説明

木質ボード用二液型接着剤、木質ボードの製造方法及び軽量パーティクルボード

【課題】木削片や木質ファイバーのバインダーとして使用されるウレタン接着剤を改良することにより、ライフの充分ある接着強度の優れた木質ボード用二液型接着剤及び木質ボードの製造方法並びに軽量パーティクルボードを提供する。
【解決手段】ポリイソシアネート化合物と、ヒドロキシ基の数が2で分子量が700〜3000またはヒドロキシ基の数が3で分子量が1000〜5000のポリエーテルポリオールであるポリオール化合物とを、ポリイソシアネート化合物におけるイソシアネート基のうち、ポリオール化合物のヒドロキシ基と理論上反応しない遊離イソシアネート基の重量の、ポリイソシアネート化合物及びポリオール化合物を配合してなる溶液の全重量に占める割合が12〜28%となるように混合した木質ボード用二液型接着剤を木削片のバインダーとして使用する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、ライフの充分ある接着強度の優れた木質ボード用二液型接着剤及び木質ボードの製造方法並びに軽量パーティクルボードに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、パーティクルボード、MDFやOSB(オリエンテッド・ストランド・ボード)等の木質ボードの製造に使用される熱圧成型用の接着剤(バインダー)として、尿素樹脂、メラミン樹脂、尿素メラミン樹脂、フェノール樹脂、メラミンフェノール樹脂等の安価で接着力に優れたホルムアルデヒド系接着剤が広く使用されていたが、こういったホルムアルデヒド系接着剤は、製造された木質ボードから放出されるホルムアルデヒドが環境上問題となっており、近年では、ホルムアルデヒド系接着剤から非ホルムアルデヒド系接着剤へと移行する傾向にあり、具体的には、ポリメリックMDI(ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート)(以下、PMDIという)等のイソシアネート系接着剤が使用されている。更に近年では、イソシアネート系接着剤としてPMDIとポリオールとを反応(プレポリマーとして)又は混合してなるウレタン接着剤を使用しようという検討がなされている。これはPMDIを単独で使用するよりも、熱圧時間を短縮でき、または高い接着強度が得られるという利点があるが、使用時のライフが問題となり、なかなか実用化には至っていない。特に、このウレタン接着剤は低い熱圧の圧力でも高い接着強度が得られることから軽量ボードへの利用が試みられてきたが、やはりライフに問題が有り、実用化には至っていないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平02−208005号公報
【特許文献2】特開2000−037710号公報
【特許文献3】特開昭57−207058号公報
【特許文献4】特開2009−019120号公報
【特許文献5】特開平11−035918号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
たとえば、軽量パーティクルボードを製造するためには上記ウレタン接着剤が有効なことは分かっているが、プレポリマーで使用する場合であっても、PMDIとポリオールとを混合して使用する場合であっても、樹脂のライフが1時間程度以下と短く、ライフの点において実用上の問題がある。即ち、パーティクルボードを生産している実際の工場では、バインダーが塗布された木片チップの温度は30〜50℃と常温を上回るので、この点及び製造ラインのトラブル等を考慮すると、木片チップにバインダーを塗布した後、2時間程度の放置時間があってもバインダーが有効に働かなければならない。
【0005】
そこで、この発明の課題は、木削片や木質ファイバーのバインダーとして使用されるウレタン接着剤を改良することにより、ライフの充分ある接着強度の優れた木質ボード用二液型接着剤及び木質ボードの製造方法並びに軽量パーティクルボードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明は、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とからなる木質ボード用二液型接着剤であって、前記ポリオール化合物としては、ヒドロキシ基の数が2で分子量が700〜3000またはヒドロキシ基の数が3で分子量が1000〜5000のポリエーテルポリオールを使用し、前記ポリイソシアネート化合物におけるイソシアネート基のうち、前記ポリオール化合物のヒドロキシ基と理論上反応しない遊離イソシアネート基の重量の、前記ポリイソシアネート化合物及び前記ポリオール化合物を配合してなる溶液の全重量に占める割合が12〜28%となるように、前記ポリイソシアネート化合物と前記ポリオール化合物とを混合したことを特徴とする木質ボード用二液型接着剤を提供するものである。なお、ここに言う「木質ボード」には、パーティクルボード、MDF、配向性ストランドボード、ウェハーボード等が含まれる。
【0007】
ポリイソシアネート化合物としては、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネート及びこれらのポリイソシアネートの誘導体や変性体を使用することができ、特に、取扱性を考慮すると、ポリイソシアネートの誘導体であるポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(ポリメリックMDI)を使用することが望ましい。
【0008】
ヒドロキシ基の数が2のポリエーテルポリオール(ポリオキシプロピレンジオール)としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、水などを出発物質とし、それらに、プロピレンオキサイド、エチレンオキサイド等を付加重合して得られるものを、ヒドロキシ基の数が3のポリエーテルポリオール(ポリオキシプロピレントリオール)としては、グリセリン、トリメチロールプロパン、1,2,6-ヘキサントリオール、トリエタノールアミン等を出発物質とし、それらに、プロピレンオキサイド、エチレンオキサイド等を付加重合して得られるものをそれぞれ使用することができる。
【0009】
また、請求項2に係る発明は、木削片や木質ファイバーに接着剤を塗布する工程と、接着剤が塗布された木削片や木質ファイバーを集積してフォーミングマットを形成する工程と、形成されたフォーミングマットを板状に熱圧締成形する工程とを備えた木質ボードの製造方法において、前記接着剤として、請求項1に記載の木質ボード用二液型接着剤を使用したことを特徴とする木質ボードの製造方法を提供するものである。
【0010】
また、請求項3に係る発明は、請求項2に記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする木質ボードを提供するものである。
【0011】
また、請求項4に係る発明は、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とからなる二液型接着剤を用いて木削片をバインドしてなるパーティクルボードであって、密度が0.4g/cm以下、剥離強さが0.20N/mm以上であることを特徴とするパーティクルボードを提供するものである。
【発明の効果】
【0012】
以上のように、請求項1に係る発明のポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とからなる木質ボード用二液型接着剤は、ポリオール化合物として、ヒドロキシ基の数が2で分子量が700〜3000またはヒドロキシ基の数が3で分子量が1000〜5000のポリエーテルポリオールを使用し、ポリイソシアネート化合物におけるイソシアネート基のうち、ポリオール化合物のヒドロキシ基と理論上反応しない遊離イソシアネート基の重量の、ポリイソシアネート化合物及びポリオール化合物を配合してなる溶液の全重量に占める割合が12〜28%となるように、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを混合したので、2時間以上のライフを確保することができると共に、請求項2に係る発明の木質ボードの製造方法のように、請求項1に係る発明の木質ボード用二液型接着剤を、木削片のバインダーとして使用することにより、0.4g/cm以下の20mm厚軽量パーティクルボードを製造する場合であっても、5分程度の熱圧締時間で、請求項4に係る発明のパーティクルボードのように、0.20N/mm以上の剥離強さを確保することができる。
【0013】
なお、ポリイソシアネート化合物におけるイソシアネート基のうち、ポリオール化合物のヒドロキシ基と理論上反応しない遊離イソシアネート基の重量の、ポリイソシアネート化合物及びポリオール化合物を配合してなる溶液の全重量に占める割合を12〜28%としたのは、12%を下回れば、ライフが短くなるからであり、28%を上回れば、重合度が低くなり、5分程度の短い熱圧締時間では十分な強度を確保することができないからである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施例について、表を参照して説明するが、本発明の木質ボード用二液型接着剤及び木質ボードはこれらの実施例に限定されるものではない。
【0015】
(実施例1〜25)
杉の製材チップを刃出し0.6mmのリングフレーカーでチップ化した後、含水率が10%になるまで乾燥させた木削片に、従来の方法で、ポリイソシアネート化合物であるポリメリックMDI(コスモネートM200 三井化学(株)製)と、ポリオール化合物であるポリオキシプロピレントリオール(アクトコールPPG−Triolシリーズ 三井化学(株)製)とを所定の配合割合で混合・撹拌して得られた二液型接着剤をバインダーとして塗布しながら、接着剤添加率20%のフォーミングマットを形成し、これを40℃の温度環境下で120分間放置した後、ボード密度が0.3g/cmとなるように、プレス温度180℃、プレス圧力2.6MPa、プレスタイム5分で熱圧締することにより、厚みが20mm、ボード密度が0.3g/cmの単層軽量パーティクルボードを製造した。
【0016】
なお、ポリオキシプロピレントリオールは、表1に示すように、分子量・OH価が、1000・160[アクトコールMN−1000](実施例1〜5)、1500・112[アクトコールMN−1500](実施例6〜10)、3000・56[アクトコールMN−3050](実施例11〜15)、4000・42[アクトコールMN−4000](実施例16〜20)、5000・34[アクトコールMN−5000](実施例21〜25)の5種類を使用し、ポリメリックMDIにおけるイソシアネート基(NCO基)のうち、ポリオキシプロピレントリオールのヒドロキシ基(OH基)と理論上反応しない遊離イソシアネート基(残NCO基)の重量の、ポリメリックMDI及びポリオキシプロピレントリオールを配合してなる溶液の全重量に占める割合(以下、残NCO基の配合割合という。)が、12%(実施例1、6、11、16、21)、15%(実施例2、7、12、17、22)、20%(実施例3、8、13、18、23)、25%(実施例4、9、14、19、24)、28%(実施例5、10、15、20、25)となるように、ポリメリックMDIとポリオキシプロピレントリオールとを混合した。
【0017】
(実施例26〜45)
表2に示すように、木削片のバインダーとして使用する二液型接着剤を構成しているポリオール化合物として、ポリオキシプロピレンジオール(アクトコールPPG−Diolシリーズ 三井化学(株)製)であって、分子量・OH価が、700・160[アクトコールDiol−700](実施例26〜30)、1000・112[アクトコールDiol−1000](実施例31〜35)、2000・56[アクトコールDiol−2000](実施例36〜40)、3000・38[アクトコールDiol−2000](実施例41〜45)の4種類を使用した点を除いて、実施例1〜25と同様の方法によって、厚みが20mm、ボード密度が0.3g/cmの単層軽量パーティクルボードを製造した。
【0018】
なお、この場合も、上述した実施例1〜25と同様に、残NCO基の配合割合が、12%(実施例26、31、36、41)、15%(実施例27、32、37、42)、20%(実施例28、33、38、43)、25%(実施例29、34、39、44)、28%(実施例30、35、40、45)となるように、ポリメリックMDI及びポリオキシプロピレンジオールとを混合した。
【0019】
(比較例1〜47)
表3に示すように、残NCO基の配合割合が、0%(比較例1、5、9、13、17)、5%(比較例2、6、10、14、18)、10%(比較例3、7、11、15、19)、30%(比較例4、8、12、16、20)となるように、実施例1〜25で使用したポリメリックMDI及び実施例1〜25で使用した5種類のポリオキシプロピレントリオールをそれぞれ混合した点と、表4に示すように、ポリオール化合物として、分子量・OH価が、300・550[アクトコールMN−3000](比較例21〜29)、700・235[アクトコールMN−700](比較例30〜38)、6000・28[arcolPPG1362 bayer社製](比較例39〜47)の3種類のポリオキシプロピレントリオールを追加し、それぞれについて、残NCO基の配合割合が、0%(比較例21、30、39)、5%(比較例22、31、40)、10%(比較例23、32、41)、12%(実施例24、33、42)、15%(実施例25、34、43)、20%(実施例26、35、44)、25%(実施例27、36、45)、28%(実施例28、37、46)、30%(比較例29、38、47)となるように、ポリメリックMDI及びこれら3種類のポリオキシプロピレントリオールをそれぞれ混合した点とを除いて、実施例1〜25と同様の方法によって、厚みが20mm、ボード密度が0.3g/cmの単層軽量パーティクルボードを製造した。
【0020】
(比較例48〜81)
表5に示すように、残NCO基の配合割合が、0%(比較例48、52、56、60)、5%(比較例49、53、57、61)、10%(比較例50、54、58、62)、30%(比較例51、55、59、63)となるように、実施例26〜45で使用したポリメリックMDI及び実施例26〜45で使用した4種類のポリオキシプロピレンジオールをそれぞれ混合した点と、表6に示すように、ポリオール化合物として、分子量・OH価が、400・280[アクトコールDiol−400](比較例64〜72)、4000・28[arcolPPG1062 bayer社製](比較例73〜81)の2種類のポリオキシプロピレンジオールを追加し、それぞれについて、残NCO基の配合割合が、0%(比較例64、73)、5%(比較例65、74)、10%(比較例66、75)、12%(実施例67、76)、15%(実施例68、77)、20%(実施例69、78)、25%(実施例70、79)、28%(実施例71、80)、30%(比較例72、81)となるように、ポリメリックMDI及びこれら2種類のポリオキシプロピレンジオールをそれぞれ混合した点とを除いて、実施例26〜45と同様の方法によって、厚みが20mm、ボード密度が0.3g/cmの単層軽量パーティクルボードを製造した。
【0021】
【表1】

【0022】
【表2】

【0023】
【表3】

【0024】
【表4】

【0025】
【表5】

【0026】
【表6】

【0027】
表1及び表2から分かるように、バインダーとして使用している、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを混合・撹拌して得られる二液型接着剤について、ポリオール化合物として、ヒドロキシ基の数が3で分子量が1000〜5000のポリオキシプロピレントリオールまたはヒドロキシ基の数が2で分子量が700〜3000のポリオキシプロピレンジオールを使用し、残NCO基の配合割合が、12〜28%となるように、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを混合した実施例1〜45については、製造された軽量パーティクルボードの剥離強さが全て0.20N/mm以上であり、パーティクルボードとして十分な強度を備えていた。
【0028】
一方、表3から分かるように、ポリオール化合物として、ポリオキシプロピレントリオールを使用する場合、その分子量が1000〜5000であっても、残NCO基の配合割合が0%、5%、10%及び30%となるように、ポリメリックMDIとポリオキシプロピレントリオールとを混合した比較例1〜20や、表5から分かるように、ポリオール化合物として、ポリオキシプロピレンジオールを使用する場合、その分子量が700〜3000であっても、残NCO基の配合割合が0%、5%、10%及び30%となるように、ポリメリックMDIとポリオキシプロピレンジオールとを混合した比較例48〜63については、いずれも、製造された軽量パーティクルボードの剥離強さが0.20N/mmを下回っており、パーティクルボードとして十分な強度を備えていなかった。
【0029】
また、表4及び表6から分かるように、ポリオール化合物として、分子量が300、700、6000のポリオキシプロピレントリオールを使用した比較例21〜47や、分子量が400、4000のポリオキシプロピレンジオールを使用した比較例64〜81については、残NCO基の配合割合に拘わらず、いずれも、製造された軽量パーティクルボードの剥離強さが0.20N/mmを下回っており、パーティクルボードとして十分な強度を備えていなかった。
【0030】
以上のように、実施例1〜45において、バインダーとして使用した二液型接着剤、即ち、ポリオール化合物として、分子量が700〜3000のポリオキシプロピレンジオールまたは分子量が1000〜5000のポリオキシプロピレントリオールを使用し、残NCO基の配合割合が12〜28%となるように、ポリメリックMDIと、ポリオキシプロピレンジオールまたはポリオキシプロピレントリオールとを混合したウレタン接着剤は、少なくとも120分のライフを確保することができると共に、通常のパーティクルボードを製造する際の熱圧締時間(5分間)と同様の短い熱圧締時間で、十分な強度を有する軽量パーティクルボードを製造することができる。
【0031】
なお、残NCO基の配合割合が12〜28%となるように、ポリメリックMDIと、ポリオキシプロピレンジオールまたはポリオキシプロピレントリオールとを混合したウレタン接着剤をバインダーとして使用すると、上述したように、剥離強さが0.20N/mm以上の軽量パーティクルボードを製造することができるが、表1及び表2から分かるように、残NCO基の配合割合が15〜25%となるように、ポリメリックMDIと、ポリオキシプロピレンジオールまたはポリオキシプロピレントリオールとを混合したウレタン接着剤を使用すると、さらに剥離強さの大きい軽量パーティクルボードを製造することができる。
【0032】
従って、本発明の木質ボード用二液型接着剤を木削片のバインダーとして使用すると、密度が0.4g/cm以下、剥離強さが0.20N/mm以上である軽量パーティクルボードを短時間で効率よく製造することができると共に、何らかのトラブルによって製造ラインが停止し、フォーミングマットが2時間程度放置されたとしても、製造ラインが運転を再開した時点から、そのフォーミングマットを引き続き熱圧締することで、強度のある適正なパーティクルボードを製造することができるので、材料が無駄になることがなく、工場における軽量パーティクルボードの生産性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【0033】
本発明は、密度が0.4g/cm以下、剥離強さが0.20N/mm以上の軽量のパーティクルボード等の製造に利用することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とからなる木質ボード用二液型接着剤であって、
前記ポリオール化合物としては、ヒドロキシ基の数が2で分子量が700〜3000またはヒドロキシ基の数が3で分子量が1000〜5000のポリエーテルポリオールを使用し、
前記ポリイソシアネート化合物におけるイソシアネート基のうち、前記ポリオール化合物のヒドロキシ基と理論上反応しない遊離イソシアネート基の重量の、前記ポリイソシアネート化合物及び前記ポリオール化合物を配合してなる溶液の全重量に占める割合が12〜28%となるように、前記ポリイソシアネート化合物と前記ポリオール化合物とを混合したことを特徴とする木質ボード用二液型接着剤。
【請求項2】
木削片や木質ファイバーに接着剤を塗布する工程と、
接着剤が塗布された木削片や木質ファイバーを集積してフォーミングマットを形成する工程と、
形成されたフォーミングマットを板状に熱圧締成形する工程と
を備えた木質ボードの製造方法において、
前記接着剤として、請求項1に記載の木質ボード用二液型接着剤を使用したことを特徴とする木質ボードの製造方法。
【請求項3】
請求項2に記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする木質ボード。
【請求項4】
ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とからなる二液型接着剤を用いて木削片をバインドしてなるパーティクルボードであって、
密度が0.4g/cm以下、剥離強さが0.20N/mm以上であることを特徴とするパーティクルボード。

【公開番号】特開2012−67242(P2012−67242A)
【公開日】平成24年4月5日(2012.4.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−214973(P2010−214973)
【出願日】平成22年9月27日(2010.9.27)
【出願人】(000000413)永大産業株式会社 (243)
【Fターム(参考)】