JPH0621149B2 - リグノセルロース複合材料の製造方法 - Google Patents

リグノセルロース複合材料の製造方法

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JPH0621149B2
JPH0621149B2 JP60116864A JP11686485A JPH0621149B2 JP H0621149 B2 JPH0621149 B2 JP H0621149B2 JP 60116864 A JP60116864 A JP 60116864A JP 11686485 A JP11686485 A JP 11686485A JP H0621149 B2 JPH0621149 B2 JP H0621149B2
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/77Polyisocyanates or polyisothiocyanates having heteroatoms in addition to the isocyanate or isothiocyanate nitrogen and oxygen or sulfur
    • C08G18/78Nitrogen
    • C08G18/79Nitrogen characterised by the polyisocyanates used, these having groups formed by oligomerisation of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/798Nitrogen characterised by the polyisocyanates used, these having groups formed by oligomerisation of isocyanates or isothiocyanates containing urethdione groups

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  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は選ばれたNCO 末端のウレトジオン基含有ポリウ
レタンプレポリマーおよびリグノセルロース複合材料と
被覆物の製造におけるその利用に関する。
パーテイクルボード、チツプボード、ウエハーボード、
ベニヤ合板等のようなリグノセルロース複合材料の製造
において、結合剤としてかもしくは結合剤の一成分とし
て有機ポリイソシアネートを用いることは当該技術にお
いて公知である。得られる複合材料は一般に有機ポリイ
ソシアネートの強い接着特性により優れた内部結合性を
示す。
しかし、ポリイソシアネート基材の結合剤の使用は、種
々の理由で工業的には余り普及していない。一つの重要
な欠点はポリイソシアネートが本質的に有毒であり、そ
の取扱いと使用が厄介なことである。
これらの材料の取扱上の問題を克服するためいわゆる
“ブロツクされた”イソシアネートが開発された。例え
ば、それはポリイソシアネートNCO 基をフエノールのよ
うな適当なブロツク剤と反応させることによつて調製す
ることができる。しかし、これらのブロツクされたイソ
シアネートは実用上別の欠点を呈する。高められた温度
で解放されたブロツク剤を適用工程中もしくはその後に
除去することは困難であり、その存在は最終生成物の性
質に、例えば、被覆中にあわを生じさせたり悪影響を及
ぼす。
さて、本発明によると、上記の問題は選択されたNCO 末
端のウレトジオン基含有ポリウレタンプレポリマーを使
用することによつて克服されることが見出された。本発
明によると、ポリウレタンプレポリマーは、ウレトジオ
ン基含有有機ポリイソシアネートをイソシアネート反応
性水素原子含有化合物と1.5/1〜2/1 の範囲の選ばれた
NCO 対OH 当量比を用いて反応させることにより調製す
る。得られる反応生成物は、加熱により開裂して有効な
水酸基と反応して高分子量のウレタン重合体を生成する
ことができる遊離のイソシアネート基を与えるウレトジ
オン基を含有する。本発明の実施に際しては、選択され
たNCO 末端のウレトジオン基含有ポリウレタンプレポリ
マーを、ブロツク剤の厄介な分離を必要とすることなく
所望の結合特性を有するリグノセルロース複合材料を調
製するのに用いる。
本発明によれば、選ばれたNCO 末端のウレトジオン基含
有ポリウレタンプレポリマーを、ウレトジオン基含有有
機ポリイソシアネートをイソシアネート反応性水素原子
を含有する化合物と1.51〜2/1のNCO 対OH 当量比で反応
させて制御された分子量のNCO 末端ポリウレタンブレポ
リマーを生成することによつて調製する。NCO 対OH の
当量比は1.7/1〜2/1 の範囲が好ましい。
選ばれたNCO 末端のウレトジオン基含有ポリウレタンプ
レポリマーを調製するには、ウレトジオン基を含有する
任意の適当な有機ポリイソシアネートを用いることがで
きる。これらのウレトジオン基含有の有機ポリイソシア
ネートは対応の有機ポリイソシアネートを2量体化する
周知の方法により調製することができる。サンダース
(Saunders,J.H.)とフリツシユ(Frisch,K.C.)による
ポリウレタン:化学と技術第I部(Polyurethane : Che
mistry and Technolgy,Part I) 91〜94頁(196
2)を参照されたい。任意の適当な2量化触媒、例え
ば、トリアルキルホスフインのようなホスフイン類、ピ
リジンのような第3級アミン類等を用いることができ
る。反応温度および時間は、2量化されるべきポリイソ
シアネート、用いられる触媒の性質や量、等に応じて広
範囲に変えることができる。2量化はまた高められた温
度、一般には120℃以上の温度で触媒を存在させずに
行なつてもよい。該2量化反応の実施に当つては、反応
は溶剤の存在なしに行なうこともできるが、適当な不活
性有機溶媒は用いてもよい。
2量化に付される任意の適当な有機ポリイソシアネート
もしくはポリイソシアネートの混合物を用いる。代表的
な例は下記の化合物およびそれらの混合物を含む:2,4
−トルエンジイソシアイネート、2,6−トルエンジイソ
シアネート、2,4−および2,6−トルエンジイソシアネー
トの異性体混合物、エチレンジイソシアネート、プロピ
レンジイソシアネート、メチレン−ビス−(4−フエニ
ルイソシアネート)、メチレン−ビス(4−シクロヘキ
シル)イソシアネート、キシレンジイソシアネート、3,
3′−ビトルエン−4,4′−ジイソシアネート、ヘキサメ
チレンジイソシアネート、ナフタレン1,5−ジイソシア
ネート、イソホロンジイソシアネートおよびそれらの類
似物。好ましい有機ポリイソシアネートは、次のものを
含む:2,4−トルエンジイソシアネート、2,6−トルエン
ジイソシアネート、2,4−異性体と2,6−異性体の重量比
が約60:40〜90:10、好ましくは約65:35
〜80:20である2,4−および2,6−トルエンジイソシ
アネートの異性体混合物、およびメチレン−ビス(4−
フエニルイソシアネート)。本発明の特に好ましい実施
態様によれば、2,4−トルエンジイソシアネートを用い
る。
イソシアネート反応性水素原子を含有する化合物は、1
官能基当りの分子量が500未満、より好ましくは35
0未満であることが好ましい。平均官能性は通常2〜
8、好ましくは2〜4である。
適当なイソシアネート反応性水素原子含有化合物は、少
なくとも2つのイソシアネート反応性水素原子と1官能
基当りの分子量が31〜100の低分子量化合物、ポリ
エステルポリオール、ポリエーテルポリオールおよびこ
れらの化合物の2種もしくはそれ以上の混合物を含む。
このような低分子量化合物の例としては、エチレングリ
コール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレン
グリコール、2.3−ブチレングリコール、1,5−ペンタン
ジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリ
コール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメ
チロールヘキサン、ペンタエリトリトール、メチルグル
コシド、ソルビトール、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およびそれらの類
似物およびそれらの混合物がある。
ポリエステルポリオールは、ポリカルボン酸と多価アル
コールとの反応生成物を含む。例えば、代表的なポリカ
ルボン酸は、シユウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル
酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン
酸、テレフタル酸およびそれらの類似物、およびそれら
の混合物を含む。代表的な多価アルコールは、種々のジ
オール、トリオール、テトラロールおよび高官能アルコ
ール、例えば、エチレングリコール、1,2−プロピレン
グリコール、1,3−プロピレングリコール、2,3−ブチレ
ングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサン
ジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリ
メチロールプロパン、トリメチロールヘキサン、ペンタ
エリトリトール、メチルグルコシド、ソルビトールおよ
びそれらの類似物、およびそれらの混合物を含む。本発
明の特に好ましい実施態様では、ポリエステルポリオー
ルはテレフタル酸から誘導する。
適当なポリエーテルポリオールは、種々のポリオキシア
ルキレンポリオールおよびそれらの混合物を含む。これ
らは、周知の方法にしたがって、アルキレンオキシドも
しくはアルキレンオキシド類の混合物を、ランダムもし
くは段階的付加法により多価開始剤もしくは多価開始剤
類の混合物と縮合させることによつて調製することがで
きる。例えば、アルキレンオキシドとしては、エチレン
オキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、ア
ミレンオキシド、スチレンオキシドのようなアラルキレ
ンオキシド、トリクロロブチレンオキシドのようなハロ
ゲン化アルキレンオキシド等が挙げられる。最も好まし
いアルキレンオキシドは、ランダムもしくは段階的オキ
シアルキル化によるプロピレンオキシドとエチレンオキ
シドの混合物もしくはプロピレンオキシドである。
ポリエーテルポリオール反応剤を調製するのに用いる多
価開始剤は、下記の化合物とそれらの混合物を含む:
(a)エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、
1,3−プロピレングリコール、2,3−ブチレングリコー
ル、1,5−ペンタンジオールおよびそれらの類似物のよ
うな脂肪族ジオール、(b)グリセリン、トリメチロール
プロパン、トリエチロールプロパン、トリメチロールヘ
キサンおよびそれらの類似物のような脂肪族トリオー
ル、(c)ペンタエリトリトール、メチルグルコシド、ソ
ルビトールおよびそれらの類似物のような高官能性アル
コール、(d)テトラエチレンジアミンのようなポリアミ
ン、および(e)ジエタノールアミン、トリエタノールア
ミンおよびそれらの類似物のようなアルカノールアミ
ン。
ポリエーテルポリオール反応剤を調製するのに用いる多
価開始剤の好ましいグループは、炭水化物もしくは炭水
化物誘導体(例えばメチルグリコシド)を包含する。特
に好ましい実施態様では、多価開始剤は、炭水化物もし
くは炭水化物誘導体と少なくとも一種の脂肪族ジオール
もしくはトリオールとの混合物を含む。後者の実例とし
ては、水、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ブチレングリコール、グリセリン、トリメチロール
プロパン、トリエチロールプロパン、アルカノールアミ
ンおよびそれらの類似物、およびそれらの混合物が挙げ
られる。
ポリエーテルポリオール反応剤を調製するのに用いる最
も好ましい多価開始剤のグループは、メチルグリコシド
と脂肪族トリオール、好ましくはグリセリンとの混合物
を包含する。
このポリエーテルポリオールを調製するには、オキシア
ルキル化反応を所望の当量となるまで進行させ、その時
点で反応を停止し、得られたポリオールを回収する。上
記したように、得られたポリエーテルポリオールは1官
能基当りの分子量が500未満、好ましくは350未満
であり、より好ましくは、1官能基当りの分子量が10
0〜200である。
ウレトジオン基含有有機ポリイソシアネートとイソシア
ネート反応性水素原子含有化合物との間の反応は、適当
な有機溶剤の存在下で行なうのが好ましい。広い範囲の
溶剤を用いることができ、実際に反応剤がそれに相対的
に可溶性の任意の不活性有機溶剤を用いることができ
る。有用な溶媒としては、例えば、モノクロロベンゼ
ン、o−ジクロロベンゼン、p−ジクロロベンゼン、テ
トラヒドロナフタレン、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、クロロトルエン、トリクロロベンゼン、4塩化炭
素、トリクロロエチレン、テトラヒドロフラン等があ
る。反応を促進するため、慣用のウレタン触媒、例え
ば、第3級アミンおよびスタナスオクトエート、ジブチ
ル錫ジラウレートもしくはジブチル(ラウリルメルカプ
ト)錫等の金属化合物を用いることができる。温度とか
時間の実際の反応条件は広い範囲に亘つて変えることが
できる。一般に、約50℃〜120℃、好ましくは約6
0℃〜110 ℃の反応温度を用い、反応時間は、反応の完
結を確実にするため一般には温度に依存してかなり変え
ることができる。
上記の選ばれたNCO 末端のウレトジオン基含有ポリウレ
タンプレポリマーはリグノセルロース複合材料の製造に
用いられる。本発明の方法は、複数のリグノセルロース
粒子を上記のポリウレタンプレポリマーからなる結合剤
組成物と接触させることにより行なう。次に、接触させ
られた粒子は、熱と圧力を加えて複合材料に成形する。
任意の適当なリグノセルロース材料の粒子を本発明の方
法により用いることができる。リグノセルロースを含む
材料の例としては、木材チツプ、木材繊維、かんなく
ず、おがくず、樹皮、コルクおよびそれらの類似物、さ
らにくわ、アマ、バガス、竹、乾燥した雑草や草、穀類
の茎、米とかオート麦のような穀物の外皮、サイザル麻
等が挙げられる。リグノセルロース粒子の湿分含量は、
通常は約2〜25重量%、好ましくは約6〜20重量%
の範囲にある。
以下の説明では便宜上、選ばれたNCO 末端のウレトジオ
ン基含有のポリウレタンプレポリマーを用いてパーテイ
クルボードを製造する。しかし、当業者には明らかなよ
うに、このポリウレタンプレポリマーは任意の種類のリ
グノセルロース複合材料、例えば、チツプボード、ウエ
ハーボード、繊維ボード等の製造に適宜に使用可能であ
ることを理解すべきである。
パーテイクルボードの製造には、リグノセルロース粒子
を、密閉されたブレンダーもしくは類似の混合装置を用
いて、選ばれたNCO 末端のウレトジオン基含有ポリウレ
タンプレポリマーと混合することにより該ポリウレタン
プレポリマーと接触させるこのが便利である。本発明の
方法によりパーテイクルボードを製造するには、任意の
適当量のポリウレタンプレポリマーを用いることができ
る。一般には、ポリウレタンプレポリマーは粒子の乾燥
重量基準で約4〜40重量%の割合で用いる。多くの用
途にな、ポリウレタンプレポリマーの約5〜20重量%
を用いるのが好ましい。必要に応じて、他の標準材料、
例えば、防炎剤、顔料およびそれらの類似物もまた該混
合工程中に添加してもよい。
処理された粒子は、充分に混合して均一な混合物とし、
次いでゆるいマツトもしくはフエルトに成形する。その
マツトは、次にコール板(caul plates)間の加熱プレ
スに置き所望程度に加圧する。実際の加圧条件、すなわ
ち、温度、圧力および時間は広い範囲に亘つて変えられ
るが、一般には、製造されるボードの所望の厚さおよび
密度、用いられる粒子の大きさ、当業者には周知の他の
因子等に依存する、しかし、一般には、温度は約250
〜450゜F、圧力は約400〜800psi、時間は約3
〜20分間とするのが普通である。
当業者は周知のように、上記の方法はバツチ式か連続式
に行なうことができる。必要に応じて、製造工程の開始
前にプレスの金属表面に離型剤を適用することも本発明
の範囲内にある。これは、パーテイクルボードの金属表
面への接着を最小限度とするのに有効である。離型剤と
して適当なものは、当該技術において周知の任意の材
料、例えば、鉄、カルシウムもしくは亜鉛のステアリ酸
塩化合物が挙げられる。
本発明の選ばれたNCO 末端のウレトジオン基含有ポリウ
レタンプレポリマーはまた慣用の熱硬化性樹脂、例え
ば、フエノールホルムアルデヒド、レソルシノール−ホ
ルムアルデヒド、メラミン−ホルムアルデヒド、尿素−
ホルムアルデヒド、尿素−フルフラールおよびそれらの
類似物と一緒に用いてもよい。他の変形も勿論当業者に
は自明なことである。
本発明により製造されるリグノセルロース複合材料は、
優れ物性を有しており、かゝる材料を慣用する任意の分
野において用いることができる。
上記したように、選ばれたNCO 末端のウレトジオン基含
有ポリウレタンプレポリマーはまた被覆組成物として適
宜に用いることができる。本発明によれば、そのポリウ
レタンプレポリマーは適当な基体に塗布して当業者に周
知の慣用手段で硬化させる。
以下の実施例は本発明をさらに説明するためのもので全
ての部とパーセントは特記しない限り重量による。
NCO 末端のウレトジオン基含有ポリウレタンプレポリマ
ーの調製 実施例1 ウレトジオン基含有イソシアネート 17.4g(0.
1当量)を還流冷却器、温度計および滴下斗を備えた
500mlの三つ口フラスコ中で還流用の無水テトラヒド
ロフラン(THF)250mlに溶解した。無水THF50ml
に溶解されたポリオール 8.75g(0.58当量)
を、ゆつくりと磁気撹拌しながら徐々に還流している溶
液に加えた。撹拌しながらの加熱を7時間継続して反応
を完結させた。THF溶剤を除去した後、130〜15
0℃の範囲で融解する白色結晶性物質を得た。IR分析
の結果は、ウレトジオン2量体の配置が維持されている
ことを示した。
〔注〕 2,4−トルエンジイソシアネートから誘導さ
れたもの これは約150の1官能基当りの分子量をもち、約
3.8の平均官能性を有するポリエーテルポリオールであ
つて、メチルグルコシド/グリセリン混合物をプロピレ
ンオキシドと縮合させて最終ヒドロキシル価を約375
とすることにより調製される。
実施例2 ウレトジオン基含有イソシアネートをトルエンジイソシ
アネート異性体の混合物(2,4/2,6−異性体の80:2
0混合物)から誘導した外は実施例1の方法を繰り返し
た。得られた生成物は、実施例1の生成物と同様の性質
を示した。
実施例3 該ポリオールが約178の1官能基当りの分子量をも
ち、約2の平均官能性を有するポリエーテルポリオール
であり、テレフタル酸とエチレングリコールとから誘導
された外は実施例1と同じ方法を繰り返した。(“TERA
TE 203″という商品名で市販)。最終生成物は90〜1
30℃という比較的低い融点範囲を有する薄茶色の固体
であつた。
木材成形体の調製 実施例4および5 木粉 と木材チツプ を、夫々実施例1および2のNCO
末端のウレトジオン基含有ポリウレタンプレポリマーの
混合した。その混合物を正方形のマツト(6″×6″)
に成形し次いで350゜Fの成形温度に予熱された型の
中に置いた。そのマツトを350゜Fの成形温度と50
0〜700psigの圧力に10〜15分間さらした。ポリ
ウレタンプレポリマーを5〜10%含む成形された生成
物は優れた結合特性を示した。
〔注〕 ノールウエイ、メインのウイルナーウツドプ
ロダクツコンパニー(Wilner Wood Products Co.,Norwa
y,Maine)から“Grade 139”という商品名で市販されて
おり、白松材粉(湿分:6%、粒子サイズ:100〜2
00メツシユ)からなるものとみられる。
“PINE DRI”という商品名でウイルナーウツドプロ
ダクツコンパニーから市販された白松材粉(湿分:8
%、粒子サイズ:8〜20メツシユ)からなるものとみ
られる。
実施例6 実施例3のNCO 末端のウレトジオン基含有ポリウレタン
プレポリマーを用いて実施例4と5の方法を繰り返し
た。型を250゜Fの温度に予熱し、マツトを250゜F
の成形温度と500〜700psigの圧力に5分間さらし
た。ポリウレタンプレポリマー10%を含む成形された
生成物は優れた結合特性を示した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−41489(JP,A) 特開 昭57−63322(JP,A) 特開 昭57−63323(JP,A) 特開 昭57−63324(JP,A)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のリグノセルロース粒子を結合剤組成
    物と接触させ、次に該接触された粒子を熱と圧力を加え
    て複合材料に成形する工程を包含するリグノセルロース
    複合材料の製造方法において、該結合剤組成物はウレト
    ジオン基含有有機ポリイソシアネートを1官能基当りの
    分子量が500より小さく、かつ2〜8の平均官能性を
    有するイソシアネート反応性水素原子含有化合物と1.
    5/1〜2/1の範囲のNCO対OH当量比で反応させ
    て得られるウレトジオン基含有ポリウレタンプレポリマ
    ーを含むことを特徴とするリグノセルロース複合材料の
    製造方法。
  2. 【請求項2】該ウレトジオン基含有有機ポリイソシアネ
    ートおよび該イソシアネート反応性水素原子含有化合物
    を1.7/1〜2/1の範囲のNCO対OH当量比で反
    応させる特許請求の範囲第1項に記載の方法。
  3. 【請求項3】該ウレトジオン基含有有機ポリイソシアネ
    ートは2,4-トルエンジイソシアネートから誘導される特
    許請求の範囲第1項に記載の方法。
  4. 【請求項4】該イソシアネート反応性水素原子含有化合
    物が1官能基当りの分子量が350より小さく、かつ2
    〜4の平均官能性を有する特許請求の範囲第1項に記載
    の方法。
  5. 【請求項5】該イソシアネート反応性水素原子含有化合
    物が1官能基当りの平均分子量が100〜200である
    ポリエーテルポリオールであり、アルキレンオキシドも
    しくはアルキレンオキシドの混合物を炭水化物もしくは
    炭水化物誘導体を含む多価開始剤と反応させることによ
    り調製される特許請求の範囲第4項に記載の方法。
  6. 【請求項6】該ポリエーテルポリオールがプロピレンオ
    キシドもしくはプロピレンオキシドとエチレンオキシド
    の混合物をメチルグリコシドと脂肪族トリオールとの混
    合物と反応させることにより調製される特許請求の範囲
    第5項に記載の方法。
  7. 【請求項7】該イソシアネート反応性水素原子含有化合
    物がポリカルボン酸を多価アルコールと反応させること
    により調製されるポリエステルポリオールである特許請
    求の範囲第4項に記載の方法。
  8. 【請求項8】該ポリエステルポリオールがテレフタル酸
    から誘導される特許請求の範囲第7項に記載の方法。
JP60116864A 1984-06-01 1985-05-31 リグノセルロース複合材料の製造方法 Expired - Lifetime JPH0621149B2 (ja)

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