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ホルムアルデヒドの放散を抑制した木質ボードおよびその製造方法
説明

ホルムアルデヒドの放散を抑制した木質ボードおよびその製造方法

【課題】高いホルムアルデヒドの捕捉効果を発揮しながら、木質ボードの物理性能を低下させることのない木質ボードおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】主剤である接着剤と、ワックス類にホルムアルデヒド捕捉用化合物であるセバチン酸ジヒドラジドを共乳化して得られた水性ワックスエマルジョンと、を含む接着用材料を木質チップまたは木質繊維に塗布または添加して成形素材とし、それを熱圧成形することで木質ボードとする。共乳化によりセバチン酸ジヒドラジドはワックス類で被覆された状態となり、熱圧成形前に、主剤である接着剤中のホルムアルデヒドとセバチン酸ジヒドラジドが反応するのが抑制される。それにより、木質ボード物理性能が低下するのを阻止することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ホルムアルデヒドの放散を抑制した木質ボードおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
パーティクルボード、合板、木質繊維板などの木質ボードの製造には、ホルムアルデヒド系接着剤(フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂)を使用する場合がある。この場合、木質ボードから、ホルムアルデヒド系接着剤に起因する遊離ホルムアルデヒドが大気中に放散される場合があり、ホルムアルデヒドの放散を抑制することが木質ボードにおいて課題となっている。
【0003】
そのために、従来から、遊離ホルムアルデヒドと反応してこれを捕集するいわゆるホルムアルデヒド捕集剤として、尿素やヒドラジド類を木質チップまたは木質繊維に塗布または接着剤中に添加することが行われている(特許文献1、特許文献2等参照)。
【0004】
特に、特許文献2では、ホルムアルデヒド系接着剤と、常温で粉末あるいは粒状であるヒドラジド類を含むホルムアルデヒド捕集用化合物と、常温で粉末あるいは粒状であるワックス類を含む撥水性化合物とを木質材料に添加し、添加した木質材料に圧力を与えながら加熱することで木質ボードとする木質ボードの製造方法が記載されている。この製造方法によれば、吸湿性の高いホルムアルデヒド捕集用化合物を有するホルムアルデヒド捕集剤を使用した場合であっても、常温で粉末あるいは粒状であった撥水性化合物(ワックス類)が、熱圧成型工程で溶融して、木質ボード全体に保護膜を与える効果を有するので、製造された木質ボードが吸水膨張することを防ぐことができるとともに、ホルムアルデヒドの放散を抑えた木質ボードが得られると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2002−273145号公報
【特許文献2】特開2007−38660号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明者らは、ホルムアルデヒドの放散を抑えた木質ボードについて、研究と実験を継続して行ってきているが、特許文献2に記載のように、常温で粉末あるいは粒状であるホルムアルデヒド捕集用化合物と、常温で粉末あるいは粒状のワックス類を含む撥水性化合物とを接着剤とともに木質材料に塗布または添加し、塗布または添加した木質材料に圧力を与えながら加熱することにより、ホルムアルデヒドの放散を抑制した木質ボードを得ることができるが、常温で粉末あるいは粒状であるホルムアルデヒド捕集用化合物は、常温でもホルムアルデヒドの捕捉効果を発揮することから、常温で粉末あるいは粒状のワックス類とともに用いたとしても、木質チップまたは木質繊維に塗布あるいは添加した後、熱圧成形に至るまでの間に、ホルムアルデヒド捕集用化合物は主剤である尿素樹脂やメラミン樹脂系接着剤中のホルムアルデヒド(HCHO)と反応してしまうことを知見した。
【0007】
そして、熱圧成形に至るまでに接着剤中のホルムアルデヒドとホルムアルデヒド捕集用化合物との反応が生じると、主剤である接着剤の接着能力が低下し、結果として、製造される木質ボードの物理性能が犠牲となることも知見した。
【0008】
さらに、常温で粉末あるいは粒状であるホルムアルデヒド捕集用化合物と、常温で粉末あるいは粒状のワックス類を含む撥水性化合物を用いる場合には、主剤である接着剤を木質材料に塗布または添加する工程とは別の工程で、前記撥水性化合物を木質材料にブレンドすることが必要であり、工程が複雑となるのを避けられない。
【0009】
本発明は、上記した本発明者らが得た知見に基づきなされたものであり、高いホルムアルデヒドの捕捉効果を発揮しながら、木質ボードの物理性能を低下させることのない木質ボードおよびその製造方法を開示することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の課題を解決するため、本発明者らはさらに実験と研究を行うことにより、ホルムアルデヒド捕捉剤としてセバチン酸ジヒドラジドを用い、それをワックス類と共乳化処理することにより、セバチン酸ジヒドラジドは、自己を核としてワックス類で覆われた状態(コーティングされた状態)となり、セバチン酸ジヒドラジドがホルムアルデヒド捕捉機能を発揮できなくなることを知見した。また、加熱することにより被覆しているワックス類が流亡すると、セバチン酸ジヒドラジドはホルムアルデヒド捕捉機能を発揮するようになることを知見した。
【0011】
本発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、本発明による木質ボードは、木質チップまたは木質繊維に接着用材料を塗布または添加して得られた成形素材を熱圧成形して得られる木質ボードであって、前記接着用材料が、主剤である接着剤と、ワックス類にセバチン酸ジヒドラジドを共乳化して得られた水性ワックスエマルジョンとを少なくとも含む材料であることを特徴とする。
【0012】
また、本発明による木質ボードの製造方法は、主剤である接着剤と、ワックス類にセバチン酸ジヒドラジドを共乳化して得られた水性ワックスエマルジョンとを少なくとも含む接着用材料を木質チップまたは木質繊維に塗布または添加して成形素材とする工程と、前記成形素材を熱圧成形する工程と、を少なくとも有することを特徴とする。
【0013】
上記の製造方法において、予め主剤である接着剤と水性ワックスエマルジョンと混和した接着用材料を用いることにより、成形素材とする工程を簡素化できるメリットがある。しかし、本発明はそれに限らず、前記成形素材とする工程を、前記主剤である接着剤を木質チップまたは木質繊維に塗布または添加する工程と、その工程の前または後において前記水性ワックスエマルジョンを木質チップまたは木質繊維に塗布または添加する工程、とに分けて行うようにしてもよい。
【0014】
本発明において、前記水性ワックスエマルジョンとしては、ワックス類10部に対してセバチン酸ジヒドラジド1部またはそれ以下の配合比の水性ワックスエマルジョンが好ましくは用いられる。ワックス類10部に対してセバチン酸ジヒドラジドが1部を超えると、共乳化処理によってもセバチン酸ジヒドラジドがワックス類によって十分に被覆(コーティング)されない場合が起こりうる。その場合、熱圧成形前に、主剤である接着剤中のホルムアルデヒドとセバチン酸ジヒドラジドとが反応してしまい、木質ボードの物理性能を低下させるので好ましくない。
【0015】
本発明において、前記ワックス類としては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、モンタンワックス、またはポリエチレンワックスなどを用いることができるが、なかでもパラフィンワックスは好ましい。
【0016】
また、本発明において、前記熱圧成形を150℃〜200℃で行うことは好ましい。150℃未満の温度では、核を構成するセバチン酸ジヒドラジドの露出が不十分となりホルムアルデヒド捕捉効果が低下する恐れがあり、200℃を超える温度では、ワックスが気化・発火する恐れがある。
【発明の効果】
【0017】
本発明のように、主剤である接着剤と、ワックス類とセバチン酸ジヒドラジドを共乳化して得られた水性ワックスエマルジョンとを少なくとも含む接着用材料を用いて木質ボードを製造することにより、ホルムアルデヒドの放散が抑制され、かつ物理性能も維持された木質ボードを得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
(1)最初に、ホルムアルデヒド捕捉化合物である分子中に2個のヒドラジド基を有するセバチン酸ジヒドラジド1部と、ワックス類10部とを、定法により共乳化処理して水性ワックスエマルジョンとする。ワックス類として、好ましくは、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、モンタンワックス、またはポリエチレンワックスの1種類または複数の種類を用いる。他に、カルナバワックス、キャンデリラワックス、セレシンのような天然ワックスや、ポリプロピレンワックス、α―オレフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスなどの合成ワックスも使用できる。
【0019】
好ましくは、共乳化処理は、ホルムアルデヒド捕捉化合物である粉末状のセバチン酸ジヒドラジドを液状化したワックス類に分散させ、温度低下させるようにする。温度低下中のエマルジョン化の時点で、セバチン酸ジヒドラジドを核として、セバチン酸ジヒドラジドがワックスで被覆(コーティング)されたワックス粒子を含む水性ワックスエマルジョンが形成される。
【0020】
(2)次に、定法により、従来の木質ボードの原材料である木質チップまたは木質繊維を作り、篩い分け等により粒度を適正化した後、乾燥させる。製造する木質ボードとしては、例として、木質チップを原材料とするパーティクルボード、木質繊維を原材料とするHDFやMDFに代表される木質繊維板、などが挙げられる。
【0021】
乾燥した木質チップまたは木質繊維に対して、前記水性ワックスエマルジョンと主剤としての接着剤とを少なくとも含む接着用材料を、定法により塗布または添加して成形素材とする。主剤としての接着剤には、従来の木質ボードの製造に用いられている樹脂接着剤をそのまま用いることができる。具体的には、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。イソシアネートを添加した樹脂接着剤であってもよい。イソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)などが例示できる。なお、主剤としての接着剤と水性ワックスエマルジョンの比率は、50:1〜100:1程度が好ましい。
【0022】
なお、前記したように、予め主剤である接着剤と水性ワックスエマルジョンとを混合した接着用材料を用いるのではなく、前記成形素材とする工程を、前記主剤である接着剤を木質チップまたは木質繊維に塗布または添加する工程と、その工程の前後において前記水性ワックスエマルジョンを木質チップまたは木質繊維に塗布または添加する工程、とに分けて行うこともできる。
【0023】
上記した成形素材を定法によりフォーミングしてフォーミングマットとし、それを定法により熱圧成形することにより、木質ボードが得られる。熱圧成形時の温度は、好ましくは150℃〜200℃である。
【0024】
前記したように、本発明による水性ワックスエマルジョンにおいては、ホルムアルデヒド捕捉化合物であるセバチン酸ジヒドラジドがワックス類によって覆われており、そのままでは主剤である接着剤中のホルムアルデヒドと反応することはできない。熱圧成形時の加熱によりワックス類がセバチン酸ジヒドラジドの表面から流亡した時点で、セバチン酸ジヒドラジドはホルムアルデヒド捕捉機能を発揮するようになる。すなわち、本発明によれば、前記成形素材に対して熱圧成形処理が行われる前に、主剤である接着剤中のホルムアルデヒドとセバチン酸ジヒドラジドとは反応することはなく、そのために、熱圧成形時に、主剤である接着剤は所期どおりの接着能力を発揮することができ、製造される木質ボードの物理性能が犠牲となることはない。また、セバチン酸ジヒドラジドは継続してホルムアルデヒド捕捉を発揮する。
【実施例】
【0025】
以下、実施例と比較例により本発明を説明する。
【0026】
[実施例]
(1)ホルムアルデヒド捕集用化合物としての粉末状のセバチン酸ジヒドラジド(SDH)を、加熱溶融したパラフィンワックスに対して1/10の量を添加し、温度を低下させて共乳化処理し、水性ワックスエマルジョンの状態とした。
【0027】
(2)表層用の木質チップとして寸法が3mm以下の木質チップを、内層用の木質チップとして寸法が3mmを超える木質チップを用意した。それぞれを乾燥させた後、表1に示す配合割合の接着用材料を塗布混合して、表層用成形素材と内層用成形素材を調整した。その後、調整した2つの成形素材を用いて、定法により厚さ12mmである3層構造のパーティクルボードを製造した。具体的には、熱圧プレスの上に、最初に表層用成形素材をほぼ55mmの厚さに配置し、その上に内層用成形素材をほぼ35mmの厚さに配置し、さらにその上に表層用成形素材をほぼ55mmの厚さに配置した後、温度170℃、圧力25kg/cm、時間165秒の条件で、圧締した。
【0028】
解圧して得たパーティクルボードについて、密度、曲げ強度、木ねじ保持力、吸水厚さ膨張率、およびホルムアルデヒド放散量とを測定した。その結果を表1に示した。
【0029】
[比較例1]
ホルムアルデヒド捕捉剤として尿素を用いたこと、ワックスとしてセバチン酸ジヒドラジド(SDH)を含まない粉末状のワックスを用いたこと以外は、実施例1と同様にして表層用成形素材と内層用成形素材を調整し、それを用いて実施例1と同様にして3層構造のパーティクルボードを製造した。製造したパーティクルボードについて、実施例1と同様にして、密度、曲げ強度、木ねじ保持力、吸水厚さ膨張率、およびホルムアルデヒド放散量とを測定した。その結果を表1に示した。
【0030】
[比較例2]
(1)ホルムアルデヒド捕集用化合物としてのセバチン酸ジヒドラジド(SDH)を、粉末状のパラフィンワックスに対して1/10の量を添加した後、単に混合して得られた水性エマルジョンを、前記ワックスエマルジョンの代わりに用いた以外は、実施例1と同様にして表層用成形素材と内層用成形素材を調整し、それを用いて実施例1と同様にして3層構造のパーティクルボードを製造した。製造したパーティクルボードについて、実施例1と同様にして、密度、曲げ強度、木ねじ保持力、吸水厚さ膨張率、およびホルムアルデヒド放散量とを測定した。その結果を表1に示した。
【0031】
【表1】

【0032】
なお、表1において、SLは表層用、CLは内層用を示す。SDHはセバチン酸ジヒドラジド、MDIはジフェニルメタンジイソシアネート、である。また、接着用材料における数値は、絶乾木材チップに対する添加量(重量%)で示した。
【0033】
[考察]
表1に示すように、実施例品のホルムアルデヒド放散量は、比較例1であるホルムアルデヒド捕捉用化合物として尿素を用いた従来の木質ボード(パーティクルボード)と同じ値であり、同等のホルムアルデヒドの放散抑制効果を有している。
【0034】
曲げ強度および木ねじ保持力については、実施例品は比較例1よりも高い値を示し、吸水厚さ膨張率については、実施例品は比較例1よりも小さい値を示している。このことは、本発明において、接着用材料の一部として、ワックス類とセバチン酸ジヒドラジドを共乳化して得られた水性ワックスエマルジョンを用いたことにより、物理性能を犠牲にしないで木質ボード(パーティクルボード)が得られたことを示しており、本発明の有効性が示される。
【0035】
一方、ホルムアルデヒド捕捉用化合物としてセバチン酸ジヒドラジドを用いる場合でも、パラフィンワックスとの間で共乳化処理することなく、比較例2に示すように単に混合した場合には、曲げ強度、木ねじ保持、および吸水厚さ膨張率のいずれにおいても、改善がみられていない。すなわち、単に混合しただけでは、セバチン酸ジヒドラジドはワックス成分によってコーティングされることなく、そのまま露出した状態で主剤である接着剤中に存在することとなり、熱圧成形処理の前に、主剤である接着剤中のホルムアルデヒドとの反応が進行し、接着剤である尿素樹脂の硬化を阻害したものと解される。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
木質チップまたは木質繊維に接着用材料を塗布または添加して得られた成形素材を熱圧成形して得られる木質ボードであって、前記接着用材料が、主剤である接着剤と、ワックス類とセバチン酸ジヒドラジドを共乳化して得られた水性ワックスエマルジョンとを少なくとも含む材料であることを特徴とする成形素材を熱圧成形して得られる木質ボード。
【請求項2】
前記水性ワックスエマルジョンがワックス類10部に対してセバチン酸ジヒドラジド1部またはそれ以下の配合比の水性ワックスエマルジョンであることを特徴とする請求項1に記載の木質ボード。
【請求項3】
主剤である接着剤と、ワックス類にセバチン酸ジヒドラジドを共乳化して得られた水性ワックスエマルジョンとを少なくとも含む接着用材料を木質チップまたは木質繊維に塗布または添加して成形素材とする工程と、
前記成形素材を熱圧成形する工程と、
を少なくとも有することを特徴とする木質ボードの製造方法。
【請求項4】
前記接着用材料を木質チップまたは木質繊維に塗布または添加して成形素材とする工程を、前記主剤である接着剤を木質チップまたは木質繊維に塗布または添加する工程と、その工程の前または後において前記水性ワックスエマルジョンを木質チップまたは木質繊維に塗布または添加する工程、とに分けて行うことを特徴とする請求項3に記載の木質ボードの製造方法。
【請求項5】
前記水性ワックスエマルジョンとしてワックス類10部に対してセバチン酸ジヒドラジド1部またはそれ以下の配合比の水性ワックスエマルジョンを用いることを特徴とする請求項3または4に記載の木質ボードの製造方法。
【請求項6】
前記ワックス類がパラフィンワックスである請求項3ないし5のいずれか一項に記載の木質ボードの製造方法。
【請求項7】
前記熱圧成形を150℃〜200℃で行うことを特徴とする請求項3ないし6のいずれか一項に記載の木質ボードの製造方法。

【公開番号】特開2010−184431(P2010−184431A)
【公開日】平成22年8月26日(2010.8.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−30094(P2009−30094)
【出願日】平成21年2月12日(2009.2.12)
【出願人】(000000413)永大産業株式会社 (243)
【Fターム(参考)】