(57)【要約】本発明は、タンパク質、および１級、２級、もしくは３級のアミノ基またはペンダントのアミド基を有する１以上のポリマーを含んでいる接着剤系に関する。積層された木質製品とパーティクルボードとを製造する方法にも関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンパク質、および１級、２級、もしくは３級のアミノ基またはペンダントのアミド基を有する１以上のポリマー（Ｐ）を含んでいる接着剤系。
【請求項２】
接着剤系中のタンパク質と１以上のポリマー（Ｐ）との重量比が、約２：１〜約１０：１である、請求項１に従う接着剤系。
【請求項３】
接着剤組成物を含んでいる、請求項１または２に従う接着剤系。
【請求項４】
接着剤組成物が、約５〜約５０重量％のタンパク質を含んでいる、請求項３に従う接着剤系。
【請求項５】
接着剤組成物が、約５〜約１５重量％の１以上のポリマー（Ｐ）を含んでいる、請求項３または４に従う接着剤系。
【請求項６】
タンパク質および１以上のポリマー（Ｐ）を別々に分けられた成分として含んでいる、請求項１または２に従う接着剤系。
【請求項７】
１以上のポリマー（Ｐ）が、約２〜約２５重量％のポリマー（Ｐ）を含んでいる水性組成物中に存在している、請求項６に従う接着剤系。
【請求項８】
１以上のポリマー（Ｐ）が、１級アミノ基またはペンダントのアミド基を有する、請求項１〜７のいずれか１項に従う接着剤系。
【請求項９】
１以上のポリマー（Ｐ）が、ポリビニルアミン、ポリ（ビニルアルコール−コ−ビニルアミン）、ポリ（ビニルアルコール−コ−ビニルホルムアミド）、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミンおよびポリビニルホルムアミドの群に属するものである、請求項１〜８のいずれか１項に従う接着剤系。
【請求項１０】
１以上のポリマー（Ｐ）が、ビニルポリマーを含んでいる、請求項１〜７のいずれか１項に従う接着剤系。
【請求項１１】
１以上のポリマー（Ｐ）が、ポリビニルアミン、ポリ（ビニルアルコール−コ−ビニルアミン）、ポリ（ビニルアルコール−コ−ビニルホルムアミド）、ポリアリルアミン、およびポリビニルホルムアミドの群に属するものである、請求項１０に従う接着剤系。
【請求項１２】
アセトアセトキシ基を有する１以上のポリマー（Ｐ１）を含んでいる、請求項１〜１１のいずれか１項に従う接着剤系。
【請求項１３】
１以上のポリマー（Ｐ１）が、アセトアセチル化されたポリビニルアルコールを含んでいる、請求項１２に従う接着剤系。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に従う接着剤系を木質材料の１以上の片上に施与すること、そして該片をある材料の１以上のさらなる片と接合することを含む、木質製品を製造する方法。
【請求項１５】
接着剤系が、接着剤組成物として木質材料の片上に施与される、請求項１４に従う方法。
【請求項１６】
接着剤組成物が施与後に乾燥され、そして後に水、または１以上のポリマー（Ｐ）を含んでいる水性組成物もしくはアセトアセトキシ基を有する１以上のポリマー（Ｐ１）を含んでいる水性組成物を添加することによって活性化される、請求項１５に従う方法。
【請求項１７】
接着剤系が、別々に分けられた成分として木質材料の１以上の片上に施与され、該別々に分けられた成分のうちの１の成分がタンパク質を含んでおり、他の成分が１以上のポリマー（Ｐ）を含んでいる、請求項１４に従う方法。
【請求項１８】
第一の施与される成分が、１以上のポリマー（Ｐ）の溶液または分散物を含んでおり、そして第二の施与される成分が、タンパク質を溶液かあるいは分散物として、または乾燥物質として含んでいる、請求項１７に従う方法。
【請求項１９】
第一の施与される成分が、タンパク質の溶液または分散物を含んでおり、そして第二の施与される成分が、１以上のポリマー（Ｐ）の溶液または分散物を含んでいる、請求項１７に従う方法。
【請求項２０】
施与された第一の成分が、施与後に、かつ第二の成分が施与される前に乾燥される、請求項１８または１９に従う方法。
【請求項２１】
第一の施与される成分が、タンパク質を乾燥物質として含んでおり、そして施与された第二の成分が、１以上のポリマー（Ｐ）の溶液または分散物を含んでいる、請求項１７に従う方法。
【請求項２２】
接着剤系が、１以上のポリマー（Ｐ１）を別に分けられた成分として含んでいる、請求項１４〜２１のいずれか１項に従う方法。
【請求項２３】
１以上のポリマー（Ｐ１）が、アセトアセチル化されたポリビニルアルコールを含んでいる、請求項１６〜２２のいずれか１項に従う方法。
【請求項２４】
片がシートまたはラメラである、請求項１４〜２３のいずれか１項に従う方法。
【請求項２５】
木質製品が、積層されたフローリング材である、請求項２４に従う方法。
【請求項２６】
片が木材チップまたは木材粒子である、請求項１４〜２３のいずれか１項に従う方法。
【請求項２７】
木質製品が、チップボード、パーティクルボードまたはファイバーボードである、請求項２６に従う方法。
【請求項２８】
請求項１４〜２７のいずれか１項に従う方法によって得られることができる木質製品。
【請求項２９】
請求項１〜１３のいずれか１項に従う接着剤系を、木質材料の片を接着して木質製品を形成するために使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着剤系に、および木質製品を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホルムアルデヒドに基づいた樹脂、たとえばフェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂および尿素−ホルムアルデヒド樹脂が、バインダーとして木質製品の製造に広く使用されている。このような木質製品の例は、一緒に接着剤で接着された層を含んでいる複合材製品、たとえば合板、積層されたフローリング製品、ベニアフローリング製品およびたとえば家具に使用される他のベニア製品である。さらなる例は、ボード製品、たとえばパーティクルボード、チップボードおよびファイバーボードであり、これらの場合、木材チップおよび／または木材繊維が、バインダーとともにプレスされてボードを形成する。
【０００３】
ホルムアルデヒドに基づいた樹脂を硬化すると、木質製品の製造の間およびまたその後の該製品の使用の間の双方に、ホルムアルデヒドが放出されることがある。屋内空気へのホルムアルデヒドの放出は、健康上の理由から多年にわたる重大な懸念事である。
【０００４】
ホルムアルデヒドに基づいた樹脂を含有する従来技術の接着剤に対する代替物として適したものにする十分な結合強さおよび全般的な最終製品品質を示すところの、ホルムアルデヒドを含まない木材用接着剤への需要が増加している。
【０００５】
耐水性および結合強さは、一般に木質製品に求められる品質を反映する重要な特性である。一般に、特定の最終製品について確立された基準を満たすために要求される特定の品質パラメータが存在する。たとえばパーティクルボードは、たとえば内部結合力、厚さ膨張率および吸水率に関する特定の基準を満たす必要があり、他方、積層されたフローリング製品は、たとえば層剥離に関する特定の基準を満たす必要がある。
【０００６】
数十年前に、タンパク質に基づいた接着剤が合板の製造に使用されたが、ホルムアルデヒドに基づいた樹脂によってその優れた特性の故に置き換えられた。最近、異なったタイプのタンパク質に基づいた接着剤が提案されている。特許文献１、２および３は、大豆タンパク質に基づいた接着剤組成物を開示している。タンパク質に基づいた接着剤のさらなる例は、非特許文献１に開示されている。特許文献４は、大豆タンパク質単離物に基づいた接着剤を開示している。特許文献５は、大豆タンパク質単離物を含んでいる接着剤組成物を開示している。特許文献６および７は、パーティクルボードを形成するために使用される、大豆タンパク質単離物を含んでいる接着剤組成物を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００５／１１３７００号パンフレット
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／００３７９０６号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００４／００８９４１８号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００２／０００５２５１号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００５／０１６６７９６号明細書
【特許文献６】米国特許第６，７９０，２７１号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００５／０２３４１５６号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｌｉら、「硬化剤として１，３−ジクロロ−２−プロパノールを用いる、大豆に基づいた接着剤」、Ｗｏｏｄ  ａｎｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ、２００４年、第３６巻（第２号）、１８６〜１９４ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、これらに代わるべき、高い結合強さおよび高い製品品質を示す、タンパク質に基づいた木材用接着剤の必要性が依然として存在する。
【００１０】
したがって、本発明は、たとえば耐水性に関して優れた接着強さおよび製品品質を示す、タンパク質に基づいた接着剤組成物を提供する。また、木質製品を製造する方法が提供される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、タンパク質、および１級、２級もしくは３級のアミノ基またはペンダントのアミド基を有する１以上のポリマー（Ｐ）を含んでいる接着剤系を提供する。
【００１２】
「アミド基」の語は、本明細書ではホルムアミド基も包含する。
【００１３】
アミド基の一部としての−ＮＨ−構造、またはホルムアミド基は、本明細書ではアミノ基とみなされてはならない。
【００１４】
「接着剤系」は、本明細書では木材用接着剤を形成し、かつそのように機能する２以上の成分の組み合わせを意味する。「接着剤」の語は、本明細書では「バインダー」の語も包含する。
【００１５】
本発明は、木質材料の１以上の片上へと、タンパク質、ならびに１級、２級もしくは３級アミノ基またはペンダントのアミド基を有する１以上のビニルポリマー（Ｐ）を含んでいる接着剤系を施与すること、そして該片をある材料の、好ましくは木質材料の１以上の片と接合することを含む、木質製品を製造する方法にも関する。
【００１６】
木質材料は、任意の形態、たとえばシート、ラメラ（層状板）、木材チップまたは木材粒子であることができる木質の材料を含む。
【００１７】
タンパク質とポリマー（Ｐ）との重量比は、好適には約１：２〜約１００：１、好ましくは約１：１〜約２０：１、最も好ましくは約２：１〜約１０：１である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
１の実施態様では、接着剤系は接着剤組成物を含んでいる。
【００１９】
接着剤組成物は、好適には約１〜約９９重量％、好ましくは約３〜約７５重量％、最も好ましくは約５〜約５０重量％のタンパク質を含んでいる。接着剤組成物は、好ましくは水性組成物である。
【００２０】
接着剤組成物は、好適には約０．１〜約９９重量％、好ましくは約１〜約８０重量％、より好ましくは２〜約５０重量％、さらにより好ましくは約２〜約２５重量％、最も好ましくは約５〜約１５重量％の１以上のポリマー（Ｐ）を含んでいる。
【００２１】
接着剤組成物中の固形分含有量は、好適には約１０〜約９５重量％、好ましくは約２０〜約７５重量％、最も好ましくは約３０〜約５０重量％である。
【００２２】
１の実施態様では、接着剤系は、タンパク質および１以上のポリマー（Ｐ）を別々に分けられた成分として含んでおり、これらは好ましくは接着工程におけるこれらの実際の使用まで分けられたままでいる。接着剤系の別々の成分は、接着工程における実際の使用の短時間前に混合され、それによって本発明の接着剤組成物を形成することもできる。「短時間」とは、本明細書では好適には約１時間未満、好ましくは約３０分間未満、最も好ましくは約１５分間未満を意味する。
【００２３】
本発明の方法の１の実施態様では、接着剤系は別々に分けられた成分として木質材料の１以上の片上へと施与され、該別々に分けられた成分のうちの１の成分はタンパク質を含んでおり、他の成分は１以上のポリマー（Ｐ）を含んでいる。
【００２４】
タンパク質を含んでいる成分は、タンパク質溶液もしくは分散物を含んでいることができ、またはタンパク質を乾燥物質として含んでいることができる。該タンパク質溶液または分散物は、好ましくは水性である。１以上のポリマー（Ｐ）を含んでいる成分は、好適には溶液もしくは分散物、好ましくは水性の溶液もしくは分散物、または固形物質の状態である。接着剤系の分けられた成分として、ポリマー（Ｐ）は、好適には約０．１〜約９９重量％、好ましくは約１〜約８０重量％、より好ましくは約２〜約５０重量％、さらにより好ましくは約２〜約２５重量％、最も好ましくは約３〜約１５重量％のポリマー（Ｐ）を含んでいる水性組成物で存在する。
【００２５】
１以上のポリマー（Ｐ）を含んでいる水性組成物は、さらに無機または有機塩を含んでいてもよい。１以上のポリマー（Ｐ）の一部が、イオン荷電、好ましくはカチオン荷電していてもよい。水性組成物中の該塩の負の対イオンの量は、好適には０〜約５０重量％、好ましくは約１〜約３０重量％、より好ましくは約２〜約２０重量％である。
【００２６】
接着剤系の分けられた成分として木質材料の１以上の片上に施与されるときは、好ましくは第一の成分が施与されそして第二の成分が施与されることを含む接着剤系の成分の逐次的な施与が行われる。
【００２７】
本発明の方法の１の実施態様では、施与された第一の成分は、タンパク質を溶液かあるいは分散物として、または乾燥物質として含んでおり、そして施与された第二の成分は、１以上のポリマー（Ｐ）の溶液または分散物を含んでいる。
【００２８】
本発明の方法の１の実施態様では、施与された第一の成分は、１以上のポリマー（Ｐ）の溶液または分散物を含んでおり、そして施与された第二の成分は、タンパク質を溶液あるいは分散物として、または乾燥物質として含んでいる。
【００２９】
本発明の方法の１の実施態様では、溶液または分散物である第一の施与される成分は、施与後に、第二の成分が施与される前に乾燥される。この場合、該第一の施与される成分は、好ましくは１以上のポリマー（Ｐ）の溶液または分散物である。
【００３０】
好適には、何らかのチオールまたはフェノール性ヒドロキシル官能性基を含んでいるいかなる化合物も、タンパク質は考慮に入れずに、本発明の接着剤系に含まれていない。
【００３１】
硬化剤として作用するべく意図されたさらなる非ポリマー状成分は、好適には接着剤系中に存在しない。
【００３２】
好適なタンパク質の例は、たとえば、ミルク（カゼイン）、大豆、ジャガイモ、トウモロコシ、小麦、米、エンドウ豆等に由来する天然タンパク質および変性タンパク質である。好適な大豆タンパク質製品の例は、大豆タンパク質濃縮物、大豆ミール（粕）、大豆タンパク質加水分解物および大豆タンパク質単離物を含む。好ましくは、タンパク質は大豆タンパク質単離物（ＳＰＩ）である。タンパク質は、好適にはタンパク質ミールまたはタンパク質単離物のような製品の形で本発明に使用されるために用意される。タンパク質ミールまたはタンパク質単離物中のタンパク質含有量は、好適には約３０〜約１００重量％、好ましくは約５０〜約１００重量％、最も好ましくは約７０〜約１００重量％である。
【００３３】
タンパク質は、好適には何らかのフェノール性ヒドロキシル供与性化合物で変性されていない。
【００３４】
タンパク質１２重量％を含んでいる水性組成物は、好適には約５００〜約５，０００，０００ｍＰａ・秒、好ましくは約１，０００〜約２，０００，０００ｍＰａ・秒、より好ましくは約５０，０００〜約１，５００，０００ｍＰａ・秒、最も好ましくは約１００，０００〜約１，０００，０００ｍＰａ・秒の（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度計、１２ｒｐｍ、スピンドル４、２０℃における）粘度を有する。
【００３５】
１以上のポリマー（Ｐ）は、好適には約１，０００〜約５，０００，０００ｇ／モル、好ましくは約１０，０００〜約２，０００，０００ｇ／モルの重量平均分子量を有する。
【００３６】
本発明の１の実施態様では、１以上のポリマー（Ｐ）中のモノマー単位の好適には約５〜約１００％、好ましくは約２５〜約１００％、より好ましくは約５０〜約１００％、さらにより好ましくは約９０〜約１００％は、アミノ基またはペンダントのアミド基を有する。最も好ましくは１以上のポリマー（Ｐ）中のモノマー単位の全てが、アミノ基またはペンダントのアミド基を有する。
【００３７】
１の実施態様では、１以上のポリマー（Ｐ）は、好適にはビニルポリマーの群に属する。このような場合、該１以上のポリマー（Ｐ）は、好ましくはポリビニルアミン、ポリ（ビニルアルコール−コ−ビニルアミン）、ポリ（ビニルアルコール−コ−ビニルホルムアミド）、ポリアリルアミン、およびポリビニルホルムアミドの群に属している。より好ましくは、１以上のビニルポリマー（Ｐ）は、１級アミノ基を有する。最も好ましくは、ビニルポリマー（Ｐ）はポリビニルアミンである。
【００３８】
１の実施態様では、１以上のポリマー（Ｐ）は好適には１級アミノ基またはペンダントのアミド基を有する。１以上のポリマー（Ｐ）は、好ましくはポリビニルアミン、ポリ（ビニルアルコール−コ−ビニルアミン）、ポリ（ビニルアルコール−コ−ビニルホルムアミド）、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミンおよびポリビニルホルムアミドの群に属している。最も好ましくは、ポリマー（Ｐ）はポリビニルアミンまたはポリエチレンイミンである。
【００３９】
１以上のポリマー（Ｐ）中のアミノ基は、好適には非環式構造で存在している。
【００４０】
ポリビニルアミンは通常、ポリビニルホルムアミドをある程度まで加水分解することによって造られる。「ポリビニルアミン」の語は、本明細書ではその中のアミノ基とホルムアミド基とのモル比が５：９５〜１００：０であるポリビニルアミンを意味する。アミノ基とホルムアミド基とのモル比が５：９５未満であるならば、このポリマーはポリビニルホルムアミドと定義される。ポリビニルアミン中のアミノ基とホルムアミド基とのモル比は、好ましくは約１０：９０〜約１００：０、より好ましくは約５０：５０〜約１００：０、最も好ましくは約８０：２０〜約１００：０である。
【００４１】
ポリ（ビニルアルコール−コ−ビニルアミン）は通常、酢酸ビニルとビニルホルムアミドとを共重合し、それに続いて加水分解してビニルアルコール単位とビニルアミン単位とを有するコポリマーを得ることによって造られる。コポリマー中に残留するホルムアミド基も、また残留するアセテート基も存在することができる。ポリ（ビニルアルコール−コ−ビニルアミン）中のアミノ基とホルムアミド基とのモル比は５：９５〜１００：０である。アミノ基とホルムアミド基との数比が、５：９５未満であるならば、このポリマーはポリ（ビニルアルコール−コ−ビニルホルムアミド）と定義される。ポリ（ビニルアルコール−コ−ビニルアミン）またはポリ（ビニルアルコール−コ−ビニルアミド）中のヒドロキシル基とアセテート基とのモル比は、好適には約２５：７５〜１００：０、好ましくは約７５：２５〜１００：０である。ポリ（ビニルアルコール−コ−ビニルホルムアミン）またはポリ（ビニルアルコール−コ−ビニルホルムアミド）中のアミノ基およびホルムアミド基とヒドロキシル基およびアセテート基とのモル比は、好適には約３：９７〜約１００：０、好ましくは約１０：９０〜約１００：０、最も好ましくは約２５：７５〜約１００：０である。
【００４２】
１以上のポリマー（Ｐ）は、好適には約１，０００〜約５，０００，０００ｇ／モル、好ましくは約１０，０００〜約２，０００，０００ｇ／モルの重量平均分子量を有する。
【００４３】
接着剤系は、好適にはさらにアセトアセトキシ基を有する１以上のポリマー（Ｐ１）を、好ましくは別に分けられた成分としてまたはタンパク質成分と混合された状態で含んでいる。１以上のポリマー（Ｐ）中のアセトアセトキシ基の含有量は、好適には約０．０５〜約１５モル％、好ましくは約１〜約１０モル％である。１以上のポリマー（Ｐ１）は、好ましくはアセトアセチル化されたポリビニルアルコール（ＡＡＰＶＡ）を含んでいる。
【００４４】
１以上のポリマー（Ｐ１）は、好適には約１，０００〜約５，０００，０００ｇ／モル、好ましくは約１０，０００〜約２，０００，０００ｇ／モルの重量平均分子量を有する。
【００４５】
接着剤系の別に分けられた成分として、ポリマー（Ｐ１）は、好適にはポリマー（Ｐ１）約０．１〜約９９重量％、好ましくは約１〜約８０重量％、より好ましくは約２〜約５０重量％、さらにより好ましくは約２〜約２５重量％、最も好ましくは約３〜約１５重量％を含んでいる水性組成物で存在している。
【００４６】
タンパク質、ポリマー（Ｐ）および任意的なポリマー（Ｐ１）をそれぞれ含んでいる接着剤系の１以上の成分は、またはタンパク質およびポリマー（Ｐ）、ならびに任意的なポリマー（Ｐ１）を含んでいる接着剤組成物は、さらに添加剤およびフィラー、たとえばカオリンを含んでいることができる。
【００４７】
本発明の方法の１の実施態様では、接着剤組成物は施与後に乾燥され、そしてその後に水、または１以上のポリマー（Ｐ）を含んでいる水性組成物もしくは１以上のポリマー（Ｐ１）を含んでいる水性組成物を添加することによって活性化される。
【００４８】
１の実施態様では、接着剤系はタンパク質、１以上のポリマー（Ｐ）および１以上のポリマー（Ｐ１）を別々に分けられた成分として含んでおり、これらは接着工程におけるこれらの実際の使用まで分けられたままである。接着剤系の別々の成分は、接着工程における実際の使用の短時間前に混合されて、それによって本発明の接着剤組成物を形成してもよい。「短時間」の語は、本明細書では好適には約１時間未満、好ましくは約３０分間未満、最も好ましくは約１５分間未満を意味する。
【００４９】
本発明の方法の１の実施態様では、接着剤系は別々に分けられた成分として木質材料の１以上の片上へと施与され、該別々に分けられた成分のうちの１の成分がタンパク質を含んでおり、さらなる成分が１以上のポリマー（Ｐ）を含んでおり、なおもさらなる成分が１以上のポリマー（Ｐ１）を含んでいる。タンパク質を含んでいる成分はタンパク質溶液または分散物を含んでいることができ、またはタンパク質を乾燥物質として含んでいることができる。１以上のポリマー（Ｐ）を含んでいる成分は好適には溶液または分散物である。１以上のポリマー（Ｐ１）を含んでいる成分は好適には溶液または分散物である。
【００５０】
本発明の方法の１の実施態様では、施与された第一の成分はタンパク質および１以上のポリマー（Ｐ）の溶液または分散物を含んでおり、これは、１以上のポリマー（Ｐ１）の溶液または分散物を含んでいる第二の成分の施与前に乾燥される。
【００５１】
本発明の方法の１の実施態様では、施与された第一の成分はタンパク質および１以上のポリマー（Ｐ１）の溶液または分散物を含んでおり、これは、１以上のポリマー（Ｐ）の溶液または分散物を含んでいる第二の成分の施与前に乾燥される。
【００５２】
本発明の方法の１の実施態様では、施与された第一の成分は１以上のポリマー（Ｐ）の溶液または分散物を含んでおり、これは、タンパク質および１以上のポリマー（Ｐ１）の溶液または分散物を含んでいる第二の成分の施与前に乾燥される。
【００５３】
本発明の方法の１の実施態様では、施与された第一の成分は１以上のポリマー（Ｐ１）の溶液または分散物を含んでおり、これは、タンパク質および１以上のポリマー（Ｐ）の溶液または分散物を含んでいる第二の成分の施与前に乾燥される。
【００５４】
接着剤組成物中のタンパク質と１以上のポリマー（Ｐ）と任意的な１以上のポリマー（Ｐ１）との量は、好適には１０００ｇ／モル以上の分子量を有する成分の少なくとも７５重量％、同様に好適には約７５〜約１００重量％、好ましくは少なくとも８５重量％、同様に好ましくは約８５〜約１００重量％、最も好ましくは少なくとも９５重量％、同様に最も好ましくは約９５〜約１００重量％を構成する。
【００５５】
本発明はさらに、本発明に従う接着剤系を、木質材料の片を接着して木質製品を形成するために使用する方法に関する。
【００５６】
本発明の１の実施態様では、木質材料の片はシートまたはラメラである。この場合に、木質製品は好適には積層されたフローリング材、ベニアフローリング、ベニア家具材、合板、ウォールパネル、ルーフパネルまたは積層されたビームである。
【００５７】
本発明の１の実施態様では、木質材料の片は木材チップまたは木材粒子、たとえばチップ、削りくず、フレーク、おがくずおよび任意の類似した微細化された木質材料である。この場合に、木質製品は好適にはチップボード、パーティクルボードもしくはファイバーボード、または配向性ストランドボードである。
【００５８】
本発明に使用されるべき木材粒子の湿分含有量は、好適には約０〜約２０重量％、好ましくは約１〜約１０重量％、より好ましくは約１．５〜約５重量％である。
【００５９】
木材粒子と接着剤系との重量比は、乾燥重量として計算されて、好適には約１００：１〜約１：１、好ましくは約５０：１〜約２：１、より好ましくは約３０：１〜約２．５：１、最も好ましくは約１５：１〜約３：１である。
【００６０】
本発明に従う方法は、好適には木質材料の１以上の片を本発明に従う接着剤系に接触させる段階、プレスしそれによって木質材料の片をさらなる木質材料と接合する段階を含む。プレスは好適には高められた温度で行われる。木質材料は任意のタイプおよび形態の木質材料、たとえばチップ、繊維、シート、ラメラ、ベニア、片等であることができる。本発明の方法は、好適には本発明に従う接着剤組成物を木質材料の表面上へと施与し、それに続いてプレスすることを含む。プレス温度は、どの木質製品が製造されることを意図されているかに依るが、好適には約５０〜約２５０℃、好ましくは約７０〜約２００℃である。パーティクルボード、チップボードおよびファイバーボード製品の場合、プレス温度は好ましくは約１００〜約２２５℃、最も好ましくは約１５０〜約２００℃である。積層された製品、たとえば合板、積層されたフローリングまたはベニアフローリング製品の場合、プレス温度は好ましくは約７０〜約１７５℃、最も好ましくは約９０〜約１６０℃である。
【００６１】
プレス時間およびプレス温度は、より低いプレス温度が一般により長いプレス時間を要求するように関連している。製造されるべき木質製品もまた正に、好適なプレス温度およびプレス時間を決める。プレス時間は、好適には少なくとも約１０秒間、同様に好適には約１０秒間〜約６０分間、好ましくは少なくとも約３０秒間、同様に好ましくは約３０秒間〜約３０分間、最も好ましくは少なくとも約１分間、同様に好ましくは約１〜約１５分間である。
【００６２】
１の実施態様では、積層された製品を製造するときに、本発明の方法は好適には本発明に従う接着剤組成物を、接合部が約０．１〜約５００ｇ／ｍ２の当初に施与された量を含んでいるように表面上に施与することを含む。施与される量は、製造されるべき製品に依存し、プレス成形されたベニアの場合、好ましくは約５０〜約２００ｇ／ｍ２、積層されたフロ−リング材の場合、好ましくは約１００〜約１６０ｇ／ｍ２である。好適な上限もまた、溶液を施与されるのがどちらのタイプの木質材料であるかに依る。接着剤組成物は、接合されるべき表面の一方または双方上に施与されることができる。双方の表面上に施与されるならば、各表面上に施与される量の合計は、特定の接合部全体について好まれる量に対応する。
【００６３】
他の実施態様では、積層された製品を製造するときに、本発明の方法は好適には本発明に従う接着剤系を、タンパク質およびポリマー（Ｐ）の別々に分けられた成分として表面上へと施与することを含む。好適には、タンパク質およびポリマー（Ｐ）の双方は水性組成物として施与される。あるいは、タンパク質およびポリマー（Ｐ）は、接合されるべく意図されている別々の表面上に施与されることができる。何らかの任意的な１以上のポリマー（Ｐ１）は、好適には別に分けられた成分としてまたはタンパク質と一緒の状態で施与される。表面の一方または双方上に施与される接着剤系の合計量は、接合部が約０．１〜約５００ｇ／ｍ２の当初に施与された量を含んでいるような量である。施与される量は、製造されるべき製品に依存し、プレス成形されたベニアの場合、好ましくは約５０〜約２００ｇ／ｍ２、積層されたフロ−リング材の場合、好ましくは約１００〜約１６０ｇ／ｍ２である。好適な上限もまた、溶液を施与されるのがどちらのタイプの木質材料であるかに依る。
【００６４】
他の実施態様では、パーティクルボード、チップボードまたはファイバーボードを製造するときに、本発明の方法は好適には本発明に従う接着剤系を、タンパク質および１以上のポリマー（Ｐ）の別々に分けられた成分として木材チップ上へと施与することを含む。タンパク質は乾燥形態でまたは水性組成物中に存在する状態で施与されることができる。好ましくは、タンパク質は乾燥形態で施与される。１以上のポリマー（Ｐ）は好適には水性組成物として施与される。あるいは、１以上のポリマー（Ｐ）は固体として施与される。１以上のポリマー（Ｐ）が好ましくはチップに最初に添加され、それに続いてタンパク質が添加される。１以上のポリマー（Ｐ）が固体でありかつタンパク質が乾燥形態であるならば、使用される木材チップが、許容できる結合の結果を達成するのに十分な湿分含有量を有しない限り、好ましくは水が木材チップに添加された後で、これらは混合物として添加されることもできる。
【００６５】
本発明は、木質製品を製造する方法によって得られることができる木質製品にも関する。
【００６６】
本発明は、以下の非限定的な実施例によってさらに説明される。部およびパーセントは、他様に明示されない限り、それぞれ重量部および重量パーセントに関する。
【実施例１】
【００６７】
２重量％の湿分含有量を有する木材チップ８６４ｇを、ポリビニルアミン（Ｂａｓｆ社からのＬｕｐａｍｉｎ（商標）９０９５）約４重量％（塩を含めると１１重量％）の水性溶液とその量をそれぞれ増やして混合し、それに続いてタンパク質約８０ｇを混ぜ込むことによって、パーティクルボードがそれぞれ製造された。大豆タンパク質単離物（Ｓｏｌａｅ社からのＳｕｐｒｏ（商標）５００Ｅ）および大豆ミール（Ｃａｒｇｉｌ  Ｆｏｏｄｓ社からのＰｒｏｖａｂｉｓ（商標）２００／８０）の双方が使用された。該ＳＰＩはタンパク質含有量＞９０重量％および乾燥内容量９４重量％を有し、該大豆ミールはタンパク質含有量５２〜５６重量％および乾燥内容量９３〜９５重量％を有していた。このチップ混合物が３０×３０ｃｍのシートへと成形され、１８５℃において３分間プレスされ、そして１６ｍｍ厚さのボードへとプレス成形された。一連の圧力は、３０秒間１６０ｋｇ／ｃｍ２、２．５分間４０ｋｇ／ｃｍ２、そして最後の３０秒間は圧力なしであった。５×５ｃｍの片を２の金属ブロックの表面上に接着しそしてそれらを引き剥がすことによって、引張強さ（内部結合、ＩＢ）が測定された。最善のＩＢ値を求めるために、厚さ膨張率（ＴＳＷ）および吸水率（ＡＢＳ）も測定された。５×５ｃｍの片が水中に（２０℃、２４時間）浸漬された後の膨潤度を測定することによって、厚さ膨張率は測定される。５×５ｃｍの片が水中に（２０℃、２４時間）浸漬された後の重量増加を測定することによって、吸水率は測定される。
【表１】
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【００６８】
ポリビニルアミンの添加は、内部結合強さを増加することが結論される。
【実施例２】
【００６９】
２重量％の湿分含有量を有する木材チップ５０．７ｇを、ポリビニルアミン（Ｂａｓｆ社からのＬｕｐａｍｉｎ（商標）９０９５）約４重量％（塩を含めると１１重量％）の水性溶液１０．９ｇと混合し、それに続いてタンパク質約５ｇを混ぜ込むことによって、より小さい規模でパーティクルボードがそれぞれ製造された。タンパク質としては、タンパク質含有量＞９０重量％および乾燥内容量約９４重量％を有する大豆タンパク質単離物（ＳＰＩ）（Ｓｏｌａｅ社からのＮｕｒｉｓｈ（商標）１５００）、タンパク質含有量約５７重量％および乾燥内容量約８８重量％を有するトウモロコシタンパク質（Ｒｏｑｕｅｔｔｅ社からのＧｌｕｔａｌｙｓ（商標））、およびジャガイモタンパク質（Ｒｏｑｕｅｔｔｅ社からのＴｕｂｅｒｍｉｎｅ（商標））。これらのタンパク質はまた、何らの含アミノ基または含アミド基ポリマーも添加しないが、チップ混合物のプレス前の湿分含有量１６．１重量％を達成するために水を添加して試験された。チップ混合物はプレスされて、１０ｍｍ厚さのボードへと成形された。プレスは、１８０〜１８５℃で５分間９ｋｇ／ｃｍ２においてなされた。５×５ｃｍの片を金属ブロックの表面上に接着しそしてそれらを引き剥がすことによって、内部結合強さ（ＩＢ）が測定された。
【表２】
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【００７０】
異なったタイプのタンパク質について、ポリビニルアミンを添加する効果が存在することが結論される。
【実施例３】
【００７１】
２重量％の湿分含有量を有する木材チップ８６４ｇを、ポリビニルアミン（Ｂａｓｆ社からのＬｕｐａｍｉｎ（商標）９０９５）約４重量％（塩を含めると１１重量％）の水性溶液２０５ｇと混合し、それに続いてタンパク質約８５ｇを混ぜ込むことによって、パーティクルボードがそれぞれ製造された。タンパク質としては、タンパク質含有量＞９０重量％および乾燥内容量９４重量％を有する大豆タンパク質単離物（Ｓｏｌａｅ社からのＳｕｐｒｏ（商標）５００Ｅ）、タンパク質含有量約５７重量％および乾燥内容量約８８重量％を有するトウモロコシタンパク質（Ｒｏｑｕｅｔｔｅ社からのＧｌｕｔａｌｙｓ（商標））、ならびにタンパク質含有量７８重量％および乾燥内容量９１重量％を有するジャガイモタンパク質（Ｒｏｑｕｅｔｔｅ社からのＴｕｂｅｒｍｉｎｅ（商標））が、それぞれ使用された。プレス前のチップ混合物の湿分含有量が測定された。チップ混合物は３０×３０ｃｍのシートへと成形され、そして１８５℃において３分間プレスされて１６ｍｍ厚さのボードにされた。一連の圧力は、３０秒間１６０ｋｇ／ｃｍ２、２．５分間４０ｋｇ／ｃｍ２、そして最後の３０秒間は圧力なしであった。引張強さ（内部結合、ＩＢ）ならびに厚さ膨張率および吸水率が測定された。
【表３】
2009538959.tif 000004
【００７２】
各種のタンパク質のタイプについて、ポリビニルアミンの添加は、優れた内部結合強さおよび耐水性の値を与えることが結論される。
【実施例４】
【００７３】
２重量％の湿分含有量を有する木材チップ５０．７ｇを、乾燥内容量１０〜２０重量％を有する溶液として添加される含アミノ基または含アミド基ポリマー１．２ｇと混合し、それに続いて大豆タンパク質単離物（Ｓｏｌａｅ社からのＳｕｐｒｏ（商標）５００Ｅ）５．０ｇを混ぜ込むことによって、より小さい規模でパーティクルボードがそれぞれ製造された。該ＳＰＩはタンパク質含有量＞９０重量％および乾燥内容量９４重量％を有していた。チップ混合物はプレスされて、１０ｍｍ厚さのボードへと成形された。プレスは、１８０〜１８５℃で５分間９ｋｇ／ｃｍ２においてなされた。５×５ｃｍの片を２の金属ブロックの表面上に接着しそしてそれらを引き剥がすことによって、内部結合強さ（ＩＢ）が測定された。
【表４】
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【実施例５】
【００７４】
大豆タンパク質単離物（Ｓｏｌａｅ社からのＳｕｐｒｏ（商標）５００Ｅ）１６ｇおよびポリビニルアミン（Ｂａｓｆ社からのＬｕｐａｍｉｎ（商標）９０９５）約７．５重量％（塩を含めると２２重量％）の水性溶液１００ｇを混合することによって、接着剤組成物が造られた。該ＳＰＩはタンパク質含有量＞９０重量％および乾燥内容量９４重量％を有していた。ポリビニルアミンの重量平均分子量は３４０，０００ｇ／モルであった。参照例として、同じ大豆タンパク質単離物（ＳＰＩ）１６ｇがミリＱ水（超純水）１００ｇと混合された。０．６ｍｍのブナノキのベニアをパーティクルボード上へと接着することによって、ベニア製品が製造された。接着剤組成物が、１５×１５ｃｍのパーティクル上に１２０ｇ／ｍ２の量で施与された。この集成物が１３０℃において２分間プレスされた。（チゼルによる）繊維引裂き率として測定される接着強さ（値が高ければ高いほどそれだけ良好である。）が、プレスの５、３０、および（ＳＰＩについてのみ）６０秒間後、および（ＳＰＩ＋ポリビニルアミンについてのみ）加熱されない集成物として、それぞれ測定された。
【表５】
2009538959.tif 000006
【００７５】
ポリビニルアミンの添加は、結合強さを増加することが結論される。
【実施例６】
【００７６】
大豆タンパク質単離物（Ｓｏｌａｅ社からのＳｕｐｒｏ（商標）５００Ｅ）３６ｇおよびポリアミンアミドエピクロロヒドリン（ＰＡＡＥ）（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ社からのＫｙｍｅｎｅ（商標）５５７）約１２．５重量％の水性溶液１．８ｇを混合することによって、接着剤組成物が造られた。該ＳＰＩはタンパク質含有量＞９０重量％および乾燥内容量９４重量％を有していた。参照例として、水１００ｍｌ中該大豆タンパク質単離物１２ｇの組成物が使用された。これらの接着剤組成物は、１５×１５ｃｍのパーティクルボード上に１６０ｇ／ｍ２の量でそれぞれ施与された。ブナノキのベニア（０．６ｍｍ）が次に該ボード上へとプレスされた。この集成物が１３０℃において１分間プレスされた。（チゼルによる）繊維引裂き率として測定される接着強さが、加熱された集成物（プレス直後）についておよび加熱されない集成物について、プレス後にそれぞれ測定された。
【表６】
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【００７７】
ＳＰＩと一緒にＰＡＡＥを使用すると、結合強さに有害な影響があることが結論される。
【実施例７】
【００７８】
大豆タンパク質単離物（Ｓｏｌａｅ社からのＳｕｐｒｏ（商標）５００Ｅ）８ｇおよびポリビニルアミン（Ｂａｓｆ社からのＬｕｐａｍｉｎ（商標）９０９５）約７．５重量％（塩を含めると２２重量％）の水性溶液５０ｇを混合することによって、接着剤組成物が造られた。該ＳＰＩはタンパク質含有量＞９０重量％および乾燥内容量９４重量％を有していた。ポリビニルアミンの重量平均分子量は３４０，０００ｇ／モルであった。接着剤組成物は、１５×１５ｃｍのパーティクルボード上へと１２０ｇ／ｍ２の量で施与された。施与された接着剤は５日間放置乾燥された。２のボード上の接着剤層が、次いで水１．５ｇおよびアセトアセチル化ポリビニルアルコール（ＡＡＰＶＡ）（日本合成化学工業社からのＧｏｈｓｅｆｉｍｅｒ（商標）Ｚ−２２０）の（１０重量％）溶液１．１ｇでそれぞれ再び湿らされた。ブナノキのベニア（０．６ｍｍ）が次に該ボード上へとプレスされた。この集成物が１３０℃において１分間プレスされた。（チゼルによる）繊維引裂き率として測定される接着強さが、加熱された集成物（プレス直後）についておよび加熱されない集成物について、プレス後にそれぞれ測定された。
【表７】
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【００７９】
ＡＡＰＶＡの添加は、結合強さをさらに増加することが結論される。
【実施例８】
【００８０】
大豆タンパク質単離物（Ｓｏｌａｅ社からのＳｕｐｒｏ（商標）５００Ｅ）１６ｇおよびポリビニルアミン（ＢＡＳＦ社からのＬｕｐａｍｉｎ（商標）９０９５）約７．５重量％（塩を含めると２２重量％）の水性溶液１００ｇを混合することによって、接着剤組成物が造られた。該ＳＰＩはタンパク質含有量＞９０重量％および乾燥内容量９４重量％を有していた。ポリビニルアミンの重量平均分子量は３４０，０００ｇ／モルであった。参照例として、同じ大豆タンパク質単離物１６ｇがミリＱ水１００ｇと混合された。ブナノキの表面層を芯材の一方の面上におよび裏当てベニアを他方の面上に接着することによって、ＡＮＳＩ試験用のフローリング製品が製造された。一つの集成物が９０℃において５分間プレスされ、もう一つの集成物が１３０℃において５分間プレスされた。さらなる参照例として、ＥＰＩ（エマルションポリマーイソシアネート）接着剤系を使用して、同じタイプのフローリング製品が製造された。ＡＮＳＩ（１サイクル：３１×７３ｍｍ片、２４℃において４時間の水中浸漬、５０℃において１９時間のオーブン中乾燥）に従う層剥離が試験された。
【表８】
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【００８１】
本発明に従う接着剤組成物を用いると、ＥＰＩ系と同等の性能が達成されることができることが結論される。
【国際調査報告】
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