JPH0324321B2

JPH0324321B2 -

Info

Publication number: JPH0324321B2
Application number: JP11845982A
Authority: JP
Inventors: Minoru Ueda; Hideaki Matsuda; Masanori Hara; Koichi Murakami
Original assignee: Okura Industrial Co Ltd
Current assignee: Okura Industrial Co Ltd
Priority date: 1982-07-09
Filing date: 1982-07-09
Publication date: 1991-04-03
Also published as: JPS599041A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は乾燥木材小片に多塩基酸無水物と分子
中に２ケ以上のエポキシ基を含む化合物を添加し
て、これらを充分に混合した後、該混合物を熱圧
成形することを特徴とする木材系成形品の製造法
に関するものである。石油や石炭等の化石資源は現在工業用原料とし
て多量用いられているが、それらは埋蔵量に限界
があり先行きが心配されている。一方、木材は再
生可能な資源であり、従来より色々な分野に利用
されている。しかしながら、小径木、間伐材、未
使用木材の有効な利用法は進んでおらず、また木
材を使用する工業において工業廃棄物として副生
する木材小片などについても一層有効な利用法の
開発が望まれているのが現状である。それらの利
用法の中で従来から行なわれている一つの方法と
して、木材小片、特に木粉を熱可塑性樹脂と熱硬
化性樹脂などのプラスチツクに混入して充填剤や
増量剤として使用する技術はよく知られている。
この場合、プラスチツクとして熱可塑性樹脂の方
が一般に多く使用されている。しかしながら、こ
のような利用方法では木粉がこれらの樹脂に物理
的に混合されて、樹脂中に単に分散された状態で
内在されているだけで、しかも樹脂中に均一微細
に分散させることは極めて困難である。またこれ
らから得られる成形品は表面の平滑性や光沢性の
低下、更には硬度や強度の低下が見られる。一
方、木粉を混入した成形品を得るために従来より
よく使用されている熱硬化性樹脂としては、主と
して、フエノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂
等が挙げられる。しかし、これらの樹脂において
も上記と同様な難点がある。最近になつて、エポ
キシ樹脂から得られる成型品が優れた電気的性
質、耐湿性、耐薬品性、耐衝撃性を有しているた
めプリント回路板等の電気絶線材料として、ま
た、優れた強靭性、硬度、寸法安定性を有してい
るためいろいろな工業用部品材料として用いられ
るようになり、従来より使用されている樹脂、即
ち、フエノール樹脂やメラミン樹脂等にない多く
の特徴が見い出されて注目されるようになつてき
た。しかしながら、エポキシ樹脂成形品の製造に
おいて、木材小片を用いた例は見られない。これ
は、フエノール樹脂やメラミン樹脂等のように初
期縮合物の段階で親水性の強い樹脂に対しては木
材が親和性を有しているが、エポキシ樹脂にはこ
のような親和性がないためであると考えられてい
る。しかし、この多くの特徴を有するエポキシ樹
脂による木材の複合材料化によつて付加価値の高
い木質系製品を製造する研究を行なうことは極め
て有意義なことと云わなければならない。本発明者らは上記の実状にかんがみ鋭意検討し
たところ、乾燥木材小片に多塩基酸無水物と分子
中に２ケ以上のエポキシ基を含む化合物を添加し
て、これらを充分に混合した後、該混合物を熱圧
成形することにより木材成分が主成分である優れ
た性質の木質系成形品が得られることを見い出
し、本発明に到つたのである。即ち、本発明は、乾燥木材小片に多塩基酸無水
物と分子中に２ケ以上のエポキシ基を含む化合物
を混入し、加熱加圧することにより、木材小片中
の水酸基の一部が多塩基酸無水物中の無水酸基と
開環エステル化反応を起して結合され、これによ
つて生じた側鎖のカルボキシル基に該エポキシ化
合物中のエポキシ基が付加エステル化する反応が
起る。また、無水酸とエポキシ基が過剰に存在す
る場合は、上記の付加エステル化反応と無水酸基
とエポキシ基の交互エステル化反応が起る。そし
て木材小片と多塩基無水物とエポキシ化合物が互
いに化学結合により三次元化することを特徴とす
る木質系成形品の製造法を提供するものである。更に驚くべきことには、この場合熱圧成形を高
温、高圧下で行なうことにより木材小片が一部可
塑化されて、熱変形温度、耐衝撃性、硬度、耐湿
性の優れたプラスチツク様の木質系成形品が得ら
れることを見い出したのである。本発明に用いる木材小片とは、木材繊維、木材
チツプ、木粉等を総称して表わしたものであり、
原木、樹種には特に制限はない。木材小片の繊維
方向の長さが大きくなると得られる木質系成形品
の機械的強度、耐衝撃性が増大する。成形材料の
製造には極力木材小片の繊維方向の長さをくずさ
ないで維持することが好ましいが、高耐衝撃性を
必要としない場合には木粉を使用するのがよい。
そしてこれら木材小片は使用薬品との関係上含水
率５％以下に乾燥処理されていることが好まし
い。本発明に用いられる多塩基酸無水物とは多価カ
ルボン酸無水物であり、具体的には無水マレイン
酸、無水コハク酸、無水フタル酸、無水テトラヒ
ドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水
イタコン酸、無水ヘツト酸、無水テトラプロムフ
タル酸、無水トリメリツト酸、無水ピロメリツト
酸等が挙げられる。特に工業的に有利で低廉な無
水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸が好
ましい。乾燥木材小片に対するこれらの使用量
は、一般に、乾燥木材小片100重量部に対して５
〜200重量部、好ましくは10〜50重量部が好適で
ある。また、本発明に用いられる分子中に２ケ以上エ
ポキシ基を含む化合物としては例えば、ビスフエ
ノールＡとエピクロルヒドリンより得られるビス
フエノール型エポキシ化合物、フエノール樹脂と
エピクロリルヒドリンより得られるノボラツク型
エポキシ化合物、ハロゲン化ビスフエノールＡと
エピクロリルヒドリンより得られるハロゲン化エ
ポキシ化合物、ポリアルキレングリコールとエピ
クロルヒドリンより得られるポリアルキレンエー
テル型エポキシ化合物、ポリブタジエンの二重結
合部分を過酢酸等によりエポキシ化したポリブタ
ジエン型エポキシ化合物、その他、ジイソシアネ
ートとグリシドールから得られるエポキシ化合
物、ビニル化合物とグリシジルアクリレートまた
はメタクリレートとの共重合体等が挙げられる。
特に、工業的に多量生産されており、かつ、安価
に入手できるビスフエノールＡ型エポキシ樹脂が
好ましい。これらエポキシ化合物の使用量は組成
物中の無水酸基１当量に対してエポキシ基0.5〜
２当量、好ましくは0.7〜1.2当量になるようにす
るのがよい。次に本発明の製造法を手順を追つて説明する。
先ず、木材小片を真空乾燥器や熱風乾燥器等によ
り乾燥する。その際木材小片の含水率は５％以下
にするのが好ましい。木材中の水分が多く残存す
ると、この水分無水酸基と反応して多価カルボン
酸を副生するので好ましくない。乾燥木材小片に対する多塩基酸無水物の添加
は、一般に乾燥木材小片に多塩基無水物を直接混
入することによつて行なわれる。また場合によつ
ては、多塩基酸無水物に対して反応性を有しない
溶媒、例えばアセトン、メチルエチルケトン、ベ
ンゼン、トルエン、キシレン、ジオキサン、シク
ロヘキサン等でまたは、木材小片に対して膨潤作
用を有する非プロトン性極性溶媒、例えばジメチ
ルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メ
チル−ピロリドン等で多塩基酸無水物を溶解して
から乾燥木材小片に添加してもよい。しかし、こ
の場合、混合後熱圧成形する前に溶媒を充分除去
しておく必要がある。次に分子中に２ケ以上のエポキシ基を含む化合
物の添加も多塩基酸無水物の場合と同様に行なわ
れる。なお、多塩基酸無水物と該エポキシ化合物
の添加は別々に行なつてもよいし、同時に行なつ
てもよい。該エポキシ化合物としては、前述の如
く、ビスフエノールＡ型のエポキシ樹脂が好まし
いが、その分子量が大きくなれば硬化後の樹脂相
の架橋密度が減少するので通常300〜1000程度の
平均分子量のものが好ましい。最も好ましいもの
はビスフエノールＡのジグリシジルエーテルであ
る。またエポキシ化合物は液状タイプのものが好
ましい。場合によつては粘度を下げるためにモノ
エポキシ化合物例えば、フエニルグリシジルエー
テル、スチレンオキサイド、エピクロルヒドリン
等を希釈剤として添加してもよい。本発明の硬化
反応は触媒なしで充分進行するが、硬化反応を更
にはやめるために従来エポキシ樹脂の酸無水物硬
化において使用されている触媒、例えばカルボン
酸の金属塩、三級アミン等を添加して用いてもよ
い。得られる木質系成形品の機械的強度を更に向
上させるために、ガラス繊維を耐燃性を付与する
ためにハロゲン含有化合物、例えば、テトラブロ
ムビスフエノールＡ、テトラクロルビスフエノー
ルＡ、ヘキサクロルベンゼン等を同時に添加して
もよい。以上の如くして調整される混合物を、ブレンダ
ー、ニーダー、ミキシングロール等の混合機を用
いて更に均一に混合させる。次に、該混合物を金
型の中に入れて、所定時間加熱、加圧を行なうの
である。混合物中の多塩基酸無水物は溶融温度に
なると融解し始め、更に温度が高くなるに従つて
前記の硬化反応が進行するのである。驚くべきこ
とに、温度120℃以上、圧力60Kg／cm²以上の熱圧
成形条件では木材小片は一部可塑化され、熱変形
温度、耐衝撃性、硬度、耐湿性の優れたプラスチ
ツク様の木質系成形品が得られることが見い出さ
れたのである。本発明において得られる木質系成形品は、その
原料として多量の木材小片を使用することができ
るので、該成形品は価格が安く、軽くて加工性が
優れている。また、耐衝撃性も優れている。更
に、可塑化されたものについては熱変形温度、硬
度、耐湿性においても優れているために、多くの
分野において工業用部品材料として好適である。次に、本発明を実施例により更に具体的に説明
するが、本発明はこれに制限されるものではな
い。尚、以下に示すメツシユはJIS規格によるもの
である。実施例１乾燥された赤松材の木粉（粒度60〜100メツシ
ユ）100ｇに無水マイレン酸13.3ｇとビスフエノ
ールＡのジグリシジルエーテル（三井石油化学工
業(株)製EPOMIK Ｒ−139、エポキシ当量183、液
状）（以下、ビスフエノールＡのジグリシジルエ
ーテルと称す。）20.0ｇを添加した後、ミキシン
グロールで均一に混合した。次に該混合物を金型
（内部寸法、長さ21cm・巾７cm・高さ２cm）の中
に均等にフオーミングした後、この金型をプレス
機の熱板間に挿入して熱圧成形を行なつた。熱圧
条件は金型挿入時、温度150℃、圧力５Kg／cm²で
７分間加熱・加圧した後、温度190℃、圧力150
Kg／cm²の条件に合わせて23分間加熱・加圧した。
なお、熱圧初期の段階でガス抜きを行なつた。熱
圧成形後、金型から取り出し、厚さ6.5mmの本発
明の木質系成形品を得た。実施例２乾燥された赤松材の木粉（粒度60〜100メツシ
ユ）100ｇに無水コハク酸13.5ｇとビスフエノー
ルＡのジグリシジルエーテル19.8ｇを添加した
後、ミキシングロールで均一に混合した。次に該
混合物を金型（内部寸法、長さ21cm・巾７cm・高
さ２cm）の中に均等にフオーミングした後、この
金型をプレス機の熱板間を挿入して熱厚成形を行
なつた。熱圧条件は金型挿入時、温度150℃、圧
力５Kg／cm²で７分間加熱・加圧した後、温度190
℃、圧力150Kg／cm²の条件に合わせて23分間加
熱・加圧した。なお、熱圧初期の段階でガス抜き
を行なつた。熱圧成形後、金型から取り出し、厚
さ6.6mmの本発明の木質系成形品を得た。実施例３乾燥された赤松材の木紛（粒度60〜100メツシ
ユ）100ｇに無水フタル酸16.8ｇとビスフエノー
ルＡのジグリシジルエーテル（液状、分子量366）
16.6ｇを添加した後、ミキシングロールで均一に
混合した。次に該混合物を金型（内部寸法、長さ
21cm・巾７cm・高さ２cm）の中に均等にフオーミ
ングした後、この金型をプレス機の熱板間に挿入
して熱圧成形を行なつた。熱圧条件は金型挿入
時、温度150℃、圧力５Kg／cm²で７分間加熱・加
圧した後、温度190℃、圧力100Kg／cm²の条件に合
わせて23分間加熱・加圧した。なお熱圧初期の段
階でガス抜きを行なつた。熱圧成形後、金型から
取り出し、圧さ6.8mmの本発明の木質系成形品を
得た。実施例４実施例１で述べた熱圧条件の圧力150Kg／cm²を
圧力50Kg／cm²に換えること以外は実施例１と全く
同様に熱圧成形して、厚さ7.5mmの本発明の木質
系成形品を得た。比較例無水マレイン酸を全く添加したかつたこと以外
は実施例１と全く同様に熱圧成型して木質系成型
品を得ようと試みたが、目的物は得られず得られ
たボード状のものはやわらかかつた。実施例１〜４で得られた本発明の木質系成形品
の物性試験結果を表−１に示した。なお、比較例
で得られたボード状のものは、その表面にビスフ
エノールＡのジグリシジルエーテルがほとんど未
反応のままにじみ出ており、また、手で容易に折
れる状態であるため、物性試験をするに至らなか
つた。このことから本発明の木質系成形品を得る
ためには、多塩基酸無水物が必須条件であること
は明らかである。表−１に示した本発明の木質系
成形品の物性試験結果を、プラスチツク材料読本
（桜内雄二郎著、1981年７月10日９版発行）に
記載してあるプラスチツク特性表と比較してみ
た。実施例１〜４で得られた本発明の木質系成形
品は、いずれも多量の木材小片を使用しているに
もかかわらず、耐衝撃性、硬度において、ポリエ
ステル・アルキド樹脂（硬質、アイゾツト衝撃強
さ1.09〜2.18Kg・cm／cm、ロツクウエル硬度M70
〜115）、注型用フエノール樹脂（充填剤なし、ア
イゾツト衝撃強さ1.36〜2.18Kg・cm／cm、ロツク
ウエル硬度M93〜120）、注型用エポキシ樹脂（充
填剤なし、アイゾツト衝撃強さ1.09〜5.45Kg・
cm／cm、ロツクウエル硬度M80〜110）と比較す
ると、本発明の木質型成形品は大抵の場合、上記
樹脂の示す数値のうち、その上位クラスの数値の
ものに匹敵するほどの優れた性能を有している。
また、熱変形温度においても実施例１〜３で得ら
れた本発明の木質系成形品は注型用フエノール樹
脂（充填剤なし、熱変形温度74〜79℃）よりも優
れており、ポリエステル・アルキド樹脂（硬質、
熱変形温度60〜204℃）、注型用エポキシ樹脂（非
充填剤、熱変形温度46〜288℃）に匹敵するほど
の優れた性能を有している。また、温度120℃以上、圧力60Kg／cm²以上の熱
圧成形条件で作成した実施例１〜３の本発明の木
質系成形品は吸質による長さ変化率が非常に小さ
く、優れており外観においても、驚くべきこと
に、木材小片が一部可塑化されたプラスチツク様
の木質系成形品であつた。

【表】

【表】実施例５乾燥された檜剤のチツプ（チツプの大きさ：長
さ15〜25mm、巾10〜40mm、厚さ２〜５mm）100ｇ
に無水マレイン酸13.3ｇとビスフエノールＡのジ
グリシジルエーテル20.0ｇを添加した後、ヘンシ
エルミキサーで均一に混合した。次に該混合物を
実施例１と全く同様に熱圧成形して、厚さ7.5mm
の本発明の木質系成形品を得た。実施例６乾燥された檜材のチツプ（チツプの大きさ：長
さ15〜25mm、巾10〜40mm、厚さ２〜５mm）100ｇ
に無水コハク酸13.5ｇビスフエノールＡのジグリ
シジルエーテル19.8ｇを添加した後、ヘンシエル
ミキサーで均一に混合した。次に該混合物を実施
例２と全く同様に熱圧成形して、厚さ7.3mmの本
発明の木質系成形品を得た。実施例７乾燥された赤松材の木材繊維（繊維の大きさ24
メツシユ通貨、60メツシユ留分）100ｇに無水マ
イレン酸13.3ｇとビスフエノールＡのジグリシジ
ルエーテル20.0ｇを添加した後、ミキシングロー
ルで均一に混合した。次に該混合物を実施例１と
全く同様に熱厚成形して、厚さ7.0mmの本発明の
木質系成形品を得た。実施例８乾燥された赤松材の木材繊維（繊維の大きさ24
メツシユ通過、60メツシユ留分）100ｇに無水コ
ハク酸13.5ｇとビスフエノールＡのジグリシジル
エーテル19.8ｇを添加した後、ミキシングロール
で均一に混合した。次に該混合物を実施例２と全
く同様に熱圧成形して、厚さ6.6mmの本発明の木
質系成形品を得た。実施例５〜８で得られた本発明の木質系成形品
の物性試験結果を表−２に示した。表−２より明らかなように、木材チツプおよび
木材繊維を処理して用いた実施例５〜８の木質成
形品においても木紛を処理して用いた実施例１〜
４の木質系成形品と同等の性能が得られた。ま
た、驚くべきことに、実施例５〜８の木質系成形
品は木材小片が一部可塑化されたプラスチツク様
の木質系成形品であつた。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１乾燥木材小片に多塩基酸無水物と分子中に２
ケ以上のエポキシ基を含む化合物を添加して、こ
れらを充分に混合した後、該混合物を熱圧成形す
ることを特徴とする木質系成形品の製造法。２多塩基酸無水物として無水マレイン酸、無水
コハク酸、または無水フタル酸を使用する特許請
求の範囲第１項記載の木質系成形品の製造法。３分子中に２ケ以上のエポキシ基を含む化合物
としてビスフエノールＡのジグリシジルエーテル
を使用する特許請求の範囲第１項または第２項記
載の木質系成形品の製造法。４熱圧成形が120℃以上の温度、60Kg／cm²以上
の圧力で行なわれる特許請求の範囲第１項、第２
項または第３項記載の木質系成形品の製造法。