JP4065595B2 - 接着剤組成物、および該接着剤組成物を使用したボードの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、リグノセルロース類および/または無機材料を主原料とした熱圧成型ボードの製造方法に関する。リグノセルロース類を主原料として用いた成型品は、リグノセルロースが木質削片の場合パーティクルボードと称され、パーティクルボードの他に大型のチップを用いるウェイファーボード、細長いチップ(ストランド)を一定方向に配列させたオリエンテッドストランドボード(OSB)、木質繊維の場合インシュレーションボード、ハードボード、中質繊維板(MDF)と称され、また無機材料としてはロックウールやシラスを主原料として生産される。これらボードの用途としては床材、壁材、ドア材、防音材、断熱材、畳心材、家具部材、自動車部材、床下地材などに使用されている。
【0002】
【従来の技術】
従来、パーティクルボード、ウェイファーボード、OSB、インシュレーションボード、ハードボード、中質繊維板や籾殻を成型してなる籾殻ボードやコーリャン茎を成型してなるコーリャンボード、無機材料を原料として製造される無機ボード等(以下ボードという。)の成型の為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、メラミン尿素樹脂、フェノール樹脂、フェノールメラミン樹脂、メラミンフェノール樹脂等(以下ホルマリン系接着剤という。)が広く用いられている。ホルマリン系接着剤は安価で接着力に優れ、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接着剤の熱圧成型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、従来その対策としては、放出ホルマリンを低減化させるため、実際の使用に当たってはホルマリン系接着剤中の遊離ホルマリン量を少なく(ホルマリン系接着剤のホルマリン対フェノール、メラミン又は尿素のモル比を小さく)したり、ホルマリン系接着剤の配合時に、ホルマリンキャッチャー剤が添加されている。また一方の手段として、非ホルマリン系接着剤である、イソシアネート系接着剤のボードへの利用が提案されている(特開昭57−131538号公報、特開昭57−147567号公報など)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ボード熱圧成型用接着剤としてイソシアネート系接着剤を用い熱圧成型した場合、その優れた接着性のため、熱盤(金属)への付着を生じる。その結果、熱盤からの付着物の除去には多大な労力を費やすとともに、除去後の成型物は損傷し、商品としての価値を損失してしまう。
【0004】
この問題を解決するため、金属からの離型性を向上させる有機ポリイソシアネートへの添加剤(内部離型剤と称する)の検討も行われている。例えば、有機ポリイソシアネートへのアルキルリン酸塩またはピロリン酸塩(特公平03−8068号公報)、スルホン化化合物(特公平05−38309号公報)、ワックスおよび液体エステル(特公平04−54390号公報)、脂肪族カルボン酸(特開昭58−36430号公報)、モンタンワックス及び/又はカルナバワックス(特公平3−21321号公報)などが提案されている。さらに出願人は、ウレタン化合物の効果的な離型剤である、脂肪酸の金属石鹸(特開昭60−30306号公報)についても提案している。
【0005】
また、他の方法としては、離型剤を直接熱盤へ熱圧前に塗布(外部離型剤と称する)しておく方法が提案されている。例えば、金属石鹸を用いた離型層の形成(特開昭52−154875号公報)、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号明細書)などがある。
【0006】
しかしながら、上記いずれの方法においても種々の問題があり、実際の現場での長期使用に耐えうるものではなく、現在のところ満足する技術は殆どない。例えば、内部離型剤では、多くのものは効果が少なく、充分な効果を得るためには大量に樹脂中へ添加しなくてはならない。その結果、樹脂比率は低下し、ボード物性の低下を招く。さらにワックス類の大量の添加はボード表面の塗れ性を悪化させ、二次加工用途への使用を困難なものにする。一方で、外部離型剤単独使用では表面の耐性に問題があるため頻繁な再塗布の必要が生じるため、多段プレスなどへの実使用に当たっては多大な労力を要し、生産性の低下が著しい。そのため、一部のボード工場では、熱盤に触れない内部の層だけに有機ポリイソシアネート系接着剤を使用し、熱盤に接触する表裏面層については、従来のホルマリン系接着剤を使用した例や、または樹脂未含浸のチップで成型物をカバーし熱圧処理する(仏国公開公報第2199285号)といった例も観られる。
【0007】
さらに、熱板そのものの材質に改良を加えた例としては、パーチクルボードと接触する金属表面としてマグネシウム及び/又は亜鉛から選ばれる金属を用いる(特公平3−65241号公報)といった例も見られるが、この場合には大判の熱圧盤をメッキ処理する必要があり、既設の工場の場合多大な労力を要する。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意研究の結果、リグノセルロース類又は無機材料を主原料とした熱圧成型ボードの製造方法に関し、その接着剤に使用する離型剤成分として低分子量低密度ポリエチレンを使用することによって熱盤からの恒久的に良好な離型性が得られることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【0009】
即ち本発明は、次の(1)〜(20)を提供するものである。
【0010】
(1) 有機ポリイソシアネート系化合物(A)と低分子量低密度ポリエチレン(B)および水(C)を含有し、
低分子量低密度ポリエチレン(B)のゲル浸透クロマトグラフィーによる数平均分子量(MN)が、単分散ポリスチレン換算で500〜7000であり、
有機ポリイソシアネート系化合物(A)を、その構造中に(−CH 2 CH 2 −O−)の繰り返し単位を5〜70重量%含む2〜8官能のポリオール類(E)を使用して水中に乳化又は分散させて使用する
ことを特徴とする接着剤組成物。
【0011】
(2) 有機ポリイソシアネート系化合物(A)と低分子量低密度ポリエチレン(B)の使用重量比率がA:B=1:0.001〜1であることを特徴とする(1)記載の接着剤組成物。
【0012】
(3) 低分子量低密度ポリエチレン(B)の25℃における密度が、0.800〜0.930であることを特徴とする(1)又は(2)記載の接着剤組成物。
【0013】
(4) 低分子量低密度ポリエチレン(B)の25℃における密度が、0.850〜0.920であることを特徴とする(1)又は(2)記載の接着剤組成物。
【0015】
(5) 低分子量低密度ポリエチレン(B)のゲル浸透クロマトグラフィーによる数平均分子量(MN)が、単分散ポリスチレン換算で1000〜6000であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の接着剤組成物。
【0016】
(6) 低分子量低密度ポリエチレン(B)のゲル浸透クロマトグラフィーによる重量平均分子量(MW)と数平均分子量(MN)の比であるMW/MNが、1.2〜3.0であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の接着剤組成物。
【0017】
(7) 低分子量低密度ポリエチレン(B)のゲル浸透クロマトグラフィーによる重量平均分子量(MW)と数平均分子量(MN)の比であるMW/MNが、1.5〜3.0であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の接着剤組成物。
【0018】
(8) 低分子量低密度ポリエチレン(B)の示差走査熱量計(DSC)による吸熱ピークが、40℃〜120℃であることを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載の接着剤組成物。
【0019】
(9) 低分子量低密度ポリエチレン(B)の示差走査熱量計(DSC)による吸熱ピークが、45℃〜100℃であることを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載の接着剤組成物。
【0020】
(10) 低分子量低密度ポリエチレン(B)が、該低分子量低密度ポリエチレン(B)中の炭素100個に対し、メチル基炭素を2個以上含むことを特徴とする(1)〜(9)のいずれかに記載の接着剤組成物。
【0021】
(11) 低分子量低密度ポリエチレン(B)が、該低分子量低密度ポリエチレン(B)中の炭素100個に対し、メチル基炭素を3個以上含むことを特徴とする(1)〜(9)のいずれかに記載の接着剤組成物。
【0022】
(12) 低分子量低密度ポリエチレン(B)を、水(C)を用いて水乳化または分散液として使用することを特徴とする(1)〜(11)のいずれかに記載の接着剤組成物。
【0023】
(13) 低分子量低密度ポリエチレン(B)を、水(C)を用いて水乳化または分散液とした時の該水乳化または分散液のレーザー式粒子径測定装置による平均粒子径が、100〜10000nmであることを特徴とする(12)記載の接着剤組成物。
【0024】
(14) 有機ポリイソシアネート系化合物(A)が、その構造中に(−CH2CH2−O−)の繰り返し単位を80〜99重量%含む単官能アルコール類(D)と該有機ポリイソシアネート系化合物(A)と一部反応したものを含有することを特徴とする(1)〜(13)のいずれかに記載の接着剤組成物。
【0026】
(15) 有機ポリイソシアネート系化合物(A)、低分子量低密度ポリエチレン(B)、水(C)及びポリオール類(E)をインラインミキサーを用いて水乳化または分散液としてから使用することを特徴とする(14)記載の接着剤組成物。
【0027】
(16) 有機ポリイソシアネート系化合物(A)が、ポリメリックMDIであることを特徴とする(1)〜(15)のいずれかに記載の接着剤組成物。
【0028】
(17) リグノセルロース系材料と接着剤を用いてボードを製造する方法であって、該接着剤が、(1)〜(16)のいずれかに記載の接着剤組成物を使用することを特徴とするボードの製造方法。
【0029】
(18) 無機系材料と接着剤を用いてボードを製造する方法であって、該接着剤が、(1)〜(16)のいずれかに記載の接着剤組成物を使用することを特徴とするボードの製造方法。
【0030】
(19) (17)記載の方法により得られるボード。
【0031】
(20) (18)記載の方法により得られるボード。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を構成する成分に関して詳細に説明する。
【0033】
本発明において、接着剤組成物の成分中で、有機ポリイソシアネート系化合物(A)は実質的な接着剤成分であり、低分子量低密度ポリエチレン(B)は実質的な離型剤成分である。水(C)は有機ポリイソシアネート系化合物(A)の硬化に必要な活性水素含有化合物である。また単官能アルコール類(D)は有機ポリイソシアネート系化合物(A)の水中への乳化・分散助剤であり、ポリオール類(E)は有機ポリイソシアネート系化合物(A)の水中への乳化・分散助剤であるとともに架橋密度を向上させ、ボード物性に寄与する。
【0034】
本発明において使用する(A)の有機ポリイソシアネート系化合物としては、例えばジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート(ポリメリックMDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、ナフタレンジイソシアネート等の芳香族イソシアネート及びポリイソシアネート類のほか、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、リジンメチルエステルジイソシアネート類の脂肪族イソシアネート及びポリイソシアネート類、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、水添トリレンジイソシアネート等の脂環式イソシアネート及びポリイソシアネート類が挙げられるが、毒性や価格の面よりポリメリックMDIの使用が好ましい。また、前記ポリメリックMDIに単官能ポリエーテルアルコールまたは単官能ポリエステルアルコールを付加した自己乳化型MDIも有効である。
【0035】
本発明に於いて使用する(B)の低分子量低密度ポリエチレンとしては、分岐構造を持つものが良い。分岐の程度を示す因子としては、密度、分子構造中のメチル基(−CH3)の数、融点などが挙げられ、各々密接な関係がある。
【0036】
25℃における密度は0.800〜0.930が好ましく、さらに好ましくは0.850〜0.920であり、最も好ましいのは0.875〜0.915である。上記密度の範囲で良好な離型効果が得られる。また、示差走査熱量計(DSC)による測定の吸熱ピークの頂点を融点と規定した場合、低分子量低密度ポリエチレン(B)の融点は40℃〜120℃が好ましく、さらに好ましくは45〜100℃である。融点が上記範囲で良好な離型効果が得られる。
【0037】
また、分子構造中のメチル基の数はH1NMRにより測定でき、低分子量低密度ポリエチレン(B)中の炭素100個中のメチル基の個数は2個以上が好ましい。より好ましくは3個以上、さらにより好ましくは4個以上である。炭素100個中のメチル基の個数が2個以上では充分な離型効果が得られる。
【0038】
また分子量はゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定できるが、低分子量低密度ポリエチレン(B)の数平均分子量(MN)は単分散ポリスチレン換算で500〜7000が好ましく、さらに好ましくは1000〜6000である。この数平均分子量(MN)が上記範囲で好ましい離型効果が得られる。また、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって得られる重量平均分子量(MW)と数平均分子量(MN)の比MW/MNは1.2〜3.0であることが好ましく、さらに好ましくは1.5〜3.0である。MW/MN比が上記範囲で好ましい離型効果が得られる。
【0039】
なお、低分子量低密度ポリエチレン(B)は上記物性値を持つものであれば、製造方法等に特に限定はなく、例えば、直接エチレンまたはエチレンとα−オレフィンを(共)重合したもの、高分子量ポリエチレンを熱分解して得られるもの、パラフンワックス等特に限定されない。
【0040】
また、低分子量低密度ポリエチレン(B)の有機ポリイソシアネート系化合物(A)に対する使用量は、重量比率でA:B=1:0.001〜1が好ましい。(B)の量が0.001未満では充分な離型効果が得られにくい傾向にあり、1を超えると離型効果に影響はないが過剰な添加は工業的に意味がない。
【0041】
本発明の低分子量低密度ポリエチレン(B)の使用方法としては、ボードとコール盤(及び熱圧プレス表面(プラテン))の間に存在すれば良く、その方法・形態は限定されない。例えばコール盤(及び熱圧プレス表面(プラテン))表面に直接塗布しても良いし、原料エレメント(例えばパーティクルボードの場合はチップ、MDFなどの繊維板の場合はファイバー、OSBではストランド、無機ボードの場合は無機粉粒体など)と混合して使用しても良い。混合する場所はリグノセルロースボードの場合エレメントの乾燥前でも良いし、接着剤組成物と同時期にブレンダーやブローライン(MDFの場合)で混合しても良い。通常、接着剤組成物と混合して使用するのが望ましい。
【0042】
連続した離型効果を得るためには低分子量低密度ポリエチレン(B)は水乳化・分散液とし、内部離型剤として使用するのが好ましく、レーザー式粒子径測定装置による粒子径が100〜10000nmとするのがさらに好ましい。また水乳化・分散液を接着剤組成物中へ混合し使用するのが工業的に好ましい。
【0043】
また、内部離型剤として使用する場合には、当初コール盤(及び熱圧プレス表面(プラテン))表面への低分子量低密度ポリエチレン(B)の移動する量が不足するため、事前にコール盤(及び熱圧プレス表面(プラテン))へ低分子量低密度ポリエチレン(B)を溶融塗布しておくことが望ましい。
【0044】
低分子量低密度ポリエチレン(B)を水中に分散・乳化する方法としては一般的なワックスエマルション製造の方法が適用される。水もしくは乳化剤または分散剤を含む水中に低分子量低密度ポリエチレン(B)を溶融後攪拌添加し乳化・分散しても良いし、ボールミル等の粉砕器を用いて機械的に強制乳化・分散しても良い。この場合に使用する乳化剤または分散剤としては一般的に使用されているもので良く、脂肪酸石鹸、ロジン酸石鹸、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ジアルキルアリールスルホン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルアリール硫酸塩等のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、オキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマー等のノニオン性界面活性剤が挙げられるが、本発明はこれらの乳化剤に限定されるものではない。また、これらの界面活性剤は単独で使用しても良いし、二種類以上を組み合わせて使用しても良い。
【0045】
本発明において使用する水(C)はボードの材料エレメント(すなわちリグノセルロース類、または無機粉粒体)中に予め存在させても良いが、好ましいのは有機ポリイソシアネート系化合物(A)または低分子量低密度ポリエチレン(B)の乳化・分散用の水として使用することである。
【0046】
従って、水(C)の使用量としては、有機ポリイソシアネート系化合物(A)が硬化するのに充分な量があれば良い。
【0047】
本発明において使用する単官能アルコール類(D)としては、メタノール等のアルコール類を出発物質としたエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドの付加重合物が挙げられる。該単官能アルコール類(D)中のエチレンオキサイドの繰り返し単位である(−CH2CH2−O−)が占める重量%は80〜99重量%が好ましく、さらに好ましくは90〜98%である。80重量%未満では有機ポリイソシアネート系化合物(A)との反応物の水中への乳化性が悪化し、また99重量%を超えると、親水性が強すぎるため有機ポリイソシアネート系化合物(A)との反応物の安定性が得られにくい傾向がある。また、単官能アルコール類(D)の分子量としては、200〜2000が好ましい。200未満では乳化性能が劣り、2000を超えるとMDIとの相溶性が劣り、実用性に劣る傾向がある。
【0048】
有機ポリイソシアネート系化合物(A)と単官能アルコール類(D)の使用比率(重量比率)は、A:D=100:0.5〜10が好ましい。さらに好ましくはA:D=100:2〜5である。Dの値(使用比率)が0.5未満では乳化性が悪化する傾向にあり、Dの値(使用比率)が10を超えると有機ポリイソシアネート系化合物(A)との反応物の乳化性は向上するが、ボードの耐水強度が低下する傾向にある。
【0049】
本発明において使用するポリオール類(E)としては、具体的には、例えば、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、ポリプロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ブチレングリコール、トリエタノールアミン、ヘキサントリオール、グラニュー糖、ポリビニルアルコール等の多価アルコール単独、またはこれら多価アルコールおよびエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイド類との付加重合によって得られるポリエーテルポリオール、またはエチレンジアミン、オルソトルエンジアミンなどのアミン類とエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイド類との付加重合によって得られるポリエーテルポリオール、および上記多価アルコールとアジピン酸、ヒメリン酸、セバシン酸、アゼライン酸などの脂肪族飽和脂肪酸、マレイン酸、イタコン酸、フマール酸などの不飽和脂肪酸、およびフタール酸、テレフタール酸などの芳香族脂肪酸或いはそれらの無水物の単独または混合物との反応によって得られるポリエステルポリオールなどの各種ポリオールの単独または二種以上の混合物が挙げられる。
【0050】
本発明においては上記ポリオール類(E)の単独または二種以上の混合物に用いられるポリオールのOH価としては20〜900が好ましい。OH価が20未満では得られたボードの弾性が得られにくくなる場合があり、OH価が900を超えるとイソシアネートとの反応が速すぎる場合がある。そのためポリオールのOH価は20〜900が好ましく、さらに好ましくは25〜600である。また、本発明で使用するポリオールの種類としては、取り扱いや価格面よりプロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールとエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイド類との付加重合によって得られるポリエーテルポリオールの使用が好ましい。
【0051】
また、既述のエチレンジアミン、トリエタノールアミン、オルトトルエンジアミン等を出発物質としエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイド類との付加重合によって得られるポリオールを使用した場合、ポリオールが3級アミンを含有するため有機ポリイソシアネートの反応性が向上し、プレス時間を短縮する事が出来る。さらにその場合、適度にイソシアネート基が失活するため金属への付着力が弱まり、離型剤の使用量を低減できる。
【0052】
有機ポリイソシアネート系化合物(A)とポリオール類(E)において、イソシアネート基(−NCO)と水酸基(−OH)のモル比(NCO/OH)は2〜60000が好ましい。この比が2未満の場合、残存NCOが接着剤中に少な過ぎて、ボード成型品の物理的強度が得られにくい傾向にあり、熱圧後接着不良を生じ、芯層部の一部に剥離を生じる、いわゆるパンクの原因となる場合がある。また、60000を超える場合には乳化・分散効果が得られにくい傾向にあるのと架橋密度が低くなる傾向にあるため好ましくない。好ましくはNCO/OHのモル比は5〜50000であり、さらに好ましくは6〜40000である。
【0053】
また、ポリオールの官能基数は2〜8が好ましい。単官能基アルコールを用いた場合、有機ポリイソシアネート系化合物(A)の乳化には効果があるが、架橋密度が上がらないためかボードの強度が得られにくい傾向にある。有機ポリイソシアネート系化合物(A)の乳化及びボードの強度向上の目的には多価アルコールとしての官能基数は2〜8であり、より好ましくは官能基数が3〜6である。本発明で使用するポリオール類(E)としては、その構造中の(−CH2CH2−O−)の繰り返し単位を該ポリオール類(E)の重量に対して5〜70重量%含有することが好ましい。5重量%未満では、乳化性能が不足する傾向にあるため好ましくなく、また70重量%を超えるとポリイソシアネートとの相溶性が不足する傾向にあるため、やはり好ましくない。
【0054】
本発明で使用するリグノセルロース系材料としては、パーティクルボードや、OSB(オリエンテッド・ストランド・ボード)、ウェイファーボード、LSL(ラミネーテッド・ストランド・ランバー)に使用される木質削片であ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及びコーリャン茎、バガス、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種類以上を組み合わせて使用しても良い。
【0055】
一方、無機系材料としてはロックウール、真珠岩、黒曜岩、ヒル石、シラス等を加熱発泡させた多孔質のパーミライトやバーミキュライト、発泡シラス、ガラスやアルミナ、フライアッシュ、硅砂、貢岩等を原料とし微小中空体としたガラスバルーン、シラスバルーン等である。軽量な成型体を得るためには、無機質含泡粒子のかさ密度は、0.3g/cm3以下が望ましい。無機質含泡粒子は、結合剤との接着性を向上させるため、シランカップリング剤等を用いた表面処理を行った物でも良い。
【0056】
また、接着剤とリグノセルロース系材料または無機系材料との使用比率は、接着剤中の有効成分である有機イソシアネート系化合物(A)とリグノセルロース系材料または無機系材料とが重量比で2:100〜30:100の範囲であり、好ましくは3:100〜20:100の範囲である。有機イソシアネート系化合物(A)が、リグノセルロース系材料または無機系材料100重量部に対して、2重量部未満では接着剤としての効果が得られにくい傾向にあり、30重量部で十分なボード物性が得られるため、30重量部を超える量の接着剤を使用しても工業的に無駄である。
【0057】
本発明において、有機ポリイソシアネート系化合物(A)、低分子量低密度ポリエチレン(B)、水(C)、及びポリオール類(E)を、水乳化または分散液とする場合に使用する乳化・混合機としては公知のものが採用できるが、本発明においては下記の乳化・混合機を使用することが好ましい。
【0058】
本発明に使用するインラインミキサーはスタティックタイプのミキサーでも良いし、パイプライン中にローター/ステーターを有する機械式のミキサーでも良い。さらに高圧で各液を衝突させ混合するタイプでも良い。各機械の例を述べると、スタティック型ではケニックス型、ゴーリン社製ハイドロシャー、ラモンド社製ラモンドミキサー、機械式ミキサーでは特殊機化工業製TKホモミックラインミル、荏原機械製エバラマイルダーなどがあげられる。高圧衝突混合型では一般的なポリウレタン用高圧注入機や高圧発泡機、またはポリウレタン用高圧スプレー塗装機で代用可能である。具体的には丸加化工機製MEG−HKシリーズ、GUSMER社製H−2000などが挙げられる。しかしながら、乳化・混合機には多くの種類があり、本発明は上記乳化・混合機に限定されるものではない。またパーティクルボードなど、原料に廃材チップを使用するタイプのリグノセルロースボードの場合、接着剤組成物から発生するホルムアルデヒドはないが、原料となる廃材チップからホルムアルデヒドが発生する。また、本発明記載の接着剤組成物と従来のホルムアルデヒド系接着剤を併用して使用する場合もあり、この場合ボードからの放散ホルムアルデヒドはゼロではない。従って、このような時には、このホルムアルデヒドを減少させる目的で表層および/または芯層部にホルムアルデヒドキャッチャーを添加するのは有効である。ホルムアルデヒドキャッチャーとしては、ホルムアルデヒドと反応するものであれば何でも有効であり、酸のアンモニウム塩、アルカリ金属の亜硫酸塩なども有効である。さらにその中でもアミノ基を有する例えば尿素、グアニル尿素、メラミン、アンモニア等が好ましい。添加する方法としては、ボード製造時にボード中に存在すれば良く、接着剤組成物中に添加しても良いし、乾燥前の材料エレメント、ブレンダー中の材料エレメントに添加し混合するのも有効である。
【0059】
本発明中の有機イソシアネート系化合物(A)には所望の効果を阻害しない範囲で紫外線吸収剤、酸化防止剤、可塑剤、シランカップリング剤、金属触媒、合成または天然ゴムラテックス、アクリル系エマルション、酢ビエマルション、溌水剤、消泡剤等を併用しても良い。
【0060】
また、低分子量低密度ポリエチレン(B)には従来の離型効果を損なわないタイプの離型性成分、例えば天然ワックス類、金属石鹸類、オルガノポリシロキサン化合物、リン系化合物、フッ素系化合物などの1種以上を併用しても良い。
【0061】
【実施例】
以下に、本発明の製造例、実施例および比較例をあげて説明する。内容は表−1に示した。例中の比率、%は特に指定のない限り重量基準による。尚、本発明はこれらの製造例、実施例に限定されるものではない。また、実施例2〜6はいずれも参考例である。
【0062】
また、実施例、表−1中の言葉は次の事項を表す。
比率:出来上がりのボード中における構成比率。不揮発分ベース。
ボード原料、種類:ボード製造用の原料名称。
ボード原料、含水率(%):原料のボード製造前の含水率。ドライベース。
離型性:各ボード製造後のコール盤からの離型性を表す。
ボード物性、曲げ強度:JIS−5905、JIS−5908等に準拠し、常態での曲げ強度を測定した。
ボード物性、密度:21℃、65%RHにおける密度を測定した。
【0063】
製造例−1
低分子量低密度ポリエチレン(日本精蝋(株)製、商品名:WEISSEN−0252C、性状は下記の通り。また、同ワックスのGPCチャートを[図−1]に、DSCチャートを[図−2]に、H1NMRチャートを[図−3]に示した。)300gを1Lフラスコに入れ、オイルバスで95℃まで加熱溶融した。別に1Lポリカップに蒸留水685gを入れ、攪拌下アルキル硫酸ナトリウム塩(花王(株)製、商品名:エマール10)15gを投入、溶解させた。次にWEISSEN−0252C溶融液を攪拌しながらエマール10水溶液を毎分20mlの割合で定量ポンプを用いてフラスコ中に添加した。エマール10水溶液添加終了後、乳化液を徐々に冷却し、WEISSEN−0252C水乳化・分散物を得た。分散物をさらに粉砕機(特殊機化工業(株)製、商品名:ホモミックラインミル)にて粉砕し、微分散体を得た。粒子径測定(コールター社製、商品名;コールターカウンターN4型)の結果、該微分散体の平均粒子径は350nmであった。有効成分30%として、実施例−3、4の試験に供した。
尚、実施例−1、5においては加水し、所望の有効成分濃度とし、試験に供した。
【0064】
〜WEISSEN−0252Cの性状〜
・ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)による単分散ポリスチレン換算分子量
MN=3830、MW=8930、MW/MN=2.33
・示差走査熱量計(DSC)による融点 65℃
・密度(25℃) 0.91
・分子中炭素100個あたりのメチル基の数(スペクトル−2より)約4.2。
製造例−2
1Lフラスコ中にポリメリックMDI(三井化学(株)製、商品名:ユーロイドM−400)を1000g投入し、攪拌しながら80℃まで加熱した。昇温後、ポリオキシポリエチレンモノアルコール(日本油脂(株)製、商品名:ユニオックスM−1000)を50g投入し、窒素気流下、付加反応を行った。2時間後、徐冷し、実施例−3に供した。
【0065】
製造例−3
低分子量低密度ポリエチレン(日本精蝋(株)製、商品名:WEISSEN−0453、性状は下記の通り。また、同ワックスのGPCチャートを[図−4]に、DSCチャートを[図−5]に、H1NMRチャートを[図−6]に示した。)200gを1Lフラスコに入れ、オイルバスで70℃まで加熱溶融した。別に1Lポリカップに蒸留水785gを入れ、攪拌下アルキル硫酸ナトリウム塩(花王(株)製、商品名:エマール10)15gを投入、溶解させた。次にWEISSEN−0453溶解液を攪拌しながらエマール10水溶液を毎分50mlの割合で定量ポンプを用いてフラスコ中に添加した。エマール10水溶液添加終了後、水乳化・分散物をさらに粉砕機(特殊機化工業(株)製、商品名:ホモミキサー)にて粉砕し、微分散体を得、これを冷却した。粒子径測定(コールター社製、商品名;コールターカウンターN4型)の結果、該微分散体の平均粒子径は5μmであった。有効成分20%として、実施例−6の試験に供した。
【0066】
〜WEISSEN−0453の性状〜
・ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)による単分散ポリスチレン換算分子量
MN=3390、MW=8480、MW/MN=2.50
・示差走査熱量計(DSC)による融点 41.2℃
・密度(25℃) 0.89
・分子中炭素100個あたりのメチル基の数(スペクトル−4より)約6.3
実施例1
ボードの製造方法:
鋸屑状の微小木粉(含水率約9%)1560gを攪拌羽のついたブレンダー中に投入した。次いでポリオール(三井化学(株)製、商品名:EP−280)および[製造例−1]で調製した低分子量低密度ポリエチレン(日本精蝋(株)製、商品名:WEISSEN−0252C)の微分散体(有効成分10%)を有り姿ベースで0.1:100で混合し、高圧衝突混合スプレー(ガスマー製、商品名:H−2000)にて120kgf/cm2の圧力でポリメリックMDI(三井化学(株)製、商品名:ユーロイドM−200)と重量比で1:1の比率で高圧衝突させ、混合後直ちにブレンダー中のチップへ表−1の比率となるように調整し吹き付けた。その後接着剤組成物を塗布したチップを取りだし、成型後のボードが設定密度になるように計量し、コール盤(鉄製)上に30cm×30cmの大きさに均一にフォーミングし、さらに同一組成のコール盤をかぶせ、以下の条件で熱圧プレスした。結果、離型性は非常に良好で、50回の連続的な製造でもコール盤への付着は全く観られなかった。製造したボードはJISに従い、常態曲げ強度を測定した。
【0067】
〜ボードの製造条件〜
設定厚み:15mm
設定密度:0.76
マット含水率:14.3%
熱圧温度:180℃
プレス圧力:30kgf/cm2
プレス時間:3分30秒
NCO/OH価=14700。
【0068】
〜EP−280の性状〜
・官能基数 3
・分子量 約6000
・OH価 28
・(−CH2CH2−O−)構造の含有率 40%。
【0069】
実施例2
ボードの製造方法:
針葉樹/広葉樹を5/5で混合した木材チップ並びに低分子量低密度ポリエチレン(日本精蝋(株)製、商品名:WEISSEN−0252C)を重量比で100:1.2となるようにMDF製造設備に投入し、蒸気加圧下で解繊処理を行った。加圧常態のままポリメリックMDI(三井化学(株)製、商品名:ユーロイドM−300)を原料ファイバー1250重量部(dry)に対し100重量部、高圧ポンプおよびスプレーガンを用いて、いわゆる“ブローライン”にて塗布した。その後、該ファイバーを含水率約12%となるまで乾燥し、成型後のボードが設定密度になるように計量し、コール盤(鉄製)上に30cm×30cmの大きさに均一にフォーミングし、さらに同一組成のコール盤をかぶせ、以下の条件で熱圧プレスした。結果、離型性は非常に良好で、50回の連続的な製造でもコール盤への付着は全く観られなかった。製造したボードはJISに従い、常態曲げ強度を測定した。
【0070】
〜ボードの製造条件〜
設定厚み:12mm
設定密度:0.65
マット含水率:約12%
熱圧温度:200℃
プレス圧力:30kgf/cm2
プレス時間:3分30秒
【0071】
実施例3
ボードの製造方法:
サトウキビの糖分抽出後の農廃産物ファイバーであるバガスを天日にて乾燥しファイバーを得た(含水率約13%)。のち、ハンマーミルにて粉砕し、バガス微小ファイバーを得た。該ファイバー3729gを攪拌羽のついたブレンダー中に投入した。次いで[製造例−1]で作った低分子量低密度ポリエチレン(日本精蝋(株)製、商品名:WEISSEN−0252C)の微分散体(有効成分30%)を水で11倍に希釈した。該希釈液110gを300mlポリカップに入れ、攪拌下、[製造例−2]で作った自己乳化型ポリメリックMDIを100g投入し、接着剤組成物を作成した。該接着剤組成物すべてをエアスプレーを用いて既述のブレンダー中のバガス微小ファイバーと混合塗布した。接着剤組成物を塗布したファイバーを取りだし、成型後のボードが設定密度になるように計量し、コール盤(鉄製)上に30cm×30cmの大きさに均一にフォーミングし、さらに同一組成のコール盤をかぶせ、以下の条件で熱圧プレスした。結果、離型性は非常に良好で、50回の連続的な製造でもコール盤への付着は全く観られなかった。製造したボードはJISに従い、常態曲げ強度を測定した。
【0072】
〜ボードの製造条件〜
設定厚み:7mm
設定密度:0.72
マット含水率:15.8%
熱圧温度:190℃
プレス圧力:30kgf/cm2
プレス時間:2分30秒
実施例4
ボードの製造方法:
アスペン材をリングフレーカーを用いてフレーク状(0.5mm×40mm×80mm)とし、オーブンにて乾燥した(含水率約4%)。該フレーク2600gを回転ドラム型ブレンダー中に投入した。次いで[製造例−1]で作った低分子量低密度ポリエチレン(日本精蝋(株)製、商品名:WEISSEN−0252C)の微分散体(有効成分30%)を水で13倍に希釈し、該希釈液216.7gをエアスプレーでフレークに塗布した。引き続きポリメリックMDI(三井化学(株)製、商品名:ユーロイドM−200)を高圧スプレーを用いて100g噴霧塗布した。接着剤組成物を塗布したフレークを取りだし、成型後のボードが設定密度になるように計量し、コール盤(鉄製)上に30cm×30cmの大きさに均一にフォーミングした。フォーミングに当たっては3層構造とし、表層−芯層−表層の重量比を2:6:2とした。尚、表層と芯層はその線維方向が直交するようにフォーミングした。次いで、同一組成のコール盤をかぶせ、以下の条件で熱圧プレスした。結果、離型性は非常に良好で、50回の連続的な製造でもコール盤への付着は全く観られなかった。製造したボードはJISに従い、常態曲げ強度を測定した。
【0073】
〜ボードの製造条件〜
設定厚み:20mm
設定密度:0.64
マット含水率:12.0%
熱圧温度:200℃
プレス圧力:30kgf/cm2
プレス時間:3分30秒
実施例5
ボードの製造方法:
シラスを加熱発泡させ、微小中空粒子としたいわゆる“シラスバルーン(嵩密度約0.3g/cm3、含水率0.1%)”1672gを回転ドラム型ブレンダー中に投入した。次いでポリオール(三井化学(株)製、商品名:EP−3033)および[製造例−1]で作った低分子量低密度ポリエチレン(日本精蝋(株)製、商品名:WEISSEN−0252C)の微分散体(有効成分20%)を水で3倍に希釈し、該希釈液150gをエアスプレーでシラスバルーンに塗布した。引き続きポリメリックMDI(三井化学(株)製、商品名:ユーロイドM−700)を高圧スプレーを用いて100g噴霧塗布した。接着剤組成物を塗布したシラスバルーンを取りだし、成型後のボードが設定密度になるように計量し、コール盤(鉄製)上に30cm×30cmの大きさに均一にフォーミングした。次いで、同一組成のコール盤をかぶせ、以下の条件で熱圧プレスした。結果、離型性は非常に良好で、50回の連続的な製造でもコール盤への付着は全く観られなかった。製造したボードはJISに従い、常態曲げ強度を測定した。
【0074】
〜ボードの製造条件〜
設定厚み:20mm
設定密度:0.37
マット含水率:8.0%
予備プレス圧力:25kgf/cm2
予備プレス温度:80℃
プレス圧力:解放
プレス温度:160℃
プレス時間:20分
〜EP−3033の性状〜
・官能基数 4
・分子量 約6600
・OH価 34
・(−CH2CH2−O−)構造の含有率 14%
実施例6
ボードの製造方法:
針葉樹/広葉樹を5/5で混合した木材チップを蒸気加圧下で解繊処理を行った。得られたファイバーをMDF製造設備に投入し、低分子量低密度ポリエチレン(日本精蝋(株)製、商品名:WEISSEN−0453)を重量比で100:0.5となるようにエアスプレーにて塗布した。さらにポリメリックMDI(三井化学(株)製、商品名:ユーロイドM−200)を原料ファイバー1250重量部(dry)に対し100重量部、エアレススプレーガンを用いて塗布した。その後、該ファイバーを含水率約12%となるまで乾燥し、成型後のボードが設定密度になるように計量し、コール盤(鉄製)上に30cm×30cmの大きさに均一にフォーミングし、さらに同一組成のコール盤をかぶせ、以下の条件で熱圧プレスした。結果、離型性は非常に良好で、50回の連続的な製造でもコール盤への付着は全く観られなかった。製造したボードはJISに従い、常態曲げ強度を測定した。
【0075】
〜ボードの製造条件〜
設定厚み:12mm
設定密度:0.70
マット含水率:約12%
熱圧温度:180℃
プレス圧力:30kgf/cm2
プレス時間:3分30秒。
【0076】
比較例1
ボードの製造方法:
鋸屑状の微小木粉(含水率約0.0%)1430gを攪拌羽のついたブレンダー中に投入した。次いで低分子量低密度ポリエチレン(日本精蝋(株)製、商品名:WEISSEN−0252C)の粉体を10g混合した。次いでポリメリックMDI(三井化学(株)製、商品名:ユーロイドM−200)を高圧スプレーを用いてブレンダー中のチップへ100g吹き付けた。チップを取りだし、成型後のボードが設定密度になるように計量し、コール盤(鉄製)上に30cm×30cmの大きさに均一にフォーミングし、さらに同一組成のコール盤をかぶせ、以下の条件で熱圧プレスした。結果、硬化不足でボードは成型されなかった。その後のボードの評価は行わなかった。
【0077】
〜ボードの製造条件〜
設定厚み:15mm
設定密度:0.76
マット含水率:0.0%
熱圧温度:180℃
プレス圧力:30kgf/cm2
プレス時間:3分30秒
【0078】
比較例2
ボードの製造方法:
針葉樹/広葉樹を5/5で混合した木材チップをMDF製造設備に投入し、蒸気加圧下で解繊処理を行った。加圧常態のままポリメリックMDI(三井化学(株)製、商品名:ユーロイドM−200)を原料ファイバー1250重量部(dry)に対し100重量部、高圧ポンプを用いて、いわゆる“ブローライン”にて塗布した。後、該ファイバーを含水率約12%となるまで乾燥し、成型後のボードが設定密度になるように計量し、コール盤(鉄製)上に30cm×30cmの大きさに均一にフォーミングし、さらに同一組成のコール盤をかぶせ、以下の条件で熱圧プレスした。結果、ボードはコール盤に激しく付着した。その後のボードの評価は行わなかった。
【0079】
〜ボードの製造条件〜
設定厚み:12mm
設定密度:0.65
マット含水率:約12%
熱圧温度:200℃
プレス圧力:30kgf/cm2
プレス時間:3分30秒
【0080】
【表1】
【0081】
【発明の効果】
リグノセルロース系材料及び無機系材料を主原料とした熱圧成型ボードの製造方法において、本発明の接着剤組成物及びその方法によれば、イソシアネート系接着剤を用いて熱圧成型した場合でも、熱盤からの離型性が恒久的に良好であり、システムの生産性が著しく向上する。同時に優れたボード物性および低い吸湿線膨張率を具備する。
【0082】
さらに、従来使用されているホルマリン系接着剤を使用することもないので、成型ボードからの放出ホルムアルデヒドを低減化或いは実質的にゼロにすることが可能であり、環境を汚染することもなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で使用した低分子量低密度ポリエチレン(日本精蝋(株)製、商品名:WEISSEN−0252C)のGPCチャート
【図2】スペクトル−1:本発明で使用した低分子量低密度ポリエチレン(日本精蝋(株)製、商品名:WEISSEN−0252C)のDSCチャート
【図3】スペクトル−2:本発明で使用した低分子量低密度ポリエチレン(日本精蝋(株)製、商品名:WEISSEN−0252C)のH1NMRチャート
【図4】本発明で使用した低分子量低密度ポリエチレン(日本精蝋(株)製、商品名:WEISSEN−0453)のGPCチャート
【図5】スペクトル−3:本発明で使用した低分子量低密度ポリエチレン(日本精蝋(株)製、商品名:WEISSEN−0453)のDSCチャート
【図6】スペクトル−4:本発明で使用した低分子量低密度ポリエチレン(日本精蝋(株)製、商品名:WEISSEN−0453)のH1NMRチャート
Claims (20)
- 有機ポリイソシアネート系化合物(A)と低分子量低密度ポリエチレン(B)および水(C)を含有し、
低分子量低密度ポリエチレン(B)のゲル浸透クロマトグラフィーによる数平均分子量(MN)が、単分散ポリスチレン換算で500〜7000であり、
有機ポリイソシアネート系化合物(A)を、その構造中に(−CH 2 CH 2 −O−)の繰り返し単位を5〜70重量%含む2〜8官能のポリオール類(E)を使用して水中に乳化又は分散させて使用する
ことを特徴とする接着剤組成物。 - 有機ポリイソシアネート系化合物(A)と低分子量低密度ポリエチレン(B)の使用重量比率がA:B=1:0.001〜1であることを特徴とする請求項1記載の接着剤組成物。
- 低分子量低密度ポリエチレン(B)の25℃における密度が、0.800〜0.930であることを特徴とする請求項1又は2記載の接着剤組成物。
- 低分子量低密度ポリエチレン(B)の25℃における密度が、0.850〜0.920であることを特徴とする請求項1又は2記載の接着剤組成物。
- 低分子量低密度ポリエチレン(B)のゲル浸透クロマトグラフィーによる数平均分子量(MN)が、単分散ポリスチレン換算で1000〜6000であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の接着剤組成物。
- 低分子量低密度ポリエチレン(B)のゲル浸透クロマトグラフィーによる重量平均分子量(MW)と数平均分子量(MN)の比であるMW/MNが、1.2〜3.0であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の接着剤組成物。
- 低分子量低密度ポリエチレン(B)のゲル浸透クロマトグラフィーによる重量平均分子量(MW)と数平均分子量(MN)の比であるMW/MNが、1.5〜3.0であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の接着剤組成物。
- 低分子量低密度ポリエチレン(B)の示差走査熱量計(DSC)による吸熱ピークが、40℃〜120℃であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の接着剤組成物。
- 低分子量低密度ポリエチレン(B)の示差走査熱量計(DSC)による吸熱ピークが、45℃〜100℃であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の接着剤組成物。
- 低分子量低密度ポリエチレン(B)が、該低分子量低密度ポリエチレン(B)中の炭素100個に対し、メチル基炭素を2個以上含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の接着剤組成物。
- 低分子量低密度ポリエチレン(B)が、該低分子量低密度ポリエチレン(B)中の炭素100個に対し、メチル基炭素を3個以上含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の接着剤組成物。
- 低分子量低密度ポリエチレン(B)を、水(C)を用いて水乳化または分散液として使用することを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の接着剤組成物。
- 低分子量低密度ポリエチレン(B)を、水(C)を用いて水乳化または分散液とした時の該水乳化または分散液のレーザー式粒子径測定装置による平均粒子径が、100〜10000nmであることを特徴とする請求項12記載の接着剤組成物。
- 有機ポリイソシアネート系化合物(A)が、その構造中に(−CH2CH2−O−)の繰り返し単位を80〜99重量%含む単官能アルコール類(D)と該有機ポリイソシアネート系化合物(A)と一部反応したものを含有することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の接着剤組成物。
- 有機ポリイソシアネート系化合物(A)、低分子量低密度ポリエチレン(B)、水(C)及びポリオール類(E)をインラインミキサーを用いて水乳化または分散液としてから使用することを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の接着剤組成物。
- 有機ポリイソシアネート系化合物(A)が、ポリメリックMDIであることを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の接着剤組成物。
- リグノセルロース系材料と接着剤を用いてボードを製造する方法であって、該接着剤が、請求項1〜16のいずれかに記載の接着剤組成物を使用することを特徴とするボードの製造方法。
- 無機系材料と接着剤を用いてボードを製造する方法であって、該接着剤が、請求項1〜16のいずれかに記載の接着剤組成物を使用することを特徴とするボードの製造方法。
- 請求項17記載の方法により得られるボード。
- 請求項18記載の方法により得られるボード。
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