JP2006007534A - セルロース系繊維板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セルロース系材料に、リグニン系材料及び多官能性化合物を混合させ、熱板を押圧することにより加熱しながら圧締するホットプレス法により所定の形状に成形してセルロース系繊維板を製造する。又は、リグニン系材料及び多官能性化合物を有機溶媒に溶解混合し、予めホットプレス法により所定の形状に成形したセルロース系材料に含浸させ、溶媒を留去したのちに加熱及び加圧することによってセルロース系板を製造する。
【選択図】なし
Description
本発明の方法は、セルロース系材料にリグニン系材料及び多官能性化合物を添加(混合)して調製した三成分系組成物を、所定板形状に熱圧成形(ホットプレス成形)することを基本的構成とする。ここで、三成分組成物の調製を、さらに、有機溶剤を添加して行うことも可能である。
本発明方法は、セルロース系材料を所定板状形状に成形して予備成形体とし、該予備成形体を、リグニン系材料及び多官能性化合物を有機溶媒に分散させて調製した含浸液に浸漬させた後、前記有機溶媒を留去させることを基本とする。ここで、予備成形体を、前記有機溶媒を残存(例えば、10〜50%)させた状態で、さらにプレス成形(ホットプレスを含む。)
上記予備成形体の成形方法は、特に限定されず、抄造法(湿式プレス法)、ニードルロック法など任意である。ここで、「抄造法」とは、例えば、古紙を水中で解繊して、抄造後、金属板で挟着し賦形した後、金網等を用いて脱水していわゆるファイバーモールドを得る方法をいう。
(1)セルロース系材料(繊維素資材)としては、下記例示のものを使用できる。ここでセルロース系材料とは、セルロースを全部又は主体としたものをいう。
本発明で用いるリグニン系材料は、リグノセルロース材料を原料とし、これからセルロースを除去した後の残渣分などの形態で得られる材料を示す。このようなリグニン系材料では、セルロースの除去方法及び残渣の回収方法などによってリグニンの形態が変化するので、リグニン系材料に含まれるリグニン由来の成分は異なってくるが、上記のリグニン基本骨格を有している。従って、リグニン系材料は、木質のリグニン又はリグニン由来の成分を含んだ材料である。
(3)多官能性化合物としては、リグニン系材料のもつOH基と反応する反応基(官能基)を持つ化合物を使用できる。
ノボラック型/レゾルシン型エポキシ化合物:フェノールノボラックやクレゾールノボラック
脂環エポキシ化合物:ビニルシクロヘキセンジオキシド、ジシクロペンタジエンオキシド。
イミダゾール系化合物:2−エチルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾールの及びそれらの誘導体
その他;DBU(1,8−ジアザビシクロウンデセン−7)又はそのフェノール塩、6−ジブチルアミノ−1,8−ジアザビシクロウンデセン−7
(4)有機溶媒としては、多官能性化合物に対して実質的な反応性を示さず、加熱することなくリグニン系材料及び多官能性化合物を溶解させるものを使用できる。例えば、低級アルコール類は、多官能性化合物の反応基と反応してしまうおそれがあり、不適である。
エーテル類:テトラヒドロフラン(63〜68℃)(200ppm)、テトラヒドロピラン(88℃)(−)、
エステル類:酢酸メチル(31.5℃)(100ppm)、酢酸エチル(75〜80℃)(200ppm)、酢酸ブチル(75〜80℃)(−)。
広葉樹ミキサー解繊したバージンパルプ
<リグニン系材料>
特開2001−131201号公報第10柱の実施例1に記載の下記方法によりより製造したリグノフェノール誘導体
「p−クレゾール(0.4g)をアセトン(10g)に溶解し、木粉(1g)に加え、数時間放置した。濾過により過剰量のp−クレゾールとアセトンを除去した。この際、木粉内に残留させるp−クレゾールの量はリグニンユニットあたり3モル倍とした(等モル倍以上であればよい)。得られたp−クレゾールが収着した木粉に72%硫酸(10ml)を加え、約1時間激しく攪拌した。次いで、10mlの不活性低沸点有機溶媒(n−ヘキサン、ベンゼン、トルエンまたはキシレン)を加えて約10分間激しく攪拌した。反応液を全て遠心管に移し、3500rpm、25℃で10分間遠心分離した。反応混合物は未反応フェノール誘導体を含む有機相(上層)、バンド状に凝集したリグノフェノール画分(中間層)、炭水化物を溶解した硫酸相(下層)の3層に分離した。4種の不活性低沸点有機溶媒のいずれを用いた場合においても、上層は無色透明であり、中間層には茶色の固層がバンド状に形成され、下層は透明な黄色であった。
<ポリイソシアナート化合物>
HMDI・・・ヘキサメチレンジイソシアナート
LTI・・・2−イソシアナートエチル−2,6−ジイソシアナートカプロエート(略称:リジントリイソシアナート)(協和発酵社製)
<実施例1−1>
500mLのナスフラスコに脱水テトラヒドロフラン200mLを入れ、セルロース系材料を37.5g(75%)、リグニン系材料を12.5g(25%)とし、前記2種の材料合計量100部に対してHMDIを2.5部(1.25g)を投入し、室温で約10min、攪拌棒を用いて手動で攪拌混合した。
実施例1−1において、HMDIを5.0部(2.5g)とした以外は、同様にして、本実施例の繊維板を調製した。
実施例1−1において、HMDIを7.5部(3.75g)とした以外は、同様にして本実施例の繊維板を調製した。
実施例1−2において、脱水THFを工業用アセトンに代えるとともにHMDIをLTIに代えた以外は、同様にして本実施例の繊維板を調製した。
実施例1−4において、LTIをLDIに代えた以外は、同様にして本実施例の繊維板を調製した。
実施例1−4において、LTIを「EPICLON 725」(E1)に代えた以外は、同様にして本実施例の繊維板を調製した。
実施例1−6において、E1を「CY192−1」(E2)に代えた以外は、同様にして本実施例の繊維板を調製した。
実施例1−6において、E1を「CY177」(E2)に代えた以外は、同様にして本実施例の繊維板を調製した。
実施例1−1において、ポリマー材料(主剤)として、セルロース系材料(A)のみの50.0g(100%)とした以外は、同様にして本比較例の繊維板を調製した。
実施例1−1において、得られた混合物中のテトラヒドロフランがほとんどなくなるまでエバポレータを用いた減圧留去により濃縮した以外は同様にしてポリマー組成物を調製した。該ポリマー組成物を同様にして、熱圧プレスにより本比較例の繊維板を調製した。
比較例2において、架橋剤(硬化剤)としてのHMDIを添加しなかった以外は、同様にして、本比較例の繊維板を調製した。
比較例3において、混合物全体の30%程度になるまでエバポレータを用いた減圧留去により濃縮してポリマー組成物を調製した。該ポリマー組成物を同様にして、熱圧プレスにより本比較例の繊維板を調製した。
300mLの三角フラスコにリグニン系材料15.0gと工業用アセトン85mLをいれ、マグネチックスターラーを用いて約1時間攪拌し、完全にリグニン系材料を溶解させ含浸液とした。この含浸液90mLを100mLのバイアルに入れ、上記で作製した曲げ試験片を約60min浸漬後、該含浸液から取り出した試験片は裏表を交互に回転させながら風乾して本比較例の繊維板を調製した。
上記比較例の含浸液に、さらにHMDI:3.0gを添加し、10min攪拌することにより本得られた溶液を含浸液とした。上記比較例と同様に曲げ試験片を浸漬、風乾させた後、140℃×30min熱プレスを行って、本実施例の繊維板を調製した。このときの、熱プレスの圧力計は、0.32MPa(3.3kg/cm2)を示していた。
Claims (14)
- セルロース系材料にリグニン系材料及び多官能性化合物を添加して調製した三成分系組成物を、所定板形状に熱圧成形(ホットプレス成形)することを特徴とするセルロース系繊維板の製造方法。
- 前記多官能性化合物として、ポリイソシアナート化合物及びポリエポキシ化合物のいずれか一方又は双方を選択することを特徴とする請求項1記載のセルロース系繊維板の製造方法。
- 前記ポリイソシアナート化合物として、リジンジイソシアナート、リジントリイソシアナート等のリジン誘導体系の群から選択した1種又はそれらの混合物を使用することを特徴とする請求項2記載のセルロース系繊維板の製造方法。
- 前記三成分系組成物において、前記セルロース系材料及び前記リグニン系材料の合計量100質量部に対する前記多官能性化合物の添加量を0.1〜50質量部の範囲で設定することを特徴とする請求項1、2又は3記載のセルロース系繊維板の製造方法。
- 前記三成分系組成物において、前記セルロース系材料と前記リグニン系材料の混合比を、前者/後者(質量比)=99/1〜50/50の範囲で設定することを特徴とする請求項1〜4いずれかに記載のセルロース系繊維板の製造方法。
- 前記三成分系組成物の調製を、さらに有機溶剤を添加して行うことを特徴とする請求項1〜5いずれかに記載のセルロース系繊維板の製造方法。
- 前記三成分系組成物における有機溶剤含量10〜50質量%の範囲で設定して熱圧成形を行うことを特徴とする請求項6記載のセルロース系繊維板の製造方法。
- 前記熱圧成形の条件を、温度100〜200℃、圧力1.0〜15.0MPaの範囲で設定することを特徴とする請求項1〜7いずれかに記載のセルロース系繊維板の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれかに記載した製造方法によって製造されてなることを特徴とするセルロース系繊維板。
- セルロース系材料を所定板状形状に成形して予備成形体とし、該予備成形体を、リグニン系材料及び多官能性化合物を有機溶媒に分散させて調製した含浸液に浸漬させた後、前記有機溶媒を留去させて製造することを特徴とするセルロース系繊維板の製造方法。
- 前記多官能性化合物として、ポリイソシアナート化合物及びポリエポキシ化合物のいずれか一方又は双方を選択することを特徴とする請求項10記載のセルロース系繊維板の製造方法。
- 前記ポリイソシアナート化合物として、リジンジイソシアナート、リジントリイソシアナート等のリジン誘導体系の群から選択した1種又はそれらの混合物を使用することを特徴とする請求項11記載のセルロース系繊維板の製造方法。
- 前記含浸液の調製を、前記リグニン系材料濃度を1〜200g/dm3、前記多官能性化合物濃度を1〜200g/dm3の各範囲に設定して行うことを特徴とする請求項10、11又は12記載のセルロース系繊維板の製造方法。
- 請求項10〜13のいずれかに記載した製造方法によって製造されてなることを特徴とするセルロース系繊維板。
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