JP2008162997A - フェノール化リグニンの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フェノール誘導体の存在下でリグノセルロース物質を濃酸処理する抽出工程と、該抽出工程の後にフェノール誘導体の存在下で希酸溶液で熱処理する精製工程とを有することを特徴とする。抽出工程では酸濃度を60〜80%とし、精製工程は酸濃度20〜40%、温度90〜100℃で行う。精製工程後に固液分離し、洗浄工程として中和処理を含み、該中和処理の後に濾過処理を行なう。
【選択図】図1
Description
以下に、本発明の第1の実施方法を説明する。本実施方法は、洗浄工程を除いて概念的に示した図1のフロー図のように、リグノセルロース物質である原料を、濃酸で処理する抽出工程と希酸で処理する精製工程とを経て精製フェノール化リグニンを得ている。
以下に、本発明を順を追ってさらに詳しく説明する。先ず、リグノセルロース物質を処理する処理溶液を用意する。この処理溶液は、フェノール誘導体を濃酸溶液中に添加して得られる。この際のフェノール誘導体の添加量は、原料(リグノセルロース物質)の重量に対して5%〜25%程度が好ましく、10〜20%がより好ましい。フェノール誘導体の添加量が5%より少ないと、後の抽出工程工程においてセルロースとのグラフト化が不十分となって、リグニンの自己縮合率が高くなる。一方、フェノール誘導体の添加量が25%より多いと、精製工程が終了した時点での未反応フェノールの残存量が多くなり、コストの無駄となるからである。
上記のようにして処理溶液を調整できたら、当該処理溶液に原料としてのリグノセルロース物質を混入し、所定時間攪拌する。この際、先の処理溶液調製工程にて処理溶液を加熱しておいた場合は、その加熱温度を維持しておく。この抽出工程においては、リグノセルロース物質中に存在するセルロースが主加水分解されて多糖の形態で処理溶液中に溶出する。その際、リグノセルロース物質中に存在するリグニンは部分的に解縮合し得るが、処理溶液中のフェノール誘導体が常にリグニンの付近に存在するため、分離したリグニンの側鎖に即座にフェノール誘導体が化学結合(グラフト化)し、リグニンの自己縮合を抑制して安定化を図ることができる。これにより、最終的に得られるフェノール化リグニンの熱流動性を低くすることができるため、例えば接着剤として活用する場合などに有効となる。なお、処理溶液を所定温度に加熱してフェノール誘導体を濃酸溶液中に均一に溶解させていれば、リグノセルロース物質の内部にまでフェノールがよく浸透し、リグノセルロース物質の内外部でのリグニンの自己縮合の抑止度のばらつきを小さくすることができる。
精製工程は、抽出工程である程度のセルロースを溶出させた後、残存する未分解のセルロースをより溶出し易い単糖の形態にまで加水分解して確実に分離溶出させるための工程であると共に、金属元素などのその他の不純物もより確実に溶出除去するための工程でもある。精製工程では、リグノセルロース物質中のセルロース量が少ないこと、すなわちセルロースと分離してクラフト化する必要のあるリグニンが少量であることにより、フェノール誘導体の添加量も先の抽出工程よりも少量でよい。
精製工程を経た後は、フェノール化されたリグニンが固相分として抽出される。そこで、処理溶液から固相分としてのフェノール化リグニンを分取するために、固液分離する必要がある。その固液分離方法としては、デカンテーションや遠心分離により行うことができる他、フィルタープレスも好適であるし、通常の濾過でもよい。
固液分離により液相分と固相分とを分離しても、得られた固相分には未だ多くの処理溶液が含まれており、この処理溶液には溶出した糖質や金属元素のほか、未反応フェノールや酸が溶解しているので、これらの不純物を完全に除去してリグニンの純度を高めるために洗浄工程が必要である。その洗浄工程として、代表的には水洗処理がある。水洗処理としては、得られた固相分をこれよりも十分に多くの量の水に再度混合分散させた後に、濾過等を行って脱水したり、通水洗浄したりできる。また、固相分を水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムなどのアルカリ溶液中に混合分散して酸を中和処理することも好適である。中和処理は必須ではないが、酸を有効に除去できる点で有用である。中和処理もアルカリ溶液中に固相分を分散して行なうので、そのまま乾燥するのでは水分過多状態となり多くの時間とエネルギーコストを要する。そこで、余分な水分を除去するために中和処理後に濾過処理することが好ましい。本第1の実施方法では、精製工程によって糖質を確実に除去できているので、中和処理を行なってもフェノール化リグニンが濾紙に目詰まりすることなく良好に自然濾過することができる。これは、固相分に糖質が残存していると、当該糖質がフェノール化リグニンに付着して親水性となる。そして、中和処理にてpHが上昇すると、アルカリ領域で溶融する性質のフェノール化リグニンはその粒が細かくなると考えられる。そのために、従来方法ではフェノール化リグニンが濾紙に目詰まりするので濾過が不可能であった。
洗浄工程により不純物を洗浄できたら、必要に応じて余分な水分を除去するため乾燥することで、リグノセルロース物質から単離された純度の高いフェノール化リグニンを得ることができる。この場合は、上述のように濾過処理を行なっておくとよい。乾燥方法としては、自然乾燥でもよくファンなどによる送風乾燥でもよい。送風乾燥の場合は、冷風乾燥や温風乾燥でもよいが、リグニンの変性のおそれから熱風乾燥は避けた方がよい。但し、この乾燥工程は必須の工程ではなく、固液分離後、もしくは洗浄工程後の固相分をそのまま接着剤等に応用することも考えられる。
本発明のフェノール化リグニンは、上記第1の実施方法のほか、図2のフローに示すような第2の実施方法によっても得ることができる。第1の実施方法と第2の実施方法とでは、濃酸処理による抽出工程を行うまでは同様であるが、その後一旦固液分離して洗浄工程を経た未精製(粗)フェノール化リグニンを得た後に、当該未精製フェノール化リグニンを精製工程で精製している点が異なる。さらに、固液分離方法や洗浄方法も先の第1の実施方法と同様に行うことができるが、第2の実施方法では精製工程を高温条件下の熱水により処理する熱水処理工程である点が、先の第1の実施法方法と大きく異なる点である。したがって、以下では、第1の実施方法と異なる精製工程(熱水処理工程)を中心に説明する。
実施例1は、本発明の第1の実施方法に係る実施例であり、そのフローを図3に示す。図3に示されるように、実施例1では、抽出工程と精製工程とを同じ容器内で行う連続方式である。実施例1での原料となるリグノセルロース物質には、成長が早い植物として知られるケナフを使用した。そして、フィノール化リグニンの精製に当たっては、ケナフの靭皮を除去した芯材(ケナフコア)を、長径2mm以下の大きさに粉砕したものを15kg用意した。また、酸として硫酸を、フェノール誘導体としてフェノールを使用した。
実施例2は、本発明の第1の実施方法に係る別実施例であり、そのフローを図4に示す。実施例2は、抽出工程と精製工程とを異なる容器内で行うバッチ方式であり、図4に示されるように、抽出工程から精製工程へ移行する前に固液分離を行っている。これは、抽出工程で使用する容器の容積が小さいため、若しくは一度の処理量を多くするため、抽出工程での処理溶液にそのまま水を添加して希釈すると、処理溶液が容器から溢れてしまうような場合に、有用である。
実施例3は、本発明の第2の実施方法に係る実施例であり、そのフローを図5に示す。実施例3でも、先の実施例1と同じ原料及び処理溶液を使用した。そして、精製工程以外、すなわち抽出工程、固液分離、洗浄工程、及び乾燥を実施例1と同様に行って、図5に示されるように、一旦未精製のフェノール化リグニンを得た。
本比較例1は、上記特許文献1に記載された発明に相当するものであり、先の実施例1において精製工程を除いた製造方法により作製した。つまり、原料として長径2mm以下に粉砕したケナフコアを使用し、これを硫酸及びフェノールで処理した。具体的には、ケナフコア15kgを、70%硫酸溶液75kgとフェノール1.8kgとを混合した処理溶液で45℃で30分攪拌して抽出工程を行った。次いで、精製工程を行うことなくフィルタープレスして固液分離し、得られた固相分を重量比で4倍程度の水で水洗し、さらに固液分離後重量比で4倍程度の10%水酸化ナトリウム水溶液で中和した。最後に、得られた固相分を自然乾燥して比較例1としてのフェノール化リグニンを得た。
本比較例2は、上記特許文献2に記載された発明に相当するリグノクレゾールを用いた。
本発明の第1の実施方法における精製工程の処理条件を算定するため、処理溶液の酸濃度の相違による溶剤溶解率変化を測定した。溶剤としてTHF(テトラヒドロフラン、別名テトラメチレンオキシド)を用い、処理温度98℃、処理時間120分でリグニンを硫酸濃度が20%、30%、40%の溶液でそれぞれ処理した溶剤溶解率を測定した。その結果を図6に示す。なお、その際の溶解度は以下の手順によって測定した。
A.風袋重量測定
105℃で1時間以上乾燥後デシケーターで放冷したアルミカップの恒量(V0)を測定。
B.リグニンの秤取
蓋付遠心管にリグニン約0.5gを入れ、そのリグニンの重量(M0)を精秤。
C.溶剤の秤取
THF10ml(重量S0)をリグニンを入れた蓋付遠心管に入れる。
D.リグニンの溶解
リグニンとTHFが入った蓋付遠心管を軽く振り、塊が無くなったことを確認してから超音波処理(水温25℃に設定)を60分間行う。その後、3500rpmで15分間遠心分離して固液分離する。
E.溶剤溶解リグニンの秤量
遠心分離した蓋付遠心管からホールピペットで上澄み5mlを、上記Aのアルミカップへ入れ、その重量を測定(重量S1)。
F.固相分の算出
上記Eのアルミカップ中の溶剤をドラフト内で約1時間揮発させる。次いで105℃に加熱してある乾燥炉にアルミカップを入れて3時間加熱後、デシケーター内で放冷し精秤。その重量からアルミカップ恒量V0を引いて蒸発残量をM1とする。
G.溶解率の算出
(M1/S1)/(M0/S0+M0)×100(%)の計算式により、溶剤溶解率を算出した。
本発明で得られたリグニンの純度を確認するため、リグノセルロース物質中に含まれている金属元素含有量と、リグノセルロース物質から単離したフェノール化リグニン中の金属元素含有量とを測定した。まず、リグノセルロース物質の種類によって、各種金属元素がどの程度含まれているかを比較するため、ケナフコア、マオコア、杉木粉それぞれの金属元素含有量を測定した。その結果を図7に示す。なお、その際の測定方法は、各種原料を硝酸と硫酸によって有機物を分解後、ICP発光分析法により測定した。
次に、本発明の第2の実施方法における精製工程の効果をIRチャートにて検討した。まず、比較例1のフェノール化リグニンのIRチャートをFT−IR(ATR法)にて測定した。その結果を図9(A)に示す。また、本発明の第2の実施方法と同様の方法によって得た未精製フェノール化リグニンを10倍重量の水に分散し、80℃(試験例1)、105℃(試験例2)、115℃(試験例3)、125℃(試験例4)にて2時間加熱処理した。処理後の各スラリーを乾燥して得られたフェノール化リグニンのIRチャートをFT−IR(ATR法)にて測定した。試験例4が上記実施例3に相当する。試験例1の結果を図9(B)に、試験例2の結果を図9(C)に、試験例3の結果を図10(D)に、試験例4の結果を図10(E)にそれぞれ示す。また、参考として、セルロースのIRチャートを図10(F)に示す。なお、本試験でのFT−IRの計測条件は以下の通りである。
前処理:メノウ乳鉢にて微粉化
方 法:全反射式ATR法
装 置:Spectrum One(PERKIN ELMER社製)
フェノール化リグニン中に不純物として硫黄分(S)が含まれていると、フェノール化リグニンを使用した製品の加熱成形時に、大気汚染の原因の1つとなるSOxガスが発生するという問題を生じる。そこで、得られたフェノール化リグニンを加熱したときのSOxガスの発生量を比較検討した。
まず、以下の条件にて各試料を管状炉加熱法により加熱した。
試料採取量:0.5g粉末(ガラスボート使用)
キャリアガス:乾燥空気
加熱温度 :200℃
加熱時間 :1時間
ガス流量 :15ml/分
このとき発生したSOxガスを希薄な過酸化水素水に吸収し、その吸収液をさらに加熱してSOxをSO4 2−として、50mlの検液とした。そして、IC7000型イオンクロマトグラフ(横河アナリティカルシステムス社製)により、この検液中のSO4 2−をイオンクロマト法により定量し、試料から発生したSO4 2−量として算出した。その結果を表1に示す。
実施例1と比較例1における中和処理後の濾過性を対比した。また、参考例として、実施例1において中和処理する前の分散液(参考例1)と、比較例1において中和処理する前の分散液(参考例2)との濾過速度も測定した。その結果を表2に示す。なお、表2における濾過速度の単位「l/h・m2」は、濾過面積1m2の濾布で1時間濾過したときの滴下流量(l)を意味する。
Claims (8)
- フェノール誘導体の存在下でリグノセルロース物質を濃酸処理する抽出工程と、該抽出工程の後にフェノール誘導体の存在下で希酸溶液で熱処理する精製工程とを有することを特徴とするフェノール化リグニンの製造方法。
- 前記抽出工程での酸濃度が、60〜80%であることを特徴とする請求項1に記載のフェノール化リグニンの製造方法。
- 前記精製工程での酸濃度が20〜40%であり、かつ熱処理温度が90〜100℃であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフェノール化リグニンの製造方法。
- フェノール誘導体の存在下でリグノセルロース物質を濃酸処理する抽出工程と、該抽出工程後に固液分離し、得られた固相分中の不純物を除去する洗浄工程と、洗浄後の固相分を熱水処理する精製工程とを有することを特徴とするフェノール化リグニンの製造方法。
- 前記熱水処理温度が、120〜130℃であることを特徴とする請求項4に記載のフェノール化リグニンの製造方法。
- 前記精製工程後に固液分離し、得られた固相分中の不純物を除去する洗浄工程を有することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のフェノール化リグニンの製造方法。
- 前記洗浄工程は中和処理を含み、該中和処理の後に濾過処理を行なうことを特徴とする請求項6に記載のフェノール化リグニンの製造方法。
- 前記洗浄工程は、複数の処理ステップを含むことを特徴とする請求項6または請求項7に記載のフェノール化リグニンの製造方法。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011001502A (ja) * | 2009-06-19 | 2011-01-06 | Japan Science & Technology Agency | リグノフェノール誘導体の精製法 |
KR101479676B1 (ko) | 2013-05-23 | 2015-01-08 | 씨제이제일제당 주식회사 | 저분자 리그닌 유도체의 제조방법 |
JP2017206655A (ja) * | 2016-05-20 | 2017-11-24 | 株式会社神鋼環境ソリューション | リグノフェノールの製造方法、及び、リグノフェノールの製造装置 |
JP2018154585A (ja) * | 2017-03-17 | 2018-10-04 | 株式会社神鋼環境ソリューション | リグノフェノールの製造方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02233701A (ja) * | 1989-03-08 | 1990-09-17 | Masamitsu Funaoka | リグノセルロース系物質をポリフェノールと炭水化物とに分離する方法およびこの方法によって得られたポリフェノール系物質 |
JPH04194029A (ja) * | 1990-11-28 | 1992-07-14 | Mokushitsu Shinsozai Gijutsu Kenkyu Kumiai | リグニン系炭素繊維の製造方法 |
JP2001131201A (ja) * | 1999-11-02 | 2001-05-15 | Masamitsu Funaoka | 植物体構成成分の変換および分離方法 |
JP2001342353A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-12-14 | Masamitsu Funaoka | リグノフェノール誘導体とセルロース成分とから成るリグノセルロース系組成物 |
JP2004115736A (ja) * | 2002-09-27 | 2004-04-15 | Japan Science & Technology Corp | リグニンのフェノール誘導体の生産方法 |
JP2004137347A (ja) * | 2002-10-16 | 2004-05-13 | Japan Science & Technology Agency | リグニンのフェノール誘導体の生産方法 |
JP2004210899A (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-29 | Mie Prefecture | リグノフェノール誘導体の製造方法 |
WO2005042586A1 (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-12 | Functional Wood Material Research Association | リグノフェノール誘導体の製造方法及び装置 |
JP2006225325A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Toyota Auto Body Co Ltd | フェノール化リグニンの製造方法 |
-
2007
- 2007-04-04 JP JP2007098560A patent/JP4941061B2/ja active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02233701A (ja) * | 1989-03-08 | 1990-09-17 | Masamitsu Funaoka | リグノセルロース系物質をポリフェノールと炭水化物とに分離する方法およびこの方法によって得られたポリフェノール系物質 |
JPH04194029A (ja) * | 1990-11-28 | 1992-07-14 | Mokushitsu Shinsozai Gijutsu Kenkyu Kumiai | リグニン系炭素繊維の製造方法 |
JP2001131201A (ja) * | 1999-11-02 | 2001-05-15 | Masamitsu Funaoka | 植物体構成成分の変換および分離方法 |
JP2001342353A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-12-14 | Masamitsu Funaoka | リグノフェノール誘導体とセルロース成分とから成るリグノセルロース系組成物 |
JP2004115736A (ja) * | 2002-09-27 | 2004-04-15 | Japan Science & Technology Corp | リグニンのフェノール誘導体の生産方法 |
JP2004137347A (ja) * | 2002-10-16 | 2004-05-13 | Japan Science & Technology Agency | リグニンのフェノール誘導体の生産方法 |
JP2004210899A (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-29 | Mie Prefecture | リグノフェノール誘導体の製造方法 |
WO2005042586A1 (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-12 | Functional Wood Material Research Association | リグノフェノール誘導体の製造方法及び装置 |
JP2006225325A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Toyota Auto Body Co Ltd | フェノール化リグニンの製造方法 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011001502A (ja) * | 2009-06-19 | 2011-01-06 | Japan Science & Technology Agency | リグノフェノール誘導体の精製法 |
KR101479676B1 (ko) | 2013-05-23 | 2015-01-08 | 씨제이제일제당 주식회사 | 저분자 리그닌 유도체의 제조방법 |
JP2017206655A (ja) * | 2016-05-20 | 2017-11-24 | 株式会社神鋼環境ソリューション | リグノフェノールの製造方法、及び、リグノフェノールの製造装置 |
JP7018256B2 (ja) | 2016-05-20 | 2022-02-10 | 株式会社神鋼環境ソリューション | リグノフェノールの製造方法、及び、リグノフェノールの製造装置 |
JP2018154585A (ja) * | 2017-03-17 | 2018-10-04 | 株式会社神鋼環境ソリューション | リグノフェノールの製造方法 |
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Publication number | Publication date |
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