JPH09503457A

JPH09503457A - 複合板

Info

Publication number: JPH09503457A
Application number: JP7505438A
Authority: JP
Inventors: バートン，ピーター・ジェームズ; ディール，ブレント・パトリック
Original assignee: エイシーアイ・オーストラリア・リミテッド
Priority date: 1993-07-29
Filing date: 1994-07-22
Publication date: 1997-04-08
Also published as: US5569542A; AU7260294A; EP0711220A4; WO1995003925A1; NZ294188A; EP0711220A1; CA2140319A1; AU673281B2; SG50438A1

Abstract

(57)【要約】芯層並びに内側表面層及び外側表面層を含む複合板であって、当該芯層及び表面層が各々セルロース材料と当該セルロース材料と一緒に結合する硬化した樹脂とを含み、ここで、複合板の芯層中の樹脂は酸硬化性樹脂であり、芯層は芯層中のセルロース材料の乾燥重量に対して２〜８重量％の間の量で低蒸気揮発性弱酸を含有する複合板。

Description

【発明の詳細な説明】複合板本発明は、セルロース材料及び合成樹脂から製造された種類の改良した複合板に関する。複合板は、接着剤バインダーと一緒に結合した木材片、繊維又は微片などのセルロース材料を含む。通常、複合板は、セルロース材料及び合成樹脂の混合物を先ず形成し、その後、加圧下（普通、プレス又は成形型中で）この混合物を固め、そして、圧縮過程の間、又は圧縮に続いて、熱をかけることにより樹脂を硬化させることにより形成される。複合板の例には、セルロース材料が木材繊維からなる場合の繊維板、木材片を利用する場合のチップボード及びセルロース材料が木材フレーク及び微片により構成される場合のパーティクルボードがある。これらの複合板の各々では、セルロース材料は複合板中に種々の大きさを有し得る。本発明はこれらのいずれの複合板の形成にも適用できるが、しかし、特にパーティルボードや繊維板の製造に適している。異なる樹脂系を利用すること、多少なりとも樹脂を利用すること、複合板の密度を多少変えること及び／又はその他の添加剤、とりわけ複合板製造業界で公知のファクターを利用することにより、パーティクルボードの物理的強度、水分吸収に対する抵抗性及びその他の物理特性を改質できる。処理条件を変更することにより、パーティクルボードの密度を容易に変えることができる。これらの条件には、使用する樹脂及びセルロース繊維の量及び種類、並びに樹脂を硬化させながら複合混合物を圧縮する圧力がある。標準的なパーティクルボードは現在のところ約６４０〜７８０ｋｇ／ｍ³の密度の範囲で製造される。多くの複合板が熱硬化性であるバインダー又は樹脂を使用して製造されている。いずれの特定の複合板であってもその強度及び物理的特長は、製造プロセスの間に樹脂の硬化の程度により影響を受ける。このような複合板で樹脂を硬化するための主要な手段は、板を圧縮している間に熱をかけることである。標準的な板は、圧縮している間に板に熱を伝える加熱した広い定盤を利用する。この加熱は板の表面近くの樹脂を硬化するのに有効であるが、板の芯又は中心を硬化するのにはそんなに有効でない。蒸気の発生が芯に対する熱の主な伝達媒体であり、そして、この温度は、定盤の温度が１０５℃よりも相当に高いとしても１０５℃を大きく超えない。この問題のため、酸条件でも硬化する（加熱のない状態でさえ）熱硬化性樹脂を利用することが従来提唱されていた。このような樹脂を利用する板は、従来、形成プロセスの間、酸を生成し得る少量の化合物と関連させて製造されていた。例えば、塩化アンモニウムがこのような複合体の芯内で従来使用された。塩化アンモニウムは樹脂中に存在する遊離ホルムアルデヒドと反応して塩酸を形成すると思われ、この塩酸はそれ自身で樹脂を硬化する反応を誘導する。これは、この領域で樹脂が熱硬化するに足る高温に芯を加熱することが困難であるにもかかわらず、芯中の樹脂が相当程度硬化する場合には板の製造を可能にする。塩化アンモニウムのような物質を使用することが製造した板の芯強度を改良するが、出願人は、このような板では、芯は樹脂がもっと有効に熱硬化した場合の表面よりも弱いことを見いだした。本発明の目的は、板の芯が物理的強度、水分抵抗性、耐久性及び低いホルムアルデヒド発生を改良した複合板を提供することにある。出願人は、板の芯が比較的低い程度の低蒸気揮発性の弱酸（ｌｏｗｓｔｅａｍｖｏｌａｔｉｌｅｗｅａｋａｃｉｄ）を含むように製造されると、全体の板性能の改良を達成できることを発見した。従って、本発明では、芯並びに内側及び外側表面層を含み、当該芯並びにこれらの表面層の各々がセルロース材料及び当該セルロース材料と共に結合する硬化済樹脂を含有する複合板であって、複合板中の芯中の樹脂は酸硬化性樹脂であり、芯は芯中のセルロース材料の乾燥重量に対して２〜８重量％の間の量の低蒸気揮発性弱酸を含むものを提供する。本明細書中で表現する複合板内の弱酸の全ての百分率は、セルロース材料の乾燥重量に対する重量を基準とする。芯並びに内側及び外側表面層は均質な板を形成でき、ここで、両層及び芯は均一に一体化されそして実質的に全体にわたって同じ組成を有する。このような場合、弱酸は板全体のセルロース材料の乾燥重量に対して２〜８重量％の量で存在し、全体にわたって酸硬化性樹脂が使用される。別の態様では、内側及び／又は外側表面層は芯の弱酸含量に比較して異なる弱酸含量であってもよい。好ましくは、複合板の芯は板の中心部に配置され、板の重量の５０〜７０％の間で構成される。弱酸は、製造プロセス中にそれが板から放出されない又は損失しない（又は比較的少量しか放出されない又は損失しない）ような性質のものでなければならない。このプロセスで蒸気を発生するので、弱酸は低蒸気揮発性（ｌｏｗｓｔｅａｍｖｏｌａｂｉｌｉｔｙ）を有しなければならない。好ましくは、使用する弱酸は、１．０気圧の蒸気圧において、１ｋｇの水当たり１０ｇの酸を含有する溶液からの蒸気中の酸濃度が１ｋｇの蒸気当たり４０．０ｍｇの酸よりも少ないような蒸気揮発性を有する。最も好ましくは、この酸の蒸気揮発性は、これらの条件下で１ｋｇの蒸気当たりに２０．０ｍｇ未満の酸が存在するようなものである。適当な弱酸の一群は低水溶性酸である。このような酸の溶解性は好ましくは２０℃において０．５〜６．０ｇ／１００ｇＨ₂Ｏの範囲であり、それらは好ましくは７．０〜１２．０の範囲のｐＫａ値を有する。本発明において使用のために最も適当な弱酸はホウ酸、珪酸又はアンチモン酸のような無機酸である。又は、ある事情の場合、これらの酸の水溶液を利用できる。しかし、これはそんなに好ましくはない。上述したパラメーターの範囲内に入る組成を有する複合板が従来の複合板を超える改良した物理特性を有することを出願人は見いだした。特定の理論に束縛されることを望まないが、低蒸気揮発性の弱酸の添加は、特に複合板がプレスから取り外された後に、複合板の芯内の樹脂をより十分に硬化させると思われる。従来の方法における芯の酸による硬化は、いったんプレスから板が取り除かれると板がプレスから取り除かれるときに発生する蒸気と共に大部分の蒸気揮発性酸が消失し実質的に停止してしまうと出願人は考えている。従来、ホウ酸、珪酸及びアンチモン酸のような低水溶性弱酸は難燃剤として複合板に使用された。しかし、難燃剤として有効であるためには、このような酸は少なくとも約１２〜１５％の量で使用された。これらのような物質が難燃剤として使用されたとき、複合板の物理的強度に有害な影響を有することが従来から見いだされている。得られる複合板の内部結合強度や水抵抗性が著しく減少する。低水溶性弱酸は樹脂とセルロース材料との間の物理的接触に影響を与えると思われる。驚いたことに、上記のような弱酸の狭い範囲の添加内で、これらの物理的特長が単に樹脂単独で利用する板の特性を超えて事実上増強することを見いだした。弱酸は板の少なくとも芯内に存在すべきであり、当該芯中に芯中のセルロース材料の乾燥重量に対して２％以上の量で存在する。板の物理的特性のこの予期せぬ増強は、パーティクルボードで４〜６％の量で最適に起こることが見いだされている。６％を超えると、添加した弱酸の影響がそんなに著しいものではなくなり、８％を超える量が存在した場合、煮沸膨張率（ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｂｏｉｌｓｗｅｌｌ）のような物理的特長が樹脂単独で製造した板の特長よりも下廻り始める。このようにして、全く驚いたことに、特に４〜６％の範囲内において、低蒸気揮発性弱酸の添加が、板の強度を減少させる代わりに、板の強度及びその他の物理的特長を事実上改良することを出願人は見いだした。本発明の板は慣用的な酸硬化性樹脂系を利用できる。好ましくは、板の各表面層及び芯に同じ樹脂を使用する。尿素ホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド、メラミン／尿素／ホルムアルデヒド及びメラミン尿素フェノールホルムアルデヒドのような樹脂をすべて使用できる。樹脂は４〜２５％の間の量の範囲内で存在すべきである（この百分率はセルロース材料の乾燥重量に対する乾燥樹脂重量を基準とする）。好ましくは、樹脂含量は、７〜１２％、そして最も好ましくは、８〜１０％の間の範囲内である。弱酸はセルロース／樹脂混合物全体にわたって実質的に均一に分配されているのが望ましい。これは、樹脂の配合前にセルロース材料に粉末状の弱酸を加えることにより達成できる。好ましくは、弱酸を必要な割合でセルロース材料の表面に直接加える。工業銘柄の顆粒状ホウ酸を使用するのが好ましい。顆粒の粒径は、特に重要であるとは見いだされていない。一般に、８０〜５００ミクロンの間の粒径のものを使用する。セルロース材料は、木片、フレーク、繊維又は小片の形態であることができる。合成樹脂の施用前にこのセルロース材料に弱酸が良好に接着するために、セルロース材料は相当に低い水分含量であることが好ましい。セルロース材料を樹脂と弱酸と共に混合した後、セルロース材料の水分含量は好ましくは約７〜９％の間（この百分率は混合物中のその他の全ての成分の乾燥重量に対する水分の重量を基準にしている）である。本発明は、パーティクルボード及び中等度の密度の繊維板の製造に特に適用性がある。パーティクルボードでは、慣用製造方法は、表面層の弱酸含量と比較して芯中では異なる弱酸含量を有する板の製造になりがちである。従って、パーティクルボード製造では、本発明は芯中に適当量の適切な弱酸を配合することにより実施できる。表面層は弱酸の添加なしで慣用の組成で製造でき、あるいは、特別の状況下では（例えば、難燃板に関して以下に詳細に記載したような場合）、高割合の弱酸性難燃剤が表面層内に含まれていてもよい。繊維板の製造では、慣用方法は板全体の弱酸の量の変更をできない。従って、芯中の弱酸の含量％は概して表面層中と同じである。大略すれば、繊維板について、弱酸の含量はパーティクルボードの芯中の弱酸の含量よりも僅かに高い。繊維板の場合、弱酸添加の最も好適な範囲は６〜８％であり、この添加は板の厚さ全体にわたっている。本発明は標準的なパーティクルボード及び繊維板の製造への適用性を有し、このような製品の強度を改良させるが、難燃性複合板の製造に特別の適用性をも有する。単にセルロース材料及び樹脂のみを有する複合板は高度に可燃性である。結果として、従来、このような複合板中に難燃剤を配合して、建造物に使用するときこれらの複合板の安全性を改善する種々の努力がなされてきた。従来、可燃性及び発煙を減少させるために、アンモニウム塩、臭素化化合物、メタホウ酸ナトリウム、塩化亜鉛、燐酸及びホウ酸のような難燃剤を、特に複合板に添加することが提唱されてきた。伝統的な水溶性難燃剤は燃焼時に発生する煙を増加させ且つｐＨが樹脂の硬化に影響するので、オーストラリアでは、かかる難燃剤は複合板製造に適しているとは通常認められていない。前述したように、幾種かの難燃剤はそれ自身珪酸やホウ酸のような弱酸である。これらの弱酸を低濃度で使用した場合、得られる複合板は高物理的強度を有し且つ少しばかり難燃性を改良することを出願人は見いだした。しかし、２〜８％の間の難燃剤の量は炎にさらされる可能性のある表面に使用するのに適していない。表面層における難燃剤含量は８％を超えるべきであり、好ましくは、ある場合では１０〜１５％であることが見いだされた。しかし、芯内では同量の難燃剤は必要ないことも見いだされている。従来から、最も良好な難燃性を達成するために、全複合板全体にわたって均一に難燃剤を分配するとことが望ましいと認められており、これを達成するために種々の方法が提唱されてきた。例えば、英国特許第１，２６２，１３６号を参照されたい。しかし、本出願人は、難燃剤の均一な分配は必要ないか又は望ましくないことを出願人見いだした。従って、本発明の別の態様では、少なくとも二層（両層とも、セルロース材料及び当該セルロース材料と共に結合する硬化済み樹脂を含有する）を含む複合板を提供する。ここで、第一の層は複合板の少なくとも芯を形成し、第二の層は当該第一の層の一方に配置し、複合板の表面層を形成し；第一の層中の樹脂は酸硬化性樹脂であり、第一の層は更に当該第一層中のセルロース材料の乾燥重量に対して２〜８重量％の間の量で難燃剤を含み、そして、前記第二の層は当該第二層中のセルロース材料の乾燥重量に対して８重量％を超え１５重量％までの間の量の難燃剤を含有する。また第一層中の難燃剤は低蒸気揮発性弱酸である。弱酸は、前で詳細に示したように蒸気揮発性、溶解性及びｐＫａについて好適な特長を有する。複合板の芯と表面層または表面両層との双方で同一難燃剤を使用するのが好都合であるが、これは必須ではない。第二の層が前記第一の層の一方側に隣接していることも好ましい。本発明のこの態様の一実施態様では、単に二層のみが提供される。第一の層（又は芯）は、好ましくは、複合板の重量の５０％を超える量に達する。最も好ましくは、複合板の重量の６０〜８０％の量に達する。実際ではこのような板は第二または表面層が可能性のある炎に露出するように配置される。第一層又はコア層に使用する難燃剤は弱酸である。好ましくは、ホウ酸若しくは珪酸又はこれらの組合せである。難燃剤は２％以上の量で第一層中に存在すべきである。好ましくは、それは、４％以上の量で存在する。４％のレベルまで、最終製品の難燃性は顕著に改良されないことが見いだされた。４％のレベルを超えると、最終製品の難燃性改良され、同時に複合板の物理特性を改良する利点を伴った。これは、内部結合強度、水による膨張に対する抵抗性及びホルムアルデヒド発生の減少（ホルムアルデヒド含有樹脂を使用した場合）のような特性を含む。更に、Ｖ３１３法に従って試験した耐久性や寸法安定性のような特性も増強した。出願人は、コア中の難燃剤を減少させたレベルでも、表面に到達した時に発火し得る揮発物の形成を抑制するのになお有効であることを見いだした。加えて、８％までの範囲内で、これらの弱酸の存在は得られる複合板の物理的特長を、均一に高いレベルで複合板じゅうに難燃剤を分配した類似の製品よりも、増強し且つ改良する。最も好ましくは、弱酸難燃剤は４〜６％の間の量で第一層中に存在する。第二（又は表面）層では、難燃剤は増加した割合で存在することが好ましい。８％以下では、炎の広がりを防止するのに難燃は充分でなく、要求される炎抵抗性を与えるためにより多くの量で存在すべきである。好ましくは、難燃剤は１０％を超える量で存在する。しかし、複合板の実用性の一部として、難燃剤は炎の広がりに単に抵抗するばかりでなく、燃焼時、煙りの発生を低くもすることが好ましい。表面層中の難燃剤の含量が１２％を超える場合、出願人は、複合板が燃焼時、より高い、そして、一定の状況下で、許容出来ないレベルの煙りを発生することを見いだした。従って、最も好適には、難燃剤は１０〜１２％の間の範囲内で第二（又は表面）層中に存在する。本発明の好適な形態では、複合板は複合板の逆側に施用される別の表面層である第三の層を含み、その結果、第一又はコア層は二層の分離した表面層の間に挟まれている。このような場合、芯層は複合板の重量の約５０〜７０％の間で構成され、二表面層は複合板の残りの重量を各々等しく含む。このような場合では、両表面層は同程度の難燃剤を有することができる。本発明の複合板は化粧板のための基体として使用するのに特に適しており、化粧箔又は樹脂含浸紙で積層してもよい。上述のタイプの難燃複合板を製造するとき、第二及び適用できる場合、第三の層（ここで、使用した難燃剤の量を増加させる）中により高い樹脂含量を使用するのが好ましい。好ましくは、第一層中の樹脂含量は８〜１０％（乾燥木材に対する乾燥樹脂）の間である。第二及び第三層（即ち、表面層）では、樹脂含量は、好ましくは、第一又は芯層の樹脂含量よりも約１０〜１５％多い。従って、芯層中に９％の樹脂含量を有する複合板では、表面層は好ましくは約１０〜１１％の樹脂含量を有する。適当な樹脂には、尿素ホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド、メラミン／尿素／ホルムアルデヒド及びメラミン尿素フエノールホルムアルデヒド樹脂等がある。セルロース材料は、木片、フレーク、繊維又は小片の形態であることができる。パーティクルボードを製造するとき、微細な小片微粒子を第二及び第三（即ち、表面）層に使用し、粗い小片を芯層に使用するのが好ましい。セルロース材料を難燃剤及び樹脂とブレンドした後、セルロース材料の水分は芯層の混合物で７〜９％の間、表面層で１４〜１７％の間であるのが好ましい（これらの百分率は混合物中の全てのその他の材料の乾燥重量に対する水分の重量を基準にしている）。各層内で、使用する難燃剤がセルロース／樹脂混合物内全体にわたって実質的に均一に分配されているのが望ましい。これは、樹脂を配合する前に粉末状の難燃剤をセルロース材料に加えることにより達成できる。難燃剤は、普通、必要な割合でセルロース材料の表面に直接加える。慣用的な装置、例えば、種々の材料を順番に導入するために長さ方向に沿って種々の開口を有する円筒形樹脂ブレンダーのようなものを使用できる。好ましくは、粉末状の酸をセルロース材料と最初均一に混合する。その後、慣用的なプロセスに従って、液体ワックスエマルションを加え、次いで、いくらかの水を用いた水分散状の必要な酸硬化樹脂を加えるのが好ましい。混合物を均一にブレンドしマットレスを形成する。次いで、このマットレスを一定の長さに切断し、プレス内に入れ、所定の密度の板に形成する。以下に、本発明の好適な実施態様及び標準的な複合板との詳細な比較性能を例示する多くの実施例を参照することにより本発明を記載する。実施例１パイナス・ラディアタ（ｐｉｎｕｓｒａｄｉａｔｅ）セルロース材料及びメラミン尿素ホルムアルデヒド樹脂を使用して種々のパーティクルボードを形成した。芯層に添加したホウ酸の割合を変えた以外は全ての点において同じである種々の複合板を作った。複合板は全て標準的なパーティクルボード製造技術（例えば、ＣｏｎｃｉｓｅＥｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａｏｆＷｏｏｄ＆ＷｏｏｄＢａｓｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ、ＰｅｒｍａｇｅｎＰｒｅｓｓ、Ｏｘｆｏｒｄ、１９８９年に記載されている）に従って製造した。大まかに言えば、この方法は生の木材フレークを取り、それらを約１〜３％の水分になるまで乾燥することを含む。次いで、乾燥したフレークを篩にかけてより大きなフレーク（複合板の芯を作るのに使用）及びより微細なフレーク（表面層を作るのに使用）に分離した。次いで、これらの二種のフラクションを別々に所定量の樹脂、ワックス及び水と混合し、そして、芯を形成するのに使用しようとするフラクションの場合にはさらにＮＨ₄Ｃｌを混合した。表面層材料のための各場合の樹脂含量は９．５重量％（乾燥フレークに対する乾燥樹脂）であり、芯の場合では９．０重量％（乾燥フレークに対する乾燥樹脂）であった。１．０重量％のワックス（乾燥フレークに対する乾燥ワックス）を芯及び表面層双方のブレンドに加えた。芯層のブレンドのみに、１．５重量％のＮＨ₄Ｃｌ（乾燥樹脂に対するＮＨ₄Ｃｌ）を加えた。芯層のために意図したブレンドの水分を７〜９％の間に、表面層のために意図したブレンドの水分を１４〜１７％の間に水を加えて調節した（これらの百分率は混合物中の全てのその他の材料の乾燥重量に対する水分の重量を基準にした）。次いで、ブレンドした材料をマット形成装置に移し、そこで、複合体を形成するために、ブレンドを順番に広げた。複合板の重量の６５％が芯材料を成し、３５％が表面材料を成すように各々の量の材料を広げた。材料を予備プレスし、所望の寸法に切断し、プレスに移し、そこで切断した材料を１７０〜１７５℃で約２６０秒の間圧縮した。各場合、必要な割合のホウ酸を複合板の芯を製造するのに使用するブレンドに加えた。この酸は、篩工程に続いて且つブレンド操作の前に加えた。得られた複合板を、次いで、試験し、それらの物理的特長（即ち、内部結合強度、煮沸膨張及び厚さ膨張）を比較した。異なる量のホウ酸の影響を樹脂のゲル化時間に関しても試験した。それぞれの複合板のこれらの試験及び性能の詳細を図１〜４に示されているグラフ化した結果で示した。従って、これらの複合板の芯領域中のホウ酸の存在は二つの効果を有することが明らかである。第一は、図４により示されているように樹脂硬化の促進である。図４は、ホウ酸の量に対してゲル化時間の減少を示す。実際に、本発明の複合板で要求されるレベルでは、これは、製造プレスサイクル時間を約１０％減少させる。標準的な２６０秒のパーティクルボードプレスサイクルで約２０秒節約する。第二に、その低蒸気揮発性のために複合板にホウ酸が残るので、それはプレス操作後に樹脂の硬化を継続し、本発明の複合板に要求されるレベルで存在するとき、これは図１〜３に示されているように増加した物理特性をもたらす。実施例２パイナス・ラディアタ（ｐｉｎｕｓｒａｄｉａｔｅ）セルロース材料及びメラミン尿素ホルムアルデヒド樹脂を使用してパーティクルボードを形成した。第一又は芯層について、約３．０ｍｍの平均寸法を有する粗い小片を形成し、木材小片の乾燥重量に対して４％の量のホウ酸を加えた。粉末形態のホウ酸を直接木材小片上に加え、各成分を均一に混合した。二表面層の形成のために微細な小片を選択した。これらの木材小片の平均寸法は約０．６ｍｍであった。これらの微細な小片に、ホウ酸を再度１２％の量で加えた（再度、百分率は微粒子の乾燥重量を基準にする）。粗い小片混合物に対して液体ワックスエマルシヨン（小片の乾燥重量に対して０．８重量％）及び水性ＮＨ₄Ｃｌ溶液（乾燥樹脂に対して２．０重量％）を加えた。液体ワックスエマルシヨン（同じ割合）を微細な小片混合物にも加えた。しかし、ＮＨ₄Ｃｌは成分に加えなかった。次いで、乾燥木材小片に対して９重量％の乾燥樹脂の量でメラミン尿素ホルムアルデヒド樹脂を粗い小片混合物に加えた。微細な小片混合物に同じ樹脂を使用したが、１０．５重量％で使用した。その後、パーティクルボードを標準的な方法に従って形成し、粗い小片混合物から作られる、ボードの重量の約６０％を構成する芯層を有する複合板を製造した。ここで、二表面層（各々は複合板の重量の約２０％である）は微細な小片から形成した。複合板を、最終密度７１０ｋｇ／ｍ³及び厚さ１８ｍｍを有するように形成した。比較目的のため、同じ方法を使用して同一の複合板を形成したが、この複合板は芯層又は表面層のいずれにもホウ酸を含有させなかった。両層の物理特性を測定し、表１に詳細に示した結果を得た。実施例３第一又は芯層に使用したホウ酸の割合以外実施例２に記載したと同じ方法に従って、パーティクルボードを製造した。この実施例では、芯層中のホウ酸のレベルを６％に増加した。再度、比較複合板を芯層又は表面層にホウ酸を使用しないで製造した。両複合板を試験し、物理特性を表２に詳細を示した通りに測定した。実施例４この試験では、複合板の厚さを３３ｍｍに増加させた。ここでも、芯層の厚さを複合板の厚さの約６０％に構成し、表面層の二層を各々複合板の厚さの約２０％に構成した。その他の全ての点において、実施例３に記載した方法に従って複合板を製造した。同一の方法で参考板を製造したが、これには芯層にも表面両層のいずれかにもホウ酸を含有しない。このようにして製造した複合板の特性は表３に詳細を示した通りである。実施例５実施例３の複合板をその他の物理的特長の範囲について試験し、その他の現在市販されているその他の複合板と比較した。これらの複合板は、１．ＷｉｌｌａｍｅｔｔｅＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｕ．Ｓ．Ａ．により製造されたＤｕｒａｆｌａｋｅＦＲ（全体にわたって約１２〜１５％のホウ酸を含有する）。２．Ｉｓｏｒｏｙ，Ｆｒａｎｃｅにより製造されたＰａｎｏｆｌａｍ（全体にわたって約１２〜１５％のホウ酸を含有する）。全ての製品についての試験結果は表４に詳細に示されている。これにより、本発明の複合板が慣用法で製造された難燃複合板と比較すると物理特性が増強されていることが分かることができる。実施例６本発明の複合板は改良した物理性能を与えると同時に、当該複合板の難燃性が難燃剤を全体にわたって均一に高割合で有する複合板のそれに匹敵することも本出願人は見いだした。例えば、本出願人は本発明に従って製造した複合板の難燃特性を試験し、それを難燃剤が均一な量で複合板全体にわたって存在するその他の市販製品と比較した。試験は、ＡＳ１５３０Ｐａｒｔ３−１９８９、“着火性、延焼性、発熱性及び発煙性の同時決定”試験法に従って行った。難燃剤を含有しない参考複合板も試験した。結果は表５に詳細を示した通りであった。本発明の試験複合板は、市販製品と比較したとき、それに匹敵し得る「炎の拡張」試験における難燃性能及び「煙発生」試験における改良した性能を示したことが気付かれるであろう。本発明の複合板は「着火性」試験において他の市販複合板と同様の性能を示さないが、政府の規制に従って達成することが最も重要性を有するのは炎拡張の領域及び煙発生である。実施例７実施例２に記載したと同じ方法を使用してパーティクルボードを製造した。しかし、本実施例では１８ｍｍのパーティクルボードを製造する代わりに、形成したパーティクルボードは１２ｍｍであった。出願人は二種類パーティクルボードを試験した。第一は両表面層に１２％のホウ酸（実施例２と同様）を有し、第二は１０％有する。複合板は難燃特長の範囲について試験をした。結果は表６に詳細に示した通りであった。実施例８本実施例では繊維板に応用した本発明を詳細に記載し、板全体にわたって７．５％のホウ酸を配合して本発明により製造した中間密度の繊維板の物理特性及び同じ条件で製造したがホウ酸を配合しない中間密度の繊維板の物理特性の間の比較を行った。繊維板を次のようにして製造した。まず、松材片をダイジェスター中で１７０〜１８０℃（蒸気圧８〜９バール）で加熱し松材片を軟化させた。次いで、この可塑化した松材をリファイナーによる機械的プロセスにより木材繊維に粉砕した。１０．２％の添加量でメラミン尿素ホルムアルデヒド樹脂を加えたリファイナーの出口より木材繊維／水スラリーを生じさせた（前記百分率はオーブンで乾燥した木材繊維に対するオーブン乾燥した樹脂の割合である）。チューブドライヤーに沿って木材繊維を吹き付け、７〜１４％の間に水分を減少させた。樹脂化した湿った繊維をマットレス状に層を形成し、予備圧縮して固め、次いで、５分間１９０℃でホットプレスした。得られたパネルをサンダーヘッドにより厚さをそろえ、所定の寸法にトリムした。ホウ酸はダイジェスター中で松材片に連続的に添加した。７．５重量％（オーブン乾燥した繊維に対するホウ酸百分率）の添加量で加えた。ホウ酸を添加しない参考複合板を同じ方法を使用して製造した。結果は、本発明により製造した複合板の物理特性が増強したことを示した。試験の結果の詳細は次の通りである。上表から分かるように、本発明により製造した複合板は物理的特長を顕著に改良した。更に、試験複合板は機械加工性（ルーチング及びサンダー仕上げ）並びに彩色適性の改善を示した。従って、本発明は一定の範囲の増強した物理的特長を有する複合板の製造を可能にする。一実施態様では、物理的強度を犠牲にすることなく達成される良好な難燃性を有する複合板の製造を可能にする。最後に、請求の範囲で定義した通りの本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、使用する樹脂の性質、セルロース材料の種類、最終製品の密度及び難燃剤の種類を含む、複合板の組成に種々の追加及び／又は変更を為すことができることを了解すべきである。

Claims

【特許請求の範囲】１．各々がセルロース材料及び当該セルロース材料と一緒に結合する硬化済み樹脂とを含有する芯層並びに内側表面層及び外側表面層を含む複合板であって、当該複合板の芯中の樹脂が酸硬化性樹脂であり、芯が芯中のセルロース材料の乾燥重量に対して２〜８重量％の間の量で低蒸気揮発性弱酸を含有する、前記複合板。２．前記弱酸が、１．０大気圧蒸気圧において、水１ｋｇ当たり１０ｇの酸を含有する溶液からの蒸気中の酸濃度が１ｋｇの蒸気当たり４０．０ｍｇ未満であるような蒸気揮発性を有する、請求の範囲第１項記載の複合板。３．前記弱酸の蒸気揮発性が、１．０大気圧蒸気圧において、水１ｋｇ当たり１０ｇの酸を含有する溶液からの蒸気中の酸濃度が１ｋｇの蒸気当たり２０．０ｍｇ未満であるようなものである、請求の範囲第２項記載の複合板。４．前記弱酸が低水溶性である請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の複合板。５．前記弱酸の水溶解性が２０℃において０．５〜６．０ｇ／１００ｇＨ₂Ｏの範囲である請求の範囲第４項に記載の複合板。６．前記弱酸が７．０〜１２．０の範囲のｐＫａを有する、請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の複合板。７．前記弱酸をホウ酸、珪酸及びアンチモン酸又はこれらの酸の二以上の組み合わせから選択する、請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の複合板。８．前記弱酸が顆粒状のホウ酸である、請求の範囲第７項に記載の複合板。９．低蒸気揮発性弱酸が芯中に芯中のセルロース材料の乾燥重量に対して４〜６重量％の間の量である、請求の範囲第１項〜第８項のいずれかに記載の複合板。１０．酸硬化性樹脂が、尿素ホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド、メラミン／尿素／ホルムアルデヒド又はメラミン尿素フェノールホルムアルデヒドのうちの一種又はそれ以上である請求の範囲第１項〜第９項のいずれかに記載の複合板。１１．樹脂が、芯層並びに内側表面層及び外側表面層の双方にセルロース材料の乾燥重量に対する乾燥樹脂重量を基準に４〜２５％の間の量で存在する、請求の範囲第１項〜第１０項のいずれかに記載の複合板。１２．前記芯中の樹脂含量が、芯中のセルロース材料の乾燥重量に対する乾燥樹脂重量を基準に７〜１２％の間である、請求の範囲第１項〜第１１項のいずれかに記載の複合板。１３．前記芯中の樹脂含量が、芯中のセルロース材料の乾燥重量に対する乾燥樹脂重量を基準に８〜１０％の間である、請求の範囲第１１項に記載の複合板。１４．前記複合板の芯層が複合板の中心に配置した部位であり、複合板の重量の５０〜７０％の間で構成されている、請求の範囲第１項〜第１３項のいずれかに記載の複合板。１５．両表面層と芯層とが均一に一体化されており、前記複合板が、当該複合板全体にわたってセルロース材料の乾燥重量に対して２〜８重量％の間の量で弱酸が存在するように全体にわたって実質的に同じ組成を有する、請求の範囲第１項〜第１４項のいずれかに記載の複合板。１６．セルロース材料を木片、木材フレーク、木材繊維若しくは木材小片又はこれらの材料の組み合わせから選択する、請求の範囲第１項〜第１５項のいずれかに記載の複合板。１７．前記複合板が中密度繊維板である請求の範囲第１５項に記載の複合板。１８．前記複合板が、当該複合板中のセルロース材料の乾燥重量に対して６〜８重量％の間の量の低蒸気揮発性弱酸を含む、請求の範囲第１８項に記載の複合板。１９．前記複合板がパーティクルボードであり、当該パーティクルボードの芯が当該芯中のセルロース材料の乾燥重量に対して４〜６重量％の間の量の低蒸気揮発性弱酸を含む、請求の範囲第１項に記載の複合板。２０．少なくとも二層を含む複合板であって、双方がセルロース材料及び当該セルロース材料と一緒に結合する硬化済み樹脂を含有し、第一の層が複合板の少なくとも芯を形成し、第二の層が複合板の表面層を形成するように前記第一層の一方側に配置されており、第一層中の樹脂が酸硬化性樹脂であり、当該第一層は第一層中のセルロース材料の乾燥重量に対して２〜８重量％の間の量で難燃剤を更に含み、前記第二層が当該第二層中のセルロース材料の乾燥重量に対して８重量％を超え１５重量％までの間の量で難燃剤を含有し、ここで第一層中の難燃剤が低蒸気揮発性弱酸である、前記複合板。２１．前記弱酸が、１．０大気圧蒸気圧において、水１ｋｇ当たり１０ｇの酸を含有する溶液からの蒸気中の酸濃度が１ｋｇの蒸気当たり４０．０ｍｇ未満であるような蒸気揮発性を有する、請求の範囲第２０項記載の複合板。２２．前記弱酸が、１．０大気圧蒸気圧において、水１ｋｇ当たり１０ｇの酸を含有する溶液からの蒸気中の酸濃度が１ｋｇの蒸気当たり２０．０ｍｇ未満であるような蒸気揮発性を有する、請求の範囲第２１項記載の複合板。２３．前記弱酸が低水溶性酸である請求の範囲第２０項〜第２２項のいずれかに記載の複合板。２４．前記弱酸の水溶解性が２０℃において０．５〜６．０ｇ／１００ｇＨ₂ Ｏの範囲である請求の範囲第２３項に記載の複合板。２５．前記弱酸のｐＫａが７．０〜１２．０の範囲である、請求の範囲第２０項〜第２４項のいずれかに記載の複合板。２６．前記弱酸をホウ酸、珪酸及びアンチモン酸又はこれらの酸の組み合わせから選択する、請求の範囲第２０項〜第２５項のいずれかに記載の複合板。２７．前記弱酸がホウ酸のみである、請求の範囲第２６項に記載の複合板。２８．前記第一層中の低蒸気揮発性弱酸が前記第二層中で使用した難燃剤と同じである請求の範囲第２０項〜第２７項のいずれかに記載の複合板。２９．前記低蒸気揮発性弱酸が前記第一層中のセルロース材料の乾燥重量に対して４〜８重量％の間の量で前記第一層中に存在する、請求の範囲第２０項〜第２８項のいずれかに記載の複合板。３０．前記低蒸気揮発性弱酸が前記第一層中のセルロース材料の乾燥重量に対して４〜６重量％の間の量で第一層中に存在する、請求の範囲第２９項に記載の複合板。３１．前記第二層が１０〜１５重量％の間の量で難燃剤を含む、請求の範囲第２０項〜第３０項のいずれかに記載の複合板。３２．前記第二層が当該第二層中のセルロース材料の乾燥重量に対して１０〜１２重量％の間の量の難燃剤を含む、請求の範囲第３1項に記載の複合板。３３．前記複合板が第三の層を含み、前記第二層及び第三層が前記第一層のいずれかの側に配置され、ここで、第二及び第三層の双方とも同じレベルの難燃剤を有する、請求の範囲第２０項〜第３２項のいずれかに記載の複合板。３４．前記第一層が複合板の重量の約５０〜７０％の間で構成されている、請求の範囲第３３項に記載の複合板。３５．前記第一層中の樹脂含量が複合板のその他の層の一方又は両方の樹脂含量よりも低い、請求の範囲第２０項〜第３４項のいずれかに記載の複合板。３６．前記第一層中の樹脂含量が当該第一層中のセルロース材料の乾燥重量に対して８〜１０％の間であり、表面両層の樹脂含量が第一層中の樹脂含量よりも１０〜１５％の間で多い、請求の範囲第３５項に記載の複合板。３７．種々の層に使用する樹脂が同じか又は異なり、尿素ホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド、メラミン／尿素／ホルムアルデヒド、メラミン尿素フェノールホルムアルデヒド又はこれらの組み合わせである、請求の範囲第１９項〜第３６項のいずれかに記載の複合板。３８．（ｉ）酸硬化性樹脂と混合したセルロース材料及びセルロース材料の乾燥重量に対して２〜８重量％の量で加えた低蒸気揮発性弱酸のブレンドを形成し、（ii）樹脂と混合したセルロース材料の第二のブレンドを形成し、（iii）前記第一のブレンドから芯層を形成し第二のブレンドから少なくとも一層の外側層とからなる複合体を形成し、そして（iv）その後、当該複合体を圧縮し且つ加熱して板を形成することを含むパーティクルボードの形成法。３９．第一のブレンド中のセルロース材料の水分を、複合体を形成する前の当該ブレンド中のその他の材料の乾燥重量に対する水分の重量を基準に７〜９％の間にあるように調節する、請求の範囲第３８項に記載の方法。４０．第二のブレンド中のセルロース材料の水分を、複合体を形成する前の当該ブレンド中のその他の材料の乾燥重量に対する水分の重量を基準に１４〜１７％の間にあるように調節する、請求の範囲第３８項又は第３９項のいずれかに記載の方法。４１．複合体を圧縮し且つ１７０〜１７５℃の間で加熱する、請求の範囲第３８項〜第４０項のいずれかに記載のの方法。４２．第二のブレンドに使用する樹脂が酸硬化性樹脂である請求の範囲第３８項〜第４１項のいずれかに記載の方法。４３．前記第一のブレンドが当該第一のブレンド中のセルロース材料の乾燥重量に対して４〜６重量％の間の量で低蒸気揮発性弱酸を含有する、請求の範囲第３８項〜第４２項のいずれかに記載の方法。４４．前記第二のブレンドが当該第二のブレンド中のセルロース材料の乾燥重量に対して８を超え１５重量％までの間の量で低蒸気揮発性弱酸を含有する、請求の範囲第３８項〜第４３項のいずれかに記載の方法。４５．前記第二のブレンドが当該第二のブレンド中のセルロース材料の乾燥重量に対して１０〜１２重量％の間の量で低蒸気揮発性弱酸を含有する、請求の範囲第４４項に記載の方法。４６．前記複合体の芯を前記第一のブレンドから形成し、当該芯の両側に配置した外側層を前記第二のブレンドから形成する、請求の範囲第３８項〜第４５項のいずれかに記載の方法。４７．前記低蒸気揮発性弱酸をホウ酸、珪酸及びアンチモン酸又はこれらの酸の二以上の組み合わせから選択する、請求の範囲第３８項〜第４６項のいずれかに記載の方法。４８．実質的に、実施例のいずれかの一に参照して上述した通りの複合板。４９．実質的に、実施例１〜７のいずれかの一に参照して上述した通りの複合板の形成法。５０．実質的に、実施例８に参照して上述した通りの繊維板の形成法。