JP2019534345A - グリオキサール化リグニン組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
グリオキサール化リグニン(GL)
295質量部のリグニン粉末(96%固形物)を、384質量部の水に、リグニン粉末をより良好に溶解するために水酸化ナトリウム溶液(30%)を時々添加して溶液のpHを12〜12.5の間に維持しながら徐々に添加することにより、グリオキサール化リグニンを調製した。また、オーバーヘッド撹拌器で激しく撹拌することによっても、リグニン粉末の溶解を促進した。全部で181質量部の30%水酸化ナトリウム水溶液を添加し、これにより12.5に近い最終pHが得られた。凝縮器、温度計、および磁気撹拌棒を備えた2リットルの平底フラスコに上記の溶液を投入し、60℃に加熱した。175質量部の量のグリオキサール(水中40重量パーセント)を添加し、次いでリグニン溶液を磁気撹拌器/ホットプレートで8時間継続的に撹拌した。全てのグリオキサール化リグニンの固形物含量は、およそ31重量パーセントであった。樹脂の安定性を確保するために、181部のNaOHに加えて、21重量パーセントのグリオキサール(水中40重量パーセント)の添加後に69質量部の30重量パーセントNaOHをリグニン溶液に添加し、グリオキサール化リグニンの反応は2時間であった。全てのグリオキサール化リグニンの固形物含量は、およそ31.40重量パーセントであった。グリオキサール化リグニン調製物は、60日超の間安定であった。
異なる接着剤配合物を使用したパネルの特性決定
様々な接着剤配合物の内部結合(IB)強度を決定した。内部結合強度は、木質複合材における接着性能の基本的尺度である。内部結合強度は、主に、複合材製造におけるグルー塗布の有効性によって決定される。アルミニウム試験ブロックを、試験片の頂部および底部表面にグルー接着する。試験機の固定具がアルミニウムブロックを把持し、試験片が破断するまで試験片表面に垂直に張力を印加する。次いで、最大記録荷重を試験片の断面積で割ったものとして内部結合強度が報告される。乾燥IBについての欧州規格は、0.35N/mm2の最小閾値であり、膨潤(沸騰水中に2時間含浸)後についての最小閾値は0.15N/mm2である。
グリオキサール化リグニン−繊維混合物
リグニンペースト(リグニン−繊維混合物、例えばDomtar BIOCHOICE(商標)リグニンおよびDomtar表面増強パルプ繊維)を、実施例1に記載のように15分間グリオキサール化した。22/26/52のMDI/PF/リグニンを用いた2つのパネルを作製した。グリオキサール化の前に、リグニンペーストは非常に粘稠性であった。グリオキサール化および冷却の後、パネル作製のためにグリオキサール化リグニンペーストをPFおよびMDIと混合した。初め樹脂は安定せず、後述のように安定化を必要とした。
タンニン−グリオキサール化リグニン接着剤
第2の混合物は、(i)硬質化剤として6%のヘキサミンが添加されたタンニン抽出物溶液、および(ii)上述のように作製されたグリオキサール化リグニン溶液を含んでいた。それぞれの変形例において、タンニン固形物対グリオキサール化リグニン固形物の割合は、重量で60:40および50:50であった。次いで、これらのタンニン−グリオキサール化リグニン接着剤を上述のように塗布試験し、内部結合または「IB」強度を決定した。表8に示されるように、これらのタンニン−グリオキサール化リグニン接着剤配合物の全てが、乾燥IB閾値を超える。
針葉樹クラフトリグニン/ホルムアルデヒド/レゾルシノール(LRF)低温硬化木材接着剤の合成
ブナ材ストリップを、木材用の密着接触型接着剤樹脂に関する英国規格BS(1204−1965)パート2に従うグルーミックスで結合し、12%の平衡含水率で25℃で7日間硬化させた。
Claims (46)
- 10〜80全重量パーセントのリグニン成分、10〜50全重量パーセントの溶媒、および5〜60全重量パーセントの樹脂成分を含む接着剤組成物。
- 前記樹脂成分が、メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)、フェノール−ホルムアルデヒド(PF)、またはそれらの組合せである、請求項1に記載の組成物。
- 前記リグニン成分が、アルデヒド改質リグニンを含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記アルデヒドが、グリオキサール、フルフラール、フルフリルアルコール、ヒドロキシメチルフルフラール、またはグルタルアルデヒドである、請求項3に記載の組成物。
- 前記リグニン成分が、10〜100重量パーセントのグリオキサール化リグニンまたはグリオキサール化リグニン−繊維混合物を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記リグニンが、10分、15分、20分、30分、60分、120分、150分、180分、210分、240分、300分〜500分間グリオキサール化されたものである、請求項5に記載の組成物。
- 前記グリオキサール化リグニンが、グリオキサール化クラフトリグニンである、請求項5に記載の組成物。
- 前記リグニンが、15分間グリオキサール化されたものである、請求項7に記載の組成物。
- 前記リグニン成分が、50〜70重量パーセントのグリオキサール化リグニンおよび30〜50重量パーセントの非グリオキサール化リグニンを含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物が10〜5000cpsの間の粘度を有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記リグニン成分が、前記組成物の50〜55全重量パーセントを構成し、前記樹脂成分が、前記組成物の45〜50全重量パーセントを構成し、前記樹脂成分が、前記組成物の20〜25全重量パーセントのメチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)および前記組成物の20〜30全重量パーセントのフェノール−ホルムアルデヒドを含む、請求項1に記載の組成物。
- リグニン/MDI/PF比が、重量で52%/22%/26%である、請求項11に記載の組成物。
- 前記リグニン成分が、前記組成物の10〜60全重量パーセントであり、前記樹脂成分が、前記組成物の40〜90全重量パーセントであり、前記樹脂成分が、レゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂である、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物が乾燥粉末である、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物がペーストである、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物が液体である、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物が懸濁液または溶液である、請求項1に記載の組成物。
- (i)1〜20全重量パーセントの請求項1に記載の接着剤組成物、および(ii)80〜99全重量パーセントのリグノセルロース材料を含むリグノセルロース複合材。
- 前記複合材が配向性ストランドボード、パーティクルボード、構造木材、硬質ボード、合板、繊維板、木材パネル、またはベニヤである、請求項18に記載のリグノセルロース複合材。
- タンニン−グリオキサール化リグニン組成物を作製するための方法であって、
(a)タンニンを水に45重量パーセントに溶解し、NaOHを添加してタンニン溶液のpHを約10に調節するステップと、
(b)タンニン溶液を6%ヘキサメチレンテトラミン(ヘキサミン)およびグリオキサール化リグニン溶液と混合し、タンニン−グリオキサール化リグニン組成物を形成するステップと
を含む方法。 - 10〜90全重量パーセントのリグニン成分および10〜90全重量パーセントのタンニン固形物を含む、タンニン−グリオキサール化リグニン接着剤組成物。
- 前記リグニン成分が、20、40、60、80〜100重量パーセントのグリオキサール化リグニンである、請求項21に記載の組成物。
- タンニン固形物対グリオキサール化リグニン固形物の重量割合が、80:20、70:30、60:40、50:50、または40:60である、請求項21に記載の組成物。
- タンニン固形物が、前記組成物の50〜60全重量パーセントを占める、請求項21に記載の組成物。
- 前記組成物が乾燥粉末である、請求項21に記載の組成物。
- 前記組成物がペーストである、請求項21に記載の組成物。
- 前記組成物が液体である、請求項21に記載の組成物。
- 前記組成物が懸濁液または溶液である、請求項21に記載の組成物。
- 10〜80全重量パーセントのリグニン成分、0〜50全重量パーセントの溶媒、および5〜70全重量パーセントのレゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂を含む、低温硬化リグニン−レゾルシノール−ホルムアルデヒド接着剤。
- 請求項1〜29のいずれか一項に記載の接着剤を含む組成物。
- 木材または他のセルロース材料用の結合剤としての、請求項1〜29のいずれか一項に記載の接着剤の使用。
- クラフトリグニンまたはリグニン−繊維混合物をグリオキサール化するための方法であって、
クラフトリグニンまたはリグニン−繊維混合物を、8〜13の間のpHを有する水酸化ナトリウム水溶液に溶解し、それによりクラフトリグニン溶液を形成するステップと、
10〜50%の間のグリオキサールのグリオキサール水溶液をクラフトリグニン溶液に添加し、それにより1:1〜1:13のグリオキサール対クラフトリグニンまたはグリオキサール対リグニン−繊維混合物の比を有する反応混合物を形成するステップと、
40〜100℃の間で反応溶液をインキュベートするステップと
を含む方法。 - 前記反応溶液が、5〜500分間インキュベートされる、請求項32に記載の方法。
- 前記反応が、50〜70℃でインキュベートされる、請求項32に記載の方法。
- 前記反応混合物が、約60℃でインキュベートされる、請求項32に記載の方法。
- 非グリオキサール化リグニンを添加して、グリオキサール化のレベルを制御するステップをさらに含む、請求項32に記載の方法。
- 停止された反応混合物からリグニンを濾過し、それによりグリオキサール化リグニン残留物を形成することによって、グリオキサール化クラフトリグニンの単離が行われる、請求項32に記載の方法。
- 前記グリオキサール化リグニン残留物を乾燥させるステップをさらに含む、請求項37に記載の方法。
- 前記グリオキサール化リグニン残留物が、噴霧乾燥により乾燥される、請求項38に記載の方法。
- 請求項32に記載の方法により生成されるグリオキサール化リグニン組成物。
- 前記組成物が、全10重量パーセント未満の水を含む、請求項40に記載のグリオキサール化リグニン。
- 低温硬化リグニン−レゾルシノール−ホルムアルデヒド接着剤を作製するための方法であって、
約30全重量パーセントのクラフトリグニン、約60全重量パーセントのテトラヒドロフラン(THF)、および約8全重量パーセントのHClを含むクラフトリグニン/テトラヒドロフラン溶液を調製するステップと、
前記クラフトリグニン/テトラヒドロフラン溶液を、前記クラフトリグニン/テトラヒドロフラン溶液に対して約5.5重量パーセントのパラホルムアルデヒド粉末と60℃の温度で反応させ、クラフト/リグニン/パラホルムアルデヒド生成物を形成するステップと、
前記クラフト/リグニン/パラホルムアルデヒド生成物に対して12〜16重量パーセントのレゾルシノールを添加し、それによりクラフトリグニン/レゾルシノール混合物を形成し、前記クラフトリグニン/レゾルシノール混合物を25℃でインキュベートし、そのpHを9.5〜11.25に調節するステップと、
前記クラフトリグニン/レゾルシノール混合物をメタノール中に希釈することによって、前記クラフトリグニン/レゾルシノール混合物の固形物含量を所望のパーセンテージに調節するステップと
を含む方法。 - 請求項42に記載の方法により作製される低温硬化リグニン−レゾルシノール−ホルムアルデヒド接着剤。
- リグニン成分が、10〜80重量パーセントのグリオキサール化リグニンを含む、請求項43に記載の低温硬化リグニン−レゾルシノール−ホルムアルデヒド接着剤。
- グリオキサール化リグニン−繊維混合物をさらに含む、請求項44に記載の低温硬化リグニン−レゾルシノール−ホルムアルデヒド接着剤。
- リグニン−繊維混合物をさらに含む、請求項43に記載の低温硬化リグニン−レゾルシノール−ホルムアルデヒド接着剤。
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