JPH0647713A

JPH0647713A - リグノセルロースまたはこれを含む材料の成形方法

Info

Publication number: JPH0647713A
Application number: JP18593992A
Authority: JP
Inventors: Saburo Imoto; 三郎井本; Toshiyuki Machiyashiki; 俊行町屋敷; Akifumi Fukuoka; 章文福岡
Original assignee: Iida Kogyo KK
Current assignee: Iida Kogyo KK
Priority date: 1992-06-19
Filing date: 1992-06-19
Publication date: 1994-02-22

Abstract

(57)【要約】【構成】リグノセルロースまたはこれを含む材料を、
酸および、リグノセルロースに対し水より大なる膨潤力
を有する有機化合物の水溶液の存在下で、加熱圧縮する
リグノセルロースまたはこれを含む材料の成形方法。【効果】比較的低温で加熱・圧縮することができ、得
られた成形品は優れた機械的強度を有する。また、この
発明の方法では、接着剤を使用しないため、比重が低い
成形品を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リグノセルロースまた
はこれを含む材料の成形方法に関し、さらに詳しくは、
木材チップ等のリグノセルロースまたはこれを含む材料
を、酸と有機化合物含有水溶液の存在下に、加熱圧縮す
るリグノセルロースまたはこれを含む材料の成形方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、木材等のリグノセルロースま
たはこれを含む材料の成形は、先ず該材料を、粒状、粉
状、繊維状、ストランド状、チップ状、フレーク状、単
板状等の形状にした後、これを、尿素樹脂、メラミン樹
脂、フェノール樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリアク
リル酸エステル系樹脂等の樹脂系接着剤を多量に用い
て、加熱・加圧することにより行われてきた。

【０００３】更に別法として、リグノセルロースまたは
これを含む材料を、スチームにより１８０℃以上の高温
・高圧処理して繊維状にし、これを接着剤を用いて、フ
ァイバーボード等のボードに成形する方法も実施されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の接着剤を用いる
方法は、工業的な操作中に増粘して遂にはゲル化した
り、或いは皮膜化して各種のトラブルを生じ、更には関
連装置を汚してメンテナンスが繁雑になる等の難点があ
る。

【０００５】またリグノセルロースまたはこれを含む材
料を、スチームを用いて高温・高圧処理すれば、該リグ
ノセルロースが損傷を受けて暗褐色に変色し、成形品の
外観が原料の外観と著しく異なったものになる欠点を有
している。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、上記した従来技術のもつ欠点
を克服して、接着剤を使用することなく、リグノセルロ
ースまたはこれを含む材料を、比較的低温で加熱圧縮す
ることにより、機械的特性、外観が優れた成形品を与え
る方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を克服し、所期
の目的を好適に達成するため本発明は、リグノセルロー
スまたはこれを含む材料を、酸および、リグノセルロー
スに対し水より大なる膨潤力を有する有機化合物の水溶
液の存在下に、加熱圧縮することを特徴とする。

【０００８】本発明におけるリグノセルロースまたはこ
れを含む材料とは、リグニンを随伴して産出するセルロ
ース質材料、ないしは、リグニン、セルロース、ヘミセ
ルロースを含有する材料を指称し、代表的なものとして
木質材料、とうもろこしのバカス、イネわら、麦わら等
が挙げられる。また形状は、粒状、粉状、繊維状、スト
ランド状、チップ状、フレーク状、ゼファー状等、後に
述べる酸や溶剤との接触が容易な形態が好ましい。

【０００９】本発明は、従来の成形方法において使用さ
れていた接着剤を用いない点に最大の特徴が存する。す
なわち、本発明方法では、接着剤の代りとなる、材料中
に存在する親油性成分であるリグニンの接着効果を引き
出すために、酸と、有機化合物の水溶液を好適に組合せ
て用い、比較的低い温度で加熱・加圧成形する。用いら
れる酸は、無機酸および有機酸の何れであってもよく、
例えば硫酸、塩酸、リン酸等の無機酸、クエン酸、パラ
トルエンスルホン酸等の有機酸が挙げられるが、塩化ア
ンモニウムのように水に溶けて酸性を示すものであって
もよい。後に述べるように、リグノセルロースまたはこ
れを含む材料に吸着される、例えばベンゼンスルホン
酸、パラトルエンスルホン酸、フェノールスルホン酸等
を用いる方が効果的である。またカルボキシル基やスル
ホン酸等を含有する水溶性または水分散性の高分子化合
物、例えばポリビニルスルホン酸、ポリアクリル酸、ポ
リメタアクリル酸、スチレン−無水マレイン酸共重合
物、イソブチレン−無水マレイン酸共重合物等も好適に
使用し得る。

【００１０】酸を多く用いると成形時間の短縮化を図る
ことができ、また成形物の機械的強度、耐水性を向上さ
せることができるが、その反面として成形物の強度低
下、変色、汚染等の原因となるため、使用量は一定量以
下であることが好ましい。通常用いられる酸の量は、リ
グノセルロースまたはこれを含む材料に対し０.５〜５.
５重量％、好ましくは、１.０〜５.５重量％である。

【００１１】次に、有機化合物の水溶液につき説明する
と、この発明に用いる有機化合物の水溶液は、水より膨
潤力が大でなければならない。有機化合物としては、ア
セトン、ジオキサン、メチルセロソルブ、ｎ−プロピル
アルコール、ジメチルスルホキシド等が挙げられるが、
取り扱い上、８０℃以上の沸点を有するものが好まし
い。

【００１２】上記した有機化合物のうち、ジメチルスル
ホキシド、ジオキサンおよびメチルセロソルブについて
の各濃度の水溶液中で、室温(２０℃)における水を１０
０(％)としたときの、木材の相対容積膨潤値(％)を図１
に示す。この図から、各化合物水溶液の各濃度における
相対膨潤力が求められるが、本発明において「水より大
なる膨潤力」とは、この相対膨潤力が１００より大であ
ることを意味する。しかしながら、同一有機化合物の同
一濃度の水溶液でも、膨潤度は処理すべき材料、特に樹
種によって変わることから、使用すべき有機化合物の水
溶液は、使用する樹種について相対膨潤率１００以上と
なるものを選択する必要がある。成形時の取り扱い易
さ、特に、圧力や安全性の点から、有機化合物の濃度
は、３０重量％以下とすることが好ましい。

【００１３】酸を含有する有機化合物水溶液の存在下で
リグノセルロースまたはこれを含む材料を成形するに
は、この水溶液をスプレー法又は浸漬法等によってリグ
ノセルロースの繊維飽和点以上の量の該水溶液を含有さ
せて、１００〜１６０℃、好ましくは、１２０〜１４０
℃に加温し、加圧下で成形することが好ましい。ここで
繊維飽和点とは、細胞壁が結合水で飽和されて完全に膨
潤し、かつ自由水のない状態のことであり、樹種によっ
て若干の違いはあるが、平均すると２８〜３０％であ
る。該水溶液をリグノセルロースまたはこれを含む材料
に対し過度に含有せしめると、成形時間が著しく長くな
るので、一般には、リグノセルロースまたはこれを含む
材料に対し、５０〜８０重量％の含有量が好ましい。ま
た、該水溶液中の酸の濃度は、３重量％以下とすること
が好ましい。例えば、パラトルエンスルホン酸の場合、
０.７重量％の添加で充分であるが、塩化アンモニウム
の場合には１.５〜３.０重量％添加する。

【００１４】成形時の圧締圧力は、目的とする製品の比
重によって異なるが、通常５〜５０kg/cm²、好ましくは
１０〜２０kg/cm²である。

【００１５】本発明におけるリグノセルロースまたはこ
れを含む材料の処理において、必要であれば、従来の接
着剤を併用することは可能である。このときは、該接着
剤の使用量を充分に低減させることができるので好適で
ある。

【００１６】以下、実施例および比較例を挙げて、本発
明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に
限定されるものではない。実施例１杉板を繊維に沿って縦に割裂し、更にこれを圧延して、
のしイカに似た網状のシート(いわゆる「ゼファーシー
ト」)にし、このゼファーシート０.７kgを１重量％のパ
ラトルエンスルホン酸を含有するメチルセロソルブ２０
重量％水溶液１.３リットルに１０分間浸漬して引き上
げ、処理前のゼファーシートに対し８０重量％の液を含
有した湿潤ゼファーシートを得た。これらのゼファーシ
ートを重ねてマットとし、このマットを１２０℃の温
度、２０kg/cm²の圧力下、９０分間加熱圧縮してボード
を作製した。得られたボードの比重、強度および水膨潤
性を測定し、その結果を下記表１に示す。

【００１７】比較例１１重量％のパラトルエンスルホン酸を含有するメチルセ
ロソルブ２０重量％水溶液の代りに水を用いた以外は、
実施例１と同様にしてボードを得た。かくして得られた
ボードの比重、強度および水膨潤性を測定し、その結果
を下記表１に示す。

【００１８】比較例２１重量％のパラトルエンスルホン酸を含有するメチルセ
ロソルブ２０重量％水溶液の代りに、メチルセロソルブ
２０重量％水溶液を用いた以外は、実施例１と同様にし
てボードを得た。かくして得られたボードの比重、強度
および水膨潤性を測定し、その結果を下記表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】表１のデータから明らかなとおり、本発明
の方法で得られたボードの機械的強度および水膨潤率
は、浸漬液としてただの水又はメチルセロソルブ２０重
量％水溶液を用いた比較例１又は２の方法によって得ら
れたボードのそれらに比べて非常に優れていることが判
る。

【００２１】実施例２ストランド状の桧０.７kgに、０.７重量％のパラトルエ
ンスルホン酸を含有するジメチルスルホキシド３０重量
％水溶液を０.３５kg(桧に対して５０％)スプレー塗布
した後に、マットにした。得られたマットを１５０℃の
温度、２０kg/cm²の圧力下で９０分間加熱圧縮しボード
を得た。得られたボードの性質は次のとおりである。比重：０.７５、曲げ強度：６７７kg/cm²、曲げ弾性率：１５１×１０³kg/cm²、水膨潤率：６７重
量％。

【００２２】実施例３ストランド状の桧０.７kgを、パラトルエンスルホン酸
０.７重量％を含有するメチルセロソルブ１０％水溶液
に浸漬し、該水溶液の桧の重量に対し７０重量％含有せ
しめた後、マットにした。得られたマットを、１２０℃
の温度、１０kg/cm²の圧力下、９０分間加熱圧縮し、比
重０.７のボードを作製した。このボードの機械的強度
は、曲げ強度４３４kg/cm²、曲げ弾性率１４４×１０³
kg/cm²であり、水膨潤率は６０重量％であった。

【００２３】実施例４ストランド状の桧０.７kgを、２重量％のイソブチレン
−無水マレイン酸共重合物((株)クラレの登録商標「イソ
バン-１０４」)を含有するジオキサン２０％水溶液に浸
漬し、該水溶液の桧の重量に対し７５重量％含有せしめ
た後、マットにした。得られたマットを、１２０℃の温
度、１０kg/cm²の圧力下、９０分間加熱圧縮し、比重
０.８のボードを作製した。このボードの機械的強度
は、曲げ強度４４０kg/cm²、曲げ弾性率１７１×１０³
kg/cm²であり、水膨潤率は６４重量％であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】桧材の、有機化合物濃度(水溶液中の重量％)と
相対容積膨潤値(％)の関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リグノセルロースまたはこれを含む材料
を、酸および、リグノセルロースに対し水より大なる膨
潤力を有する有機化合物の水溶液の存在下で、加熱圧縮
することを特徴とするリグノセルロースまたはこれを含
む材料の成形方法。
【請求項２】リグノセルロースまたはこれを含む材料
を、酸を含有する、リグノセルロースに対し水より大な
る膨潤力を有する有機化合物の水溶液で処理した後に、
加熱圧縮する請求項１記載の方法。
【請求項３】有機化合物の水溶液の量がリグノセルロ
ースまたはこれを含む材料の繊維飽和点以上である請求
項１記載の方法。
【請求項４】加熱圧縮を１００〜１６０℃で行う請求
項１記載の方法。
【請求項５】有機化合物の水溶液中の酸の含有量が３
重量％以下である請求項２記載の方法。