(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性アミノ系接着剤を使用して木質系ボードを製造する際に加熱圧締直後の木質系ボードの温度が７０〜１６０℃である時に、濃度２〜１５％の亜硫酸ソーダ水溶液を散布し、ボード表面のｐＨを６〜８とし、且つボードの含水率を７〜１１％に調整することを特徴とする中性木質系ボードの製造方法。
【請求項２】
木質系ボードが、合板である請求項１記載の中性木質系ボードの製造方法。
【請求項３】
木質系ボードが、パーティクルボードである請求項１記載の中性木質系ボードの製造方法。
【請求項４】
木質系ボードが、多層パーティクルボードであって芯層部に接着剤として、イソシアネート系接着剤を使用している請求項１記載の中性木質系ボードの製造方法。
【請求項５】
亜硫酸ソーダ水溶液と共にワックスエマルジョンを散布する請求項１記載の中性木質系ボードの製造方法。
【請求項６】
多層パーティクルボードの芯層部に、粉末亜硫酸ソーダを芯層チップに対して０．２〜３％添加する請求項４記載の中性木質系ボードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーティクルボード、合板、木質繊維板等の木質系ボードの耐久性を向上させる処理方法に属する。更に詳しくは、木質系ボードの表面及びまたは内部のｐＨを中性に調整する事によって耐久性を向上させる。
【０００２】
【従来の技術】
木材の薄板，小片，繊維を接着してなるパーティクルボード、合板、木質繊維板等は，木質系資源の有効利用に役立っている。特に、パーティクルボードは年間約１０００万立方メートルも生じる木質系建築廃材をリサイクルして有効利用する手段として極めて有用である。これら木質系ボードは、多くの場合ｐＨが弱酸性または酸性であり、長期的な耐久性という観点からは好ましくない。すなわち、長期間高温多湿にさらされた場合これら木質系ボード表面の変色や、甚だしい場合には強度の劣化を引き起こす場合がある。
【０００３】
木質系ボードのｐＨが弱酸性または酸性である原因は、木材チップ自身が弱酸性である事や、接着剤として主に使用されている尿素樹脂、メラミン樹脂等のアミノ系樹脂接着剤の硬化剤として塩化アンモニウムや硫酸アルミニウムが用いられている事などが挙げられる。すなわち塩化アンモニウムや硫酸アルミニウムは、接着剤中のホルムアルデヒドと反応し塩酸または硫酸を生成する。アミノ系接着剤は木材工業分野において安価で硬化が早く、貯蔵安定性も比較的良好であるので、かかる問題点がありながらも広く使用されている。
【０００４】
他方、アルカリフェノール樹脂接着剤を使用して製造した木質系ボード類は、アルカリ性であり高度な耐久性を有するが、硬化速度が遅いので製造に多大なエネルギーと時間を必要とする問題点がある。さらにアルカリフェノール樹脂は貯蔵安定性が悪く比較的短時間で使用できなくなってしまう。
【０００５】
しかし、アミノ系樹脂接着剤を使用して製造した木質系ボード類の中和の手段としては、チャンバー中でアンモニアガスで中和する方法がＤＥ−ＯＳ２９０３２５４に提案されているが多大な設備投資を必要とし、且つ生産効率が悪い。
【０００６】
またホルムアルデヒド臭の脱臭を目的として、亜硫酸ソーダ水溶液とアンモニウム塩類をスプレー風乾する方法が特願昭４５−１１７６９１に示されているが、浸透性が不良なため添加効果が不十分で合板内部のｐＨを高めることが出来ず、さらに風乾工程を必要とする問題点がある。
【０００７】
更に特願昭６１−２３９７６には界面活性剤を含む亜硫酸ソーダ水溶液等を合板等に添加する方法が示されている。しかし、界面活性剤を添加すると浸透性は改善されるが、パーティクルボードの場合はボードの吸水膨張率が増大するので好ましくない。また界面活性剤を併用しても添加できる亜硫酸ソーダ水溶液量は少量であり、製品のｐＨは低い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の方法に於いては木材の中和は不完全であったり、ボード類の性能を損なう問題点が有り生産性も良くない。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】
そこで本発明者らは、簡便に木質系ボードを中性化する方法について鋭意研究を行い、ボード表面に特定の条件下で亜硫酸ソーダを散布することにより、極めて高い効果を得る方法を見出し本発明を完成した。すなわち本発明の中性木質系ボードの製造方法は、熱硬化性アミノ系接着剤を使用して木質系ボードを製造する際に加熱圧締直後の木質系ボードの温度が７０〜１６０℃である時に、濃度２〜１５％の亜硫酸ソーダ水溶液を散布し、ボード表面のｐＨを６〜８とし、且つボードの含水率を７〜１１％に調整することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について具体的に説明する。本発明の中性木質系ボードの製造方法は、木材単板、木材小片、木材ファイバーをエレメントとし、主としてアミノ系接着剤を使用し製造する際に表面に亜硫酸ソーダ水溶液を散布浸透せしめ、必要に応じてボード中心部に粉末亜硫酸ソーダを添加する方法である。
【００１１】
本発明の木質系ボードの製造に用いるアミノ系接着剤とは、尿素樹脂、メラミン樹脂、尿素メラミン樹脂、メラミンフェノール樹脂であり、硬化剤として塩化アンモニウム及びまたは硫酸アンモニウムを使用するものであり。この組み合わせは硬化が速いので生産性が向上する。
【００１２】
亜硫酸ソーダ水溶液の散布は製板直後に行われなければならない。亜硫酸ソーダ水溶液を散布する際の木質系ボードの表面温度は７０〜１６０℃の範囲であることが必要であり、好ましくは１００から１３０℃である。７０℃以下では亜硫酸ソーダ水溶液の浸透が不十分であり、散布した亜硫酸ソーダ水溶液はボード表面に液滴の状態で残ってしまう。１６０℃以上では亜硫酸ソーダ水溶液が瞬時に蒸発し浸透が不十分になる。具体的には加熱圧締後１０分以内に散布する事が望ましく、更には７分以内が好ましい。１０分以内に散布すると亜硫酸ソーダ水溶液は数秒で容易に内部へ浸透し、風乾等の工程を経る事なくボードを積み上げたり、次の工程に移る事ができる。１０分以上経過すると浸透性が低下し、内部への浸透が不十分となる恐れがある。
【００１３】
亜硫酸ソーダ水溶液を散布するとボード表面に残存するホルムアルデヒドと反応しＮａＯＨを生じ、ボード内の酸性成分を中和し、ｐＨを６〜８の中性にすることができる。ボードのｐＨはボード表面を蒸留水で濡らした後にｐＨ試験紙（ＭＲ−ＢＴＢ、ＢＴＢ等）を浸すことで容易に測定できる。亜硫酸ソーダ水溶液散布の方法は特に限定はないが、スプレー散布が望ましくその際のミストの直径は、０．００１〜０．１ｍｍが望ましい。亜硫酸ソーダ水溶液の濃度は２〜１５％が望ましい。２％以下では、中和効果が不十分であり１５％以上では結晶が析Ｊしスプレーノズルが詰まりやすい。亜硫酸ソーダ水溶液の塗布量は片面５０〜４００ｇ／ｍ2 が適量であり、更に好ましくは２００〜３００ｇ／ｍ2 である。５０ｇ／ｍ2 以下では内部までの浸透量が不十分であると同時に製品の含水率が低く、製品出荷後ボードの「伸び」が問題になり易い。４００ｇ／ｍ2 以上では製品の含水率が高くなりすぎ、製品の出荷後、乾燥による収縮や変形を起こすことがある。
【００１４】
木質系ボードに亜硫酸ソーダ水溶液を散布する際にワックスエマルジョンを添加することで中和効果を更に持続できる。木質系ボードに対するワックスエマルジョンの添加量は、１平方メートル当たり５０〜２００ｇが良く、ワックスエマルジョンの固形分濃度は２０〜５０％が望ましい。ワックスは、シリコンワックスやパラフィンワックス等を選択できる。ワックスエマルジョンの添加は、亜硫酸ソーダ水溶液の添加と同時でも構わないし、亜硫酸ソーダ水溶液の添加の直後でも構わない。
【００１５】
このようにして得られた中和木質系ボードは長期の耐久性に優れるが、ボードの厚みによっては十分に中心部まで中和できない場合がありうる。そこで本発明者らは、中心部まで中和する方法について、特に多層パーティクルボードについて鋭意検討を重ねた。その結果木質系ボードが多層パーティクルボードの場合、芯層部に粉末の亜硫酸ソーダを添加し、ボードの中心部迄中和効果を高めることが出来ることを見出した。粉末亜硫酸ソーダの添加は接着剤の塗布前でも後でも構わないが、接着剤に溶解させて添加することは出来ない。亜硫酸ソーダの添加量は芯層チップに対して０．５〜３重量％が適当である。３重量％を越えるとボード物性の物理強度の低下をもたらし、０．５％未満では中和効果が不十分である。芯層部に添加された亜硫酸ソーダはボード製造の際の加熱の工程で中心部から外側へ浸透し、内側からほぼボード全体が中和され更に耐久性が向上する。但し、亜硫酸ソーダは中心層のアミノ系接着剤の硬化を遅延する作用があるが、熱圧時間を５〜１０％程度延長する事で容易に解決される。
【００１６】
また、本発明者らはボード中心層の硬化速度向上について検討した結果、多層パーティクルボードの中心層の接着剤がイソシアネート系接着剤の場合は、亜硫酸ソーダを添加するとイソシアネート系接着剤の硬化を促進するので、木質系ボード類の生産性を向上出来ることも見出した。イシシアネート系接着剤とは分子中に２個以上のイソシアネート基を有する化合物であり、ヘキサメチレンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、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、ジフェニルメタン−４，４−ジイソシアネート、ナフチレン−１，５−ジイソシアネート等を例示できる。またイソシアネート化合物を、予めポリオール等でプレポリマー化して用いても構わない。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
【００１８】
実施例１〜７、比較例１〜４
〔中性合板の作成〕
単板構成：０．９＋１．４＋０．９ｍｍラワンからなる３層構成
単板含水率：７〜１０％
接着剤塗布量：２８ｇ／９００ｃｍ2 
堆積時間：２０分
冷圧時間：１５分（１２ｋｇ／ｃｍ2 ）
熱圧時間：６０秒、１０ｋｇ／ｃｍ2 
熱圧温度：１２０℃
接着剤：Ｕ−３２０（三井東圧化学株式会社製、尿素樹脂）
接着剤配合条件
尿素樹脂          １００重量部
小麦粉              ２０重量部
塩化アンモニウム  １．３重量部
上記条件を合板製作基本条件として、濃度１０％の亜硫酸ソーダ水溶液の散布条件を変化させて中性合板を作成した。表面を０．３ｍｍ研磨後、劣化処理としてウエザーメーター１０００時間照射処理後ＪＡＳの温水浸せき試験を行なった。強度単位はｋｇｆ／ｃｍ2 である。結果は表１に示す。
【００１９】
【表１】
0003701079.tif 000002
【００２０】
実施例８〜１５、比較例５〜８
〔パーティクルボードの作成〕
ボード様式：３層ボード
使用チップ：（表層）ラワン、（芯層）ラワン
チップ構成比：  表層：芯層＝１：２
樹脂吹付け前チップ含水率：表層４％  芯層２％
樹脂吹付け後チップ含水率：表層１８％  芯層８％
樹脂吹付け率：表層１３％  芯層７％
設定ボード厚み：１２ｍｍ  又は  ２０ｍｍ
設定ボード比重：０．７６
熱圧温度：１８５℃
熱圧時間：１４秒／ｍｍ
接着剤：Ｕ８１４（三井東圧化学株式会社製、メラミン樹脂）
硬化剤：Ｕ８１４の１００部に対して塩化アンモニウム１部を添加
上記条件をパーティクルボードの製作基本条件とし、厚み１２ｍｍの中性パーティクルボードを製作した。製作したボードは、ＪＩＳ  Ａ５９０８に準じ湿潤曲げＢ試験を行った。強度の単位はＮ／ｍｍ2 である。ボード表面及び１ｍｍ研摩後のｐＨ及び劣化処理としてウエザーメーターにて１０００時間処理を施した後の試験結果を表２に示す。
【００２１】
【表２】
0003701079.tif 000003
【００２２】
実施例１６〜１７
実施例８〜１５において作成したパーティクルボードの厚みを２０ｍｍとし、接着剤をＵ７５５（三井東圧化学株式会社製、尿素樹脂）に替えたものにワックスを表面に添加した結果を表３に示す。ワックスは２０％パラフィンワックスであり、亜硫酸ソーダ水溶液と同時にスプレー添加した。本発明のワックスを併用した中性パーティクルボードは、尿素樹脂を使用したにも関らずＪＩＳ  Ａ５９０８の湿潤時曲げ強度Ａ試験に合格した。
【００２３】
【表３】
0003701079.tif 000004
【００２４】
実施例１８〜２１
実施例８〜１５において作成したパーティクルボードの厚みを２０ｍｍとし、芯層部接着剤をＵ８１４またはＵＲ４０００（三井東圧化学株式会社製、イソシアネート系接着剤）とし、熱圧締後約５分の時点で表面温度１２０℃において８％亜硫酸ソーダ水溶液を３５０ｇ／ｍ2 量散布した場合について、粉末亜硫酸ソーダを芯層部に添加した結果を示す。ボードは全層にわたって中和された。ウエザーメーターにて１５００時間劣化処理を施した後の試験結果も含め表４にその結果を示す。
【００２５】
【表４】
0003701079.tif 000005
【００２６】
実施例２２〜２５、
実施例８〜１５において作成したパーティクルボードの厚みを２０ｍｍとしたものについて、亜硫酸ソーダ添加によるホルマリン抑制効果を表５に製造１週間後と１ケ月後の放出ホルムアルデヒド量により示す。この表５が示すように、本発明のパーティクルボードは放出ホルムアルデヒドが極めて少ない。
【００２７】
【表５】
0003701079.tif 000006
【００２８】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、木質系ボードの製造工程に簡単な工程を加えるだけで、生産効率を高く保ちながら木質系ボードの中和を極めて効果的に行うことが出来る。従って、ボードの耐久性を向上させることが出来、またボードが中性であるので二次的な加工をする際にも悪影響を与えない。更にボードから放出されるホルムアルデヒドも極めて低くすることが出来る。また含水率が高いので寸法安定性にも優れ、建築用部材として好適に用いられるものが得られる。