JPS61190555A - 圧縮成形可能なリグノセルロース性組成物 - Google Patents

圧縮成形可能なリグノセルロース性組成物

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JPS61190555A
JPS61190555A JP61007814A JP781486A JPS61190555A JP S61190555 A JPS61190555 A JP S61190555A JP 61007814 A JP61007814 A JP 61007814A JP 781486 A JP781486 A JP 781486A JP S61190555 A JPS61190555 A JP S61190555A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般にリグノセルロース性物質の、複合体、シ
ート等への圧縮成形に関し、セしてさらに詳しくは、イ
ンシアネート結合剤の含有量が実質的に低くても成形ブ
レスされた複合製品に等しい性質かまたはそれ以上の性
質を与、するリグノセルロース性物質用の、改良された
有機ジ−またはポリインシアネートを基礎とする結合剤
を倉むリグノセルロース性組成物及びリグノセルロース
性複合物品の製造方法に関する。
リグノセルロース及びリグノセルロース含有繊維、粒子
または層を、成形して複合物品をつくることは公知であ
る。通常使用される結合剤は水中の尿素−ホルムアルデ
ヒドまたはフェノール−ホルムアルデヒド樹脂の溶液の
ような合成樹脂接着剤(glues )である。この方
法で生成したリグノセルロース含有複合製品は耐久性に
欠け、湿気条件に敏感でありそしてそれらを用いうる成
る建造目的において劣化しやすい。
リグノセルロース物質用の結合剤としてジ−及びポリイ
ンシアネートが、提案されておりそして安定性及び機械
的強度が増大した製品を与えることが公知である。西独
公開特許第2.109.686号(Offlenleg
ungsschrift m 2.109.686) 
においてポリイソシアネートの処理技術上の利点が開示
されている。ポリイソシアネート結合剤の使用に伴なっ
て生ずる問題が2つ有り、(1)結合剤使用含有量が少
ない場合でも、尿素−ホルムアルデヒドまたはフェノー
ルホルムアルデヒド樹脂結合剤に比較してポリインシア
ネートの費用が好ましくないことセして(2)通常使用
されるポリイソシアネート結合剤の粘度が合成接着剤樹
脂より非常に高く、シたがって、通常の使用装置または
方法11C’)グツセルロースを使用することが困難で
あるということでちる。水中においてポリイソシアネー
トを乳化する技術の出現罠よって粘度が減少した結合剤
生成物が提案されたが、しかしそのサービスライフはほ
んの2〜4時間であった。
本発明は、液体猿式アルキレンカーボネート(炭酸の環
式アルキレンエステル)及び場合によりリグニンの添加
によシ容量が増大された改良されたポリイソシアネート
を基礎とする接着性結合剤組成物を含むものであシ、上
記不利益を回避したものである。
本発明はポリイソシアネート−環式アルキレンカーボネ
ート結合剤組成物を含むリグノセルロース性組成物に関
しセしてリグノセルロース性複合成形製品の製造のため
Kそれを使用することに関する。
本発明の主な目的は、ジ−またはポリイソシアネート(
以下一般的にはポリイソシアネート類と云う)含有量及
び費用を非常に減少して、先行技術の成形プレスされた
複合製品に等しいかそれよシ良好な性質を与える、改良
されたリグノセルロース結合剤を含む組成物を提供する
ことである。
本発明の利点は、硬化されプレスされた複合リグノセル
ロース性製品を生成するために必要なジ−またはポリイ
ソシアネートの含有量を、同等のまたはよシ優れた複合
板の物理的性質を保ちながら実質的に減少させることが
できることである。
希釈剤としてリグニンを使用してまたはそれを使用せず
にジ−またはポリイソシアネート−環式アルキレンカー
ボネートの組合わせを使用することによシ結合剤樹脂の
経済性は、合成接着剤樹脂の一ホルムアルデヒドtたは
フェノールホルムアルデヒド結合剤システムを用いてつ
くられた複合製品よりも優れた物理的性質を有する。ジ
−またはポリイソシアネートに液体環式アルキレンカー
ボネートを添加すると結合剤システムの全体の粘度が実
質的に減少し、一方ではサービスライフにおいて30日
までの著しい増加を示す。この結合剤システムは、現在
の適用技術を用いて、水中のホルムアルデヒド製樹脂シ
ステム(これは、リグノセルロース小片、粒子等に適用
されるインスタント結合剤システムを可能くするもので
ある)と同等かまたはそれよシ低い粘度を有する。別の
利点として、この結合剤システムは、現在の適用技術を
用いて、それ自体ではリグノセルロース性生成物用接着
剤として使用することを妨げる高分子量固体または半固
体のジ−またはポリイソシアネートとともに使用するこ
とができることである。
本発明によれば、リグニンを添加してまたは添加しない
液体環式アルキレンカーボネートまたはその混合物及び
有機ジ−またはポリイソシアネートを含む接着性結合剤
組成物を用いたリグノセルロース性複合体またはシート
の製造方法が提供される。ここで、リグノセルロース性
複合体またはシートの製造は、1〜10分間、好ましく
は3〜5分間、約7〜42kf/i(約100〜600
psi)の圧力で、一般に約140℃〜220℃、好ま
しくは160℃〜190℃の温度で、リグノセルロース
性物質と本発明のインシアネートを基礎とする結合剤と
の混合物を、型中でまたは当て板もしくは定盤の形にお
ける型表面間で成形することからなり、しかも前記混合
物と型表面(単数または複数)との界面に金属セッケン
のような離型剤がある。というものである。
有機ポリイソシアネート類は一般に本発vIKおける結
合剤として使用可能である。使用できる有機ポリイソシ
アネート類には、2個またはそれ以上のインシアネート
基を含有することにより特徴づけられる、脂肪族、脂環
式及び芳香族のポリインシアネート類が包含される。そ
のようなポリイソシアネート類には、ジイソシアネート
類及び高官能性イソシアネート類、特に芳香族ポリイソ
シアネート類が包含される。例えば、アニリン−ホルム
アルデヒド縮金物のホスゲン化によりつくられた、ある
いは米国特許第3,962,302号及び同第3,91
9,279号に記載されているような適当な溶媒中に溶
解された対応するカルバミン酸エステル類の熱分解によ
りつくられたような、ジ−及び高官能性ポリイソシアネ
ートの粗混合物(双方とも粗MDIまたはPMDIとし
て知られている)でちる、ポリイソシアネート類の混合
物を使用することができる。有機ポリインシアネートは
、過剰のポリインシアネートをポリオール(これはポリ
イソシアネート対ポリオール基準で約20:、1〜2:
1の範囲であってよく、そして例えばポリエチレングリ
コール、ポリプロピレングリコール、ジエチレングリコ
ールモツプチルエーテル、エチレングリコールモノエチ
ルエーテル、トリエチレングリコール等、ならびにグリ
コール類またはポリグリコール類であってポリエステル
ポリオール類及びポリエーテルポリオール類を包含し、
カルボン酸で部分的にエステル化されたものを包含する
)と、標準の公知の条件下反応させることによシつくら
れたイソシアネート末端プレポリマーであってよい。有
機ポリイソシアネート類またはイソシアネート末端プレ
ポリマーは、また乳化剤の存在下そのような物質を水と
混合することによ〕水性エマルジョンの形で使用しても
よい。インシアネート類は、不純物、あるいはカルボジ
イミド、インシアヌレート基、尿素、加水分解可能な塩
化物及びビウレット(biurets )のような添加
剤、ならびにある種の離型剤をまた含有してよい。使用
しうるそのようなジ−またはポリインシアネートの例と
してはトルエン−2,4−及び2゜6−ジイソシアネー
トあるいはその混合物、ジフェニルメタン−4,4’−
ジイソシアネート(固体)及びジフェニルメタ7−2.
4’−ジイソシアネート(固体)あるいはその混合物、
即ち、室温で液体である2、4′−またはより高いもの
の約1031部を含有する混合物、ポリメチレンポリフ
ェニルイソシアネート類、ナフタレン−1,5−ジイソ
シアネート、3.3’−ジメチルジフェニルメタン−4
,4’−ジイソシアネート、トリフェニルメタントリイ
ソシアネート、ヘキナメチレンジイソシアネート、3.
31−ジトリレアー4.4−ジイソシアネート、ブチレ
ン1.4−ジイソシアネート、オクチレンー1.8−ジ
インシアネート、4−クロロ−1,3−7二二レンジイ
ソシアネート、1゜4+、1.3+、及び1.2−シク
ロヘキシレンジイソシアネート及び一般に米国特許第3
,577゜358号に開示されたポリイソシアネート類
が包含される。好ましいポリイソシアネート類は、ジフ
ェニルメタンジイソシアネ−)2.4’及び4゜4′異
性体であって2.2′異性体を含むもの、及び高官能性
ポリイソシアネート、及びポリメチレンポリフェニルイ
ソシアネート混合物(ジフェニルメタンジイソシアネー
ト異性体の約20ル85好ましいポリインクアネート類
は、”ルビネート− M ( Rubinate 7 
M )  ’  (ルビコン ケミカル社)及び“パビ
( Papi )  ” (アブジョン社)として市販
されているポリイソシアネート類である。
一般に1有機ポリイソシアネート類は約100〜io,
oooの範囲内の分子量を有し、ポリイソシアネート−
カーボネート混合物に基づいて20〜95重景部、好ま
しくは50〜75重量部の量で使用される。
イソシアネート−カーボネート結合剤混合物に基づいて
約5〜80重量部、好ましくは50〜25重量部の量で
本発明において使用される液体環式アルキレンカーボネ
ートには、例えば、プロピレンカーボネート及びブチレ
ンカーボネートが包含される。
前述したように1液体環式アルキレンカーボネートを添
加することKよって結合剤システムの全体的粘度は減少
し、使用が容易となる。25℃で七ンテポワーズ( 1
: @ p・)で達成されるPMDI−プロピレンカー
ボネート混合物についての代表的な粘度は、ルビコン 
ケミカル社によシ1ルビネート−M ( Rubina
te +  M  )  ″ として市販され且つ25
℃で23Qc・p・の粘度を有するジフェニルメタンジ
インシアネート−ポリメチレンポリフエニルイソシアネ
ート混合物を用いて下記のとおシである。プロピレンカ
ーボネー)K対するポリイソシアネートの種々の重量比
で1,7。
12及び28日熟成後(c−p・)で粘度が測定された
さらに、2.5 : 1.0.2.0 : 1.5及び
3.−0 : 0.5(7)4.4’異性体対プロピレ
ンカーボネートの重量部比でプロピレンカーボネートと
混合された固体ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシ
アネートは、それぞれ、60C−p・より低い液体混合
物、10(a p・の透明な液体混合物及び100c1
1p・よシ低い液体混合物を提供した。
本発明で用りる結合剤システムにおいて希釈剤として使
用しうるリグニンは、ポリイソシアネート−カーボネー
ト−リグニン混合物全量に基づいてO〜60重量パー七
ント、好ましくは20〜35重量パーセントの量で使用
される。リグニンの正確な組成は変化する。種々の異な
った源から由来するリグニンを、接着性混合物を形成す
る本発明結合剤システムにおいて使用してよい。一つの
源としては、リグノセルロースの化学的パルプ化から生
ずる廃液の混合物である。使用しうる適当なリグニンに
は、例えば純化マツ木材リグニン、クラフト廃液、ソー
ダ廃液、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム及びア
ンモニウム塩基亜硫慣塩液、塩素化廃液等が包含される
。硬質木材源及び軟質木材源からのリグニンを、酸沈殿
及びアル゛ カリ再構成りラフト液からのリグニンと同
様に使用してよい。紙工場漂白からの豊富に手に入る塩
素廃液を使用してよい。廃液は、本発明の接着性結合剤
中にそれらの元の状態で使用してよい。リグニンはまた
、広いpHの範囲で約10〜90重量パーセントの固体
含有量を有してもよい。使用する場合、リグニンは、良
造牝インシアネートーカーボネート接着剤と単に物理的
に混合してもよく、またはリグノセルロース性物質に直
接適用してもよい。
本発明によって、リグノセルロース−含有複合物品をつ
くるために使用されるリグノセルロースには、木材小片
、木材繊維、かんなくず、おがくず、木毛、コルク、樹
皮及び木材加工工業の同様の生成物が包含される。わら
、アマ残渣、乾燥雑草及び牧草、堅果の殻、米及び麦の
ような穀物からの外皮等のような、リグノセルロースで
ある他の天然生成物からの繊維、粒子等を使用してもよ
い。さらにリグノセルロース性物質をガラス繊維または
ガラスクール、雲母及びアスベストのような無機薄片ま
たは繊維物質と混合してもよく、同様に特定形状のゴム
及びプラスチック材料と混合してもよい。リグノセルロ
ースには約2511tパーセントまでの湿気(水)含量
が含まれてもよいが好ましくは4〜12重量パーセント
を含有する。
本発明の目的のためのリグノセルロース性複合製品の製
造において、(リグニンとともKまたはリグニンなしで
)少量の結合剤は、リグノセルロース性物質とともに単
に粉砕されるかまたはともに均一に一緒に混合される。
一般に、(リグニンを有するまたはリグニンなしで)イ
ソシアネート−カーボネート結合剤を物質上に噴霧し、
一方では適当な従来の装置中で混合するかまたはかきま
セル。強力な剪断混合機(:1ntensive−sh
ear ml−xture )のような種々のタイプの
混合用装置を使用してもよい。本発明による結合剤使用
量は、オープン乾燥した(OX湿分含量)リグノセルロ
ース性物質の重量に基づいて約1.5〜12重景パーセ
ント、好ましく2.5〜6.5重量パーセントである。
リグノセルロース−接着性結合剤混合物を、一般にプレ
スに゛ケーキ゛を担持するのに發笠つアルミニウムまた
はスチールの当て板上に所望の割合で散布するかまたは
形成して製品の所望の厚さとする。ここで、当て板はス
テアリン酸鉄、ステアリン酸カルシウムまたはステアリ
ン酸亜鉛化合物の如き金属セッケンのような離型剤で噴
霧されているかまたは被覆されている。
石炭酸ナトリウム及び成る種の三級アミンのような他の
従来の離型剤もまた使用できる。
次の例は本発明の原則に従って本発明を例示するために
示されるものであるが、しかし特許請求の範囲に示され
た以外はいずれの方法にも本発明を限定するものとして
解釈すべきではない。
次の例に番いて、記載された試験結果はASTMD10
37値として表現され、その中でM−C・ 水分含量(
%) I−B−内部結合力(kf/ cId) (pg i 
)T−3・ 冷水(25℃)厚さ膨潤、24時間液浸(
%) PMDI   46.5 Xジフェニルメタンジイソシ
アネート含有量を有する液体ジフェ ニルメタンジイノクアネートーポリ メチレンボリフェニルイノシアネー ト混合物 P−C・  プロピレンカーボネート B−C・  ブチレンカーボネート TDI    トルエン−2,4−ジインシアネート TPMI   トリフェニルメタ/トリイソシアネート 例1 6パーセントの水分含有量に乾燥させた580tのマツ
木材小片をオープンタンプラーミキサー中においた。4
6.5パーセントジフエニルメタンジイソシアネートを
含有する粗製液体ジフェニルメタンジイソシアネートー
ポリメチレンボリ7工二ルイノシアネート(PMDI)
混合物71部とプロピレンカーボネート29部とを混合
することによりつくられたインシアネートを基礎とする
結合剤の、前記木材の100]i量部に基づいて3.5
部を、空気加圧化システムにより、前記小片上に、回転
させながら噴霧する。2つの当て板77.4平方センチ
(12平方インチ)にステアリン駿亜鉛外部離型剤を均
一に噴霧する。成形箱を用いて、前記小片−結合剤混合
物の67.7平方七ン゛チ(to、s平方インチ)の”
ケーキ°が当て板上で成形される。
そのケ〒キ上に第二の当て板を置き、それをプレスし1
90℃で135mの厚さで止める。4172分後、プレ
スされたケーキをプレス板間から離型し、物理試験用に
試料片に切断゛する。複合板の試験結果は12.O呻/
cj(170psi ) I・B、及び1&4バー七/
トのT脅S・である。
例2〜6 結合剤の全含有量を木材の重量に基づいて3.5バー七
/トと一定に維持しながら、種々の含有量のプロピレン
カーボネートを、46.5パーセントジフエニルメタン
ジインシアネートを含有する粗製液体ジフエニルメタン
ジイソシアネートーボリメデレンボリフェニルイソシア
ネー?(PMDI)混合物で置き換えた以外は、例1の
方法を繰り返す。
表  1 4 57 43 9.6320.1 S  43 57 8.1622.8 例7〜10 下記の事項を変えた以外は例1〜6の方法を繰り返す。
結合剤の全含有量を、木材の重量に基づいて4.5バー
セントと一定に維持する。リグノセルロースの化学的パ
ルプ化から生ずる生成物である第三成分、リグニンを結
合剤混合物に加える。
46.5パーセントのジフェニルメタンジイソシアネー
トを含有する液体ジフェニルメタンジインシアネートー
ポリメチレンポリフェニルイノンアネート(PMDI)
混合物及びカーボネートの含有量を下記の表2に特定さ
れた範囲にわたって変える。
表  2 861.022.216.8 9.8419.99 5
5.522.222.3 9.002&71044.4
22.233.4 8.1625.4例11〜15 次の事項を変えた以外は例1〜10の方法を繰す返す。
ブチレンカーボネートヲプロピレンヵーボネートの代り
に使用する。例11〜15用の結合剤含有量を木材の1
00重量部に基づいて3.5パーセントと一定に維持す
る。例11は、46.5パーセントジフエニルメタンジ
インシアネートを有する100パーセント液体PMDI
である。例15には、結合剤の含有量が4.5重量パー
セントで22重11 パーセントのリグニンが含まれる
46.5パーセントジフエニルメタンジイソシアネート
を含有する液体ジフェニルメタンジイソシアネートーポ
リメチレンボリフェニルインシアネー)(PMDI)混
合物及びカーボネートのパーセンテージを下記の表3に
したがって変える。
表   3 番号 (%)   (X)    (psi)    
(X)11100.0−− 11.120.11278
.022 11.8)7.8 )370.030 11.219.0 1455.045 9.4924.6 Is 56.022 8.9327.2フェノールホル
ムアルデヒド樹脂(6パー七/ト)を結合剤として使用
し、プレス時間が9分でありそしてプレス温度が220
℃である以外は例1〜15の方法を繰り返す。下に示す
のが試験結果であり、これよシ所望の結果を得るためK
はワックスをプレスされる物質に加えなければならない
ことが示される。
1、B−T−8・ 30重量部のプロピレンカーボネート及ヒブチレンカー
ボネートそして70重量部のポリイソ7アネートの組成
物を用いて、例1〜6の方法に従って多くの実験を行な
う。実施例21は、70重量部のPMDI、15重量部
のp @c、及び15重量部のB−C・である。結合剤
含有量を、木材の10017[fi部に基づいて3.5
重量パーセントに維持する。試験結果とともにカーボネ
ート及びインシアネートを表4に示す。
表   4 例    アルキレン   ポリイノ 17    P−C−TD1 18     P自C・      TPM119  
 B−CΦ   TDI 20   B −C−TPMI 21    p−c・及び PMDI −C− I−B−T−8拳 9.91  20.2 9.56  17.6 9.77  19.3 11.2   19.5

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)リグノセルロース粒子、及び約20〜95重量パ
    ーセントの有機ジ−またはポリイソシアネートと約5〜
    80重量パーセントの液体アルキレンカーボネートとか
    らなる接着性結合剤組成物の約1.5〜12重量パーセ
    ント(オープン乾燥リグノセルロース粒子を基準とする
    )を含むことを特徴とする圧縮成形可能なリグノセルロ
    ース性組成物。
  2. (2)2.5〜6.5重量パーセントの接着性結合剤が
    組成物中で使用される特許請求の範囲第1項の圧縮成形
    可能な組成物。
  3. (3)全接着性結合剤組成物に基づいて0〜60重量パ
    ーセントのリグニンが希釈剤として加えられる特許請求
    の範囲第1項の圧縮成形可能な組成物。
  4. (4)リグニンが20〜35重量パーセント使用される
    特許請求の範囲第3項の圧縮成形可能な組成物。
  5. (5)アルキレンカーボネートがプロピレンカーボネー
    ト及びブチレンカーボネートから選ばれる特許請求の範
    囲第1項の圧縮成形可能な組成物。
  6. (6)アルキレンカーボネートがプロピレンカーボネー
    トである特許請求の範囲第5項の圧縮成形可能な組成物
  7. (7)アルキレンカーボネートがブチレンカーボネート
    である特許請求の範囲第5項の圧縮成形可能な組成物。
  8. (8)50〜75重量パーセントの有機ジ−またはポリ
    イソシアネート及び50〜25重量パーセントのアルキ
    レンカーボネートが接着性結合剤において使用される特
    許請求の範囲第1項の圧縮成形可能な組成物。
  9. (9)ジ−またはポリイソシアネートがジフエニルメタ
    リンイソリアネートである特許請求の範囲第1項の圧縮
    成形可能な組成物。
  10. (10)ジ−またはポリイソシアネートがジフエニルメ
    タリンイソリアネートと高官能性ポリメチレンポリフエ
    ニルイソシアネートとの混合物である特許請求の範囲第
    1項の圧縮成形可能な組成物。
  11. (11)(イ)リグノセルロース粒子、及び20〜95
    重量パーセントの有機ジ−またはポリイソシアネートと
    約5〜80重量パーセントの液体アルキレンカーボネー
    トとからなる接着性結合剤組成物の約1.5〜12重量
    パーセント(オープン乾燥したリグノセルロース粒子を
    基準にする)を一緒に混合して成形可能な組成物を形成
    し、 (ロ)離型剤でスプレイされたかまたは被覆された金型
    、当て板または定盤上に前記成形可能な組成物を導入し
    、 (ハ)約1〜10分間、約7〜42kg/cm^2の圧
    力で、約140〜220℃の温度で前記組成物を圧縮成
    形して所望の形及び(又は)厚さの複合物品を形成し、
    そして (ニ)その後、前記金型、当て板または定盤からリグノ
    セルロース性複合物品を離型することを特徴とする、リ
    グノセルロース性複合物品の製造方法。
  12. (12)2.5〜6.5重量パーセントの接着性結合剤
    組成物が使用されそしてそれは50〜75重量パーセン
    トの有機ジ−またはポリイソシアネートと50〜25重
    量パーセントのアルキレンカーボネートとからなり、離
    型剤が金属セッケンであり、圧縮温度が160〜190
    ℃でありそして時間が3〜5分である特許請求の範囲第
    11項に記載の方法。
  13. (13)結合剤組成物が、ジフエニルメタンジイソシア
    ネート及び高官能性ポリメチレンポリフエニルイソシア
    ネート及びプロピレンカーボネートの混合物である特許
    請求の範囲第11項に記載の方法。
  14. (14)圧縮成形されたリグノセルロース性組成物が木
    材粒子板である特許請求の範囲第11項に記載の方法。
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