(57)【要約】  本発明の課題は、曲げ強度を損なうことなく実用に耐えうる耐水性を有する木質ボードを製造することができる熱圧成形用接着剤を提供する。本発明の熱圧成形用接着剤は、多価カルボン酸と糖類とを含む混合物を加熱処理して得られる反応生成物を含有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
多価カルボン酸と糖類とを含む混合物を加熱処理して得られる反応生成物を含有することを特徴とする熱圧成形用接着剤。
【請求項２】
前記混合物は、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種を更に含有することを特徴とする請求項１に記載の熱圧成形用接着剤。
【請求項３】
前記加熱処理して得られた反応生成物に、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種が後添加されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱圧成形用接着剤。
【請求項４】
木粉を更に含有し、
微粉化されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の熱圧成形用接着剤。
【請求項５】
水溶液化されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の熱圧成形用接着剤。
【請求項６】
前記混合物は、分散剤を更に含有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の熱圧成形用接着剤。
【請求項７】
前記分散剤が、ワックス又はポリエーテルであることを特徴とする請求項６に記載の熱圧成形用接着剤。
【請求項８】
前記多価カルボン酸がクエン酸であり、
前記糖類がスクロースであることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の熱圧成形用接着剤。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の熱圧成形用接着剤と、木質小片の集合体との混合物を、熱圧成形してなることを特徴とする木質ボード。
【請求項１０】
多価カルボン酸と糖類とを混合して混合物を得る第１工程と、
前記混合物を加熱処理して反応生成物を得る第２工程と、を含み、
前記第１工程及び前記第２工程をこの順に行う
熱圧成形用接着剤の製造方法。
【請求項１１】
前記第１工程において、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種をさらに混合する
請求項１０に記載の熱圧成形用接着剤の製造方法。
【請求項１２】
硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種を前記反応生成物に添加する第３工程をさらに含み、
前記第２工程を行った後に前記第３工程を行う
請求項１０又は１１に記載の熱圧成形用接着剤の製造方法。
【請求項１３】
前記第１工程において、木粉をさらに混合する
請求項１０から１２のいずれか１項に記載の熱圧成形用接着剤の製造方法。
【請求項１４】
水を添加する第４工程をさらに含み、
前記第２工程を行った後に前記第４工程を行う
請求項１０から１２のいずれか１項に記載の熱圧成形用接着剤の製造方法。
【請求項１５】
木粉を添加し、水分を乾燥する第５工程をさらに含み、
前記第３工程及び前記第４工程を行った後に前記第５工程を行う
請求項１４に記載の熱圧成形用接着剤の製造方法。
【請求項１６】
前記第１工程において、分散剤をさらに混合する
請求項１０から１５のいずれか１項に記載の熱圧成形用接着剤の製造方法。
【請求項１７】
請求項１０から１６のいずれか１項に記載の熱圧成形用接着剤の製造方法で得られる熱圧成形用接着剤と、木質小片の集合体とを混合し、熱圧成形する
木質ボードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に熱圧成形用接着剤、木質ボード及びこれらの製造方法に関し、より詳細には木質ボードの原料として好適な熱圧成形用接着剤、木質ボード及びこれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化等の環境問題に対する関心が高まるにつれ、プラスチック分野においては石油由来の材料に代替するものとして、低エミッションかつカーボンニュートラルな植物由来の分解物を重合して得られる樹脂に注目が集まってきている。中でも、植物由来の分解物の一種である乳酸を重合して得られたポリ乳酸は、結晶性を有し、他の植物由来樹脂と比較して物性の高い樹脂の一つであり、大量生産も可能で生産コストも比較的低く有用なものである。しかし、ポリ乳酸は熱可塑性樹脂であり、汎用の石油由来の熱可塑性樹脂（ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロプレン（ＰＰ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）等）と比較すると、耐熱性と機械的特性が低いために、広く普及するには至っていない。また、ポリ乳酸は石油系の熱硬化性樹脂接着剤を代替できるほどの物性を有していない。【０００３】
元来、木質用接着剤としては、バイオマス由来の接着剤が中心で、カゼイン、大豆グルー、又はニカワ等が用いられていたが、物性等が劣るため、ユリア樹脂、メラミン樹脂、又はフェノール樹脂等の石油由来熱硬化性樹脂接着剤に置き換わっていった。これらの接着剤により、木質小片が接着され、合板、パーティクルボード、又は繊維板等の木質ボードが製造されている。【０００４】
一般の木質用接着剤（ユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤、又はフェノール樹脂系接着剤）は石油由来であり、ホルムアルデヒドを硬化剤としている。これら木質用接着剤は有機溶剤の放散を抑えるため、水性であることが接着剤としての要件となっている。これらの接着剤はホルムアルデヒドの放散が問題となっており、低減策が施されているが、完全にホルムアルデヒドの放散を抑制することはできていない。ホルムアルデヒドを放散しない石油由来のイソシアネート系の接着剤も開発されているが、水分との反応及び金属との結合等が課題となっており広くは普及していない。【０００５】
一方、木材及び樹皮等に含まれるポリフェノール類であるタンニン及び／又はリグニンは、製材及びパルプ利用において廃棄物となるため、これを有効利用しようという試みが古くからなされてきた。例えば、タンニン及びリグニンは化学構造がフェノール樹脂に類似していることから、フェノール樹脂と同様にタンニン及び／又はリグニンをホルムアルデヒドと反応させ縮合させて接着剤として用いることが検討されてきた（特許文献１参照）。さらに、フェノール樹脂のメチロール基とタンニン及び／又はリグニンとの反応を期待して、フェノール樹脂にタンニン及び／又はリグニンを添加し、タンニン及び／又はリグニンをフェノール樹脂の高分子骨格の中に取り込む検討もなされてきた（非特許文献１、２参照）。【０００６】
また、タンニン及び／又はリグニンを有効利用しようという他の試みとして、タンニン及び／又はリグニンのフェノール性水酸基とポリイソシアネートを反応させてウレタン樹脂とすること等が検討されている（非特許文献２参照）。【０００７】
しかしながら、タンニン及び／又はリグニン等を、ホルムアルデヒドを用いて反応させる場合、残留したホルムアルデヒドや加水分解によって発生したホルムアルデヒドが放散されるという問題がある。また、タンニン及びリグニンの反応性が従来のフェノール樹脂よりも低いため、物性と生産性が劣り、前記の技術は広く実用化されていないのが現状である。【０００８】
こうしたなか、多価カルボン酸及び糖類を主成分とした接着剤を用いて木質小片からなる木質ボードを製造することが提案されている（特許文献２〜４参照）。特許文献３では、さらにパラトルエンスルホン酸、リン酸塩、及び有機チタン化合物を触媒として添加することが提案されている。【０００９】
上記の特許文献２〜４の接着剤を用いて、例えば、床材等に使用される木質ボードを製造する場合には、原材料の木質小片等に、直接多価カルボン酸及び糖類、さらに触媒等を分散させて混合し、これを熱圧成形して木質ボードとする。【００１０】
しかしながら、特許文献２〜４に記載の接着剤では、反応速度が遅く成形時間が長くかかるため、これらの点において更なる改良の余地があり、より反応性の高い接着剤の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３７９６６０４号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／００１９８８号
【特許文献３】特開２０１２−２１４６８７号公報
【特許文献４】特開２０１４−５１５６８号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】「木質新素材ハンドブック」技報堂出版p.361
【非特許文献２】「ウッドケミカルスの新展開」シーエムシー出版p.225(2007)
【発明の概要】
【００１３】
本開示の目的は、曲げ強度を損なうことなく実用に耐えうる耐水性を有する木質ボードを製造することができる熱圧成形用接着剤、木質ボード及びこれらの製造方法を提供することである。
【００１４】
本開示に係る一態様の熱圧成形用接着剤は、多価カルボン酸と糖類とを含む混合物を加熱処理して得られる反応生成物を含有することを特徴としている。
【００１５】
本開示に係る一態様の木質ボードは、前記熱圧成形用接着剤と木質小片の集合体との混合物を、熱圧成形してなることを特徴としている。
【００１６】
本開示に係る一態様の熱圧成形用接着剤の製造方法は、第１工程と、第２工程と、を含む。前記第１工程では、多価カルボン酸と糖類とを混合して混合物を得る。前記第２工程では、前記混合物を加熱処理して反応生成物を得る。前記第１工程及び前記第２工程は、この順で行われる。
【００１７】
本開示に係る一態様の木質ボードの製造方法は、前記熱圧成形用接着剤の製造方法で得られる熱圧成形用接着剤と、木質小片の集合体とを混合し、熱圧成形する。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本実施形態の熱圧成形用接着剤は、多価カルボン酸と糖類とを含む混合物を加熱処理して得られる反応生成物を含有するものである。
【００１９】
本実施形態の熱圧成形用接着剤で使用する多価カルボン酸は、複数のカルボキシル基を有している化合物であれば特に限定されない。これらの多価カルボン酸としては、例えば、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、コハク酸、シュウ酸、アジピン酸、マロン酸、フタル酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、又はイタコン酸等を挙げることができる。また、グルタル酸（１，５−ペンタン二酸）、グルコン酸、グルタコン酸、又はペンテン二酸等も挙げられる。さらに、これらの無水物も使用できる。
【００２０】
これらのうち、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、セバシン酸、又はイタコン酸等は、植物を原料として製造しているため、特に好適に用いことができる。植物を原料とした場合、化石資源の使用が抑制できるため、環境へ負担をかけずに熱圧成形用接着剤を得ることができる。上記多価カルボン酸は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。なお、多価カルボン酸は、文献によってはポリカルボン酸と表記される場合もある。
【００２１】
糖類は、単糖、単糖がグリコシド結合して構成された二糖、オリゴ糖、又は多糖を意味する。単糖としては、例えば、フルクトース、リボース、アラビノース、ラムノース、キシルロース、又はデオキシリボース等が挙げられる。二糖としては、例えば、スクロース、マルトース、トレハロース、ツラノース、ラクツロース、マルツロース、パラチノース、ゲンチオビウロース、メリビウロース、ガラクトスクロース、ルチヌロース、又はプランテオビオース等が挙げられる。オリゴ糖としては、例えば、フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、マンナンオリゴ糖、又はスタキオース等が挙げられる。多糖としては、例えば、デンプン、アガロース、アルギン酸、グルコマンナン、イヌリン、キチン、キトサン、ヒアルロン酸、グリコーゲン、又はセルロース等が挙げられる。上記糖類は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。
【００２２】
本実施形態の熱圧成形用接着剤では、多価カルボン酸と糖類とを含む混合物を予め加熱処理して予備反応を行うことを特徴としている。この加熱処理により、まず、糖類が多価カルボン酸と反応して加水分解し、加水分解生成物が生成される。そして、さらに加水分解生成物が脱水縮合して糖変性物の反応生成物が生成される。加熱処理における加熱温度の上限は、好ましくは１８０℃、より好ましくは１５０℃であり、その下限は、好ましくは８０℃、より好ましくは１００℃である。加熱温度が高過ぎると、後記する第１段階の反応の完了を制御するのが難しくなり、加熱温度が低すぎると、反応時間が長くなって生産性が低下する。加熱処理における加熱時間の上限は、好ましくは１２０分であり、その下限は、好ましくは１０分である。
【００２３】
また、本実施形態の熱圧成形用接着剤では、多価カルボン酸がクエン酸であり、糖類がスクロースであることが好ましい。多価カルボン酸としてクエン酸を用い、糖類としてスクロースを用いてこれらの混合物を加熱処理する場合、下記反応式に示す反応生成物が生成されると推定される。
【００２４】
【化１】
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【００２５】
クエン酸とスクロースとを含む混合物を加熱処理すると、まず、スクロースが加水分解してグルコースとフルクトースが生成される。そして、次いでフルクトースの脱水反応により、反応生成物として５−（ヒドロキシメチル）フルフラールが生じる。なお、加熱処理後のクエン酸は顕著な変性はないものと考えられ、クエン酸のままの形で残存する。
【００２６】
即ち、本実施形態の熱圧成形用接着剤は、加熱処理による第１段階の反応が完了した状態の多価カルボン酸及び糖変性物を含む反応生成物を主成分とするものであり、水溶性であり、また熱可塑性の性状を示す物質である。多価カルボン酸と糖類の配合割合は、特に限定されるものではない。
【００２７】
反応生成物に、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種を後記する後添加しない場合、熱圧成形用接着剤全量に対して、多価カルボン酸の配合割合の上限は好ましくは８０質量％、より好ましくは７５質量％であり、その下限は好ましくは２０質量％、より好ましくは３２質量％である。この場合、熱圧成形用接着剤全量に対して、糖類の配合割合の上限は好ましくは８０質量％、より好ましくは６０質量％であり、その下限は好ましくは２０質量％、より好ましくは２５質量％である。
【００２８】
反応生成物に、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種を後記する後添加する場合、熱圧成形用接着剤全量に対して、多価カルボン酸の配合割合は０．１質量％程度が好ましい。この場合、熱圧成形用接着剤全量に対して、糖類の配合割合の上限は好ましくは９８質量％であり、その下限は好ましくは８９質量％である。
【００２９】
また、本実施形態の熱圧成形用接着剤では、多価カルボン酸と糖類とを含む混合物は硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種をさらに含有することが好ましい。硫酸アンモニウム又は塩化アンモニウムは、木質ボードを製造する際に、木質ボードの原料である木質小片中の水酸基と多価カルボン酸とのエステル化反応を促進させる反応触媒として配合するものである。
【００３０】
通常、多価カルボン酸と、木質小片中の水酸基とのエステル化反応は、比較的ゆっくりと時間をかけて進行する。そこで、触媒として少なくとも硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種を配合することにより、エステル化反応の反応時間を短縮することができる。
【００３１】
硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種の配合割合は、特に限定されるものではない。熱圧成形用接着剤全量に対して、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種の配合割合の上限は好ましくは２０質量％、より好ましくは１２質量％、さらに好ましくは１０質量％未満である。触媒の配合割合を上記の範囲とすることにより、エステル化反応の反応時間をより短縮することができ、木質ボードの耐水性を向上させることが可能となる。なお、これらの反応触媒は比較的酸性の弱い塩であるため、木質ボードの強度は維持される。
【００３２】
また、本実施形態の熱圧成形用接着剤においては、多価カルボン酸と糖類とを含む混合物に分散剤が含有されていることが好ましい。分散剤は特に限定されるものではないが、例えば、ワックス又はポリエーテルが好ましい。ワックスとしては、パラフィン系ワックス等を例示することができる。ポリエーテルとしては、ポリエチレングリコール、又はポリプロピレングリコール等を例示することができる。
【００３３】
分散剤の配合割合は、特に限定されるものではない。混合物全量に対して、分散剤の配合割合の上限は好ましくは５質量％、より好ましくは３質量％、さらに好ましくは２質量％であり、その下限は好ましくは０．１質量％、より好ましくは０．５質量％である。混合物に分散剤を配合することにより、加熱処理による反応時の混合物の粘度が低下し、高分子化（脱水縮合）が進行して、反応後の反応生成物のべたつきを抑制することができる。これにより、得られる熱圧成形用接着剤を粉末化したときに、粉末の分散性が向上し、接着剤の取り扱い性を向上させることができる。
【００３４】
さらに、本実施形態の熱圧成形用接着剤においては、加熱処理して得られた反応生成物に、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種が後添加されていることが好ましい。また、混合物は、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種を含有すると共に、加熱処理して得られた反応生成物に、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種を後添加することができる。また、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種のほか、クエン酸及び／又はパラトルエンスルホン酸を後添加することもできる。特に混合物が、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種を含有しない場合、又は硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種の含有量が少ない場合、多価カルボン酸と糖類とを含む混合物の反応生成物のべたつきを抑制することができ、得られる熱圧成形用接着剤を粉末化することができる。
【００３５】
上記後添加の触媒の配合割合は、特に限定されるものではない。反応生成物及び後添加の触媒の全量に対して、後添加の触媒の配合割合の上限は好ましくは４０質量％、より好ましくは３０質量％、さらに好ましくは２５質量％であり、その下限は好ましくは５質量％、より好ましくは１０質量％である。反応生成物に、上記触媒を後添加することにより、熱圧成形用接着剤の粉末化が容易となり、熱圧成形用接着剤の取り扱い性を向上させることができる。なお、加熱処理して得られた反応生成物に、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種を後添加する場合、多価カルボン酸と糖類を反応させるときの硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種の配合割合を、混合物全量に対して３質量％以下とすると、熱圧成形用接着剤の粉末化が容易となり好ましい。
【００３６】
加熱処理により第１段階の反応が完了した状態、また、加熱処理して得られた反応生成物に触媒を後添加した状態の本実施形態の熱圧成形用接着剤を、上記のように木質小片の集合体と混合してさらに加熱すると、第２段階目の反応が進行し、完全に硬化が完了する。具体的には、例えば、糖変性物のフルフラールは、さらなる加熱により熱硬化性樹脂のフラン樹脂となり、多価カルボン酸の存在下で硬化する。また、グルコースは脱水縮合反応により糖エステルポリマーとなり、木質小片間に充填されて硬化する。糖変性物の反応生成の硬化物は比較的分子量が大きく、靭性的な補助接着として働く。一方、多価カルボン酸は、木質小片中の水酸基とエステル化反応をして比較的分子量が小さい状態で強固に硬化する。即ち、本実施形態の熱圧成形用接着剤を用いて木質ボードとした際には、糖変性物の反応生成物と多価カルボン酸の各々異なる硬化反応により、曲げ強度を損なうことなく実用に耐えうる耐水性を有する木質ボードを製造することが可能となる。特に加熱処理して得られた反応生成物に、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種を後添加して木質ボードを製造する場合、硬化反応が促進され、曲げ強度や耐水性が優れた木質ボードを製造することが可能となる。
【００３７】
また、本実施形態の熱圧成形用接着剤は、上記のように、反応系内に有機溶剤及びホルムアルデヒドを含まず、また、分解によってホルムアルデヒドが発生する第３級アミン等を含んでいない。そのため、接着剤由来の有機溶剤及びホルムアルデヒドの放散を抑制しやすくなる。また、材料として一般に入手しやすい多価カルボン酸と糖類を用いるため、低コストで製造することが可能である。
【００３８】
本実施形態の熱圧成形用接着剤は、本実施形態の効果を阻害しない範囲において、上記以外の成分として、増粘剤、反応促進剤等の他の成分を含有していてもよい。また、エステル化反応の触媒としては、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種のみに限定するものではなくパラトルエンスルホン酸等の他の触媒を併用してもよい。
【００３９】
また、本実施形態の熱圧成形用接着剤は、木粉を含有し、微粉化されていることが好ましい。木粉の配合は、多価カルボン酸と糖類とを含む混合物に木粉を混合して、加熱処理後に冷却、固化して微粉化してもよいし、加熱処理した後の多価カルボン酸と糖変性物の反応生成物を水溶液化し、微粉化した木粉に供給して混合した後、水分を乾燥してもよい。木粉を混合物に混合する場合、混合物全量に対して、木粉の配合割合の上限は好ましくは８０質量％であり、その下限は好ましくは５０質量％である。水溶液化した反応生成物を木粉に供給する場合は、水分を乾燥した後の熱圧成形用接着剤全量に対して、木粉の配合割合の上限は好ましくは９０質量％、より好ましくは８０質量％であり、その下限は好ましくは２０質量％、より好ましくは５０質量％である。
【００４０】
木粉としては、例えば、間伐材及び建築解体材を主とするものが例示される。間伐材としては、例えば、マツ、スギ、若しくはヒノキなどの針葉樹、又はラワン、カポール、若しくはポプラなどの広葉樹を粉砕した木粉が例示される。また、建築解体材としては、例えば、木質合板、パーティクルボード、中密度繊維板、又は配向性ストランドボード等の木質ボードの廃材を粉砕した木粉などが例示される。さらに、竹又は籾殻などの農産廃棄物を切断、粉砕したものを適宜使用することもできる。このような木粉は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。木粉を含有させることにより、木質ボードの原料の木質小片の集合体に対する分散性をより向上させることができる。木粉の粒径の上限は好ましくは２００μｍ、より好ましくは１００μｍ、その下限は好ましくは１μｍ、より好ましくは１０μｍである。
【００４１】
さらに、本実施形態の熱圧成形用接着剤では、熱圧成形用接着剤を水溶液化させることもできる。水溶液化は、加熱処理後の溶融状態で水を混合してもよいし、冷却固化後に水に混合してもよい。なお、熱圧成形用接着剤の水溶液化は、少なくとも多価カルボン酸及び糖変性物の反応生成物が水に溶解又は均一に分散した状態を意味する。水溶液化した熱圧成形用接着剤中の反応生成物の濃度は、均一な熱圧成形用接着剤を得やすく、接着剤の過浸透が生じにくく、かつ接着剤の加熱硬化の際には蒸発により温度上昇が遅くなりにくく、硬化が十分となりやすい範囲であれば特に限定されるものではない。このような反応生成物の濃度としては、水溶液化した熱圧成形用接着剤全量に対して、上限は好ましくは８０質量％、その下限は好ましくは５質量％である。水溶液化した熱圧成形用接着剤と木質小片の集合体とを混合する方法としては、スプレー等で木質小片に散布する方法、水溶液化した熱圧成形用接着剤に木質小片の集合体を含浸する方法等が挙げられる。熱圧成形用接着剤を水溶液化させることにより、被着材である木質小片の集合体との混合が容易になる。また、有機溶媒を用いなくてもよいことから、人体への安全性を高いものとすることができる。
【００４２】
本実施形態の木質ボードは、熱圧成形用接着剤と、木質小片の集合体との混合物を、熱圧成形してなる。木質ボードの厚みの上限は好ましくは３０ｍｍ、より好ましくは１５ｍｍ、その下限は好ましくは１ｍｍ、より好ましくは２ｍｍである。本実施形態の熱圧成形用接着剤を用いた木質ボードの製造は、木質ボードの原料となる木質小片の集合体に熱圧成形用接着剤を供給して熱圧成形することにより行われる。接着剤率の上限は好ましくは４０質量％、より好ましくは３０質量％であり、その下限は好ましくは５質量％、より好ましく１０質量％である。ここで、接着剤率とは、熱圧成形用接着剤と木質小片との混合物全量に対する熱圧成形用接着剤の配合割合を意味する。
【００４３】
熱圧成形における成形圧力、成形温度、成形時間等は、木質小片の種類、形状、表面性状、及び木質ボードの厚さ等により適宜設定される。木質ボードとしての物性が低下しないこと、及び反応速度が低下しにくく硬化が十分となりやすいこと等を考慮すると、成形温度の上限は２３０℃が好ましく、その下限は１１０℃が好ましい。熱圧成形用接着剤と被着材の木質小片とを十分に圧着し木質ボードの強度を向上させること、及び成形性等を考慮すると、成形圧力の上限は４ＭＰａが好ましく、その下限は０．５ＭＰａが好ましい。
【００４４】
木質ボードの原料の木質小片としては、草木等の木部、樹皮、種子、又は葉等から得られるものを用いることができる。木質小片としては、例えば、木質ストランド、木質チップ、木質繊維、植物繊維、市場で入手可能な植物粉末（例えば、樹皮粉末）、又はリサイクル材等を粉砕して得られたチップ等が挙げられる。このような木質小片の集合体を本実施形態の熱圧成形用接着剤により接着して製造した木質ボードとしては、例えば、パーティクルボード、繊維ボード、又は中密度繊維板（ＭＤＦ）等が挙げられる。木質小片がチップである場合、木質小片の粒径の上限は好ましくは２ｍｍ、より好ましくは１ｍｍであり、その下限は好ましくは１００μｍ、より好ましくは２００μｍである。
【００４５】
なお、上記実施形態では、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種の触媒を用いる場合、触媒を多価カルボン酸と糖類とともに混合、加熱処理して熱圧成形用接着剤としたが、触媒を予め木質小片に分散させておくこともできる。
【００４６】
木質小片の集合体に硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種の触媒を分散させる方法としては、触媒の水分散液を用いる方法、触媒の粉体を用いる方法等が挙げられる。なお、触媒の水分散液とは、触媒が水に溶解又は均一に分散した液を意味する。
【００４７】
触媒の水分散液を用いる方法は、例えば、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種の触媒の水分散液と、木質小片の集合体とを混合した後、乾燥することによって行うことができる。乾燥は、養生して気乾状態とすることが好ましいが、指触乾燥状態でもよい。
【００４８】
また、母材である木質小片の水酸基と多価カルボン酸とのエステル化反応の活性を促進する点を考慮すると、触媒の水分散液中の触媒の濃度は、触媒の水分散液全量に対して５質量％以上であることが好ましい。触媒の水分散液と、木質小片の集合体とを混合する方法としては、スプレー等で触媒の水分散液を木質小片の集合体に散布する方法、触媒の水分散液中に木質小片の集合体を含浸する方法等が挙げられる。
【００４９】
触媒の粉体を用いる方法では、触媒の粉体と、木質小片の集合体とを混合することによって、木質小片の集合体に触媒を分散させることができる。混合方法としては、触媒の粉体を木質小片の集合体に散布し、必要に応じて機械的に混合する方法等が挙げられる。
【００５０】
触媒を予め木質小片に分散させておくことによっても、触媒を含まない本実施形態の熱圧成形用接着剤の使用によって、反応性を良好にすることが可能となる。
【００５１】
以上に説明した本実施形態の熱圧成形用接着剤によれば、環境に負担をかけず、低コストで高い反応性を有する熱圧成形用接着剤を提供することができる。
【００５２】
なお、熱圧成形用接着剤の被着材としては、木質小片に限定されるものではなく、例えばガラス繊維等の無機材料を用いてもよい。また、成形する形状も、ボードに限定されるものではなく、立体形状の成形品を成形してもよい。
【００５３】
本実施形態の熱圧成形用接着剤の製造方法は、多価カルボン酸と糖類とを混合して混合物を得る第１工程と、混合物を加熱処理して反応生成物を得る第２工程と、を含み、第１工程及び第２工程をこの順に行う。この製造方法により、曲げ強度を損なうことなく実用に耐えうる耐水性を有する木質ボードとすることができる熱圧成形用接着剤が得られる。
【００５４】
本実施形態の熱圧成形用接着剤の製造方法は、第１工程において、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種をさらに混合することが好ましい。この製造方法により、木質ボードを製造する際に、原料である木質小片中の水酸基と多価カルボン酸とのエステル化反応を促進させることができる熱圧成形用接着剤が得られる。
【００５５】
本実施形態の熱圧成形用接着剤の製造方法は、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種を反応生成物に添加する第３工程をさらに含み、第２工程を行った後に第３工程を行うことが好ましい。この製造方法により、熱圧成形用接着剤の粉末化が容易となり、熱圧成形用接着剤の取り扱い性を向上させることができる。
【００５６】
本実施形態の熱圧成形用接着剤の製造方法は、第１工程において、木粉をさらに混合することが好ましい。この製造方法により、木質ボードの原料の木質小片の集合体に対する分散性により優れる熱圧成形用接着剤が得られる。
【００５７】
本実施形態の熱圧成形用接着剤の製造方法は、水を添加する第４工程をさらに含み、第２工程を行った後に第４工程を行うことが好ましい。この製造方法により、有機溶媒を用いなくても、被着材である木質小片の集合体との混合が容易な熱圧成形用接着剤が得られる。本実施形態の熱圧成形用接着剤の製造方法が、第１工程ないし第４工程を含む場合、第１工程、第２工程、第３工程及び第４工程をこの順に行ってもよいし、第１工程、第２工程、第４工程及び第３工程をこの順に行ってもよい。
【００５８】
本実施形態の熱圧成形用接着剤の製造方法は、木粉を添加し、水分を乾燥する第５工程をさらに含み、第３工程及び第４工程を行った後に第５工程を行うことが好ましい。この製造方法により、木質ボードの原料の木質小片の集合体に対する分散性により優れる熱圧成形用接着剤が得られる。
【００５９】
本実施形態の熱圧成形用接着剤の製造方法は、第１工程において、分散剤をさらに混合することが好ましい。この製造方法により、得られる熱圧成形用接着剤を粉末化したときに、粉末の分散性及び接着剤の取り扱い性に優れる熱圧成形用接着剤が得られる。
【００６０】
本実施形態の木質ボードの製造方法は、熱圧成形用接着剤の製造方法で得られる熱圧成形用接着剤と、木質小片の集合体とを混合し、熱圧成形する。この製造方法により、曲げ強度を損なうことなく実用に耐えうる耐水性を有する木質ボードが得られる。
【実施例】
【００６１】
以下に、実施例により本実施形態をさらに詳しく説明するが、本実施形態はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、表１に示す配合量は質量％を示す。【００６２】
（実施例１〜３）
多価カルボン酸としてクエン酸（和光純薬工業株式会社製）を用い、糖類としてスクロース（和光純薬工業株式会社製）を用いて、表１に示す配合割合で混合した混合物を調製した。次に、その混合物を１２０℃、６０分間の条件で加熱処理を行い、反応生成物に水を加えて濃度６５質量％の接着剤水溶液を調製した。ここで、濃度６５質量％の接着剤水溶液とは、反応生成物の配合割合が接着剤水溶液全量に対して６５質量％であることを意味する。【００６３】
次に、調製した接着剤水溶液を木材チップ（粒径５００μｍ以下）にスプレーした後、放置して風乾した。そして風乾した木材チップを小型熱圧プレス機を用いて温度２２０℃、時間３０秒の条件で熱圧成形し、厚み３．０ｍｍの木質ボードを作製した。この木質ボードの密度は７５０ｋｇ／ｍ３、接着剤率は２０質量％であった。ここで、接着剤率が２０質量％であるとは、水分を含まない反応生成物の配合割合が、木質ボード全量に対して２０質量％であることを意味する。【００６４】
（実施例４〜８）
多価カルボン酸及び糖類とともに、触媒として硫酸アンモニウム（和光純薬工業株式会社製）を混合した混合物を調製した以外は実施例１〜３と同様にして木質ボードを作製した。【００６５】
（実施例９〜１１）
触媒として塩化アンモニウム（和光純薬工業株式会社製）を混合した以外は実施例４〜８と同様にして木質ボードを作製した。【００６６】
（実施例１２〜１９）
多価カルボン酸としてクエン酸（和光純薬工業株式会社製）を用い、糖類としてスクロース（和光純薬工業株式会社製）を用い、分散剤としてパラフィンＷＡＸ（和光純薬工業株式会社製）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ：和光純薬工業株式会社製）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ：和光純薬工業株式会社製）を用いて、表１に示す配合割合で混合した混合物を調製した。次に、その混合物を２３０℃、６０分間の条件で加熱処理を行い、加熱反応生成物を調製した。また、その反応生成物を冷却して固化したものに対して、クエン酸（和光純薬工業株式会社製）、硫酸アンモニウム（和光純薬工業株式会社製）、塩化アンモニウム（和光純薬工業株式会社製）、パラトルエンスルホン酸（ＰＴＳＡ：和光純薬工業株式会社製）を表１に示す配合割合で後添加して粉砕することにより、粉末状の加熱反応生成物を得た。【００６７】
次に、調製した粉末状の反応生成物を木材チップ（粒径５００μｍ以下）と混合して、その状態で、小型熱圧プレス機を用いて表２の成形条件で木質ボードを作製した。この木質ボードの密度は７５０ｋｇ／ｍ３、接着剤率は２０質量％であった。なお、成形性はいずれも良好であった。【００６８】
＜評価＞
［曲げ強度：ＩＢ］
作製した木質ボードについて、曲げ強度をＪＩＳＡ５９０８：２００３に準拠して測定した。なお、曲げ強度の測定は常態で行った。【００６９】
［吸水厚さ膨張率：ＴＳ］
作製した木質ボードについて、吸水厚さ膨張率をＪＩＳＡ５９０８：２００３に準拠して測定した。【００７０】
上記の評価結果を表２に示す。なお、曲げ強度は０．３ＭＰａ以上、吸水厚さ膨張率は３０％以下、より好ましくは２０％以下が指標とされる。【００７１】
【表１】
2018155292.tif 000003
【００７２】
【表２】
2018155292.tif 000004
【００７３】
表２より、加熱処理を行った実施例１〜１９の木質ボードの曲げ強度は、上記指標を満足していることが確認された。特に、触媒として硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種を用いた実施例６〜１１は、特に吸水厚さ膨張率が優れることが確認された。【００７４】
また、分散剤を配合して加熱反応生成物を調製した後、クエン酸、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、又はパラトルエンスルホン酸を後添加した実施例１２〜１９は、粉末状の加熱反応生成物とすることができ、取り扱い性が向上した。また、木質ボードの曲げ強度及び吸水厚さ膨張率についても上記指標を満足していることが確認された。【００７５】
これらの結果から、混合物に対して熱処理を行った本実施形態の熱圧成形用接着剤は、曲げ強度を損なうことなく、耐水性に優れた木質ボードを得ることができることが確認された。【００７６】
（まとめ）
第１態様に係る熱圧成形用接着剤は、多価カルボン酸と糖類とを含む混合物を加熱処理して得られる反応生成物を含有する。【００７７】
上記構成により、木質ボードとした際に、曲げ強度を損なうことなく実用に耐えうる耐水性を達成するとともに、環境へ負担をかけず、低コストで、かつ、高い反応性及び良好な取り扱い性を有する。【００７８】
第２態様に係る熱圧成形用接着剤は、第１態様において、前記混合物は、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種を更に含有する。【００７９】
上記構成により、木質ボードを製造する際に、原料である木質小片中の水酸基と多価カルボン酸とのエステル化反応を促進させることができる。【００８０】
第３態様に係る熱圧成形用接着剤は、第１態様又は第２態様において、前記加熱処理して得られた反応生成物に、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種が後添加されている。【００８１】
上記構成により、熱圧成形用接着剤の粉末化が容易となり、熱圧成形用接着剤の取り扱い性を向上させることができる。【００８２】
第４態様に係る熱圧成形用接着剤は、第１態様乃至第３態様のいずれか１つにおいて、木粉をさらに含有し、微粉化されている。【００８３】
上記構成により、木質ボードの原料の木質小片の集合体に対する分散性をより向上させることができる。【００８４】
第５態様に係る熱圧成形用接着剤は、第１態様乃至第３態様のいずれか１つにおいて、水溶液化されている。【００８５】
上記構成により、被着材である木質小片の集合体との混合が容易になり、有機溶媒を用いなくてもよいことから、人体への安全性を高いものとすることができる。【００８６】
第６態様に係る熱圧成形用接着剤は、第１態様乃至第５態様のいずれか１つにおいて、前記混合物は、分散剤を更に含有する。【００８７】
上記構成により、混合物に分散剤を配合することにより、加熱処理による反応時の粘度が低下し、高分子化（脱水縮合）が進行して、反応後のべたつきを抑制することができる。これにより、得られる熱圧成形用接着剤を粉末化したときに、粉末の分散性が向上し、接着剤の取り扱い性を向上させることができる。【００８８】
第７態様に係る熱圧成形用接着剤は、第６態様において、前記分散剤が、ワックス又はポリエーテルである。【００８９】
上記構成により、得られる熱圧成形用接着剤を粉末化したときに、特に粉末の分散性が向上し、接着剤の取り扱い性を特に向上させることができるとともに、得られる木質ボードの曲げ強度が向上する。【００９０】
第８態様に係る熱圧成形用接着剤は、第１態様乃至第７態様のいずれか１つにおいて、前記多価カルボン酸がクエン酸であり、前記糖類がスクロースである。【００９１】
上記構成により、木質ボードとした際に、特に曲げ強度を損なうことなく実用に耐えうる耐水性を達成することができる。【００９２】
第９態様に係る木質ボードは、第１態様乃至第８態様のいずれか１つの熱圧成形用接着剤と、木質小片の集合体との混合物を、熱圧成形してなる。【００９３】
上記構成により、曲げ強度を損なうことなく実用に耐えうる耐水性を達成することができる。【００９４】
第１０態様に係る熱圧成形用接着剤の製造方法は、第１工程と、第２工程と、を含む。前記第１工程では、多価カルボン酸と糖類とを混合して混合物を得る。前記第２工程では、前記混合物を加熱処理して反応生成物を得る。前記第１工程及び前記第２工程はこの順で行われる。【００９５】
上記構成により、曲げ強度を損なうことなく実用に耐えうる耐水性を有する木質ボードとすることができる熱圧成形用接着剤が得られる。【００９６】
第１１態様に係る熱圧成形用接着剤の製造方法は、第１０態様において、前記第１工程において、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種をさらに混合する。【００９７】
上記構成により、木質ボードを製造する際に、原料である木質小片中の水酸基と多価カルボン酸とのエステル化反応を促進させることができる熱圧成形用接着剤が得られる。【００９８】
第１２態様に係る熱圧成形用接着剤の製造方法は、第１０態様又は第１１態様において、第３工程をさらに含む。前記第３工程では、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくとも１種を前記反応生成物に添加する。前記第２工程を行った後に前記第３工程が行われる。【００９９】
上記構成により、熱圧成形用接着剤の粉末化が容易となり、熱圧成形用接着剤の取り扱い性を向上させることができる。【０１００】
第１３態様に係る熱圧成形用接着剤の製造方法は、第１０態様乃至第１２態様のいずれか１つにおいて、前記第１工程において、木粉をさらに混合する。【０１０１】
上記構成により、木質ボードの原料の木質小片の集合体に対する分散性により優れる熱圧成形用接着剤が得られる。【０１０２】
第１４態様に係る熱圧成形用接着剤の製造方法は、第１０態様乃至第１２態様のいずれか１つにおいて、第４工程をさらに含む。前記第４工程では、水を添加する。前記第２工程を行った後に前記第４工程が行われる。【０１０３】
上記構成により、有機溶媒を用いなくても、被着材である木質小片の集合体との混合が容易な熱圧成形用接着剤が得られる。【０１０４】
第１５態様に係る熱圧成形用接着剤の製造方法は、第１４態様において、第５工程をさらに含む。前記第５工程では、木粉を添加し、水分を乾燥する。前記第３工程及び前記第４工程を行った後に第５工程が行われる。【０１０５】
上記構成により、木質ボードの原料の木質小片の集合体に対する分散性により優れる熱圧成形用接着剤が得られる。【０１０６】
第１６態様に係る熱圧成形用接着剤の製造方法は、第１０態様乃至第１５態様のいずれか１つにおいて、前記第１工程において、分散剤をさらに混合する。【０１０７】
上記構成により、得られる熱圧成形用接着剤を粉末化したときに、粉末の分散性及び接着剤の取り扱い性に優れる熱圧成形用接着剤が得られる。【０１０８】
第１７態様に係る木質ボードの製造方法は、第１０態様乃至第１６態様のいずれか１つの熱圧成形用接着剤の製造方法で得られる熱圧成形用接着剤と、木質小片の集合体とを混合し、熱圧成形する。【０１０９】
上記構成により、曲げ強度を損なうことなく実用に耐えうる耐水性を有する木質ボードが得られる。
【国際調査報告】
2018155292.tif 000005
2018155292.tif 000006
2018155292.tif 000007
2018155292.tif 000008