레스압력: 30kgf/㎠
프레스시간: 3분 30초
실시예 3
[보드의 제작]
사탕수수의 설탕을 추출한 후의 폐기작물섬유인 사탕수수찌끼를 태양건조하여 섬유(수분함량: 약 13%)를 얻었다. 다음에, 이 섬유를 햄머밀에 의해 분쇄하여 미세사탕수수찌끼섬유를 얻었다. 교반날이 장착된 블렌더속에 상기 섬유 3,729g을 넣고, 이어서, 제조예 4에서 제조한 저분자량 폴리에틸렌(상품명 "미쯔이 히왁스 4202E", 미쯔이카가쿠사제품)의 미세분산액(활성성분함량; 30%)을 물로 11배 희석하였다. 이 희석액 110g을 300㎖플라스틱컵에 넣고, 또, 제조예 3에서 제조한 자체유화성 폴리메릭 MDI 100g을 넣었다. 이 바인더조성물을 에어스프레이어에 의해 상기 블렌더속의 미세사탕수수찌끼섬유에 혼합하여 도포하였다. 바인더조성물이 도포된 섬유를 꺼내어, 성형후의 보드가 미리 설정된 밀도를 지니도록 칭량하고 나서, 크기 30㎝×30㎝를 지니도록 컬판(철제)에서 균일성형을 행하였다. 얻어진 보드상에 동일한 구성의 컬판을 또 덮고, 해당 조립품에 대해서 하기 조건하에서 핫프레스를 실시하였다. 그 결과, 이형성이 매우 양호했고, 50회 연속제작후에도 컬판에 대한 부착은 전혀 관찰되지 않았다. 이와 같이 해서 제작된 보드에 대해, JIS 규격에 따른 정상상태에서 휨강도를 측정하였다.
[보드의 제작조건]
미리 설정된 두께: 7mm
미리 설정된 밀도: 0.72
매트의 수분함량: 15.8%
핫프레스온도: 190℃
프레스압력: 30kgf/㎠
프레스시간: 2분 30초
실시예 4
[보드의 제작]
사시나무포플러를 링플레이커에 의해 플레이크상태(0.5mm×40mm×80mm)로 형성하고, 오븐에서 건조하였다(수분함량: 약 4%). 이 플레이크 2,500g을 회전드럼형 블렌더속에 넣었다. 다음에, 제조예 5에서 제조한 저분자량 폴리에틸렌(상품명 "바이센-0252C", 닛뽄세이로사제품)의 미세분산액(활성성분함량: 30%)을 물로 13배 희석하고, 이 희석액 216.7g을 에어스프레이어에 의해 상기 플레이크상에 도포하고 나서, 그 위에 폴리메릭 MDI(상품명 "코스모네이트 M-200", 미쯔이카가쿠사제품)를 고압스프레이어에 의해 분사하여 도포하였다. 바인더조성물이 도포된 플레이크를 꺼내어, 성형후의 보드가 미리 설정된 밀도를 지니도록 칭량하고 나서, 크기 30㎝×30㎝를 지니도록 컬판(철제)에서 균일성형을 행하였다. 성형시에, 3층구조를 채용하고, 표면층 : 코어층 : 표면층의 중량비는 2 : 6: 2로 설정하였다. 또한, 표면층의 섬유방향이 코어층의 섬유방향에 대해 직교하도록 성형을 행하였다. 다음에, 얻어진 보드상에 동일한 구성의 컬판을 또 덮고, 해당 조립품에 대해서 하기 조건하에서 핫프레스를 실시하였다. 그 결과, 이형성이 매우 양호했고, 50회 연속제작후에도 컬판에 대한 부착은 전혀 관찰되지 않았다. 이와 같이 해서 제작된 보드에 대해, JIS 규정에 따라 정상상태에서 휨강도를 측정하였다.
[보드의 제작조건]
미리 설정된 두께: 20mm
미리 설정된 밀도: 0.64
매트의 수분함량: 12.0%
핫프레스온도: 200℃
프레스압력: 30kgf/㎠
프레스시간: 3분 30초
실시예 5
[보드의 제작]
시라스의 열발포에 의해 제조한 미세중공입자인 소위 "시라스벌룬"(벌크밀도: 약 0.3g/㎤, 수분함량: 0.1%) 1,672g을 회전드럼형 블렌더속에 넣었다. 다음에, 폴리올(상품명 "EP-3033", 미쯔이카가쿠사제품) 및 제조예 2에서 제조한 저분자량 폴리에틸렌(상품명 "바이센-0453", 닛뽄세이로사제품)의 미세분산액(활성성분함량: 20%)을 물로 3배 희석하였다. 이 희석액 150g을 에어스프레이어에 의해 상기 시라스벌룬상에 도포하고 나서, 그 위에 폴리메릭 MDI(상품명 "코스모네이트 M-700", 미쯔이카가쿠사제품)를 분사하여 도포하였다. 바인더조성물이 도포된 시라스벌룬을 꺼내어, 성형후의 보드가 미리 설정된 밀도를 지니도록 칭량하고 나서, 크기 30㎝×30㎝를 지니도록 컬판(철제)에서 균일성형을 행하였다. 다음에, 얻어진 보드상에 동일한 구성의 컬판을 또 덮고, 해당 조립품에 대해서 하기 조건하에서 핫프레스를 실시하였다. 그 결과, 이형성이 매우 양호했고, 50회 연속제작후에도 컬판에 대한 부착은 전혀 관찰되지 않았다. 이와 같이 해서 제작된 보드에 대해, JIS 규정에 따라 정상상태에서 휨강도를 측정하였다.
[보드의 제작조건]
미리 설정된 두께: 20mm
미리 설정된 밀도: 0.40
매트의 수분함량: 8.0%
예비프레스압력: 25kgf/㎡
예비프레스온도: 80℃
프레스압력: 개방
핫프레스온도: 160℃
프레스시간: 20분
[EP-3033의 특성]
작용기의 수: 4
분자량: 약 6,600
OH가: 34
(-CH2CH2-O-)구조의 함량: 14%
실시예 6
[보드의 제작]
침엽수와 활엽수의 혼합물(5/5)로 이루어진 목재칩에 대해서, 스팀가압디스크정제조작에 의해 섬유해리처리를 실시하였다. 이와 같이 해서 얻어진 섬유를 MDF제조설비에 넣고, 에어스프레이어에 의해 제조예 2에서 제조한 저분자량 폴리에틸렌(상품명 "바이센-0453", 닛뽄세이로사제품)을 100 : 0.5의 중량비로 도포하였다. 또한, 그 위에, 폴리메릭 MDI(상품명 "코스모네이트 M-300", 미쯔이카가쿠사제품)를, 무공기스프레이건을 사용해서, 원료섬유 1,250중량부(건조)에 대해 100중량부의 양으로 도포하였다. 그 후, 수분함량이 12%가 될 때까지 섬유를 건조시키고, 성형후의 보드가 미리 설정된 밀도를 지니도록 칭량하고 나서, 크기 30㎝×30㎝를 지니도록 컬판(철제)에서 균일성형을 행하였다. 얻어진 보드상에 동일한 구성의 컬판을 또 덮고, 해당 조립품에 대해서 하기 조건하에서 핫프레스를 실시하였다. 그 결과, 이형성이 매우 양호했고, 50회 연속제작후에도 컬판에 대한 부착은 전혀 관찰되지 않았다. 이와 같이 해서 제작된 보드에 대해, JIS 규정에 따라 정상상태에서 휨강도를 측정하였다.
[보드의 제작조건]
미리 설정된 두께: 12mm
미리 설정된 밀도: 0.72
매트의 수분함량: 약 12%
핫프레스온도: 180℃
프레스압력: 30kgf/㎠
프레스시간: 3분 30초
비교예 1
[보드의 제작]
교반날이 장착된 블렌더속에 톱밥형태의 미세목재칩(수분함량: 약 0.0%) 1,430g을 넣은 다음에, 저분자량 폴리에틸렌(상품명 "바이센-0252C", 닛뽄세이로사제품)의 분말 10g을 혼합하였다. 그 후, 상기 블렌더속의 칩상에 스프레이어에 의해 폴리메릭 MDI(상품명 "코스모네이트 M-200", 미쯔이카가쿠사제품) 100g을 불어 넣었다. 칩을 꺼내, 성형후의 미리 설정된 밀도를 지니도록 칭량하고 나서, 크기 30㎝×30㎝를 지니도록 컬판(철제)에서 균일성형을 행하였다. 얻어진 보드상에 동일한 구성의 컬판을 또 덮고, 해당 조립품에 대해서 하기 조건하에서 핫프레스를 실시하였다. 그 결과, 보드는 불충분한 경화성으로 인해 성형이 되지 않았다. 따라서, 보드의 평가는 행할 수 없었다.
[보드의 제작조건]
미리 설정된 두께: 15mm
미리 설정된 밀도: 0.76
매트의 수분함량: 0.0%
핫프레스온도: 180℃
프레스압력: 30kgf/㎠
프레스시간: 3분 30초
비교예 2
[보드의 제작]
침엽수와 활엽수의 혼합물(5/5)로 이루어진 목재칩에 대해서 스팀가압디스크정제조작에 의해 섬유해리처리를 행하였다. 폴리메릭 MDI(상품명 "코스모네이트 M-200", 미쯔이카가쿠사제품)를, 고압펌프를 사용해서, 소위 "블로라인"에 의해 원료섬유 1,250중량부(건조)에 대해 100중량부의 양으로 가압하 도포하였다. 그 후, 수분함량이 12%가 될 때까지 섬유를 건조시키고, 성형후의 보드가 미리 설정된 밀도를 지니도록 칭량하고 나서, 크기 30㎝×30㎝를 지니도록 컬판(철제)에서 균일성형을 행하였다. 얻어진 보드상에 동일한 구성의 컬판을 또 덮고, 해당 조립품에 대해서 하기 조건하에서 핫프레스를 실시하였다. 그 결과, 보드가 컬판에 현저하게 부착되었으므로, 해당 보드의 평가는 행할 수 없었다.
[보드의 제작조건]
미리 설정된 두께: 12mm
미리 설정된 밀도: 0.72
매트의 수분함량: 약 12%
핫프레스온도: 200℃
프레스압력: 30kgf/㎠
프레스시간: 3분 30초
얻어진 결과를 표 1에 요약한다.
구성 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 비교예1 비교예2
(A)유기폴리이소시아네이트 종류 M-200 M-300 M-400 M-200 M-700 M-200 M-200 M-200
비 100 100 100 100 100 100 100 100
(B)저밀도폴리에틸렌 종류 220P 바이센-0453 4202E 바이센-0252C 바이센-0453 바이센-0453 바이센-0252C -
비 10 15 3 5 10 0.5 10 -
형상 10%분산액 펠릿 30%분산액 30%분산액 20%분산액 20%분산액 분말 -
(C)물 있음 있음 있음 있음 있음 있음 없음 있음
(D)1작용성 알콜 종류 - - M-1000 - - - - -
비 - - 5.0 - - - - -
(E)폴리올 종류 EP-280 - - - EP-3033 - - -
비 0.1 - - - 3.0 - - -
보드의 원료 종류 목재칩 목재섬유 사탕수수찌끼 목재플레이크 시라스벌룬 목재섬유 목재칩 목재섬유
수분함량(%) 9 13 4 0 0
비 1,430 1,250 3,300 2,500 1,670 1,250 1,430 1,250
이형성 양호 양호 양호 양호 양호 양호 측정불가능 불량
물성
휨강도(N/㎟) 21.8 35.6 18.6 36.6 3.6 34.2 - -
밀도(g/㎤) 0.76 0.72 0.72 0.64 0.40 0.72 0.76 0.72
이상, 본 발명의 바인더조성물 및 보드의 제작방법을 사용해서 원료로서 리그노셀룰로스 및/또는 무기재료로 이루어진 핫프레스성형보드의 제작시, 이소시아네이트바인더를 핫프레스성형에 사용하더라도, 핫프레스판으로부터 보드의 이형성이 영구히 양호하고, 생산성이 현저하게 향상된다. 이와 동시에, 얻어진 보드는, 물성이 우수하고, 또한, 저흡습성의 선형팽창계수를 지닌다. 또한, 종래의 포름알데히드계 바인더를 사용하지 않으므로, 성형보드로부터의 포름알데히드의 방출을 저감하거나 없앨 수 있으므로, 환경오염의 문제가 없다.

Claims (24)

  1. (A) 적어도 2개의 이소시아네이트기 또는 그의 반응생성물을 지닌 화합물,
    (B) 저분자량 폴리에틸렌 및
    (C) 물을 함유하는 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 이소시아네이트기 또는 그의 반응생성물을 지닌 화합물(A) : 저분자량폴리에틸렌(B)의 중량비는 1 : 0.001 내지 1 : 1인 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)의 겔투과크로마토그라피에 의한 수평균분자량(MN)은 단분산폴리스티렌으로 환산해서 500 내지 7,000인 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)의 겔투과크로마토그라피에 의한 수평균분자량(MN)은 단분산폴리스티렌으로 환산해서 1,000 내지 6,000인 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)의 겔투과크로마토그라피에 의한 수평균분자량(MN)에 대한 중량평균분자량(MW)의 비는 1.2 내지 3.0인 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)의 겔투과크로마토그라피에 의한 수평균분자량(MN)에 대한 중량평균분자량(MW)의 비는 1.5 내지 3.0인 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)은 분기형 구조를 지닌 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)의 밀도는 0.800 내지 0.980인 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)의 밀도는 0.800 내지 0.925인 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)은 -OH, -COOH 및 -CHO로 이루어진 군으로부터 선택된 작용기를 지닌 동시에 0.940을 초과하는 밀도를 지닌 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)은 30℃ 내지 120℃에서 시차주사열량계(DSC)에 의한 흡열피크를 지닌 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)은 40℃ 내지 110℃에서 시차주사열량계(DSC)에 의한 흡열피크를 지닌 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)은, 해당 저분자량폴리에틸렌(B)중에 100개의 탄소원자에 대해 적어도 2개의 메틸기탄소원자를 지닌 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  14. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)은, 해당 저분자량폴리에틸렌(B)중에 100개의 탄소원자에 대해 적어도 3개의 메틸기탄소원자를 지닌 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  15. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 저분자량 폴리에틸렌(B)은, 분산매체로서 물(C)로 이루어진 수성 분산액으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 분산매체로서 물(C)로 이루어진 저분자량 폴리에틸렐(B)의 수성 에멀션 또는 현탁액의 평균입자크기가 100 내지 10,000nm인 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  17. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 적어도 2개의 이소시아네이트기 또는 그의 반응생성물을 지닌 화합물(A)은, (-CH2CH2-O-)의 반복단위를 80 내지 99중량% 지닌 1작용성 알콜(D)의 반응생성물과, 적어도 2개의 이소시아네이트기를 지닌 화합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  18. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 적어도 2개의 이소시아네이트기 또는 그의 반응생성물을 지닌 화합물(A)은, 그의 구조중에 (-CH2CH2-O-)의 반복단위를 5 내지 70중량% 지닌 2작용성 내지 8작용성 폴리올(E)을 이용해서 물속에 유화 또는 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  19. 제 18항에 있어서, 적어도 2개의 이소시아네이트기 또는 그의 반응생성물을 지닌 화합물(A), 저분자량 폴리에틸렌(B), 물(C) 및 폴리올(E)은, 인라인 믹서를 이용해서 수성 분산액형태로 형성하고 나서 사용하는 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  20. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 적어도 2개의 이소시아네이트기 또는 그의 반응생성물을 지닌 화합물(A)은, 폴리메릭 MDI(폴리메틸렌 폴리페닐 디이소시아네이트)인 것을 특징으로 하는 바인더조성물.
  21. 리그노셀룰로스계 재료와 바인더를 사용해서 보드를 제작하는 보드의 제작방법에 있어서, 상기 바인더가 제 1항 내지 제 20항중 어느 한 항에 기재된 바인더조성물인 것을 특징으로 하는 보드의 제작방법.
  22. 무기재료와 바인더를 사용해서 보드를 제작하는 보드의 제작방법에 있어서, 상기 바인더가 제 1항 내지 제 20항중 어느 한 항에 기재된 바인더조성물인 것을 특징으로 하는 보드의 제작방법.
  23. 제 21항에 기재된 방법에 의해 얻어진 것을 특징으로 하는 보드.
  24. 제 22항에 기재된 방법에 의해 얻어진 것을 특징으로 하는 보드.
KR10-2000-7006389A 1998-10-13 1998-10-13 바인더조성물을 함유해서 이루어진 보드 KR100369729B1 (ko)

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