JPS5831112B2 - 固体リグノセルロ−ス系材料の結合方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は固体リグノセルロース系材料、特に木材の結合
方法に関する。

背景技術 木材のようなリグノセルロース系材料の結合は、微粒子
状木材からの合板および厚板の製造などにおいて商業的
に広く用いられている。

現在の商業的結合操作においては、尿素またはフェノー
ルホルムアルデヒドのような接着剤が用いられており、
これらの接着剤は材料の表面に展着されるかまたはそう
でなげれば塗布されて、木材構造に浸透し、それによっ
て接着剤による結合が行われている。

試薬と木材自身の間の化学反応によって前記の結合を行
う操作が提案されているが、しかしながら商業的に受は
入れられていない。

すなわち、Ｗｉｌｌｅｙらの名義の米国特許第２４９５
０４３号明細書およびＷｉｌｓｏｎの名義の米国特許第
２６３９９９４号明細書において、木材を酸処理し、次
いでプレスすることを提唱している。

何れの方法によっても満足な結果、すなわち適当な強さ
の結合を得ていない。

これは多分任意の適度な圧力において、すなわち木材の
細胞状構造がつぶれない圧力においては木材表面の不均
一な細胞的性質のために結合される表面の一部のみが接
触するためであろう。

酸は木材のセルロースに対して加水分解効果を有し、従
って強さを永久的に低下させる。

例えば、オートクレーブ中において木材を０．５％塩酸
をもって３４８下の温度に相当する９ａｔｍ（１３２ｐ
ｓｉ ）の圧力で１５分処理することによって木材の重
量の２２％の単純糖類を生成する。

木材炭水化物を糖類へ加水分解すると、この炭水化物の
糖類への部分変換の他に未加水分解炭水化物が高度に解
重合され一層短い分子鎖フラグメントに分裂することに
なるために強さが著しく低下する。

隣接層に影響せずに「結合層」を生成する意図をもって
この加水分解的劣化を表面薄層に限定することはできな
い。

これらの隣接層は常に少なくとも１部劣化され著しく低
い木材の強さを有する。

同様に、Ｓ ａｌ ｉ ５ｂｕｒｙの米国特許第２２０
４３８４号明細書においては冷水または熱水に抵抗性の
結合な生成していない。

さらに結合接着剤は冷条件において適用される。

デンプンおよびしよ糖は不揮発性酸によって安定化され
、適度の温度において混合され、次いで冷却されて水溶
性接着剤を粉末の形で生成し、その後使用前に水をもっ
て希釈される。

発明の開示 本発明の１面により、リグノセルロース系材料の表面上
に、好ましくは層として１種またはそれ以上の糖または
デンプンまたはそれらの混合物および前記糖およびデン
プンの変換を行うことのできる触媒を設け、次いでこの
材料の表面を共に、木材の加水分解的劣化を避けるよう
な高温およびｐＨにおいてプレスして、防水性結合を生
成することを特徴とする、固体リグノセルロース系材料
の結合方法が提供される。

本発明の方法は従来の接着剤を用いずに微粒子状木材か
ら積層品、合板および複合生成物の製造に用いることが
できる。

本発明の方法によって、大きさおよび形状に関係なく任
意のリグノセルロース系材料を結合することができる。

木材表面に適用された糖およびデンプンの化学的変換に
よってそして多分それらの変換生成物の木材リグニンと
のカップリングによって結合が生成されると考えられる
。

本発明の結合系において含まれている化学反応は十分に
解明されておらず、本出願人はいかなる理論にも拘束さ
れないことを望む。

しかしながら、理論的には糖およびデンプンの解重合、
単糖類のフラン型化合物への脱水、フラン単量体の木材
中に存在するリグニンまたは他のフェノール系化合物と
の縮合および互いの縮合のような数種の反応系が同時に
含まれている。

木材炭水化物の加水分解に基づく方法から区別される、
本発明の基本的特徴は、木材の強さに有害な影響を有す
る木材の加水分解を起こす強酸を用いることなく糖およ
びデンプンを水不溶性の固体または木材フェノールとの
縮合物に変換できることである。

単一糖類は何ら加水分解を必要とせず、三糖−しよ糖は
低濃度の水素イオン、アンモニアイオンおよびジメチル
ホルムアミドのような他の化合物において容易に単純糖
類に加水分解され、デンプンは熱水中において加水分解
される。

さらに、単純糖類の水不溶性の固体への化学的変換は酸
を用いずに生成でき、そして木材に加水分解的影響をお
よぼさない一層高いｐＨにおいて起こる。

その結果、木材劣化は起こらず、木材の十分な強さが利
用できる。

さらに、結合される木材表面に適用されると、糖および
デンプンは望ましくはその表面上に連続フィルムを生成
して細胞状すき間および他のすき間を充てんし、そして
木材の加水分解に基づく方法におけるよりも一層高レベ
ルの結合を与える。

本発明を用いる木材片の間に生成する結合の強さは、少
なくとも従来用いられている接着剤によって得られる結
合の強さと同等である。

さらに、その結合は耐水性である。

本発明実施の最良方法 合板の製造においては木材のベニア単板の表面を例えば
糖および／またはデンプンおよび触媒を含有する液体の
ような担体をもって被覆し、この表面を結合される表面
の間に結合組成物の界面層が存在するように、結合組成
物の被覆を有するかまたは有しない他の単板の表面と接
触させ、次いで変換結合反応によって結合を達成するに
十分な時間、従来のプレス中においてこれらを高温でプ
レスすることのみが必要である。

同様に、種種の厚板を製造するために、結合組成物をも
って被覆された種種の形の木材粒子をプレスすることが
できる。

あるいは、糖および／またはデンプンおよび触媒を含有
する液体組成物を結合される材料への適用の前に１００
乃至３００℃の温度において３０乃至１２０分加熱して
、糖およびデンプンをフラン型中間生成物に変換しても
よい。

熱組成物は未加熱組成物と同様に木材表面に適用し、次
いで結合を生成するに十分な時間加熱加圧下にプレスす
ることができる。

この熱組成物の使用は一層短いプレス時間が必要な場合
に有利であろう。

ある場合には、この液体結合組成物によって被覆された
木材単板または粒子をプレス前に短時間高温にさらすの
が有利であろう。

このような予熱によって糖およびデンプンの部分的化学
変換が生じ、その変換は必要なプレス時間を短縮するか
またはプレス温度を低下させる。

約６０分までの時間で約３００℃までの予熱温度を用い
てもよい。

若しも前記の糖−デンプン−触媒混合物を木材表面に適
用前にあらかじめ蒸煮するかまたはこの混合物によって
被覆された木材表面をプレス前に乾燥して結合組成物か
ら液状担体を蒸発させるならば、触媒量、プレス温度お
よびプレス時間を最小にすることができ、結合特性も増
大させることができることが分かった。

このようにして、炭水化物の水不溶性固体への化学的変
換速度が増大する。

この結合組成物は水、エチルアルコール、および他の溶
媒のような、リグノセルロース系材料と非反応性の液状
担体を含有してもよい。

結合組成物中のこの液状担体の量は、容易に取り扱うこ
とができ、そして所望の方法および所望の速度で木材に
適用できる組成物を提供するに十分であるのみでよい。

一般に、この担体からの蒸気はプレス操作の間に未シー
ルプレスから容易に逸散することができる。

担体中の種種の触媒の混合物に加えて種種の糖およびデ
ンプンの混合物も用いることができる。

また、この組成物は広く変わり得る反応条件によって結
合反応に影響し得る他の化学試薬、すなわち糖およびデ
ンプンが関与する反応の程度を促進するかまたは減少す
る薬剤、可１１Ｊまたは橋かげ剤を含有してもよい。

このような試薬は糖および／またはデンプンおよび触媒
と共に液状担体中に所望量で混入してもよい。

反応速度を促進することのできる試薬の例として、エチ
レングリコール、フルフリルアルコール、例えばエチル
アミン、ｎ−プロピルアミン、セチルアミン、ジエチル
アミン、メチルエチルアミン、ジフェニルアミン、トリ
エチルアミン、アニリンなどの一般のアミン、例えば塩
化メチルアンモニウム、臭化ジメチルアンモニウム、硝
酸トリメチルアンモニウム、モノエタノールアミン、ｎ
−フェニルジアミンなどのアミン塩、ポリ塩化ビニルそ
の他が簡単に挙げられる。

結合組成物中において有効な促進剤の量は広範囲に変わ
りやすく、そして個個の促進剤の活性を含む種種の要素
に依存し、この後者の要素は経済的に可能性のある生成
物を与える観点から極めて重要な事柄である。

しかしながら、一般に促進剤の量は糖およびデンプン量
の約２％の少量乃至糖およびデンプン量の３０％の大量
であるが、通常は糖およびデンプンの量の約４乃至１０
％の程度である。

木材の表面に適用される糖およびデンプンの過剰量は結
合の効率に影響しないが、不経済である。

プレス中で加熱加圧下で十分な炭水化物および触媒に結
合反応を行わせることが必要なだけである。

炭水化物および触媒の必要最少量は木材、糖およびデン
プンのｐＨ１糖およびデンプンの種類および反応性、木
材の温度および含水量、所望の反応速度および他の要素
に依存する変数である。

木材工業においては低分子量糖類がリグノセルロース系
材料から無意識に生成する操作がある。

例えば、木材の繊維離解において精砕機中の摩砕前に高
圧水蒸気を用いて木材を可塑化させることカ多い。

高い水蒸気圧にまりヘミセルロースの糖類への部分加水
分解が生じる。

現在の操作においては、これらの糖類は通常の結合樹脂
を用いる従来の結合に有害であることが分かつているた
めに繊維から洗い流される。

繊維中に存在する低分子量糖類は本発明によって結合に
用いることができるので、糖を添加する必要がないが、
触媒のみ、そして必要あれば緩衝アルカリ性物質を添加
するのみでよい。

同様にパーチクルボードの製造に砂糖きびバガスな用い
、このバガスは本発明によって木材を結合することので
きる約８％の残留糖を含有している。

使用する糖およびデンプンの最適量は、適用される結合
組成物の量が木材の表面に存在する連続セル空どうを充
てんし、隣接する木材表面間の接触面積を増加させ、そ
して結合力を実質的に向上させるに十分でなげればなら
ないことを記憶して、木材の性質、用いる糖およびデン
プンの反応性または他の性質、木材の表面粗さおよび所
望のプレス条件によって変わる。

単板の結合の場合は組成物のフィルムを適用する必要が
あるのみで、この適用ははげ塗、吹付け、またはローラ
ー展着によって適当に行うことができる。

典型的には、面積１０００ｃｍに基づいて２乃至３２１
の糖およびデンプンを与える結合組成物の量を用いるこ
とができる。

前記の記載から、例えばマンノース、グルコース、マル
トース、ラクトース、しよ糖のような単糖類および三糖
類、アミロースおよびアミロペクチン、デキストリン、
小麦粉またはとうもろこし粉のようなデンプン、種種の
源からの糖みつおよび糖とデンプンの混合物を含む広範
囲の糖およびデンプンを用いてもよいことが分かる。

安価な糖みつば興味深い可能性を示している。

用いられる触媒としては、ジメチルホルムアミドとヨウ
素、ジメチルスルホキシド、プロピレンオキシドとエチ
レングリコールおよび塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩
化アンモニウム、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、
硝酸カリウム、硫酸アンモニウム、酒石酸カリウム、リ
ン酸ナトリウム、リン酸カルシウム、硫酸ナトリウム、
塩化亜鉛、リノ酸ニアンモニウム、過リン酸塩その他の
ような有機塩および無機塩がある。

アンモニウム塩またはす） ＩＪウム塩を用いるのが好
ましい。

硝酸塩およびリン酸塩が最も有効かつ経済的である。

リン酸塩は糖およびデンプンの変換を触媒作用するほか
に、ある程度木材に防火処理をも与える。

存在する触媒の量は一般に、糖とデンプンに基づいて１
乃至５０重量％であり、特に一層高度の防火性を所望の
場合は約１００％までまたはそれ以上である。

最も好ましい比率は糖およびデンプンの同一性およびデ
ンプンの同一性および触媒の種類に依存する。

用いる触媒の量は糖およびデンプンをフラン型化合物に
変換させそしてその化合物を重合させる触媒作用を有す
るに必要な最低レベルに保つのが好ましい。

緩衝がなげれば大過剰の触媒は長期間にわたって木材の
強さに有害である。

じゃがいもデンプンのような重合体状デンプンのフラン
型化合物への所定の反応速度における変換にはグルコー
スまたはしよ糖のような一層単純な糖類の変換よりもや
や高割合の触媒が必要である。

糖およびデンプンの化学的変換は例えば３５乃至５．５
の木材の中性ｐＨに近＜３．０より低くないｐＨにおい
て起こることが今や分かった。

ｐＨを所望の範囲内に保つために、アルカリ性物質また
は「緩衝剤」を用いてもよい。

例えば、２０％硝酸アンモニウムの水溶液は約６．５の
ｐＨを有する。

一層高温においては硝酸アンモニウムは解離して、ｐＨ
は約２に低下する。

若しも例えば水酸化ナトリウムまたは水酸化アンモニウ
ムのアルカリを加えることによって溶液のｐＨが約１０
．５に増大するならば、一層高温におけるｐＨは木材の
ｐＨのレベルに低下するので生成物のｐＨは木材のｐＨ
により３．５乃至５．５の間にある。

塩基の代わりに炭酸アルカリまたは炭酸アルカリ士金属
のような炭酸塩、または前記のようなアミンを用いてｐ
Ｈが３．０より低く低下しないようにすることができる
。

液状担体および最終生成物のｐＨを適当なレベルに保つ
ことにより、木材の強さを低下させるどのような加水分
解の影響も除かれ、そしてこれは結合特性にとって極め
て重要である。

本発明の好ましい実施態様においては、しよ糖および小
麦粉のような糖およびデンプンの混合物を用いてもよい
。

はとんど同じ分解速度の糖およびデンプンを用いるのが
有利である。

単純糖類およびデンプンはその分解速度が一層太きいた
めに、重合体状糖およびデンプンよりも好ましい。

しかしながら、どの原料を用いるかを決定するには価格
および利用性が恐らく最も重要な要素である。

プレスにおけるプレス条件は糖およびデンプンの種類、
木材の種類、触媒の種類および量、および生成物の要求
条件のような変数により広く変わる。

任意の所定の系については通常、温度が低げれば低い程
プレス時間は一層長く、そして逆もまた同じである。

プレス温度はリグノセルロース系材料の炭化が起こる温
度を越えず、そして所望の生成物の化量を越える圧力を
越えてはならない。

好ましい温度範囲は１４０乃至３００℃であり、そして
好ましい圧力範囲は５乃至５０ｋｇ／ｃｒｒｔである。

これらの条件下において必要なプレス時間はコア一温度
を糖およびデンプンの水に不溶の固体への化学変換が起
こる温度に上昇させるに必要な時間であり、この温度は
触媒の種類および量によリ１６０乃至２１２℃である。

本発明は合板または複合厚板製造のような任意の種類の
木材接着に応用できる。

パーチクルボードまたはファイバーボードのような複合
生成物の製造においては、粒子が吹付けおよび混合によ
って糖、デンプンおよび触媒を含有する担体によって被
覆され、続いて厚板生成およびプレス中でプレスされる
以外は合板製造と同様の操作に従う。

本発明の実施態様は以下の実施例の具体的説明によって
記載される。

百分率は重量パーセントである。

実施例 １ ３０ｃＩｒＬ角、厚さ３．５ｍｍ、含水率約４％のアメ
リカ松（Ｙｅｌｌｏｗ ｐｉｎｅ ）単板の両面に、３
５％の小麦粉、１５％のしよ糖、２．５％の塩化アンモ
ニウム、および２．５％の硫酸アンモニウムを含む水溶
液を９００ｃ４に基づいて１８１の溶液の量ではげ塗り
した。

この溶液の適用後、この単板を１５０℃の温度に４分間
さらし、その結果この単板の表面は完全に乾燥し、黒変
した。

結合溶液によって被覆されていない２枚の単板の片面を
９００ｃ４の面積に基づいて約５１の量で水をもって湿
らした。

湿潤表面を有する単板を、湿った表面が単板表面上の繊
維の方向と垂直の繊維方向で介在されている単板上の乾
燥した結合溶液と接するように両面に乾燥した結合溶液
を有する隣接単板に重ねた。

重ねた単板を冷プレス中において１４ｋｇ／ｃｒＡで５
分間プレスした。

プレスから取り出して後、単板を分離する危険なしに取
り扱うことができるように共に固着した。

この予備プレスした合板試料を次いで１７０℃の温度お
よび１４ｋｇ／ｃｒＡの圧力で１０分プレスした。

合板を水中において１０分間煮沸し、環境温度に冷却後
、英国標準規格によってナイフ試験を行った。

この結果により従来のフェノール−ホルムアルデヒド接
着に匹敵する外面型の良質な結合が得られたことが分か
る。

実施例 ２ 単板を２５％の小麦粉、２０％の廃糖みつ、２．５％の
塩化アンモニウム、および２．５％の硫酸アンモニウム
を含有する水溶液をもってはげ塗りした以外は実施例１
０条件の下で米松（Ｄ ｏｕｇｌａｓｆｉｒ）合板の試
料を作製した。

強さ試験の結果、フェノール−ホルムアルデヒド接着剤
を用いた同様の生成物に匹敵する約１６ｋｇ／ｃ４のせ
ん断強さを有することが分かった。

４時間熱湯煮沸し、続いて５３℃において２０時間乾燥
し、再び４時間煮沸後の湿潤条件でのせん断強さは約８
ｋｇ／ｃｒＡであった。

実施例 ３ 乾燥単板の代わりに、３５％より大きい含水率を有する
湿潤単板に９００ｃ４の面積に基づいて約１８１の量で
、３５％の小麦粉、１５％のしよ糖、１．５％の塩化ア
ンモニウム、１．５％の硫酸アンモニウムを含有する水
溶液をもってはげ塗りした以外は実施例１の条件の下で
松合板の試料を作製した。

この溶液の適用後、単板を１４５乃至１７５℃の温度に
おいて５分従来の単板乾燥機中において乾燥し、その結
果単板表面は完全に乾燥して黒変した。

試験の結果、プレス後に外面の良質な結合が得られたこ
とが分かった。

実施例 ４ 含水率約４％の米松削りくずに、３５％のしよ糖および
ｌ０％の硝酸アンモニウムを含有する水溶液を吹付けた
。

使用量は木材重量の２５％の溶液であった。

吹付けた粒子を次いで１５５℃の温度において５分乾燥
した。

乾燥後、粒子はかつ色に変わり、約４％の含水率を有し
た。

乾燥した粒子からパーチクルマットを生成し、このマッ
トを１７０℃の温度でホットプレス熱板中にうつして、
厚さ１２ｍｖｔのパーチクルボード１０分間プレスした
室温に冷却後、乾燥条件および水中２時間煮沸後の内部
結合試験を行った。

これらの試験により、乾燥条件において８ ｋｇ／ｃｒ
Ａ、煮沸後２ ｋｇ／ｃｒＡの内部結合値が得られた。

実施例 ５ 粒子に３０％の小麦粉、１５％のしよ糖、および１５％
の硝酸アンモニウムを含有する溶液を吹付けた以外は実
施例４と同様の条件において松材粒子のパーチクルボー
ドを作製した。

強さ特性は実施例４とほぼ同様であった。

実施例 ６ 粒子に６０％の廃糖みつおよび８％の硝酸アンモニウム
を含有する溶液を吹付けた以外は実施例４と同様の条件
下においてオクメ材粒子のパーチクルボードを作製した
。

得られた強さ特性は実施例４とほぼ同等であった。

実施例 ７ 含水率約６％を有する松材粒子に４０％のしよ糖、２５
％の過リン酸塩、および７％の塩化亜鉛を含有する水溶
液を吹付けた。

使用量は木材重量の１５％の溶液であった。

吹付けた粒子を２５０下の温度で乾燥器中において３０
分乾燥して約４％の含水率とした。

乾燥した粒子からパーチクルマットを生成し、このマッ
トを４１０下の温度のプレス熱板を有するホットプレス
にうつして、１２７１ｎｍの厚さのパーチクルボードを
１０分プレスした。

室温に冷却後、内部結合、および冷水中２４時間ソーキ
ング後、および水中２時間煮沸後の厚さ膨潤を試験した
。

試験の結果、内部結合値７５に！９／ｃｒＡ、冷水中膨
潤６％、および洪水中膨潤８％の値が得られた。

実施例 ８ 重量部比６：４のしよ糖とジメチルホルムアミドをこん
跡のヨウ素と３０分蒸煮した。

淡かつ色の液体が得られた。

１部の塩化亜鉛を水に溶解して、この蒸煮したしよ糖−
ジメチルホルムアミド混合物に加えて、最終の成分比は
６：４：１の重量部比であった。

木材重量に対してｌ０％の量の溶液を松材粒子上に吹付
け、次いでこの粒子を２５０’Ｆの乾燥器中において３
０分乾燥し、約４％の含水率とした。

パーチクルボードは、乾燥した粒子を４１０下の温度の
プレス熱板を有するプレス中にうつして、厚さ１２．７
ｍｍのパーチクルボードを約１０分プレスして乾燥粒子
から生成した。

実施例 ９ 実施例８の操作に従って、しよ糖、ジメチルホルムアミ
ド、および塩化亜鉛の６：６：１の重量比からなる溶液
の１０％を用いてパーチクルボードを作製した。

実施例 １０ 実施例８の操作に従って、木材重量に対して１０％のし
ヨ糖、エチレングリコール、プロピレンオキシドおよび
塩化亜鉛の６：３：１．７：１の比からなる溶液を用い
てパーチクルボードを作製した。

プロピレンオキシドをしよ糖、エチレングリコールおよ
び塩化亜鉛の蒸煮混合物に室温まで冷却後に加えた。

実施例８乃至１０の操作を用いて作製したパーチクルボ
ードは良好な性質を有し、熱水に耐水性であった。

実施例 １１ 本発明によるパーチクルボードの製造におけるプレス時
間およびプレス圧力は、しよ糖の溶液の代わりに、粉末
状または溶融しよ糖、触媒としての無水塩化アルミニウ
ム単独またはその他と共に用いて、液状担体なしにさら
に減少することができる。

塩化アルミニウムＡｌＣｌ３またはＡ１２Ｃ１６は粉末
として市販されている。

Ａ−粉末適用操作 ８７乃至９７％のしよ糖、２乃至８％の塩化アルミニウ
ム、および１乃至５％のエチレングリコールを十分に混
合する。

少量のエチレングリコール、０ＨＣＨ２ＣＨ２０Ｈを用
いて、しよ糖中の塩化アルミニウムの一層均質な分布を
得、そして変換反応を促進する。

特定の種類の木材に対する塩化アルミニウムの百分率は
木材の化学組成の差によって変わる。

しよ糖−塩化アルミニウム混合物を木材粒子と混合して
、粒子表面上のしよ糖の均一な分布が得られる。

木材の含水率が低ければ低い程、一層大きい反応速度が
得られるので、木材の含水率は５％より低くなげればな
らない。

粒子乾燥機から生成する熱粒子はしよ糖−塩化アルミニ
ウム粉末と有利に混合できる。

しよ糖−塩化アルミニウム粉末によって被覆された粒子
は予備乾燥せずに厚板にプレスできる。

粉末はわずかに湿っているために、木材粒子に良好に付
着するので下部の当て板上の粉末の蓄積は認められない
。

プレス温度において、しよ糖は木材を可塑化する液体に
変化するので、パーチクルマットの最終組成を得るため
に一層低い圧力が必要である。

２５ｋｇ／ｃａの圧力における粉末適用操作を用いて得
られた結果を下記第１表に示す。

Ｂ−加熱適用操作 ９５乃至９９％のしよ糖および１乃至５％の無水塩化ア
ルミニウムの組成物を十分に混合する。

しよ糖−塩化アルミニウムミックスを、しよ糖が黒色の
粘ちょうな液体に変化するまで一定混合下に加熱する。

９８．５％のしよ糖および１．５％の塩化アルミニウム
を含有する１ ０（１の組成物を加熱板上で加熱された
ビーカー中において約３分間に黒色液体に変化させる。

熱黒色溶融しよ糖を接着剤として吹付けまたは摩擦（Ｌ
ｏｄｉｇｅ系）により木材粒子に適用する。

必要あればエチレングリコールを用いて粘度を調整する
ことができる。

溶融しよ糖は熱い間にのみ液体であるため、適用設備は
一層高温に保たなければならない。

木材への適用前に熱※溶融しよ糖に硝酸アンモニウムを
添加することにより、結合反応速度が増大することが分
かった。

溶融しよ糖と共に展着された粒子は何ら予備乾燥するこ
となしに厚板にプレスすることができる。

展着した粒子が温溶融している限り、しよ糖は良好な粘
着性を与えるので、予備プレス操作により十分予備プレ
スしたパーチクルマットを生じる。

冷却すると、溶融しよ糖は極めて粘ちょうでほとんど固
体となるので、展着できない。

冷却が起こると、生成固体を加熱して再び液体にする。

熱溶融液を粒子乾燥機から生じた熱粒子に適用するのが
有利である。

蒸煮適用操作によって得られた結果を下記第２表に示す
。

Ｃ−実施例１１の結果の討論 無水塩化アルミニウムは粉末状または溶融しよ糖と共に
有効な触媒であることが分かった。

プレス前に木材粒子を予備乾燥する必要はなくなり、そ
してプレス時間およびプレス圧力は実質的に減少された
。

プレス時間は触媒量と粒子中に存在する水に依存する。

触媒量が少なければ少ない程、結合反応は一層速く進む
。

粉末または溶融物中のしよ糖を用いることによって、反
応系中の水の量は実質的に減少される。

粉末状しよ糠中の一層良好な塩化物の分布を得るためま
たは溶融しよ糠中の粘度調整のために水の代わりに系中
にエチレングリコールを混入することは有益であること
が分かった。

エチレングリコールにより恐らくパネルセンター中に対
する伝熱は向上する。

塩化アルミニウム量は特定の木材種類に対する最も低い
レベルおよび所望のプレス時間に保たなければならない
。

厚さ１９ｍｖｔのパネルはプレスから除（ことができる
程度に１９０℃において６分間に硬化されることが分か
った。

乾燥条件での内部結合は十分に発現するが、パネル中央
の結合反応は煮沸試験から分かるように完了しない。

若しも、例えばプレスから取り出されたパネルの熱スク
ッキングによって、さらに熱にさらすと、熱パネルの中
心部分もまた十分に耐熱湯性になる。

第２表中の試料Ａ、Ｂ ７、および１３−９は６分（
試料Ｂ−７）および８分（試料Ｂ−９）プレスし、続い
てプレス中においてさらにそれぞれ１０分および７分０
圧力に保った。

各試料の中心部分は十分に硬化した。

粒子の良好な結合を得るために用いなげればならないし
よ糖の量は粒子の幾何学的形状寸法による。

セカイヤめすぎ（ｒｅｄｗｏｏｄ ）のおがくずは極め
て細かく大きな表面積を有していたので、木材重量に対
して１０％の量を用いた。

市販の粒子に対しては４乃至１０％の間の量が適当であ
る。

使用する塩化アルミニウムの量は木材の種類によって変
わる。

木材の重量に対して約０．２乃至１．０％の百分率は実
際的であると思われる。

任意の個個の木材種類に対して、塩化アルミニウムの百
分率は定常的な実験によって見いださなければならない
。

個個の木材種類によって若干変化するが、約０．５乃至
４％の間の硝酸アンモニウムの量は実際的であると思わ
れる。

ストラップ糖みつば、その水分が塩化アルミニウムの混
合前に減少されていると仮定すれば溶融しよ糖と同様に
塩化アルミニウムと反応する。

合板についてさらに試験を行った結果、硫酸アルミニウ
ムの代わりに合板中の触媒として塩化アルミニウムを適
用することにより結合反応の速度が増大することが分か
った。

実施例 １２ 硬化温度の研究−結合反応促進の可能性の探究と共に時
間関係の研究を行った。

種種の温度において最小のプレス時間を決定するために
、厚さ２．５關のパーチクルボードの試料を２６０１２
８０．３００．３２０および３５０″Ｆ（１２６，１４
８，１５８、および１７６℃）において作製した。

水中２４時間冷ソノ−キング後よび水中２時間沸とう後
の厚さ膨潤を結合反応が完了したか※※否かを決定する
判定規準として用いた。

試料の比重は約０．７３０であった。

米松、サトウマツ（ｓｕｇａｒ ｐｉｎｅ ）、および
オニヒバ（Ｉｎｃｅｎｓｅｃｅｄａｒ ）の粒子を本研
究に用いた。

第３表に示した結果から、木材の種類により１７５℃の
温度において結合反応は１分で完了し、１６０℃におい
ては２．５乃至５分、１５０℃においては５乃至１０分
、１４０℃においては１０乃至３０分、そして１３０℃
においては１５乃至６０分で完了することが結論できる
。

木材のｐＨは恐らく反応時間に影響すると思われる。

学的方法によって製造された木材繊維の形を有する含水
率６％の木材粒子に、３６％のしよ糖および１０％の硝
酸アンモニウムを含有する水溶液を吹付けた。

（溶液の）吹付けた全量は乾燥器で乾燥した繊維重量に
関して１５％であった。

約８％の含水率に風乾後、繊維マットを手で成形し、こ
のマットから厚さ１／４１のノ・−ドボードを４５０下
の温度および約５５０乃至１５０ＰＳＩ の圧力で３１
／２分プレスした。

このハードボードは下記の性質を有した。

比重１．０５、破壊係数４２００ｐｓｉ、弾性率５３０
０００ＰＳＩ 、内部結合１７０ＰＳＩ 、水中２４時
間ノーキング後の厚さ膨潤１２％および水中２時間煮沸
後の厚さ膨潤２４．５％。

実施例 １４ 下記の記載以外は、実施例１３の操作および組成を用い
、溶液 （ａ） 第１の試料中においては、水酸化ナトリウム
を加えて、硝酸アンモニウムの１０％を緩衝してｐＨ１
０，５とした。

（ｂ） 第２の試料中においては、硝酸アンモニウム
を同量の硝酸ナトリウムと取り替えた。

（Ｃ） 第３の試料中においては、硝酸アンモニウム
を同量の硝酸カリウムと取り替えた。

（ｄ） 第４の試料においては、硝酸アンモニウムを
同量の過リン酸塩と取り換えた。

（ｅ） 第５の試料においては、硝酸アンモニウムを
同量のリン酸ニアンモニウムと取り替えた。

を用いて木材繊維から複合厚板を作製した。

この厚板は実施例１３の厚板の性質と匹敵する性質を有
した。

緩衝を用いて最終生成物のｐＨを３．５乃至５．５であ
る木材の中性ｐＨのレベルに調節した。

緩衝は硝酸アンモニウムでは有利であることが分かった
が、しかしながら硝酸カリウムおよび硝酸ナトリウムで
は不必要であることが分かった。

実施例１３に示された量におち・では、過リン酸塩およ
びリン酸ニアンモニウムでは何ら緩衝を要しない。

一層高度の遅炎性を与えるために望ましい一層大量の過
リン酸塩およびリン酸ニアンモニウムにおいては、緩衝
が有利であろう。

これらの実施例の再検討して、結合される表面に、少量
の糖および／またはデンプンおよび触媒、好ましくは示
された塩の添加により加熱および加圧下に結合が虫取す
ることが分かる。

結合の強さは従来の接着剤によって得られた強さと同等
であり、この結合は耐水性である。

この結合系に適用される糖およびデンプンの価格は尿素
またはフェノールホルムアルデヒド接着剤のような最も
広く用いられている接着剤の価格の約１／２乃至１／９
にすぎないので、この系の経済的利点は大きい。

本発明の範囲から逸脱することなしに、種種の変化をさ
せることができ、そして本発明は本明細書中に記載され
ている事項に限定されるとは考えられないことは当業者
には明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固体リグノセルロース系材料の表面上に、少くとも
   １種の糖、デンプンまたはそれらの混合物と糖またはデ
   ンプンの変換触媒として作用するのに十分な量の前記糖
   またはデンプンを転化して隣接のリグノセルロース系材
   料との間に接着剤不含の結合組成物の中間層として耐水
   性結合を生じさせる糖またはデンプンの変換触媒とより
   本質的になり、加熱後その固体リグノセルロース系材料
   のｐＨとほぼ同じｐＨを有する接着剤不含の結合組成物
   の層を施こし、 しかして、前記触媒は塩基性触媒と、前記結合組成物が
   加熱後固体のリグノセルロース系材料のｐＨとほぼ同じ
   ｐＨを有するように十分量の塩基性触媒で緩衝された酸
   性触媒とからなる群から選ばれたものであり、 しかる後、高められた温度で、前記糖またはデンプンの
   転化反応により耐水性結合を生じさせるに十分な時間前
   記リグノセルロース系材料の表面を一緒にプレスするこ
   とを特徴とする固体リグノセルロース系材料の結合方法
   。 ２ 糖が三糖類、単糖類、糖みつより選ばれ、デンプン
   が小麦粉またはとうもろこし粉から得られるデンプンか
   ら選ばれる、請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 結合組成物が少なくとも１種の糖および少なくとも
   １種のデンプンを特徴する請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ４ 結合組成物が実質的に同量の糖およびデンプンを特
   徴する請求の範囲第３項に記載の方法。 ５ 存在する触媒の量が結合組成物中の糖およびデンプ
   ンの量の１乃至５０重量％である、請求の範囲第１項に
   記載の方法。 ６ 結合組成物が糖またはデンプンと反応しない液状担
   体を特徴する請求の範囲第１項に記載の方法。 ７ 液状担体が水およびエタノールから選ばれる、請求
   の範囲第６項に記載の方法。 ８ 結合組成物を表面１０００ｃ４に基づいて２乃至３
   ２１の糖およびデンプンを与える量で表面に適用する、
   請求の範囲第１項に記載の方法。 ９ 表面を１４０乃至３００℃の温度および５乃至５０
   ｋｇ／ｃｒＡの圧力においてプレスする、請求の範囲第
   １項に記載の方法。 １０ 結合組成物を表面に適用する前に加熱する、請
   求の範囲第１項に記載の方法。 １１ 結合組成物を１００乃至１３０℃の温度におい
   て３０乃至１２０分加熱する、請求の範囲第１０項に記
   載の方法。 １２リグノセルロース系材料を結合組成物の適用後およ
   びプレス前に加熱する、請求の範囲第１項に記載の方法
   。 １３ リグノセルロース系材料を３００℃を越えない
   温度において６０分までの時間加熱する、請求の範囲第
   １２項に記載の方法。 １４リグノセルロース系材料がプレスの間に共に積層さ
   れる木材ベニヤ単板である請求の範囲第１項に記載の方
   法。 １５ 結合組成物を共にプレスされるそれぞれのベニ
   ヤ単板表面の１面のみに適用する、請求の範囲第１４項
   に記載の方法。 １６リグノセルロース系材料が木材の粒子からなる、請
   求の範囲第１項に記載の方法。 １７ 触媒がジメチルホルムアミドとヨウ素、ジメチ
   ルスルホキシド、プロピレンオキシドとエチレングリコ
   ールの組合せおよび塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩化
   アンモニウム、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、硝
   酸カリウム、硫酸アンモニウム、酒石酸カリウム、リン
   酸ナトリウム、リン酸カルシウム、これらの混合物から
   なる群から選ばれ、前記触媒は加熱前にアルカリ性範囲
   内のｐＨを与えるアルカリとの混合物である、請求の範
   囲第１項に記載の方法。 １８ 結合組成物中の非反応性液状担体を非シールプ
   レス中でプレスして前記液状担体の蒸気を逸散させる、
   請求の範囲第１項に記載の方法。 １９ 糖が廃糖みつよりなる、請求の範囲第１項に記
   載の方法。 元 結合組成物がさらに促進剤を含む、請求の範囲第１
   項に記載の方法。 ２１ 促進剤がエチレングリコールおよびアミンから
   なる群から選ばれる、請求の範囲第２０項に記載の方法
   。 ２２ 結合組成物が実質的に乾燥しており、かつ前記
   糖またはデンプン、塩化アルミニウムおよびエチレング
   リコールの混合物を含む、請求の範囲第２１項に記載の
   方法。 お 結合組成物を適用後およびプレス前に乾燥し、そし
   て前記プレス操作を２段階に行ない、第１段階は冷プレ
   スであり、第２段階は熱プレスである、請求の範囲第１
   ８項に記載の方法。 ２４ 固体リグノセルロース系材料に、リグノセルロ
   ース系材料の面積の１０００ｃｒＡ当り２乃至３２１の
   範囲内で結合を行うに十分な量であって、加熱後３．５
   乃至５．５のｐＨを有し、糖、デンプンまたはそれらの
   混合物、アルカリ性緩衝剤および前記糖、デンプンまた
   はそれらの混合物の１乃至１００重量％の量の糖および
   デンプンの変換触媒を含む結合組成物を適用し、そして 前記固体リグノセルロース系材料を共に約１４０乃至３
   ００℃、約５乃至５０ｋｇ／副の範囲内の圧力において
   前記固体リグノセルロース系材料の厚さｍｍ当り約０．
   ２乃至２分間プレスすることからなる請求の範囲第１項
   に記載の方法。 ２５ 結合材の前記の層を、糖、デンプンまたはこれ
   らの混合物、触媒および塩基性物質の組成物として適用
   し、そして前記組成物を特徴する請求の範囲第１項に記
   載の方法。 ２６ 結合材の層が表面の１０００ｃ７７ｆ当り３２
   ？までの添加した糖、デンプンまたはこれらの混合物を
   特徴する請求の範囲第１項に記載の方法。 ２７ 組成物をリグノセルロース系材料の表面空げき
   を充てんするに十分な量で適用する、請求の範囲第１項
   に記載の方法。