(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダーとして有機ポリイソシアネート化合物を用いるリグノセルロース系物質成形体の製造方法において、（Ａ）水分散性ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネートと、（Ｂ）融点５０〜１６０℃の範囲にあるワックスの水性エマルジョンと、（Ｃ）リン酸と炭素数１２〜２０の脂肪族アルコールのモノエステル及び／又はジエステルからなる化合物をアルカノールアミンで中和したリン酸（モノ及び／又はジ）脂肪族エステルのアルカノールアミン塩と、からなる組成物にて接着することを特徴とする前記リグノセルロース系物質成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木質繊維等のリグノセルロース系物質に、離型性、耐水性等に優れた有機ポリイソシアネート組成物を用いることにより、優れた物理特性を有する成形体を加工性良く製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、木質チップ、木質繊維等のリグノセルロース系物質の熱圧成形体（パーティクルボード、中質繊維板）用の接着剤として、有機ポリイソシアネート樹脂がその卓越した接着特性により、優れた加工／物理特性を示すことが知られている。しかしながら、その卓越した接着特性のため、前記材料を連続またはバッチ式プレスにて熱圧成形する際、接触する金属表面（熱盤）とも強固に接着するという相殺的欠点が発生する。
【０００３】
この熱盤との接着の問題を解決するため、これまでは、金属表面に予め離型剤を塗布し、離型層を形成させる必要があった。
外部離型剤の塗布方式ではなく、有機ポリイソシアネートと同時にリグノセルロース系物質に塗布して離型効果を発揮させるものとして、有機ポリイソシアネート及び鉱物ワックスを混合して熱圧成形する方法が特公平３−２１３２１において提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法で十分な離型効果を発揮させる為には、系内へ多量の鉱物ワックスを添加させる必要があり、経済性を含め現状の生産工程にそのまま適用するに至っていない。
また、このワックスとポリイソシアネートの相溶化剤として、オルトリン酸中性エステルを添加して、リグノセルロース系材料を熱圧成形する方法が知られている（特開平４−２３２００４号公報）。
しかし、この方法では、常温で操作し易い液状の、ワックスとオルトリン酸中性エステルの混合液を得ることができず、ワックスの取扱に問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意研究の結果、ワックスを予め水性エマルジョンとした形態で用いることにより、均一分散を容易に行うことができ、常温液状で取り扱い易いことを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は、バインダーとして有機ポリイソシアネート化合物を用いるリグノセルロース系物質成形体の製造方法において、（Ａ）水分散性ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネートと、（Ｂ）融点５０〜１６０℃の範囲にあるワックスの水性エマルジョンと、（Ｃ）リン酸と炭素数１２〜２０の脂肪族アルコールのモノエステル及び／又はジエステルからなる化合物をアルカノールアミンで中和したリン酸（モノ及び／又はジ）脂肪族エステルのアルカノールアミン塩と、からなる組成物にて接着することを特徴とする前記リグノセルロース系物質成形体の製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明における有機ポリイソシアネートとは、１分子あたり少なくとも２個以上のイソシアネート基を含む任意の有機ポリイソシアネート、例えばジフェニルメタンジイソシアネート、トルイレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等を使用できる。
本発明における有機ポリイソシアネートという用語は、上記のような未変性のポリイソシアネートと、例えばポリオールでウレタン変性したような変性ポリイソシアネートも含有する用語である。
本発明において好ましい有機ポリイソシアネートとして、例えばアニリン／ホルムアルデヒド縮合物のホスゲン化によって製造される二官能以上のポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート（以下、ポリメリックＭＤＩと略称）であり、更に好ましいものは水分散性を付与した水分散性ポリメリックＭＤＩである。
水分散性ポリメリックＭＤＩは、例えばポリメリックＭＤＩと数平均分子量２５０〜４０００程度の水親和性アルコキシポリアルキレングリコール等の単官能水酸基含有物質とを反応させて得られることが知られている。
特公平２−５８２８７号公報は、水分散可能なポリメリックＭＤＩを開示していて、具体的には、「ウッドッキュア３００（ＮＣＯ含量＝２８．０〜３０．５％）として、日本ポリウレタン工業株式会社から入手することができる。
【０００８】
有機ポリイソシアネートは、ポリオールと有機ポリイソシアネートとの反応から得られるイソシアネート基末端プレポリマーであってもよい。
好ましいイソシアネート基末端プレポリマーは、ＭＤＩ及び／又はポリメリックＭＤＩと親水性基を有する数平均分子量５００〜３０００のポリオールの反応から得られる。
これらのポリオールは、５０モル％以上のエチレンオキサイドユニットを含有するポリエーテルポリオールや、スルホン酸塩基、カルボン酸塩基などのアニオン性基を有するポリエステル−、ポリカーボネート−、ポリエーテルポリオールなどである。
好ましいイソシアネート末端プレポリマーは、ＮＣＯ含量が２０〜３０％で、５０モル％以上のエチレンオキサイドユニットを含有するポリエーテルポリオールとＭＤＩ及び／又はポリメリックＭＤＩとの反応から得られるものである。
本発明の有機ポリイソシアネートとしては、水分散性ポリメリックＭＤＩを使用することが好ましい。
【０００９】
本発明における水性エマルジョンとは、融点５０〜１６０℃の範囲にある公知のワックス系離型剤、例えばモンタンワックス、カルナバワックス、ライスワックス、パラフィンワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックス、モンタンワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体、硬化ひまし油、ステアリン酸アミド等の合成ワックスを水性エマルジョンにしたものである。エマルジョン化には、公知の乳化剤を用いることが好ましい。エマルジョンの固形分は１０〜５０重量％のものが好ましい。
【００１０】
本発明におけるリン酸（モノ及び／又はジ）エステルのアルカノールアミン塩（以下、有機リン酸エステル誘導体と略す）はアルコールとリン酸の部分エステル化物をアルカノールアミンで中和したものである。上記のアルコールとしては、炭素数１２〜２０の脂肪族アルコールが好ましく、例えば、ステアリルアルコール、オレイルアルコールを挙げることが出来る。リン酸とのエステル化においては、部分エステル化が好ましく、モノエステル又はジエステル、又はそれらの混合物である。
この部分エステル化物をアルカノールアミンで中和して、組成物の１成分として用いる。中和の程度に厳密さを要しない。化学量論比で０．３から３．０の範囲であればよい。アルカノールアミンによる中和が不完全であっても、過剰のアルカノールアミンがあってもよい。
中和用のアルカノールアミンとしては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等を挙げることができる。
有機リン酸エステル誘導体は、水溶液であってもよいし、有機溶剤に溶けた溶液であってもよい。
【００１１】
リグノセルロース系物質成形体は、リグノセルロース系物質にポリイソシアネート組成物を付着させ、加熱圧縮することによって得られる。成形条件は公知のパーティクルボードの成形条件であればすべて適用できる。
有機ポリイソシアネートとワックスの水性エマルジョンとリン酸エステル誘導体は、リグノセルロース系物質に塗布する直前に前記の３成分を混合して使用するか、又は別々に塗布して使用する。この場合、前記３成分〔（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）〕に更に、水を加えた４成分〔（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）＋（Ｄ）〕であってもよい。言い換えれば、前記３成分が含有している水分の他に、更に水を第４成分（Ｄ）として加えてもよい。
成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、バッチ混合装置又は連続混合装置内で、リグノセルロース系物質にいかなる順序で別々にスプレーしてもよい。好ましくは、連続混合装置の使用である。
混合の操作において、成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はいかなる順序で混合してもよい。しかしながら、（Ａ）は最終的に混合されることが好ましい。
さらに、（Ｂ）と（Ｃ）は予備混合されることが好ましく、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の混合物がスプレーされることが好ましい。
連続ラインで製造するときは、ワックスの水性エマルジョンとリン酸エステル誘導体を予め混合しておいたものを使用するほうが好ましい。この予備混合物と水を、次いで有機ポリイソシアネートをスタティックミキサーで連続的に混合し、リグノセルロース系物質にスプレー塗布される。
アメリカ特許５０９３０５８、５１８８７８５、５２００２６７が上記の連続ラインでの製造方法とその装置を開示している。
【００１２】
リグノセルロース系物質に対する各々の添加量は、絶乾状態のリグノセルロース系物質１００重量部に対し、有機ポリイソシアネートが固形分で５〜２０重量部、ワックスの水性エマルジョンが固形分で０．５〜４．０重量部、リン酸エステル誘導体が固形分で０．１〜２．０重量部である。
熱圧前のマット含水率を一定の値に保つために、水を加えることが好ましい。
加える水の量は、設定マット含水率とリグノセルロース系物質が有している水＋エマルジョン中の水の差として計算される。マット含水率は、５〜３５重量％、好ましくは５〜３０重量％に設定される。
【００１３】
【発明の効果】
このように本発明の製造方法を用いることにより、木質チップ、木質繊維等のリグノセルロース系物質の熱圧成形時に、材料と金属表面との付着を防ぐことができる。また、常温固体のワックスを液状で取り扱うことができ、均一なエマルジョンが得られるという利点も有する。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明を更に実施例により説明するが、これに限定されるものではない。実施例における部及び％は各々重量部及び重量％を示すものである。
【００１５】
実施例１
日本ポリウレタン工業製、水乳化型ＭＤＩ「ＷＣ−３００」２０．１ｇ、オリオン化成製、モンタンワックスエマルジョン「ＭＮ−３０」（固形分３０％）１６．８ｇ、リン酸エステル誘導体として、リン酸ジオレイルエステル１００重量部をトリエタノールアミン２５部で中和したもの１ｇ、蒸留水３５．９ｇをラボミキサーにて混合し、水性エマルジョン溶液を得た。
これを乾燥チップ１００部に対し２２．０部（内訳は、水乳化型ＭＤＩ「ＷＣ−３００」＝６部、モンタンワックスエマルジョン＝５．０部、リン酸エステル誘導体＝０．３部、蒸留水＝１０．７部）添加し、以下の成形条件で熱圧成形した。
なお、その際、ボード上下に日本テストパネル製の鉄板（ＳＰＣＣ−ＳＢ）を置き離型性の確認を行った。
〔成形条件〕
ボードサイズ  ２５cm×２５cm
ボード厚み    ９mm
設定密度      ０．７００ｇ／ｃｍ3
チップ含水率  ３％  ラワンチップ
製品含水率    ９％
マット含水率  １６％
プレス温度    １６０℃
プレス圧力    ３０ｋｇ／ｃｍ2 （面圧）
プレス時間    ボード１mmあたり１２秒（１０８秒）
【００１６】
その結果、鉄板と得られたボードは容易に剥離し、鉄板のへチップの付着はなかった。このボードについて、ＪＩＳ  Ａ  ５９０８に準じて曲げ強さを測定したところ、３２０ｋｇ／ｃｍ2 であった。ＪＩＳ  Ａ  ５９０１に準じて吸水厚さ膨張率を測定したところ、５．０％であった。
なお、測定法は以下の例においても同様に行った。
【００１８】
比較例１
日本ポリウレタン工業製、水乳化型ＭＤＩ「ＷＣ−３００」１９．９ｇ、オリオン化成製、モンタンワックスエマルジョン「ＭＮ−３０」（固形分３０％）３３．２ｇ、蒸留水２４．５ｇをラボミキサーにて混合し水性エマルジョン溶液を得た。これを乾燥チップ１００部に対し２３．４部（内訳は、水乳化型ＭＤＩ「ＷＣ−３００」＝６部、モンタンワックスエマルジョン＝１０．０部、蒸留水＝７．４部）添加し、実施例１と同じ成形条件で熱圧成形した。
その結果、鉄板とボードは強固に付着しており、引き剥がすことができなかった。
【００１９】
比較例２
日本ポリウレタン工業製、水乳化型ＭＤＩ「ＷＣ−３００」１９．９ｇ、オリオン化成製、カルナバワックスエマルジョン「ＢＮ−５０」（固形分５０％）１９．９ｇ、蒸留水３７．８ｇをラボミキサーにて混合し水性エマルジョン溶液を得た。これを乾燥チップ１００部に対し２３．４部（内訳は、水乳化型ＭＤＩ「ＷＣ−３００」＝６部、カルナバワックスエマルジョン＝６部、蒸留水＝１１．４部）添加し、実施例１と同じ成形条件で熱圧成形した。
その結果、鉄板とボードは強固に付着しており、引き剥がすことができなかった。
【００２０】
比較例３
日本ポリウレタン工業製、水乳化型ＭＤＩ「ＷＣ−３００」２０．４ｇ、Axel PLASTICS RESEARCH LABORATORIES 社製、リン酸エステル誘導体ＭＯＬＤ  ＷＩＺ  ＩＮＴ−１８５８（固形分１００％）１．０ｇ、蒸留水４７．５ｇをラボミキサーにて混合し水性エマルジョン溶液を得た。これを乾燥チップ１００部に対し２０．３部（内訳は、水乳化型ＭＤＩ「ＷＣ−３００」＝６部、リン酸エステル誘導体＝０．３部、蒸留水＝１４．０部）添加し、実施例１と同じ成形条件で熱圧成形した。
その結果、鉄板とボードは強固に付着しており、引き剥がすことができなかった。
【００２１】
比較例４
日本ポリウレタン工業製、水乳化型ＭＤＩ「ＷＣ−３００」２０．４ｇ、Axel PLASTICS RESEARCH LABORATORIES 社製、リン酸エステル誘導体ＭＯＬＤ  ＷＩＺ  ＩＮＴ−１８５８（固形分１００％）３．４ｇ、蒸留水４７．６ｇをラボミキサーにて混合し水性エマルジョン溶液を得た。これを乾燥チップ１００部に対し２１．１部（内訳は、水乳化型ＭＤＩ「ＷＣ−３００」＝６部、リン酸エステル誘導体＝１．０部、蒸留水＝１４．１部）添加し、実施例１と同じ成形条件で熱圧成形した。
その結果、鉄板とボードは容易に剥離し、鉄板のへチップの付着はなかった。
このボードの曲げ強度は、２７２ｋｇ／ｃｍ2 であり、吸水厚さ膨張率は、１８．３％であり、実施例１〜３に比べて著しく耐水性が悪かった。
【００２２】
比較調整例１
５０ｍｌのサンプル瓶に、融点７５〜８５℃のモンタンワックスを７．５ｇ、２−エチルヘキシルジフェニルホスフェートの１２．５ｇを入れ、９５℃の温度で溶解した。このまま均一に溶解後、加熱を止め、放冷したところ、５０〜６０℃付近で流動性がなくなり。常温では全く流動性がなかった。