JP2012067242A - 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 - Google Patents

Abstract

【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。
【選択図】 なし

Description

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。

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。

特開平０２−２０８００５号公報 特開２０００−０３７７１０号公報 特開昭５７−２０７０５８号公報 特開２００９−０１９１２０号公報 特開平１１−０３５９１８号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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^３以下、剥離強さが０．２０Ｎ／ｍｍ^２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。

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^３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^２以上の剥離強さを確保することができる。

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。

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。

（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^３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^３の単層軽量パーティクルボードを製造した。

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。

（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^３の単層軽量パーティクルボードを製造した。

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。

（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^３の単層軽量パーティクルボードを製造した。

（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^３の単層軽量パーティクルボードを製造した。

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^２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。

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^２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。

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^２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。

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。

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^２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。

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^３以下、剥離強さが０．２０Ｎ／ｍｍ^２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。

本発明は、密度が０．４ｇ／ｃｍ^３以下、剥離強さが０．２０Ｎ／ｍｍ^２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。

Claims (4)

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。
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。
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。
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^３以下、剥離強さが０．２０Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とするパーティクルボード。