(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023075928
(43)【公開日】2023-05-31
(54)【発明の名称】難燃性木質材料組成物、難燃パーティクルボード及びこれらの製造方法
(51)【国際特許分類】
C09K 21/12 20060101AFI20230524BHJP
B27K 3/50 20060101ALI20230524BHJP
B27K 5/00 20060101ALI20230524BHJP
B27N 3/00 20060101ALI20230524BHJP
【FI】
C09K21/12
B27K3/50 B
B27K5/00 G
B27N3/00 D
B27N3/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022182781
(22)【出願日】2022-11-15
(31)【優先権主張番号】P 2021188399
(32)【優先日】2021-11-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】521080772
【氏名又は名称】三井物産ケミカル株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000149561
【氏名又は名称】大八化学工業株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000203977
【氏名又は名称】日鉄テックスエンジ株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】503299789
【氏名又は名称】株式会社サンベーク
(74)【代理人】
【識別番号】110000796
【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】矢羽田 駿介
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 希
(72)【発明者】
【氏名】岩田 圭将
(72)【発明者】
【氏名】廣瀬 大輔
(72)【発明者】
【氏名】塩田 陽造
【テーマコード(参考)】
2B230
2B260
4H028
【Fターム(参考)】
2B230AA07
2B230AA15
2B230BA05
2B230CB02
2B230CB07
2B230CB10
2B230CB21
2B230DA02
2B230EA20
2B230EB02
2B230EB03
2B230EB05
2B230EB13
2B260AA02
2B260AA12
2B260BA15
2B260BA18
2B260CD02
2B260DA01
2B260DA10
2B260DD02
2B260EA05
2B260EB01
2B260EB02
2B260EB05
4H028AA34
4H028BA02
(57)【要約】 (修正有)
【課題】パーティクルボードを製造した際の難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)及び耐白華性のバランスに優れる難燃性木質材料組成物、該難燃性木質材料組成物を用いた難燃パーティクルボードを提供する。
【解決手段】木質材料用難燃剤、フェノール系接着剤、及び木質チップを含有する難燃性木質材料組成物であって、前記木質材料用難燃剤は、一般式(1)で表される有機リン化合物及び一般式(2)で表される窒素化合物を含む。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
木質材料用難燃剤、フェノール系接着剤、及び木質チップを含有する難燃性木質材料組成物であって、
前記木質材料用難燃剤は、有機リン化合物及び窒素化合物を含み、
前記有機リン化合物は、一般式(1):
【化1】
[一般式(1)中、
R
1及びR
2は、同一又は異なって、水素原子、アミノ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子、又は置換若しくは無置換の炭素数1~6のアルキル基を示す。該置換アルキル基は、アミノ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、及びハロゲン原子からなる群から選択される1個以上の置換基を有し、該置換若しくは無置換のアルキル基は、その炭素鎖中に、酸素原子、窒素原子、及び硫黄原子からなる群から選択される少なくとも1個のヘテロ原子を含んでいてもよい。
nは1~4の整数を示す。
X
1及びX
2は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシ基、又はヒドロキシ基で置換された若しくは無置換の炭素数1~6のアルキル基を示す。]
で表される有機リン化合物であり、
前記窒素化合物は、一般式(2):
【化2】
[一般式(2)中、
R
3は、水素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、又はイソプロピル基を示す。
R
4、R
5、及びR
6は、同一又は異なって、水素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、フェニル基、o-トルイル基、m-トルイル基、又はp-トルイル基を示す。
R
7は、水素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、-C(=O)-NH
2、又は-C(=NH)-NH
2を示す。]
で表される窒素化合物又はその塩である、難燃性木質材料組成物。
【請求項2】
前記有機リン化合物が、前記一般式(1)において、
R1が水素原子又はヒドロキシ基であり、
R2が水素原子又は炭素数1~6のアルキル基であり、
X1及びX2がヒドロキシ基であり、
nが1である化合物である、請求項1に記載の難燃性木質材料組成物。
【請求項3】
前記窒素化合物が、前記一般式(2)において、
R3、R4、R5、及びR6が水素原子であり、
R7が、水素原子、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、-C(=O)-NH2、又は-C(=NH)-NH2である化合物である、請求項1に記載の難燃性木質材料組成物。
【請求項4】
前記窒素化合物が、前記有機リン化合物の酸価に対して0.7モル当量以上1.6モル当量以下の量で含まれる、請求項1に記載の難燃性木質材料組成物。
【請求項5】
前記フェノール系接着剤が、レゾール型フェノール・ホルムアルデヒド樹脂を含有する、請求項1に記載の難燃性木質材料組成物。
【請求項6】
前記フェノール系接着剤の含有量が、前記木質チップの乾燥質量に対して、5~30質量%である、請求項1に記載の難燃性木質材料組成物。
【請求項7】
前記木質チップが、前記有機リン化合物及び前記窒素化合物で難燃処理されている、請求項1に記載の難燃性木質材料組成物。
【請求項8】
前記木質材料用難燃剤、前記フェノール系接着剤、及び表層用木質チップを含む表層用難燃性木質材料組成物を含有し、
前記表層用難燃性木質材料組成物中の前記木質材料用難燃剤の含有量が、以下の式(a)の添加率で20~80質量%である、請求項7に記載の難燃性木質材料組成物。
【数1】
【請求項9】
さらに、前記木質材料用難燃剤、前記フェノール系接着剤、及び芯層用木質チップを含む芯層用難燃性木質材料組成物を含有し、
前記芯層用難燃性木質材料組成物中の前記木質材料用難燃剤の含有量が、以下の式(b)の添加率で0~70質量%である、請求項8に記載の難燃性木質材料組成物。
【数2】
【請求項10】
請求項1~9のいずれか1項に記載の難燃性木質材料組成物を含有する、難燃パーティクルボード。
【請求項11】
請求項1~9のいずれか1項に記載の難燃性木質材料組成物を製造する方法であって、
(1)前記木質材料用難燃剤を前記木質チップに添加する工程、及び
(2)前記工程(1)の後、前記フェノール系接着剤を、前記木質材料用難燃剤が添加された木質チップに添加する工程
を備える、製造方法。
【請求項12】
請求項10に記載の難燃パーティクルボードを製造する方法であって、
前記難燃性木質材料組成物を加熱及び加圧する工程を備える、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、難燃性木質材料組成物、難燃パーティクルボード及びこれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
木質パーティクルボード(以下単に「パーティクルボード」ともいう。)は、住宅等の解体材、廃材(廃木材) 、小径木、樹木の枝等の原料木材をナイフリングフレーカーやハンマーミル等で切削して得られる木質チップ(木質小片)から製造され、家具等の芯材、住宅の壁材、床下地材、キッチンキャビネット等住宅機器の芯材等に利用されている。
【0003】
パーティクルボードの製造は、乾燥した木質チップに吹き付け等により接着剤を塗布し、フォーミングマットに形成した後、ホットプレスに挿入して加熱及び加圧して板状に成形する方法等が採用されている。上述の家具、キッチンキャビネット等に代表される芯材用途においては、JIS A 5908にて規定される13REG(U)に適合した素地パーティクルボード、前記素地パーティクルボードの表面に単板を貼り合わせた単板張りパーティクルボード、化粧パーティクルボード等が一般的に用いられる。
【0004】
近年、パーティクルボードに難燃性を付与する要望が高まっている。パーティクルボードに難燃性を付与するために、以下のような難燃剤が提案されている(例えば、特許文献1~3等参照)。特許文献1には、ホスホン酸とアンモニアとを含む水溶液からなる木質材料用難燃化剤であって、該水溶液の全量に対し、35~55質量%の範囲のホスホン酸と、7.2~14質量%の範囲のアンモニアとを含む木質材料用難燃化剤が記載されている。特許文献2には、水100重量部、硼砂30~50重量部、硼酸10~30重量部、リン酸水素ナトリウム10~30部と少量の着色剤を含む耐火剤溶液が記載されている。特許文献3には、ホウ酸とホウ砂が、室温以上に加温された温度でのそれぞれの単独化合物の溶解度を超える量で包含されてなるホウ素化合物の液状組成物が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2016-007822号公報
【特許文献2】特開2007-055271号公報
【特許文献3】特開2006-219329号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1の木質材料用難燃化剤を用いたパーティクルボードは、JIS A 5908に規定されている曲げ強度を満足することが出来ず、難燃を要望されている用途(例えば、壁材、床材、家具材、芯材等)に用いることができない。また、特許文献2及び3に記載の木質材料用難燃剤を用いた場合には、木質チップ同士の接着性が低下するため、板状のパーティクルボードに成形することが出来ないという問題があった。
【0007】
以上から、難燃を要望されている用途にも耐えることのできる、高い曲げ強度及び剥離強度(接着性)を有する、難燃パーティクルボードの要望が高まっている。しかしながら上述の理由により、JIS A 5908に規定された13REG(U)適合の高い曲げ強度及び剥離強度を有する、難燃処理された素地パーティクルボードは未だ市場での流通に至ってないのが現状である。
【0008】
本発明は、パーティクルボードを製造した際の難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)及び耐白華性のバランスに優れる難燃性木質材料組成物、該難燃性木質材料組成物を用いた難燃パーティクルボードを提供することを目的とする。本発明は、JIS A 5908に規定される13REG(U)タイプの規格に適合した、難燃パーティクルボードを提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者らが鋭意検討した結果、特定の構造を有する有機リン酸化合物、特定の構造を有する窒素化合物、フェノール系接着剤及び木質チップを組み合わせた難燃性木質材料組成物、並びに該難燃性木質材料組成物を用いたパーティクルボードが、上記課題を解決することを見出した。本発明はこのような知見に基づき完成されたものである。
【0010】
本発明は、以下に示す難燃性木質材料組成物及び難燃パーティクルボードを包含する。
【0011】
項1.木質材料用難燃剤、フェノール系接着剤、及び木質チップを含有する難燃性木質材料組成物であって、
前記木質材料用難燃剤は、有機リン化合物及び窒素化合物を含み、
前記有機リン化合物は、一般式(1):
【0012】
【化1】
[一般式(1)中、
R
1及びR
2は、同一又は異なって、水素原子、アミノ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子、又は置換若しくは無置換の炭素数1~6のアルキル基を示す。該置換アルキル基は、アミノ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、及びハロゲン原子からなる群から選択される1個以上の置換基を有し、該置換若しくは無置換のアルキル基は、その炭素鎖中に、酸素原子、窒素原子、及び硫黄原子からなる群から選択される少なくとも1個のヘテロ原子を含んでいてもよい。
nは1~4の整数を示す。
X
1及びX
2は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシ基、又はヒドロキシ基で置換された若しくは無置換の炭素数1~6のアルキル基を示す。]
で表される有機リン化合物であり、
前記窒素化合物は、一般式(2):
【0013】
【化2】
[一般式(2)中、
R
3は、水素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、又はイソプロピル基を示す。
R
4、R
5、及びR
6は、同一又は異なって、水素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、フェニル基、o-トルイル基、m-トルイル基、又はp-トルイル基を示す。
R
7は、水素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、-C(=O)-NH
2、又は-C(=NH)-NH
2を示す。]
で表される窒素化合物又はその塩である、難燃性木質材料組成物。
【0014】
項2.前記有機リン化合物が、前記一般式(1)において、
R1が水素原子又はヒドロキシ基であり、
R2が水素原子又は炭素数1~6のアルキル基であり、
X1及びX2がヒドロキシ基であり、
nが1である化合物である、項1に記載の難燃性木質材料組成物。
【0015】
項3.前記窒素化合物が、前記一般式(2)において、
R3、R4、R5、及びR6が水素原子であり、
R7が、水素原子、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、-C(=O)-NH2、又は-C(=NH)-NH2である化合物である、項1又は2に記載の難燃性木質材料組成物。
【0016】
項4.前記窒素化合物が、前記有機リン化合物の酸価に対して0.7モル当量以上1.6モル当量以下の量で含まれる、項1~3のいずれか1項に記載の難燃性木質材料組成物。
【0017】
項5.前記フェノール系接着剤が、レゾール型フェノール・ホルムアルデヒド樹脂を含有する、項1~4のいずれか1項に記載の難燃性木質材料組成物。
【0018】
項6.前記フェノール系接着剤の含有量が、前記木質チップの乾燥質量に対して、5~30質量%である、項1~5のいずれか1項に記載の難燃性木質材料組成物。
【0019】
項7.前記木質チップが、前記有機リン化合物及び前記窒素化合物で難燃処理されている、項1~6のいずれか1項に記載の難燃性木質材料組成物。
【0020】
項8.前記木質材料用難燃剤、前記フェノール系接着剤、及び表層用木質チップを含む表層用難燃性木質材料組成物を含有し、
前記表層用難燃性木質材料組成物中の前記木質材料用難燃剤の含有量が、以下の式(a)の添加率で20~80質量%である、項7に記載の難燃性木質材料組成物。
【0021】
【0022】
項9.さらに、前記木質材料用難燃剤、前記フェノール系接着剤、及び芯層用木質チップを含む芯層用難燃性木質材料組成物を含有し、
前記芯層用難燃性木質材料組成物中の前記木質材料用難燃剤の含有量が、以下の式(b)の添加率で0~70質量%である、項8に記載の難燃性木質材料組成物。
【0023】
【0024】
項10.項1~9のいずれか1項に記載の難燃性木質材料組成物を含有する、難燃パーティクルボード。
【0025】
項11.項1~9のいずれか1項に記載の難燃性木質材料組成物を製造する方法であって、
(1)前記木質材料用難燃剤を前記木質チップに添加する工程、及び
(2)前記工程(1)の後、前記フェノール系接着剤を、前記木質材料用難燃剤が添加された木質チップに添加する工程
を備える、製造方法。
【0026】
項12.項10に記載の難燃パーティクルボードを製造する方法であって、
前記難燃性木質材料組成物を加熱及び加圧する工程を備える、製造方法。
【発明の効果】
【0027】
本発明によれば、木質材料に高い難燃性能、低ホルムアルデヒド放散量、並びに高い曲げ強度及び剥離強度を付与する、難燃性木質材料組成物を提供することができる。また本発明によれば、熱圧成形時において、ホットプレスへの付着及び白華を抑制する難燃性木質材料組成物を提供することができる。さらに本発明によれば、前記難燃性木質材料組成物を含むことにより、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)及び耐白華性のバランスに優れる難燃パーティクルボードを提供することができ、JIS A 5908に規定される13REG(U)タイプの規格に適合した、難燃パーティクルボードとすることもできる。本発明の難燃パーティクルボードは、木質チップとして廃木材、解体材等の再生材を用いることができ、壁材、床材、家具材、芯材として非常に有用である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、本発明について詳細に説明する。
【0029】
本明細書において、「含有」は、「含む(comprise)」、「実質的にのみからなる(consist essentially of)」、及び「のみからなる(consist of)」のいずれも包含する概念である。
【0030】
また、本明細書において、「A~B」との表記は、「A以上且つB以下」を意味する。
【0031】
1.難燃性木質材料組成物
本発明の難燃性木質材料組成物は、木質材料用難燃剤、フェノール系接着剤、及び木質チップを含有する難燃性木質材料組成物であって、前記木質材料用難燃剤は、有機リン化合物及び窒素化合物を含むことを特徴とする。
【0032】
(1-1)有機リン化合物
本発明の難燃性木質材料組成物は、有機リン化合物として、以下の一般式(1):
【0033】
【化3】
[一般式(1)中、
R
1及びR
2は、同一又は異なって、水素原子、アミノ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子、又は置換若しくは無置換の炭素数1~6のアルキル基を示す。該置換アルキル基は、アミノ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、及びハロゲン原子からなる群から選択される1個以上の置換基を有し、該置換若しくは無置換のアルキル基は、その炭素鎖中に、酸素原子、窒素原子、及び硫黄原子からなる群から選択される少なくとも1個のヘテロ原子を含んでいてもよい。
nは1~4の整数を示す。
X
1及びX
2は、同一又は異なって、水素原子、ヒドロキシ基、又はヒドロキシ基で置換された若しくは無置換の炭素数1~6のアルキル基を示す。]
で表される化合物(以下、「有機リン化合物(1)」という場合もある。)を含有する。
【0034】
一般式(1)において、R1及びR2で示されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
【0035】
一般式(1)において、R1及びR2で示される炭素数1~6のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基等の炭素数1~6の直鎖状のアルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等の炭素数1~6の分岐鎖状のアルキル基等が挙げられる。
【0036】
一般式(1)において、R1及びR2におけるヘテロ原子として、例えば、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
【0037】
一般式(1)において、R1及びR2が、置換された炭素数1~6のアルキル基である場合、該置換アルキル基は、アミノ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、及びハロゲン原子からなる群から選択される1個以上の置換基を有する。置換基としては難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、ヒドロキシ基が好ましい。一般式(1)において、R1及びR2が置換基を有する場合、置換基の数は、1~2個が好ましく、1個がより好ましい。
【0038】
また、一般式(1)において、R1及びR2としては、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、ヒドロキシ基又は無置換の炭素数1~6のアルキル基(単に「炭素数1~6のアルキル基」ともいう。)が好ましく、ヒドロキシ基又は無置換の炭素数1~4のアルキル基(単に「炭素数1~4のアルキル基」ともいう。)がより好ましい。
【0039】
一般式(1)において、X1及びX2で示される炭素数1~6のアルキル基は、上記したものを採用できる。
【0040】
一般式(1)において、X1及びX2が、ヒドロキシ基で置換された炭素数1~6のアルキル基である場合、ヒドロキシ基の数は、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、1~2個が好ましく、1個がより好ましい。
【0041】
また、一般式(1)において、X1及びX2としては、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、ヒドロキシ基、又はヒドロキシ基で置換された炭素数1~6のアルキル基が好ましく、ヒドロキシ基がより好ましい。
【0042】
なお、一般式(1)中の「含んでいてもよい」とは、R1及びR2としての置換若しくは無置換の炭素数1~6のアルキル基が、その炭素鎖中に少なくとも1個の前記ヘテロ原子を含む場合、又は含まない場合のいずれかの状態であることを意味する。R1及びR2としての置換若しくは無置換の炭素数1~6のアルキル基において、ヘテロ原子の数は、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、0~2個が好ましく、0~1個がより好ましく、0個、即ちヘテロ原子を含まないことがさらに好ましい。
【0043】
これらの有機リン化合物(1)の中でも、好ましい化合物は、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、一般式(1)において、R1が水素原子又はヒドロキシ基であり、R2が水素原子又は炭素数1~6のアルキル基であり、X1及びX2がヒドロキシ基であり、nが1である化合物である。
【0044】
これらの有機リン化合物(1)の中でも、より好ましい化合物は難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、一般式(1)において、R1がヒドロキシ基であり、R2が水素原子又は炭素数1~4のアルキル基であり、X1及びX2がヒドロキシ基であり、nが1である化合物である。
【0045】
これらの有機リン化合物(1)の中でも、さらに好ましい化合物は、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、一般式(1)において、R1がヒドロキシ基であり、R2がメチル基であり、X1及びX2がヒドロキシ基であり、nが1である化合物である。
【0046】
具体的には、有機リン化合物(1)として、例えば、エチレンビスホスホン酸、ジメチルアミノメチレンビスホスホン酸、1-ヒドロキシエチレンビスホスホン酸、1-アミノエチレンビスホスホン酸、フルオロメチレンビスホスホン酸、tert-ブチルヒドロキシメチレンビスホスホン酸、クロロメチレンビスホスホン酸、ジブロモメチレンビスホスホン酸、ビス(2-ヒドロキシエチル)アミノメチレンビスホスホン酸、テトラメチレンビスホスホン酸、メチレンビスホスホン酸、ジフルオロメチレンビスホスホン酸、クロドロン酸、パミドロン酸、(アミノメチレン)ビスホスホン酸、1-ヒドロキシエタン-1,1-ジホスホン酸、1,3-プロパンジイルビスホスホン酸、3-アミノプロピリデンビスホスホン酸、オキシドロン酸、エチリデンビスホスホン酸、1-フルオロエチリデンビスホスホン酸、1-ヒドロキシ-2-(メチルアミノ)エチリデンビスホスホン酸、1-アミノエチリデンビスホスホン酸、2-(3-メルカプトプロピルチオ)エチリデンビスホスホン酸、2-ヒドロキシエチリデンビスホスホン酸、1-アミノ-2-ヒドロキシエチリデンビスホスホン酸、1-ヒドロキシ-2-(ジメチルアミノ)エチリデンビスホスホン酸、2-メルカプトエチリデンビスホスホン酸、1-ヒドロキシ-2-アミノエチリデンビスホスホン酸、2-(ジメチルアミノ)エチリデンビスホスホン酸、1-(ジメチルアミノ)-2-ヒドロキシエチリデンビスホスホン酸、1-(メチルアミノ)-2-ヒドロキシエチリデンビスホスホン酸、プロピリデンビスホスホン酸、オルパドロン酸、1-フルオロプロピリデンビスホスホン酸、1-ヒドロキシプロピリデンビスホスホン酸、イソプロピリデンビスホスホン酸、3-アミノプロピリデンビスホスホン酸、ブチリデンビスホスホン酸、1-フルオロブチリデンビスホスホン酸、1-ヒドロキシブチリデンビスホスホン酸、アレンドロナート、1-フルオロペンチリデンビスホスホン酸、1-フルオロヘキシリデンビスホスホン酸、1-ヒドロキシ-2-(メチルアミノ)エチリデンビスホスホン酸、ヘプチリデンビスホスホン酸、1-ヒドロキシヘキシリデンビスホスホン酸、ヘキシリデンビスホスホン酸、ペンチリデンビスホスホン酸、1-ヒドロキシ-4-メチルペンチリデンビスホスホン酸、1-ヒドロキシヘプチリデンビスホスホン酸、メチレンビスホスフィン酸、エチレンビスホスフィン酸、1,2-プロピレンビスホスフィン酸、1,3-プロピレンビスホスフィン酸、1,4-ブチレンビスホスフィン酸、エチレン-ビス-(ヒドロキシメチル)-ホスフィン酸、エチレン-ビス-(1-ヒドロキシエチル)-ホスフィン酸、エチレン-ビス-(1-ヒドロキシ-1-メチルエチル)-ホスフィン酸、エチレン-ビス-(2-ヒドロキシ-2-プロピル)-ホスフィン酸、エチレン-ビス-(1-ヒドロキシ-1-メチル-1-プロピル)-ホスフィン酸、1,2-プロピレン-ビス-(1-ヒドロキシ-1-メチルエチル)-ホスフィン酸等が挙げられる。これらの有機リン化合物(1)は、単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。
【0047】
これらの中でも、好ましい有機リン化合物(1)は、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、tert-ブチルヒドロキシメチレンビスホスホン酸、メチレンビスホスホン酸、1-ヒドロキシエタン-1,1-ジホスホン酸、オキシドロン酸、エチリデンビスホスホン酸、プロピリデンビスホスホン酸、1-ヒドロキシプロピリデンビスホスホン酸、ブチリデンビスホスホン酸、1-ヒドロキシブチリデンビスホスホン酸、ヘプチリデンビスホスホン酸、ヘキシリデンビスホスホン酸、ペンチリデンビスホスホン酸、1-ヒドロキシヘキシリデンビスホスホン酸、ヘキシリデンビスホスホン酸、1-ヒドロキシ-4-メチルペンチリデンビスホスホン酸、1-ヒドロキシヘプチリデンビスホスホン酸等である。
【0048】
より好ましい有機リン化合物(1)は、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、tert-ブチルヒドロキシメチレンビスホスホン酸、1-ヒドロキシエタン-1,1-ジホスホン酸、オキシドロン酸、1-ヒドロキシプロピリデンビスホスホン酸、1-ヒドロキシブチリデンビスホスホン酸等である。
【0049】
さらに好ましい有機リン化合物(1)は、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、1-ヒドロキシエタン-1,1-ジホスホン酸である。
【0050】
本発明の難燃性木質材料組成物における有機リン化合物(1)の含有量は特に限定されないが、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、木質チップの乾燥質量に対して、11~37質量%が好ましく、13~32質量%がより好ましく、16~26質量%がさらに好ましい。
【0051】
本発明の難燃性木質材料組成物が後述の表層用難燃性木質材料組成物を含む場合、表層用難燃性木質材料組成物中の前記有機リン化合物(1)の含有量は、表層用木質チップの乾燥質量に対して、11~37質量%が好ましく、13~32質量%がより好ましく、16~26質量%がさらに好ましい。
【0052】
本発明の難燃性木質材料組成物が芯層用難燃性木質材料組成物を含む場合、芯層用難燃性木質材料組成物中の前記有機リン化合物(1)の含有量は、芯層用木質チップの乾燥質量に対して、0~37質量%が好ましく、3~32質量%がより好ましく、5~26質量%がさらに好ましい。
【0053】
(1-2)窒素化合物
本発明の難燃性木質材料組成物は、窒素化合物として、一般式(2):
【0054】
【化4】
[一般式(2)中、
R
3は、水素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、又はイソプロピル基を示す。
R
4、R
5、及びR
6は、同一又は異なって、水素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、フェニル基、o-トルイル基、m-トルイル基、又はp-トルイル基を示す。
R
7は、水素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、-C(=O)-NH
2、又は-C(=NH)-NH
2を示す。]
で表される化合物又はその塩(以下、「窒素化合物(2)」という場合もある。)を含有する。
【0055】
窒素化合物(2)の中で、好ましくは、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、一般式(2)において、R3、R4、R5、及びR6が水素原子であり、R7が、水素原子、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、-C(=O)-NH2、又は-C(=NH)-NH2である化合物である。
【0056】
より好ましい窒素化合物(2)は、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、一般式(2)において、R3、R4、R5、及びR6が水素原子であり、R7が、水素原子、-C(=O)-NH2、又は-C(=NH)-NH2である化合物である。
【0057】
さらに好ましい窒素化合物(2)は、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、一般式(2)において、R3、R4、R5、R6、及びR7が、水素原子である化合物である。
【0058】
具体的には、窒素化合物(2)として、例えば、グアニジン、アミノグアニジン、ジシアンジアミド、ニトログアニジン、1-ニトロソグアニジン、グアニル尿素、ビグアニド、メトホルミン、1-メチルグアニジン、1-エチルグアニジン、1-n-プロピルグアニジン、1-イソプロピルグアニジン、2-メチルグアニジン、2-エチルグアニジン、2-n-プロピルグアニジン、2-イソプロピルグアニジン、ペンタメチルグアニジン、1-フェニルグアニジン、1,3-ジフェニルグアニジン、1,2,3-トリフェニルグアニジン、1-(o-トリル)グアニジン、1-(o-トリル)ビグアニド等が挙げられる。これらの窒素化合物(2)は、単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。
【0059】
これらの中でも、好ましい窒素化合物(2)は、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、グアニジン、アミノグアニジン、ジシアンジアミド、ニトログアニジン、1-ニトロソグアニジン、グアニル尿素、ビグアニド等である。
【0060】
より好ましい窒素化合物(2)は、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、グアニジン、グアニル尿素、ビグアニド等である。
【0061】
さらに好ましい窒素化合物(2)は、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、グアニジンである。
【0062】
窒素化合物(2)は、塩であってもよい。窒素化合物(2)の塩として、例えば、一般式(2)で表される化合物の炭酸塩、塩酸塩、硝酸塩、硫酸塩、臭化水素塩、ヨウ化水素塩、スルファミン酸塩、チオシアン酸塩等が挙げられる。なお、本明細書において、窒素化合物には、窒素化合物の塩も含まれる。
【0063】
本発明の難燃性木質材料組成物に含まれる、有機リン化合物(1)と窒素化合物(2)との割合は、有機リン化合物(1)の酸価に対する窒素化合物(2)のモル当量で表される。前記割合は特に限定されない。例えば、前記窒素化合物(2)が、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、前記有機リン化合物(1)の酸価に対して0.7モル当量以上の量で含まれることが好ましく、0.85モル当量以上の量で含まれることがより好ましく、0.95モル当量以上の量で含まれることがさらに好ましい。その一方で、前記窒素化合物(2)が、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、有機リン化合物(1)の酸価に対して、1.6モル当量以下の量で含まれることが好ましく、1.3モル当量以下の量で含まれることがより好ましい。
【0064】
ここで、本明細書において、有機リン化合物(1)の酸価とは、pHが7~11の範囲内に現れる中和点(変曲点)を終点とし、該終点までに要する溶液量から算出される数値のことである。なお、酸価の測定は、JIS K 0070の電位差滴定法に準じて、該有機リン化合物(1)又はその溶液を試料として、滴定にアルカリ溶液を用いて行う。
【0065】
本発明の難燃性木質材料組成物における窒素化合物(2)の含有量は特に限定されないが、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、木質チップの乾燥質量に対して、9~33質量%が好ましく、12~28質量%がより好ましく、14~24質量%がさらに好ましい。
【0066】
本発明の難燃性木質材料組成物が後述の表層用難燃性木質材料組成物を含む場合、表層用難燃性木質材料組成物中の前記窒素化合物(2)の含有量は、表層用木質チップの乾燥質量に対して、9~33質量%が好ましく、12~28質量%がより好ましく、14~24質量%がさらに好ましい。
【0067】
本発明の難燃性木質材料組成物が芯層用難燃性木質材料組成物を含む場合、芯層用難燃性木質材料組成物中の前記窒素化合物(2)の含有量は、芯層用木質チップの乾燥質量に対して、0~33質量%が好ましく、2~28質量%がより好ましく、5~24質量%がさらに好ましい。
【0068】
(1-3)木質材料用難燃剤
本発明において、上記有機リン化合物(1)及び窒素化合物(2)は、それぞれ別個の木質材料用難燃剤として使用することもできるし、上記有機リン化合物(1)及び窒素化合物(2)を混合して木質材料用難燃剤として使用することもできる。
【0069】
この際、木質材料用難燃剤は、溶媒を加えることで、難燃剤溶液又は難燃剤懸濁液として用いることもできる。
【0070】
溶媒としては、水、メタノール、エタノール、酢酸エチル、アセトン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、二硫化炭素等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。
【0071】
難燃剤溶液又は難燃剤懸濁液における木質材料用難燃剤(有機リン化合物(1)及び/又は窒素化合物(2))の濃度は特に限定されない。難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、例えば、難燃剤溶液又は難燃剤懸濁液の総量を100質量%として、上記の木質材料用難燃剤(有機リン化合物(1)及び/又は窒素化合物(2))を、固形分換算で4質量%以上含むことが好ましく、8質量%以上含むことがより好ましく、15質量%以上含むことがさらに好ましい。濃度の上限値も特に限定されない。難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、例えば、難燃剤溶液又は難燃剤懸濁液の総量を100質量%として、上記の木質材料用難燃剤(有機リン化合物(1)及び/又は窒素化合物(2))を、固形分換算で60質量%以下の量で含むことが好ましく、50質量%以下の量で含むことがより好ましい。
【0072】
本発明において、木質材料用難燃剤は、窒素化合物(2)と有機リン化合物(1)とが結合して塩を形成することも可能であり、本発明に包含される。
【0073】
本発明の難燃性木質材料組成物における木質材料用難燃剤(有機リン化合物(1)及び/又は窒素化合物(2))の含有量は特に限定されないが、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、木質チップの乾燥質量に対して、20~70質量%が好ましく、25~60質量%がより好ましく、30~50質量%がさらに好ましい。
【0074】
本発明の難燃性木質材料組成物が後述の表層用難燃性木質材料組成物を含む場合、表層用難燃性木質材料組成物中の前記木質材料用難燃剤(有機リン化合物(1)及び/又は窒素化合物(2))の含有量は、以下の式(a)の添加率で20~80質量%が好ましい。この表層用難燃性木質材料組成物中の前記木質材料用難燃剤(有機リン化合物(1)及び/又は窒素化合物(2))の含有量は、以下の式(a)の添加率で、少なくする(例えば、20~70質量%、好ましくは25~60質量%、より好ましくは30~50質量%)とすることもできるし、多くする(例えば、70~80質量%)こともできる。
【0075】
【0076】
本発明の難燃性木質材料組成物が芯層用難燃性木質材料組成物を含む場合、芯層用難燃性木質材料組成物中の前記木質材料用難燃剤(有機リン化合物(1)及び/又は窒素化合物(2))の含有量は、以下の式(b)の添加率で0~70質量%が好ましく、5~60質量%がより好ましく、10~50質量%がさらに好ましい。
【0077】
【0078】
(1-4)木質チップ
本発明の難燃性木質材料組成物は、木質チップを用いている。
【0079】
木質チップは、チップ状であれば特に制限はない。例えば、木材を機械的に破砕若しくは切削し、又は化学的に処理して、切削状、破砕状等としたものが挙げられる。なかでも、強度等の観点から、原料チップを常法で粉砕処理すること等により小片化した小片化チップ状であることが好ましい。
【0080】
木質チップは、省資源又はリサイクルによる環境負荷低減の観点から、廃木材、解体材等の再生材から作られる再生材チップ又はその小片化チップを好ましく用いることができる。ここで本明細書において、再生材チップは前述の再生材を用いた原料チップのことを表す。
【0081】
木材の原産地については特に限定は無く、国産材、北洋材、南洋材等を用いることができる。木材の種類についても特に制限はなく、カエデ、カシ、キリ、クリ、ケヤキ、ブナ、カバ、ヤチダモ、スギ、ヒノキ、マツ、イチョウ、イブキ、ツガ等が挙げられる。
【0082】
また、後述する2層パーティクルボード、3層パーティクルボード等の多層パーティクルボードを製造する場合においては、異なる複数種の木質チップを組み合わせて用いることもできる。
【0083】
例えば、3層パーティクルボード又はそれ以上の層を有する多層パーティクルボードを製造する場合、木質チップとして、表層用木質チップ(以下、SL材と呼ぶ場合がある)及び芯層用木質チップ(以下、CL材と呼ぶ場合がある)を用いることが好ましい。
【0084】
表層用木質チップ(SL材)及び芯層用木質チップ(CL材)のそれぞれの大きさについては特に限定されないが、一般的に、芯層用木質チップ(CL材)は表層用木質チップ(SL材)よりも大きな木質チップが用いられる。
【0085】
このため、使用する表層用木質チップ(SL材)の幅は2mm以下が好ましい。また、使用する表層用木質チップ(SL材)の長さは5mm以下が好ましい。また、使用する表層用木質チップ(SL材)の厚さは1mm以下が好ましい。
【0086】
また、使用する芯層用木質チップ(CL材)の幅は30mm以下が好ましい。また、使用する芯層用木質チップ(CL材)の長さは40mm以下が好ましい。また、使用する芯層用木質チップ(CL材)の厚さは2mm以下が好ましい。
【0087】
表層用木質チップ(SL材)及び芯層用木質チップ(CL材)を使用する場合、本発明の難燃性木質材料組成物における表層用木質チップ(SL材)及び芯層用木質チップ(CL材)の質量比は特に限定されないが、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、例えば、表層用木質チップ(SL材)及び芯層用木質チップ(CL材)の総量を100質量%として、表層用木質チップ(SL材)の含有量を30~70質量%とすることが好ましく、40~60質量%とすることがより好ましい。また、同様に、芯層用木質チップ(CL材)の含有量を30~70質量%とすることが好ましく、40~60質量%とすることがより好ましい。
【0088】
(1-5)フェノール系接着剤
本発明の難燃性木質材料組成物は、フェノール系接着剤を用いることを特徴とする。
【0089】
本発明においては、製造されるパーティクルボードが、JIS A 5908に規定される13REG(U)タイプの規格、つまり、曲げ強度が13.0N/mm2以上であり、且つ、剥離強度が0.2N/mm2以上であることが好ましい。
【0090】
バインダー(接着剤)として、尿素・メラミン樹脂(メラミンユリア系樹脂)を使用した場合は、JIS A 5908に規定される13REG(U)タイプの規格には達することができず、特に、剥離強度、及び低ホルムアルデヒド放散性に劣る。また、熱圧した際にコール板及び熱盤を汚染するという不具合が発生するため、熱圧成形時のホットプレスへの付着を抑制することができない。
【0091】
本発明では、バインダー(接着剤)としてフェノール系樹脂を採用することにより、製造されるパーティクルボードが、JIS A 5908に規定される13REG(U)タイプの規格、つまり、曲げ強度が13.0N/mm2以上であり、且つ、剥離強度が0.2N/mm2以上である条件を満たすことができ、また、熱圧成形時のホットプレスへの付着も抑制することができる。
【0092】
本発明でフェノール系接着剤として使用出来るフェノール系樹脂としては、フェノール類とアルデヒド類とをアルカリ性物質を触媒として反応させた樹脂組成物であることが好ましい。このような樹脂組成物に使用されるフェノール類としては、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、カテコール、アルキルカテコール、レゾルシノール、アルキルレゾルシノール、ハイドロキノン、アルキルハイドロキノン、ビスフェノールA、ビスフェノールF等全てのフェノール類が使用可能であるが、性能とコストの面からフェノールを使用することが特に好ましい。アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、フルフラール等が使用可能であるが、性能とコストの面からホルムアルデヒドを使用することが特に好ましい。触媒としては、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の酸化物及び水酸化物を使用することが可能である。性能とコストの面から水酸化ナトリウムを使用することが特に好ましい。しかしながら、必ずしもアルカリ条件に限定されるものではない。例えば、蓚酸、塩酸、硫酸等の酸性触媒の存在下でフェノール類とアルデヒド類とを反応させたノボラック型のフェノール樹脂等を使用することも可能である。
【0093】
以上のフェノール系樹脂は、単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。
【0094】
なお、フェノール系樹脂は、フェノール系樹脂がアルカリ汚染しにくくパーティクルボードが変色しにくいうえに、縮合度が十分でありパーティクルボードの熱圧時間を短くしやすい観点から、pHは9.5~11.5が好ましく、10.0~11.0がより好ましい。なお、接着剤のpHは、希釈等を行わずに原液のまま測定することが一般的である。
【0095】
次に、フェノール系樹脂の不揮発分は、フォーミングマット(マット状成形物)の含水率を低くしやすく熱圧時間を短くしやすいうえに、苛性ソーダ溶液等のアルカリ溶液を触媒として製造しやすい観点から、48~52質量%が好ましく、49~50質量%がより好ましい。
【0096】
フェノール系接着剤の添加量については特に限定されないが、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、木質チップの乾燥質量に対して、5~30質量%が好ましく、5~20質量%がより好ましい。
【0097】
本発明の難燃性木質材料組成物が後述の表層用難燃性木質材料組成物を含む場合、表層用難燃性木質材料組成物中の前記フェノール系接着剤の含有量は、表層用木質チップの乾燥質量に対して、5~30質量%が好ましく、10~20質量%がより好ましい。
【0098】
本発明の難燃性木質材料組成物が芯層用難燃性木質材料組成物を含む場合、芯層用難燃性木質材料組成物中の前記フェノール系接着剤の含有量は、芯層用木質チップの乾燥質量に対して、5~30質量%が好ましく、5~20質量%がより好ましい。
【0099】
また、熱圧時間を短縮する目的で、フェノール系樹脂と硬化促進剤とを併用することもできる。
【0100】
使用できる硬化促進剤としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、プロピレンカーボネート等、炭酸イオンが解離する硬化促進剤が好ましい。これらの硬化促進剤は、単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。
【0101】
また、必要に応じて、フェノール系接着剤以外のその他の接着剤を追加で用いることもできる。
【0102】
このようなその他の接着剤として、例えば、イソシアネート系接着剤が挙げられる。
【0103】
イソシアネート系接着剤の種類は特に限定されないが、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トルエンジイソシアネート(TDI)、イソホロンジイソシエネート(IPDI)等を用いることができる。
【0104】
イソシアネート系接着剤の添加量については特に限定されないが、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、木質チップの乾燥質量に対して、1~15質量%が好ましく、2~8質量%がより好ましい。
【0105】
(1-6)難燃性木質材料組成物
本発明の難燃性木質材料組成物においては、木質チップが、上述した木質材料用難燃剤(有機リン化合物(1)及び窒素化合物(2))で難燃処理されている。よって、本発明の難燃性木質材料組成物においては、木質チップ中に、上述した木質材料用難燃剤(有機リン化合物(1)及び窒素化合物(2))を含有している。このため、後述のようにパーティクルボードを製造する際に、特に、剥離強度(接着性)、耐白華性等を向上させることができる。
【0106】
本発明の難燃性木質材料組成物においては、接着剤としてフェノール系接着剤を使用している。このため、後述のようにパーティクルボードを製造する際に、特に、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)等を向上させ、熱圧成形時のホットプレスへの付着を抑制することができる。
【0107】
本発明の難燃性木質材料組成物は、後述のようにパーティクルボードを製造する際に、JIS A 5908に規定される13REG(U)タイプの規格、つまり、曲げ強度が13.0N/mm2以上とすることが可能である。
【0108】
木質チップとして表層用木質チップ(SL材)を使用する場合は、本発明の難燃性木質材料組成物は、木質チップが表層用木質チップ(SL材)である表層用難燃性木質材料組成物を包含すること、つまり、木質材料用難燃剤、フェノール系接着剤、及び表層用木質チップを含む表層用難燃性木質材料組成物を包含することを意味しており、木質チップとして芯層用木質チップ(CL材)を使用する場合は、本発明の難燃性木質材料組成物は、木質チップが芯層用木質チップ(CL材)である芯層用難燃性木質材料組成物を包含すること、つまり、木質材料用難燃剤、フェノール系接着剤、及び芯層用木質チップを含む芯層用難燃性木質材料組成物を包含することを意味している。なかでも、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、本発明の難燃性木質材料組成物は、表層用難燃性木質材料組成物を含有することが好ましく、表層用難燃性木質材料組成物及び芯層用難燃性木質材料組成物の双方を含有することがより好ましい。
【0109】
本発明の難燃性木質材料組成物は、必要に応じて、有機リン化合物(1)及び窒素化合物(2)以外の公知の添加剤を含むことができる。このような添加剤としては、例えば、染料、着色顔料、消泡剤、分散剤、乳化剤、浸透剤、塩化合物等を挙げることができる。前記添加剤は、後述の工程(1)に使用される木質材料用難燃剤溶液(難燃剤溶液又は難燃剤懸濁液)中に添加しておくことにより、木質材料に難燃性以外の効果を付与することもできる。前記添加剤の添加量は、本発明の効果を阻害しない範囲で適宜調整することができる。
【0110】
2.難燃パーティクルボード
本発明の難燃パーティクルボードは、上述した本発明の難燃性木質材料組成物を含有することを特徴とする成形物である。具体的には、本発明の難燃パーティクルボードは、上述した本発明の難燃性木質材料組成物をマット状に成形した層(表層、芯層等)を少なくとも1層有する成形物である。よって、本発明の難燃パーティクルボードは、パーティクルボード中に、上述した有機リン化合物(1)、窒素化合物(2)及びフェノール系接着剤を含有する。これにより、本発明の難燃パーティクルボードは、熱圧成形時の耐白華性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、ホルムアルデヒドの低放散性及び難燃性を、いずれも高い次元で両立することができる。
【0111】
好ましい実施形態において、本発明は、下記規格(1)、規格(2)、規格(3)のいずれにも適合した難燃パーティクルボードを提供することができる。
規格(1):JIS A 5908に規定される13REG(U)タイプの規格を満たす曲げ強度および剥離強度、
規格(2):JIS A 5908において「F☆☆☆☆等級」に区分けされるホルムアルデヒド放散量、
規格(3):建築基準法施行令第1条第6号にて規定された難燃材料、同5号にて規定された準不燃材料、または、建築基準法第2条第9号にて規定された不燃材料。
【0112】
ここで、規格(1)は、曲げ強度が13.0N/mm2以上且つ剥離強度が0.2N/mm2以上であることを意味する。また、規格(2)は、JIS A 1460準拠により評価された3枚のパーティクルボードにおける各放散量の平均値が0.3mg/L以下、且つ、最大値が0.4mg/L以下であることを意味する。さらに、規格(3)は、ISO5660準拠によるコーンカロリーメーター試験において、以下の3つの基準を20分間以上満足するものが「不燃材料」であり、10分間以上かつ20分間より少なく満足するものが「準不燃材料」であり、および、5分間以上かつ10分間より少なく満たすものが「難燃材料」であることを意味する。ただし、コーンカロリーメーター試験中における放射照度は50kW/m2とする。
基準(1):総発熱量が8MJ/m2以下であること。
基準(2):最高発熱速度が10秒以上継続して200kW/m2を超えないこと。
基準(3):防火上有害な裏面まで貫通する亀裂および穴がないこと。
【0113】
また、熱圧成形時においてホットプレスへの付着がないことから、本発明の難燃パーティクルボードは生産性にも優れている。
【0114】
本発明の難燃パーティクルボードは、難燃処理が施されていないパーティクルボードと比べて、ISO5660-1準拠による総発熱量及び最大発熱速度が低減される。このことから、本発明の難燃性木質材料組成物は、パーティクルボードに、接炎後の延焼を抑制する効果、並びに接炎時の引火及び着火を抑制する効果を付与することができることがわかる。
【0115】
パーティクルボードの種類は特に限定されず、単層パーティクルボード、2層パーティクルボード、3層パーティクルボード、多層パーティクルボード等とすることができる。
【0116】
難燃化の対象であるパーティクルボードの形状は特に制限はなく、板状、弯曲状とすることができる。パーティクルボードの用途についても特に制限はなく、家具、住宅建築材料等をパーティクルボードとして使用することができる。
【0117】
3.難燃性木質材料組成物及び難燃パーティクルボードの製造方法
本発明の難燃性木質材料組成物の製造方法は、特に制限されず、例えば、
(1)前記木質材料用難燃剤を前記木質チップに添加する工程、及び
(2)前記工程(1)の後、前記フェノール系接着剤を、前記木質材料用難燃剤が添加された木質チップに添加する工程
を備えることができる。
【0118】
工程(1)において、木質材料用難燃剤を前記木質チップに添加する方法は公知の方法を使用することができ、例えば、注入、含浸、塗布等が挙げられる。なかでも、難燃性等の観点から、含浸及び注入が好ましい。
【0119】
いずれの場合であっても、前記木質材料用難燃剤を溶媒に溶解させた溶液又は分散させた懸濁液を用いることが好ましい。
【0120】
溶媒としては、上記したものを採用でき、具体的には、水、メタノール、エタノール、酢酸エチル、アセトン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、二硫化炭素等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。
【0121】
木質材料用難燃剤溶液(難燃剤溶液又は難燃剤懸濁液)の温度は特に限定されない。室温(15~25℃程度)でもよいし、必要に応じて、25~100℃の範囲に調節してもよい。
【0122】
含浸処理を行う方法は特に限定されず、加圧による含浸処理方法、減圧による含浸処理方法、常圧による含浸処理方法、及びこれらを組み合わせた含浸処理方法等が挙げられる。いずれの方法を用いることもできるが、前記木質材料用難燃剤を容易に注入しやすい観点から、少なくとも加圧による含浸処理方法又は減圧による含浸処理方法を含むことが好ましく、少なくとも減圧による含浸処理方法を含むことがより好ましい。加圧は通常200~3000kPa程度、好ましくは400~2000kPa程度で、減圧は通常0.1~50kPa程度、好ましくは2~30kPa程度で実施することができる。含浸処理時間は特に限定されず、難燃化処理を行う木質チップの大きさに合わせて適宜変更することができる。例えば、5分間~24時間程度とすることができる。
【0123】
本発明においては、必要とされる難燃性能等に応じて木質材料用難燃剤の添加量を適宜調節することができる。具体的には、木質材料用難燃剤の含有量が上記した範囲となるように調整することが好ましい。
【0124】
工程(1)を行うに際し、処理に供する木質チップは、予め乾燥させておくことが好ましい。乾燥方法は、天日乾燥、加熱炉を用いた強制乾燥等のいずれでもよい。
【0125】
工程(1)後の木質チップは、必要に応じて乾燥させることもできる。乾燥の温度は、通常30~150℃程度、好ましくは50~100℃程度で行うことができる。乾燥炉は、例えば、熱風式乾燥炉、赤外線式乾燥炉等を使用することができる。また、工程(1)後の木質チップは、乾燥させる前に、水分を含んだ状態で養生処理を行ってもよい。工程(1)後の木質チップに対して乾燥前に養生処理を行うことで、木質チップの内部まで木質材料用難燃剤が浸透し、難燃性能をさらに向上させることができる。
【0126】
工程(2)において、フェノール系接着剤を、前記木質材料用難燃剤が添加された木質チップに添加する方法は公知の方法を使用することができ、例えば、注入、含浸、塗布等が挙げられる。なかでも、剥離強度、低ホルムアルデヒド放散性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制、工程の簡略化等の観点から、塗布が好ましい。
【0127】
いずれの場合であっても、前記フェノール系接着剤を溶媒に溶解させた溶液又は分散させた懸濁液を用いることが好ましい。イソシアネート系接着剤も使用する場合は、当該溶液又は懸濁液中にイソシアネート系接着剤を含ませることが好ましい。
【0128】
溶媒としては、上記したものを採用でき、具体的には、水、メタノール、エタノール、酢酸エチル、アセトン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、二硫化炭素等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。
【0129】
フェノール系接着剤溶液(フェノール系接着剤溶液又はフェノール系接着剤懸濁液)の温度は特に限定されない。室温(15~25℃程度)でもよいし、必要に応じて、25~100℃の範囲に調節してもよい。
【0130】
塗布処理を行う方法は特に限定されず、噴霧による塗布処理方法、撹拌混合による塗布処理方法、及びこれらを組み合わせた塗布処理方法等が挙げられる。これらの塗布処理は、噴霧器などを用いて人手で行うこともでき、噴霧装置又は混合装置などを含む公知の装置(例えば、グルーブレンダー等)を使用して行うこともできる。いずれの方法を用いることもできるが、生産効率の観点から、公知の噴霧装置を使用した噴霧による塗布処理方法を含むことが好ましい。
【0131】
本発明においては、必要とされる剥離強度、低ホルムアルデヒド放散性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等に応じてフェノール系接着剤の添加量を適宜調節することができる。具体的には、フェノール系接着剤及びイソシアネート系接着剤の含有量が上記した範囲となるように調整することが好ましい。
【0132】
このようにして本発明の難燃性木質材料組成物を得ることができるが、この後、下記の工程(3):
(3)前記工程(2)の後の難燃性木質材料組成物を、加熱及び加圧する工程
を行うことで、本発明の難燃パーティクルボードを得ることができる。
【0133】
本発明では、加熱及び加圧する前に、本発明の難燃性木質材料組成物をフォーミングマットに成形することが好ましい。フォーミングマットの成形方法は、散布操作及び展開操作の順番で難燃性木質材料組成物をフォーミングマットに成形する方法等、公知のものを採用することができる。フォーミングマットの成形時において使用される木質チップの種類は、本発明の難燃性木質材料組成物単独であってもよく、本発明の表層用難燃性木質材料組成物及び本発明の芯層用難燃性木質材料組成物の二種類であってもよく、並びに、これら本発明の組成物いずれかに公知の木質チップをさらに含んだものであってもよい。具体的には、表層用木質チップ(SL材)及び芯層用木質チップ(CL材)を使用する、つまり、表層用難燃性木質材料組成物及び芯層用難燃性木質材料組成物を使用する場合は、例えば、表層用難燃性木質材料組成物、芯層用難燃性木質材料組成物及び表層用難燃性木質材料組成物の順で散布操作及び展開操作を繰り返すことにより、フォーミングマットに成形することができる。散布及び展開の各操作は人手で行うこともでき、フォーマー等公知の装置を用いることもできる。
【0134】
成形されたフォーミングマットにおける表層用難燃性木質材料組成物及び芯層用難燃性木質材料組成物の含有量は特に制限されないが、難燃性、低ホルムアルデヒド放散性、曲げ強度、剥離強度(接着性)、耐白華性、熱圧成形時のホットプレスへの付着抑制等の観点から、例えば、成形されたフォーミングマットの総量を100質量%として、表層用難燃性木質材料組成物の含有量を固形分換算で30~70質量%とすることが好ましく、40~60質量%とすることがより好ましい。また、同様に、芯層用難燃性木質材料組成物の含有量を固形分換算で30~70質量%とすることが好ましく、40~60質量%とすることがより好ましい。
【0135】
成形された前記フォーミングマットは、ホットプレス等を用いて平滑な板状に成形することにより、最終的に本発明の難燃パーティクルボードを得ることができる。ホットプレスは、多段熱盤方式及び連続プレス式のいずれも使用可能である。ホットプレスによる熱圧成形の条件は特に限定されず、例えば、温度は160~220℃、圧力は20~60kgf/cm2が好ましく、温度は160~220℃、圧力は25~50kgf/cm2が好ましい。ただし、1kgfは約9.8Nを意味する。熱圧成形工程の時間についても特に限定されず、例えば、得られる難燃パーティクルボードの厚さ1mmあたり12~25秒(つまり、12~25秒/mm)が好ましく、得られる難燃パーティクルボードの厚さ1mmあたり15~25秒(つまり、15~25秒/mm)がより好ましい。
【0136】
ホットプレスによる熱圧成形工程後、必要に応じて、得られた難燃パーティクルボードを養生する養生処理を行うこともできる。養生処理の時間については特に限定されず、たとえば、24~240時間とすることができる。養生処理を行うことで、接着剤の硬化反応が進行し、より強固な難燃パーティクルボードを得やすい。
【0137】
また、必要に応じて、難燃パーティクルボード表面を、サンダー等を用いて研磨する仕上げ工程を行うこともできる。
【0138】
本発明の難燃パーティクルボードは、難燃性に優れつつ、ホルムアルデヒドの放散を抑え、高い曲げ強度及び剥離強度を有し、且つ、白華の発生が抑えられている。よって、本発明の難燃パーティクルボードはそのまま、あるいは必要に応じて、表面に単板を貼り合わせた単板張りパーティクルボード、化粧パーティクルボード等として、住宅、店舗及びその他の建築構造物の内外装、家具材、土木基礎材等に利用することができる。また、本発明の難燃パーティクルボードの表面を公知の防水剤を用いて防水塗装して用いることも可能である。
【実施例0139】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を更に詳細に説明するが、これらの実施例により本発明の範囲が限定されるものではない。
【0140】
以下の実施例に用いる有機リン化合物(1)の酸価(KOHmg/g)を、JIS K0070 電位差滴定法に準じて測定した。滴定には、平沼産業株式会社製 平沼自動滴定装置COM-1700を用いた。
【0141】
以下の方法に従い、難燃性木質材料試験片(難燃パーティクルボード)を作製した。
【0142】
(1)木質材料用難燃剤溶液の調製
(調製例1)
60質量%の1-ヒドロキシエタン-1,1-ジホスホン酸(以下、「HEDP」と略記することがある)水溶液(酸価:508mg-KOH/g、東京化成工業(株)製)190.0g、及び水770.3gを容器に取り、溶解するまで攪拌した後、撹拌しながら炭酸グアニジン154.9g(東京化成工業(株)製;HEDPの酸価に対して1モル当量)を加え、木質材料用難燃剤水溶液(固体換算20質量%)を調製した。
【0143】
(比較調製例1)
60質量%のHEDP水溶液(酸価:527mg-KOH/g)237.0g、水527.9g、及び28質量%のアンモニア水(富士フイルム和光純薬(株)製;HEDPの酸価に対して1モル当量)135.1gを使用した以外は調製例1と同様にして、木質材料用難燃剤水溶液(固体換算20質量%)を調製した。
【0144】
(比較調製例2)
特許文献2(特開2007-055271号公報)を参考に、ホウ酸を主成分とする木質材料用難燃剤水溶液を調製した。水900gを容器の中に入れて90℃に加熱した後、硼砂(四硼酸ナトリウム10水塩;キシダ化学(株)製)350gとリン酸アルミニウム(キシダ化学(株)製)5gとホウ酸(キシダ化学(株)製)150gとを加えて液が透明になるまで攪拌し、さらに液温が92℃になるまで液を加熱することによって木質材料用難燃剤水溶液(固体換算36質量%)を調製した。
【0145】
(2)難燃パーティクルボードの製造
1.木質材料用難燃剤水溶液
実施例1~4及び比較例1では、調製例1の木質材料用難燃剤水溶液を使用し、比較例2~3では、比較調製例1の木質材料用難燃剤水溶液を使用し、比較例4~5では、比較調製例2の木質材料用難燃剤水溶液を使用した。
【0146】
2.接着剤
実施例1~4並びに比較例2及び4では、接着剤として、フェノール系接着剤(商品名:スミタックPL-91022((株)サンベーク製))及びイソシアネート系接着剤(ジフェニルメタンジイソシアネート)を使用した。また、比較例1、3及び5では、接着剤として、メラミンユリア系接着剤(商品名:スミタックMA-436((株)サンベーク製))を使用した。
【0147】
3.木質チップ
表層用木質チップ(SL材)としては、再生材チップを粉砕処理した長さ2mm×幅1mm×厚さ1mmの小片化チップを使用し、芯層用木質チップ(CL材)としては、再生材チップを粉砕処理した長さ10mm×幅10mm×厚さ1mmの小片化チップを使用した。SL材及びCL材の各数値はいずれも平均値である。
【0148】
(実施例1~4及び比較例1~3)
以下の表1に記載された組成の木質材料用難燃剤水溶液及び接着剤を使用することで、以下のとおり、実施例1~4及び比較例1~3の難燃パーティクルボードをそれぞれ作成した。
【0149】
上記SL材を表1に示す木質材料用難燃剤水溶液中に沈め、室温(20℃)又は45℃で一晩浸漬し含浸処理した。その後、含浸処理したSL材を上記木質材料用難燃剤水溶液から取り出し、室温(20℃)で4日間養生処理を行い、送風乾燥機に入れて60℃で恒量になるまで乾燥し、難燃処理を施したSL材を得た。なお、含浸処理は、実施例1~3及び比較例1~3は室温(20℃)で行い、実施例4は45℃で行った。
【0150】
また、上記CL材を表1に示す木質材料用難燃剤水溶液中に沈め、室温(20℃)又は45℃で減圧装置を用いて250hPaで30分間減圧した後、常圧に戻して室温(20℃)又は45℃で一晩浸漬し含浸処理した。その後、含浸処理したCL材を上記木質材料用難燃剤水溶液から取り出し、室温(20℃)で2日間養生処理を行い、送風乾燥機に入れて60℃で恒量になるまで乾燥し、難燃処理を施したCL材を得た。なお、含浸処理は、実施例1~2及び比較例1~3は室温(20℃)で行い、実施例4は45℃で行った。また、実施例3のCL材については難燃処理を行わずに使用した。
【0151】
次に、難燃処理を施したSL材及びCL材を、表1に示す接着剤水溶液を用いてグルーブレンダーによる塗布処理を行うことで、難燃処理を施し接着剤を塗布させたSL材(表層用難燃性木質材料組成物)及びCL材(芯層用難燃性木質材料組成物)を得た。
【0152】
この結果、難燃処理を施し接着剤を含浸させたSL材(表層用難燃性木質材料組成物)は、前記式(a)における木質材料用難燃剤の添加率が表1に示す数値となり、接着剤の含有量が、SL材の乾燥質量に対して13質量%となった。また、難燃処理を施し接着剤を含浸させたCL材(芯層用難燃性木質材料組成物)は、前記式(b)における木質材料用難燃剤の添加率が表1に示す数値となり、接着剤の含有量が、CL材の乾燥質量に対して11質量%となった。
【0153】
次に、難燃処理を施し接着剤を塗布させたSL材(表層用難燃性木質材料組成物)、難燃処理を施し接着剤を塗布させたCL材(芯層用難燃性木質材料組成物)、及び難燃処理を施し接着剤を含浸させたSL材(表層用難燃性木質材料組成物)の順で、フォーマーによる散布操作及び展開操作を繰り返すことにより、フォーミングマットに成形した。この際、難燃処理を施し接着剤を塗布させたSL材(表層用難燃性木質材料組成物)の含有量を49質量%とし、難燃処理を施し接着剤を塗布させたCL材(芯層用難燃性木質材料組成物)の含有量を51質量%とした。
【0154】
成形したフォーミングマットを、ホットプレスを用いて、温度160~220℃、圧力25~50kgf/cm2の条件で、得られる難燃パーティクルボードの厚さ1mmあたり15~25秒(15~25秒/mm)の熱圧成形を行い、平滑な板状に成形することにより、最終的に難燃パーティクルボードを得た。
【0155】
(比較例4)
比較調製例2に記載の木質材料用難燃剤水溶液と、フェノール系及びイソシアネート系接着剤水溶液を用いて木質チップに含浸処理を施したこと以外は実施例1と同様に、難燃パーティクルボードの製造を試みた。しかし、熱圧成形工程での木質チップの接着が不十分であるため、正常な形状のパーティクルボードを得ることができなかった。
【0156】
(比較例5)
比較調製例2に記載の木質材料用難燃剤水溶液と、メラミンユリア系接着剤水溶液を用いて木質チップに含浸処理を施したこと以外は実施例1と同様に、難燃パーティクルボードの製造を試みた。しかし、熱圧成形工程での木質チップの接着が不十分であるため、正常な形状のパーティクルボードを得ることができなかった。
【0157】
(3)試験評価
実施例1~3及び比較例1~3の難燃性木質材料試験片について、以下の発熱性試験、曲げ強度試験、剥離強度試験、ホルムアルデヒド放散量試験、耐白華性試験、及びホットプレス付着性試験を行った。なお、比較例4~5は、正常な形状のパーティクルボードを得ることができなかったため、以下の試験を行うことができなかった。
【0158】
[発熱性試験]
発熱性試験は、ISO5660に準拠して行った。コーンカロリーメーターにより試験を行い、以下の3つの基準に基づいて難燃性を評価した。なお、放射照度は50kW/m2とした。
基準(1):総発熱量が8MJ/m2以下であること。
基準(2):最高発熱速度が10秒以上継続して200kW/m2を超えないこと。
基準(3):防火上有害な裏面まで貫通する亀裂及び穴がないこと。
【0159】
上記3つの基準を20分間満たしたものを「不燃材料」とし、10分間満たしたものを「準不燃材料」とし、5分間満たしたものを「難燃材料」とし、いずれも満たさないものを「不合格」とした。結果を表2に示す。
【0160】
[曲げ強度]
曲げ強度は、JIS A 5908「7.6 曲げ強さ試験」に準拠して行った。強度が縦方向及び横方向ともに13.0N/mm2以上のものを「1」、それ以外のものを「0」とする。結果を表2に示す。
【0161】
[剥離強度]
剥離強度は、JIS A 5908「7.10 剥離強さ試験」に準拠して行った。強度が0.2N/mm2以上のものを「1」、それ以外のものを「0」とする。結果を表2に示す。
【0162】
[ホルムアルデヒド放散量]
ホルムアルデヒド放散量は、JIS A 1460及びJIS A 5908に準拠して行った。3枚のパーティクルボードにおける各放散量の平均値が0.15mg/L以下、かつ、最大値が0.2mg/L以下の場合を「2」、同平均値が0.15mg/Lより大きく0.3mg/L以下、且つ、同最大値が0.2mg/Lより大きく0.4mg/L以下の場合を「1」、上記いずれにも該当しない場合を「0」とする。結果を表2に示す。
【0163】
「耐白華性」
耐白華性については、成形工程後に得られたパーティクルボードを目視確認することで評価した。パーティクルボードに濡れまたは白い斑点が無い場合を「1」、それ以外の場合を「0」とする。結果を表2に示す。
【0164】
[熱圧成形時のホットプレスへの付着の有無]
ホットプレス付着性については、成形工程後に得られたパーティクルボードをホットプレスから取り外した直後において、該ホットプレス及び該パーティクルボードの状態を目視確認することで評価した。ホットプレスに付着物が無い状態で且つパーティクルボードの表面が平滑な状態である場合を「1」、それ以外の状態を「0」とする。結果を表2に示す。
【0165】
【0166】
【0167】
各実施例及び比較例並びに表2から明らかなように、本発明の難燃性木質材料組成物を用いた難燃パーティクルボードは、曲げ強度、剥離強度、低ホルムアルデヒド放散性、耐白華性、難燃性及びホットプレス付着性がいずれも高い次元で両立されていることが分かる。対して、接着剤をメラミンユリア系のものに変えた比較例1の難燃パーティクルボードは、剥離強度が低く、ホットプレスへの付着物も見られたことから、強度や生産性の観点から難燃パーティクルボードに適さないことが分かる。また、本発明以外の難燃剤(窒素化合物(2)を含まない難燃剤)を用いた比較例2及び3については、曲げ強度が低く、パーティクルボード表面に白華が発生しており、特に比較例2では剥離強度も低く、ホットプレスへの付着物も見られたうえに、比較例3ではホルムアルデヒドが大量に放散してしまうことから、強度や外観等の観点からパーティクルボードに適さないことが分かる。さらに、難燃剤をホウ素系のものに変えた比較例4及び5については、正常な形状の難燃パーティクルボードを得ることができず、難燃パーティクルボード生産ができないことが分かる。