JPH10305409A

JPH10305409A - イネ科植物リグニンを使用したボードとその製造方法

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Publication number: JPH10305409A
Application number: JP14837897A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kono; 剛河野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 1998-11-17
Also published as: WO1998048990A1; CN1254306A; CN1094090C; AU7082198A

Abstract

(57)【要約】【課題】植物系成分を使用しかつ合成樹脂接着剤が使
用されていないボードであって、強度性能と耐水性が優
れたボードを得る。【解決手段】リグノセルロース物質に、該リグノセル
ロース物質に対して０．２〜３０重量％のイネ科植物リ
グニンを添加混合し、加熱加圧して成板する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木材、草本類等の
リグノセルロース物質を基材としたパーティクルボー
ド、ファイバーボード等のボード及びその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のリグノセルロース物質を基材とす
るボードは、合成樹脂接着剤を使用しており、自然界で
分解されない、燃えた時に有害ガスが発生する等の問題
があった。また、一部の特殊な種類のボードを除き、尿
素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等、いずれもホ
ルムアルデヒドを原料とする接着剤が使用されており、
人体への危険性が指摘されている。

【０００３】それに対し、リグノセルロース物質を基材
とするボードを、合成樹脂接着剤を使用しないで製造す
る方法として、植物系成分を接着剤の代替に使用する試
みがある。

【０００４】例えば、特公平３−３１５６５号公報に
は、糖または澱粉を添加して水蒸気処理をほどこすボー
ドの製造法が開示されている。また、特開昭６０−３０
３０９号公報には、遊離の糖類を多量に含有するリグノ
セルロース物質を原料としたボードの製造法が開示され
ている。

【０００５】特公昭５９−１４３３８号公報には、粉砕
された植物葉を接着剤の代用品とするボードの製造法が
開示されている。

【０００６】また、稙物系成分としてリグニンを使用す
る方法が、上記特公平３−３１５６５号公報に開示され
ている。但し、この方法は糖または澱粉の添加を不可
欠とする。

【０００７】しかし、これらの植物系成分を合成樹脂接
着剤の代替とするボードは、合成樹脂接着剤を使用した
ボードに比べると強度性能と耐水性が十分ではなかっ
た。

【０００８】本発明者らは、先に、アオイ科靱皮繊維植
物を使用して、接着剤を使用しないで強度性能の優れた
ボードを得た（国際公開番号ＷＯ９６／１９３２８号公
報参照）。しかし、このボードは、耐水性が弱く、また
比重が０．６ｇ／ｃｍ^３に満たない軽量のものの強度が
低かった。

【０００９】一方、本発明者は、先に、イネ科植物パル
プの廃液を主成分とする接着剤を使用したリグノセルロ
ース系ボードを発明している（国際出願番号ＰＣＴ／Ｊ
Ｐ９６／０３２４０）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、植物系成分
を使用しかつ合成樹脂接着剤が使用されていないボード
であって、強度性能と耐水性が優れたボードを提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、イネ科植物
リグニンがリグノセルロース物質の接着に極めて有利で
あることを見いだした。リグニンは、工業的には、パル
プ廃液からの抽出によって生産されるが、日本及び西欧
諸国のパルプ生産は事実上木材パルプのみであったた
め、従来のリグニンの利用研究は木材リグニンに限られ
ていた。

【００１２】本発明者は、鋭意研究により、イネ科植物
リグニンを有効に使用して、優れた強度性能及び耐水性
を有するボードを得た。

【００１３】すなわち、本発明のボードは、リグノセル
ロース物質を加熱加圧して成板したボードであって、接
着剤が添加されておらず、かつ該リグノセルロース物質
の乾燥重量に対してイネ科植物リグニンが０．２〜３０
重量％添加されていることを特徴とするものである。

【００１４】本発明のボードに使用されるイネ科植物リ
グニンは、稲、麦、竹、さとうきび、アシ、コウリャン
等あらゆるイネ科植物のリグニンが対象となる。

【００１５】かかるイネ科植物リグニンは、イネ科植物
から直接抽出されたものであってももちろん良いが、パ
ルプ廃液から抽出したものが工業的に有利である。パル
プ廃液から抽出したリグニンを使用する場合、蒸解法の
種類は、クラフト法、亜硫酸法、ソーダ法等のいわゆる
ケミカルパルプ化法、セミケミカルパルプ化法、サーモ
メカニカルパルプ化法、有機溶媒法等いずれのものも使
用できる。

【００１６】イネ科植物リグニンの使用量は、基材とな
るリグノセルロース物質の乾燥重量に対して０．２〜３
０重量％、好ましくは２〜１５重量％である。

【００１７】本発明のボードの基材となるリグノセルロ
ース物質は、草本類、木材など、セルロース、ヘミセル
ロース、リグニンを主成分とするあらゆる物質が対象と
なるが、靱皮繊維植物の木質部の使用が好ましく、ケナ
フ及び亜麻の木質部の使用がより好ましい。尚、ここで
言う靱皮繊維植物とは、広義の麻に含まれる、茎部の靱
皮部が長繊維材料となる植物を指す。

【００１８】本発明では、リグノセルロース物質として
ケナフの使用が特に好ましいが、ケナフを使用すると比
重が０．２〜０．６ｇ／ｃｍ^３という軽量でありながら
強度性能と耐水性の優れたボードが得られる。

【００１９】上記リグノセルロース物質の形状は、チッ
プ状、フレーク状、繊維状、粉末状等の小片があげられ
るが、これに限定されるものではない。

【００２０】本発明のボードは、上記リグノセルロース
物質に上記イネ科植物リグニンを混合し、加熱加圧成形
して製造される。

【００２１】加熱加圧成形には、通常のホットプレスを
使用すれば良いが、これに限定するものではなく、例え
ば、蒸気噴射プレス、高周波プレス等を使用しても良
い。

【００２２】成形温度は、１８０〜２５０℃、好ましく
は２１０〜２４０℃である。成形温度が１８０℃を下回
ると、リグニンの熱硬化反応が不十分となるため好まし
くなく、また、成形温度が２５０℃を超えるとリグノセ
ルロース物質の劣化が起こり好ましくない。

【００２３】成形時間は、主に目的とするボードの厚
さ、成形温度及び使用するホットプレスの種類によって
異なる。成形圧は、主に目的とするボードの比重と厚さ
及び使用するホットプレスの種類によって異なる。

【００２４】尚、本発明においては、成形する際にリグ
ノセルロース物質の含水率を１０〜４０％しておくのが
好ましく、１５〜３０％しておくのがより好ましい。ま
た、特に、上記リグノセルロース物質のうちボードの表
層側に位置する乾燥重量で５０重量％のものの含水率を
１５〜６０％にするのが好ましい。上記好ましい含水率
の範囲でイネ科植物リグニンの熱硬化反応が効果的に行
なわれる。尚、本発明における含水率とは、リグノセル
ロース物質の乾燥重量に対する含有する水の重量％を言
う。

【００２５】

【作用】本発明のリグノセルロース系ボードが優れた性
能を発揮する理由は、イネ科植物リグニンの特殊な構造
にあると考える。

【００２６】木材等イネ科植物以外のリグニンはフェノ
ール骨格のオルソ位にメトキシ基を有するが、イネ科植
物のリグニンにはメトキシ基が存在しない。フェノール
の反応論では、フェノールはオルソ位またはパラ位に反
応活性を有すと言われており、オルソ位にメトキシ基が
存在しないフェノール骨格を持つイネ科植物リグニンは
反応性に富むと考えられる。

【００２７】また、リグノセルロース物質として靱皮繊
維植物の木質部を使用したものでより優れた性能のボー
ドが得られるのは、かかるイネ科植物のリグニンが靱皮
繊維植物の木質部に含有する遊離の糖類と共縮合反応を
行なうためであると考えられる。

【００２８】

【発明の実施の形態】次に実施例により本発明を更に詳
しく説明するが、本発明はこれによって限定されるもの
ではない。

【００２９】なお、本実施例及び比較例ではボードとし
てパーティクルボードの製造を行なったが、基材となる
リグノセルロース物質の小片は、ナイフリングフレーカ
ー（Ｐａｌｌｍａｎ）を使用し、刃出し０．６ｍｍで加
工したフレークを用いた。

【００３０】また、実施例ではイネ科植物リグニンとし
て、ソーダ蒸解法による麦ワラパルプ廃液から抽出した
リグニンの粉末を使用した。また、比較例１及び３で
は、木材リグニンとして、クラフト蒸解法による針葉樹
パルプ廃液から抽出したリグニンの粉末を使用した。

【００３１】又、実施例及び比較例では、ボードの強度
性能を調べるために曲げ強さを、耐水性を調べるために
吸水厚さ膨張率を測定した。曲げ強さは、ＪＩＳＡ
５９０８５．５に準拠し、５０×２００ｍｍのサイズ
にカットした３本の試験片の測定値の平均値で求めた。
吸水厚さ膨張率は、ＪＩＳＡ５９０８５．１０に
準拠し、５０×５０ｍｍのサイズにカットした３本の試
験片の測定値の平均値で求めた。

【００３２】以下の実施例１及び比較例１、２は、基材
としてケナフ木質部を使用した比重０．５ｇ／ｃｍ^３程
度の軽量のボードに関するものである。

【００３３】実施例１乾燥重量で２２０ｇのケナフ木質部の小片に、水を噴霧
して含水率を２５％とした後に、イネ科植物リグニンを
２２ｇ添加し混合した。かかる試料を、２２０ｍｍ角の
フォーミングボックスに手撤きしてマットフォーミング
した後、、５０ｃｍ角の成形可能な電熱ヒーター付油圧
プレスを使用し、１０ｍｍサイズのスペーサーを用い、
温度２２０℃、圧力５０ｋｇｆ／ｃｍ^２で、１５分間加
熱加圧することによって本発明のボードを製造した。こ
のボードの比重は０．４９ｇ／ｃｍ^３、曲げ強さは１
９．６Ｎ／ｃｍ^２、吸水厚さ膨張率は６％であった。

【００３４】比較例１イネ科植物リグニンの変わりに、木材リグニンを使用す
る以外は、実施例１と同じ方法でパーティクルボードを
製造した。このボードの比重は０．５０ｇ／ｃｍ^３、曲
げ強さは１４．２Ｎ／ｃｍ^２、吸水厚さ膨張率は２３％
であった。

【００３５】比較例２ケナフ木質部の乾燥重量を２４０ｇとし、リグニンを使
用せず、それ以外は、実施例１と同じ方法でパーティク
ルボードを製造した。このボードの比重は０．４９ｇ／
ｃｍ^３、曲げ強さは８．７Ｎ／ｃｍ^２、吸水厚さ膨張率
は４２％であった。

【００３６】以下の実施例２、３と比較例３、４は、基
材として亜麻木質部を使用したボードに関するものであ
る。

【００３７】実施例２リグノセルロース物質として、亜麻木質部を乾燥重量と
して３４０ｇ使用し、亜麻木質部の含水率を２２％と
し、イネ科植物リグニンを１７ｇ使用する以外は、実施
例１と同じ方法でパーティクルボードを製造した。この
ボードの比重は０．７５ｇ／ｃｍ^３、曲げ強さは２２．
４Ｎ／ｃｍ^２、吸水厚さ膨張率は９％であった。

【００３８】実施例３亜麻の木質部のうち、ボードの表層側に位置する乾燥重
量で５０重量％のものの含水率を３０％に、ボードの内
層側に位置する乾燥重量で５０重量％のものの含水率を
６％にする以外は、実施例２と同じ方法でパーティクル
ボードを製造した。このボードの比重は０．７４ｇ／ｃ
ｍ^３、曲げ強さは２５．８Ｎ／ｃｍ^２、吸水厚さ膨張率
は７％であった。

【００３９】比較例３イネ科植物リグニンの代わりに、木材リグニンを使用す
る以外は、実施例２と同じ方法でパーティクルボードを
製造した。このボードの比重は０．７５ｇ／ｃｍ^３、曲
げ強さは１４．９Ｎ／ｃｍ^２、吸水厚さ膨張率は１９％
であった。

【００４０】比較例４亜麻木質部の含水率を６％とし、イネ科植物リグニンの
代わりに濃度６０重量％の尿素樹脂接着剤を２８．３ｇ
（固形分１７．０ｇ）と硬化剤として濃度１０重量％の
塩化アンモニウムを２．８ｇを使用し、プレス温度を２
００℃、プレス時間を５分とする以外は、実施例２と同
じ方法でパーティクルボードを製造した。このボードの
比重は０．７４ｇ／ｃｍ^３、曲げ強さは１５．２Ｎ／ｃ
ｍ^２、吸水厚さ膨張率は３９％であった。

【００４１】比較例５比較例５は、従来の標準的なパーティクルボードに関す
る。含水率５％、乾燥重量３４０ｇの針葉樹の小片に、
濃度４０重量％のフェノール樹脂接着剤８５ｇ（固形分
３４ｇ）を噴霧し混合した。かかる試料を、２２０ｍｍ
角のフォーミングボックスに手撤きしてマットフォーミ
ングした後、、５０ｃｍ角の成形可能な電熱ヒーター付
油圧プレスを使用し、１０ｍｍサイズのスペーサーを用
い、温度２００℃、圧力５０ｋｇｆ／ｃｍ^２で、１５分
間熱圧することによってボードを製造した。このボード
の比重は０．７８ｇ／ｃｍ^３、曲げ強さは２１．４Ｎ／
ｃｍ^２、吸水厚さ膨張率は１３％であった。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果があ
る。（１）本発明のボードは、合成樹脂接着剤を使用してお
らず、有害物質を発生しない。（２）また、人体に安全である。（３）また、自然界で容易に分解できる。（４）本発明のボードは、優れた力学的強度を持つ。（５）本発明のボードは、優れた耐水性を持つ。（１）本発明のボードで、基材としてケナフを使用して
いるものは、軽量で、かつ強度性能と耐水性に優れる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リグノセルロース物質を加熱加圧して成
板したボードであって、接着剤が添加されておらず、か
つ該リグノセルロース物質の乾燥重量に対してイネ科植
物リグニンが０．２〜３０重量％添加されていることを
特徴とするボード。
【請求項２】上記イネ科植物リグニンが、パルプ廃液
から抽出されたものである請求項１のボード。
【請求項３】上記リグノセルロース物質が、靱皮繊維
植物の木質部である請求項１または２のボード。
【請求項４】上記リグノセルロース物質が、ケナフで
ある請求項１〜３いずれか１項のボード。
【請求項５】上記リグノセルロース物質が、亜麻であ
る請求項１〜３いずれか１項のボード。
【請求項６】リグノセルロース物質に、該リグノセル
ロース物質の乾燥重量に対して０．２〜３０重量％のイ
ネ科植物リグニンを添加混合し、１８０〜２５０℃の温
度で加熱加圧して成板することを特徴とするボードの製
造方法。
【請求項７】上記リグノセルロース物質の、成板時の
含水率を１０〜４０％にする請求項６の方法。
【請求項８】上記リグノセルロース物質のうち、ボード
の表層側に位置する乾燥重量で５０重量％のものの含水
率を１５〜６０％にする請求項６または７の方法。
【請求項９】上記イネ科植物リグニンが、パルプ廃液
から抽出されたものである請求項６〜８いずれか１項の
方法。
【請求項１０】上記リグノセルロース物質が、靱皮繊
維植物の木質部である請求項６〜９いずれか１項の方
法。
【請求項１１】上記リグノセルロース物質が、ケナフ
である請求項６〜１０いずれか１項の方法。
【請求項１２】上記リグノセルロース物質が、亜麻で
ある請求項６〜１０いずれか１項の方法。