JP2522317B2 - パ−チクルボ−ドの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規にして有用なる、パーチクルボードの製
造方法に関し、さらに詳細には、接着剤として、所定の
尿素−ホルムアルデヒド樹脂（以下、尿素樹脂と略記す
る。）または尿素−メラミン−ホルムアルデヒド共縮合
樹脂（以下、尿素−メラミン樹脂と略記する。）と乳化
性ポリイソシアネート化合物とを併用することから成
る、パーチクルボードの改良された製造方法に関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕

木材チップを原料とするパーチクルボードは、家具、
建築ならびに家電器機などに広く利用されており、そう
した用途も更に拡大される傾向にある。

ところで、この主のパーチクルボードの接着剤として
は、尿素樹脂、尿素−メラミン樹脂、フェノール樹脂ま
たはメラミン−フェノール樹脂の如きホルムアルデヒド
系縮合型樹脂が、さらには、近年に至ってポリイソシア
ネート化合物などが用いられてきている。

そのうち、まず、ホルムアルデヒド系縮合型樹脂はそ
の種類によって、それぞれに特徴があるために用途に応
じて使い分けられてはいるが、就中、尿素樹脂および尿
素−メラミン樹脂は、現在では、使い易さ、性能上のバ
ランスおよび経済性などの面から広く利用されており、
パーチクルボードの接着剤として主流をなすものであ
る。

しかしながら、近年、ホルムアルデヒドによる環境汚
染が問題となり、これに基ずく規制の強化により、これ
らのホルムアルデヒド系縮合型樹脂接着剤を使用しての
パーチクルボードから、如何にして放出ホルムアルデヒ
ド分を少なくするか、が大きな懸案事項となっている。

他方、在来のパーチクルボードは一般に重いという問
題点がある処から、一層軽いものにすることもまた、望
まれている。

そのためには、より強力な接着剤の使用により、パー
チクルボードの強度や耐水性などを向上せしめることが
求められている。

そこで、放出ホルムアルデヒド分の減少化のために
は、結局は、尿素、メラミンまたはフェノールなどに対
するホルムアルデヒドの仕込みモル比を低減せしめた形
で接着剤樹脂を調製することが必要であり、たとえば、
尿素樹脂にあっては、尿素（Ｕ）に対するホルムアルデ
ヒド（Ｆ）の割合として、従来ではF/U＝1.8なる程度の
モル比であったものが、1.2〜1.4程度にまで減少されて
実用されるに至ってはいるけれども、これでも、一層厳
しい規制には対応できなく、したがって、さらに一層こ
のモル比を低下させることも検討されている。

ところが、かかるモル比の一層の低下に従う場合に
は、必然的に、パーチクルボードの物性の低下を来た
し、とくに耐水性の低下が大きく、したがって、品質の
確保の面からは、こうしたホルムアルデヒドの仕込みモ
ル比の低減化が最早や限界に来ており、これに代わるべ
き他の手段が切に希求されている。

次いで、ポリイソシアネート化合物は非ホルマリン系
の接着剤として近年、注目を集めており、ホルマリン規
制を完全にクリヤーできること、結合強度や耐水性が一
層すぐれること、そして低温かつ短時間で硬化が可能で
あること、さらには、原料チップの水分のコントロール
が、先のホルマリン系樹脂の如く、厳しさを要求されな
いことなど、多くの利点があり、その反面水分と反応す
る処から使用条件の設定が難しく、安定性が悪く、しか
もマットの成形性も不良であって、離型性もまた不良で
あり、さらに高価であるなどの問題があるために、パー
チクルボードの高性能化のための有望な材料として注目
されてはいるものの、このように解決されなくてはなら
ない多くの問題点を抱えている。

このような背景の下で、当然のことながら、尿素樹脂
や尿素−メラミン樹脂などに、ポリイソシアネート化合
物を併用することにより、放出ホルムアルデヒド分の低
減化と、物性の確保、向上化とを図り、併せて上述した
如きポリイソシアネート化合物の諸欠点をも抑えようと
することは容易に考えられる処であり、そうした試みを
為されている。たとえば「ジャーナル・オブ・アドヘー
ジョン（J.Adhes.）」、Vol.14,No.5,pp.219−231（198
2年）にも記述されていて、かかる併用の効果が知らて
いる。

ところが、一見、平易に見えるこの種の尿素樹脂また
は尿素−メラミン樹脂などとポリイソシアネート化合物
との併用については、実際問題として、尿素樹脂または
尿素−メラミン樹脂などが水を媒体とする形のものであ
るのに反して、ポリイソシアネート系化合物が非水系で
ある油溶性のものである処から、基本的に両者間には相
溶性がないことと、またポリイソシアネート化合物は、
ポリオキシエチレンモノアルキルエーテルまたはこれら
の誘導体を反応させることにより、あるいは他の乳化剤
を加えることにより乳化性が付与された形で用いられ、
そうした場合には、このポリイソシアネート化合物も、
尿素樹脂または尿素−メラミン樹脂などに均一に乳化分
散せしめることができるようになるけれども、かかる配
合液の分散安定性が悪く、容易に沈降し、分離し、ひい
ては不溶性化するために、加工工程にマッチしなくな
り、こうした混合使用は実質的に困難であることなどか
ら、これら両者の併用は、その効果こそ十分に期待でき
るものの、未だ十分に実用化されるには至っていない。

〔問題点を解決するための手段〕

しかるに、本発明者らは上述した如き、尿処樹脂また
は尿素−メラミン樹脂と乳化性ポリイソシアネート化合
物との併用を前提として、とくに両者成分の併用安定性
の改善方法について検討し、尿素樹脂または尿素−メラ
ミン樹脂に含まれるメタノールをできるだけ除去せしめ
た形のものを用いることにより、良好なポリイソシアネ
ート化合物との併用安定性が得られることを見い出し
て、本発明を完成させるに到った。

すなわち、メタノールの含有率が１重量％未満という
特定の尿素樹脂または尿素−メラミン樹脂を用いること
により、ポリイソシアネートの併用が実用可能となり、
その結果、懸案となっているパーチクルボードの放出ホ
ルムアルデヒド量の低減化ならびに強度および耐水性な
どの諸物性、諸性能の向上化を果せることを見い出し
て、本発明を完成させるに到った。

つまり、本発明は木材チップを接着剤と共に加熱加工
成形せしめることによりパーチクルボードを得るに当っ
て、この接着剤として、メタノール含有率が１重量％未
満なる、尿素樹脂または尿素−メラミン樹脂と、乳化性
ポリイソシアネート化合物とを併用することから成る、
パーチクルボードの改良された製造方法を提供しようと
するものである。

ここにおいて、前記した尿素樹脂または尿素−メラミ
ン樹脂としては、すでに市販されていて、通常、この種
のパーチクルボードの接着剤として用いられているもの
であれば、いずれもが本発明方法の実施のための対象と
されるので、特に制限されるものではない。

また、当該尿素樹脂または尿素−メラミン樹脂に少量
のポリビニルアルコールをも併用することも屡々行なわ
れるが、こうした形の尿素樹脂または尿素−メラミン樹
脂もまた、本発明に包含されるものであると理解された
い。

ところで、かかる尿素樹脂または尿素−メラミン樹脂
は、一般に２〜５重量％程度のメタノールが含有されて
いるが、このメタノールは当該樹脂を調製するさいの原
料ホルマリン中に、該ホルマリンの安定化剤として、約
７重量％程度含まれている処から、必然的に、そのまま
当該樹脂中に含まれてくるものであり、さらには当該樹
脂の保存安定性を高める目的で、樹脂製造時の反応中、
または反応終了後にメタノールを添加せしめるケースも
あって、これがために樹脂中に含まれてくるものであ
る。

こうした僅かな量のメタノールが乳化性ポリイソシア
ネート化合物との併用の上で支障を来たしていることを
突き止めた。

すなわち、このメタノールはそれ自体、ポリイソシア
ネートと反応するだけでなく、乳化性ポリイソシアネー
ト化合物の乳化安定性を著しく低下させ、凝集沈降を起
こさせる。凝集沈降したポリイソシアネート化合物は容
易に不溶化し、再分散不能となり、パーチクルボードの
製造のさいに、接着剤の塗布不能、作業中断などの種々
のトラブルを引き起こす原因となる。

そこで、本発明方法の実施に当って用いられる前記の
尿素樹脂または尿素−メラミン樹脂とは、前述した如き
対象樹脂よりメタノールを除去して、このメタノール含
有率を１重量％未満となしたものを指称するものであ
る。

このメタノール分が１重量％未満であれば、メタノー
ルによる障害は実質的に回避できる。

そして、このメタノールを除去する方法は特に限定さ
れるものではないが、一般には、上述した対象樹脂を減
圧蒸留にかけることによって行なわれる。

すなわち、たとえば減圧度が100mmHg以下なる減圧下
に、40〜80℃なる温度で蒸留せしめればよく、このよう
にして殆んどのメタノールが留去される。

こうした減圧蒸留によって樹脂の濃度は高くなるが、
支障がなければ、そのまま、本発明方法の実施に供する
こともできるし、また必要により、所望の濃度に予め水
を加えて調整しておくこともできるし、実際の使用にさ
いして調整することもできる。

他方、前記した乳化性ポリイソシアネート化合物とし
ては、たとえば特公昭55−7472号公報に開示されている
ような、ポリオキシエチレンモノアルキルエーテルを少
量反応させて乳化性を付与せしめた形のポリイソシアネ
ートや、ポリオキシエチレンモノアルキルエーテルの誘
導体または汎用の乳化剤を添加して乳化性を付与せしめ
た形のポリイソシアネートなどが用いられるが、乳化方
法それ自体は、特に限定されるものではない。

ポリイソシアネート化合物として代表的なものを挙げ
れば、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジ
イソシアネート、キシリレンジイソシアネートもしくは
それらの核水素添加物、または2,4−トリレンジイソシ
アネート、2,6−トリレンジイソシアネートもしくはジ
フェニルメタン−4,4′−ジイソシアネートの如き各種
ジイソシアネート類;2,4,6−トリイソシアネートトルエ
ン、ジフェニルメタン−2,4,4′−トリイソシアネート
またはトリ（イソシアネートフェニル）メタンの如きト
リイソシアネート類;3モルのヘキサメチレンジイソシア
ネートと１モルの水とから誘導されるビュレット型ポリ
イソシアネート、上掲した如き各種のジイソシアネート
類の三量化により形成される、イソシアヌレート環を含
有するポリイソシアネート、上掲のジフェニルメタン−
4,4′−ジイソシアネートの製造のさいに副生するポリ
メチレンポリフェニルポリイソシアネート、各種のグリ
コール類もしくはトリオール類または各種のポリエステ
ル−もしくはポリエーテルポリオール類などに上掲した
如き各種のポリイソシアネート類を付加反応せしめて得
られるアダクト型ポリイソシアネートやポリイソシアネ
ート・プレポリマーの如き各種ポリイソシアネート類、
あるいはこれらの混合物である。就中、ジフェニルメタ
ン−4,4′−ジイソシアネートとポリメチレンポリフェ
ニルポリイソシアネートとの混合物たる、いわゆるクル
ードMDIが諸性能、取り扱い、および経済性などの面で
最も適するものであり、クルードMDIおよびこれを主体
とする混合物が好ましい。

本発明方法を実施するに当って用いられる接着剤を調
製するには、メタノールの含有率を１重量％未満となし
た尿素樹脂または尿素−メラミン樹脂に対して乳化性ポ
リイソシアネート化合物を加えて十分に撹拌することに
より乳化分散せしめればよい。

撹拌が不十分であるときは、分散粒子の大きいものが
生じて沈降し易くなる処から、できるだけ強い撹拌によ
り均一に分散せしめることが望ましい。

そのさい、効果触媒やその他の配合剤の配合順序など
は特に制限されなく、適宜、実施できる。

そして、当該接着剤を調製するにさいして、尿素樹脂
または尿素−メラミン樹脂に対する乳化性ポリイソシア
ネート化合物の使用割合は、得られるパーチクルボード
の使用に応じて適宜、選択されるものであるが、一般に
は、該ポリイソシアネート化合物が５重量％以上になる
と効果が発現され、該化合物の持つ強度や耐水性などの
向上が図られるようになる。該化合物の増加に伴って、
尿素樹脂または尿素−メラミン樹脂との併用によって抑
制されてはいるものの、該化合物の欠点である離型性の
悪化も目立つようになる処から、こうした点をも考慮に
入れて併用割合を決定すべきである。

本発明方法を実施するにさいしては、前述した如く、
メタノール含有率が１重量％未満なる、尿素樹脂または
尿素−メラミン樹脂に乳化性ポリイソシアネート化合物
を混合分散せしめて得られる接着剤を原料チップ用の結
合剤成分として用いる以外は、すべて従来通りの製造方
法が適用できるものであり、たとえば、加熱加圧成形条
件も、120〜160℃なる温度で、10〜30kg/cm²なる圧力で
行なえばよい。

かくして、本発明方法に従えば、従来においては、併
用が困難であるとされていた、尿素樹脂または尿素−メ
ラミン樹脂と乳化性ポリイソシアネート化合物との併用
が、メタノール含有率を１重量％未満となした尿素樹脂
または尿素−メラミン樹脂を用いることにより、従来に
おいては、数十分間程度でしかなかった接着剤のポット
ライフを数時間程度にまで向上させうるものである。

このために、こうした両系統の化合物の併用が極めて
容易となり、従来より懸案となっていたパーチクルボー
ドにおける放出ホルムアルデヒド分の低減化、ならび
に、パーチクルボードの強度や耐水性などの諸性能の高
度化を達成することもできるし、さらにはパーチクルボ
ードの軽量化などにも役立つものである。

〔実施例〕

次に、本発明を参考例、実施例および比較例により具
体的に説明することにするが、以下において、部および
％は特に断りのない限り、すべて重量基準であるものと
する。

参考例１ 尿素および37％ホルマリンの仕込みモル比（F/U）を
1.35とし、アンモニア接触にて常法により尿素樹脂の溶
液を得た。

この樹脂溶液の不揮発分は55％であり、かつ樹脂中の
メタノール分は3.8％であった。

以下、これを樹脂（Ｕ′−１）と略記する。

次いで、この樹脂（Ｕ′−１）の1kgを60〜100mmHgな
る減圧度で、かつ50〜60℃なる温度で、留出量が約250m
lに達するまで減圧蒸留にかけ、しかるのち110gの水を
加えた処、メタノール含有率が0.7％なる尿素樹脂の64
％水溶液が得られた。以下、これを樹脂（Ｕ−１）と略
記する。

参考例２ 尿素、メラミンおよび37％ホルマリンの仕込みモル比
を0.8/0.2/1.6とし、重合度が1,700なる部分けん化ポリ
ビニルアルコールを0.5％存在させ、常法により反応せ
しめて不揮発分が56％なる尿素−メラミン樹脂の溶液を
得た。

この樹脂中のメタノール分は3.6％であった。以下、
これを樹脂（Ｕ′−２）と略記する。

次いで、この樹脂（Ｕ′−２）を参考例１と同様にし
て減圧蒸留にかけて不揮発分が約70％となるまで濃縮せ
しめたのち、水を加えて不揮発分を65％を調整した処、
メタノール含有率が0.9％なる尿素−メラミン樹脂の溶
液が得られた。以下これを樹脂（Ｕ−２）と略記する。

参考例３ 尿素および37％ホルマリンの仕込みモル比（F/U）を
1.15とし、常法により縮合反応を行なって、メタノール
含有率が3.7％なる尿素樹脂の59％溶液を得た。以下、
これを樹脂（Ｕ′−３）と略記する。

次いで、この樹脂溶液を参考例１と同様にして減圧蒸
留にかけて不揮発分が約70％となるまで濃縮せしめたの
ち、水を加えた不揮発分を64％に調整した処、メタノー
ル含有率が0.8％なる尿素樹脂の溶液が得られた。以
下、これを樹脂（Ｕ−３）と略記する。

実施例１ 下記する如き配合処方に従って、まず、樹脂（Ｕ−
１）に「コロネート 3053」を加え、撹拌を行なって均
一に乳化せしめたのち、パラフィンワックスエマルジョ
ン、20％塩化アンモニウム水溶液および水を順次加えて
接着剤を得た。

樹脂（Ｕ−１） 100 部 「コロネート3053」〔日本ポリウレタン工業（株）製の
乳化性ポリイソシアネート化合物〕 10 部 不揮発分が50％なるパラフィンワックス・エマルジョン
15 部 20％塩化アンモニウム水溶液 3.5部 水 18 部 次いで、かくして得られた接着剤を下記の条件で、針
葉樹系の木材チップに、スプレーにより塗布し、成形せ
しめてパーチクルボードを得た。

チップ中の水分 表層:3％、芯層:5.3％ ボード構成 三層：表層／芯層＝1/2 ボード厚 1.5cm 目標密度 0.7g/cm³ プレス条件 150℃×27kg/cm²×８分 樹脂付着量 表層:12％、芯層８％ このパーチクルボードについて性能の評価を行なった
処、第１表に示されるような結果が得られた。

なお、接着剤配合液は４時間後においても変化が認め
られなく安定であり、尿素樹脂とポリイソシアネートと
の併用性が良好であることも確認された。

比較例１ 樹脂（Ｕ′−１）を樹脂（Ｕ−１）の代わりに用い、
かつこの樹脂固形分量が同じになるように配合処方を変
更するように、つまり樹脂（Ｕ′−１）の使用量を増や
し、逆に水の使用量を減らすようにした以外は、実施例
１と同様にして対照用の接着剤を得、次いで塗布し、成
形しせめて対照用のパーチクルボードを得た。

接着剤配合液は、配合の当初においては均一であった
が、40分間経過後にはポリイソシアネートの分離沈降が
起こり、90分後には沈降したポリイソシアネートが不溶
化し、撹拌してみてもツブツブがあって、スプレーする
ことができなくなっていた。

パーチクルボードについての性能評価の結果は、第１
表にまとめて示すが、かかる性能の評価が、接着剤配合
液が分離を示す前の均一のものを用いた場合のパーチク
ルボードについての性能であり、実施例１品に比して遜
色がなく、また比較例２品（尿素樹脂単独系）に較べて
優れていた。

比較例２ 「コロネート 3053」の使用を一切欠如した以外は、
比較例１と同様にして対照用の接着剤を得、次いで塗布
し、成形せしめて対照用のパーチクルボードを得た。

このパーチクルボードについての性能評価の結果は、
まとめて第１表に示す通りである。

実施例２および３ 樹脂（Ｕ−２）と、乳化性ポリイソシアネート化合物
としての、「PAPI 135」〔エム・デイ化成（株）製の
ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート〕に対し
て、７％の式 （但し、ｍ≒５であり、ｎ≒20である。） で示される平均構造を有するポリエーテルを添加し、反
応せしめて得られた化合物とを用い、下記する如き配合
処方に従って接着剤を調製した。

次いで、この接着剤を下記する如き条件で木材チップ
にスプレーにより塗布し、加圧成形せしめて、二種のパ
ーチクルボードを得た。

チップ中の水分 表層:3％、芯層:5.3％ ボード構成 三層：表層／芯層＝1/2 ボード厚 1.5cm 目標密度 0.7g/cm³ プレス条件 150℃×27kg/cm²×８分 樹脂付着量 表層:12％、芯層８％ 性能評価の結果は第１表に示す。

なお、接着剤配合液は実施例２および３のいずれも
が、４時間放置後においても安定であった。

比較例３および４ 樹脂（Ｕ−２）の代わりに樹脂（Ｕ′−２）を用い、
かつ、樹脂分を同一にするようにして変更した以外は、
実施例２および３と同様にして、二種の対照用接着剤を
調製した。実施例２に相当するのが比較例３であり、実
施例３に相当するのが比較例４である。

配合直後の接着剤配合液はいずれも良好な分散液であ
ったが、比較例３の接着剤配合液の方は40分後には、も
う褐色の沈殿物を生じていたし、90分後には不溶化して
しまった。他方、比較例４の接着剤配合液の方も、20分
後には沈殿物を生じたし、70分後には不溶化するに至っ
た。

実施例４および５ 樹脂（Ｕ−１）と、乳化性ポリイソシアネート化合物
としての、「PAPI 135」／イソホロンジイソシアネー
ト＝8/2（重量比）なる混合物に対して乳化剤として式 で示されるような平均構造を有する化合物を10％添加
し、反応せしめて得られる化合物とを用い、かつ、下記
する如き配合処方に従うように変更した以外は、実施例
１と同様にして接着剤を調製した。

樹脂（Ｕ−１） 100 部 乳化性ポリイソシアネート化合物 15 部 固形分が50％なるパラフィンワックス・エマルジョン16
部 20％塩化アンモニウム水溶液 3.5部 水 21 部 その後も、かくして得られる接着剤を用いるように変
更した以外は、実施例１と同様にして塗布し、加圧成形
せしめてパーチクルボードを得た。このさい、実施例４
としては、配合直後の接着剤を用い、他方、実施例５と
しては、配合より３時間後の接着剤を用いて、それぞれ
パーチクルボードを成形するという二種類の製造方法を
採っている。

それぞれのパーチクルボードについての性能評価の結
果は、まとめて第１表に示している通りである。

なお、接着剤配合液は安定なエマルジョンであって、
５時間を経過したのちにおいても、依然として変化が認
められなかった。

比較例５ 樹脂（Ｕ−１）の代わりに、樹脂（Ｕ′−１）を用
い、かつ、樹脂固形分濃度を同一とするように変更した
以外は、実施例４と同様にして対照用の接着剤を調製せ
しめた処、この接着剤は配合から50分経過後には既にポ
リイソシアネートの分離が起こり、配合より２時間経過
した時点では不溶解物の存在が認められ、もはやスプレ
ーすることさえ出来なくなっていた。

実施例６ 樹脂（Ｕ−１）の代わりに、同量の樹脂（Ｕ−３）を
用い、かつ、「コロネート 3053」の代わりに同量の、
実施例２で用いた乳化性ポリイソシアネート化合物を用
いるように変更した以外は、実施例１と同様にして接着
剤を調製し、以後も、かくして得られた接着剤を用いる
ように変更した以外は、実施例１と同様にして塗布し、
加圧成形せしめてパーチクルボードを得た。

接着剤配合液は安定なエマルジョンであって、常温に
４時間放置しておいた場合でも、変化が認められなかっ
た。

パーチクルボードについて性能の評価を行なった処を
第１表にまとめて示す。

比較例６ 樹脂（Ｕ−３）の代わりに樹脂（Ｕ′−３）を用い、
かつ、樹脂固形分濃度を同一にするようにした以外は、
実施例６と同様にして対照用の接着剤を調製せしめた
処、この接着剤配合液は約35分後にポリイソシアネート
が分離沈降し、90分後には不溶解物の存在が認められ、
もはや接着剤として使用するのが困難な状態となった。

比較例７ 乳化性ポリイソシアネート化合物の使用を一切欠如す
るようにした以外は、比較例６と同様にして対照用の接
着剤を得、次いで塗布し、成形せしめて対照用のパーチ
クルボードを得た。

このパーチクルボードについての性能の評価を行なっ
たが、その結果は第１表に示す通りである。

〔発明の効果〕 第１表に示された結果からも明らかなように、本発明
方法に従って得られるパーチクルボードは放出ホルムア
ルデヒド量も少ないし、湿潤時の強度もすぐれている
し、しかも吸水による変化も比較的に少ないことが知れ
る。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】木材チップを接着剤と共に加熱加圧成形せ
   しめることによりパーチクルボードとする方法におい
   て、接着剤として、メタノール含有率が１重量％未満な
   る、尿素−ホルムアルデヒド樹脂または尿素−メラミン
   −ホルムアルデヒド共縮合樹脂と、乳化性ポリイソシア
   ネート化合物とを併用することを特徴とする、パーチク
   ルボードの製造方法。