JP2020516497A5

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Publication number: JP2020516497A5
Application number: JP2019555858A
Authority: JP
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2021-05-13

Claims

セルロース系の内腔の構造を実質的に保存しつつ、化学処理によりリグニンを部分的に除去し、更に、前記内腔が崩壊するように、前記内腔の延在方向に交差する第１の方向にプレスされる天然木材から実質的になる第１のピースを含み、前記第１のピース内の崩壊した前記内腔の対向部分は、水素結合によって一緒に保持されており、
天然木材中のリグニンの５％〜９５％が前記化学処理により除去されており、
前記第１のピースの密度は、化学処理前の前記天然木材の密度よりも少なくとも２倍大きく、
前記第１のピースの崩壊した各内腔のセルロースナノファイバーが、前記延在方向に沿って実質的に整列しており、
前記第１のピースの引張強度は、３５０ＭＰａを超える、構造。
前記天然木材中のリグニンの２３％〜６０％が前記化学処理により除去されている、請求項１に記載の構造。
前記第１のピースは、前記化学処理後に、前記天然木材のリグニンの約５５％を保持している、請求項２に記載の構造。
前記第１の方向への前記第１のピースの厚さが、前記天然木材の厚さと比較して少なくとも６０％減少しており、
前記第１のピースの引張強度は、化学処理前の前記天然木材の引張強度よりも少なくとも５倍大きく、
前記第１のピースの延性は、前記化学処理前の前記天然木材の延性と同じであり、
前記第１のピースの破壊靭性は、前記化学処理前の前記天然木材の破壊靭性よりも少なくとも５倍大きく、
前記第１のピースの弾性剛性は、前記化学処理前の前記天然木材の弾性剛性よりも少なくとも５倍大きく、
前記第１のピースの引っかき硬度は、前記化学処理前の前記天然木材の引っかき硬度よりも少なくとも５倍大きく、
前記第１のピースの衝撃靭性は、前記化学処理前の前記天然木材の衝撃靭性よりも少なくとも５倍大きく、
前記第１のピースの硬度係数は、前記化学処理前の前記天然木材の硬度係数よりも少なくとも５倍大きく、
前記延在方向に沿った前記第１のピースの曲げ強度は、前記化学処理前の前記天然木材の曲げ強度よりも少なくとも５倍大きく、
前記延在方向に垂直な前記第１のピースの曲げ強度は、前記化学処理前の前記天然木材の曲げ強度よりも少なくとも５倍大きく、
前記延在方向に沿った前記第１のピースの圧縮強度は、前記化学処理前の前記天然木材の圧縮強度よりも少なくとも５倍大きく、
前記延在方向に垂直な前記第１のピースの圧縮強度は、前記化学処理前の前記天然木材の圧縮強度よりも少なくとも５倍大きく、又は
これらの構成の任意の組み合わせである、請求項１に記載の構造。
前記第１のピースは、３００ＭＰａｃｍ^３／ｇより大きい比引張強度を有する、請求項１に記載の構造。
断面図において、前記第１のピースは、前記内腔の壁の間に隙間をほぼ含まない、請求項１に記載の構造。
セルロース系の内腔の構造を実質的に保持しつつ、化学処理によりリグニンを部分的に除去し、更に、前記内腔が崩壊するように、前記内腔の延在方向と交差する方向にプレスされる天然木材から実質的になる第２のピースを更に含み、前記第２のピース内の崩壊した前記内腔の対向部分は、水素結合によって一緒に保持されており、
前記第２のピースの崩壊した各内腔のセルロースナノファイバーが、前記第２のピースの前記内腔の前記延在方向に沿って実質的に整列しており、
前記第１のピースおよび前記第２のピースが、対向面に沿って互いに結合される、請求項１に記載の構造。
前記第１のピースの前記内腔の延在方向が、前記第２のピースの前記内腔の前記延在方向に直交している、請求項７に記載の構造。
前記第１のピースおよび前記第２のピースは、それらの対向表面間で水素結合によって互いに結合されており、又は
前記第１のピースおよび前記第２のピースは、それらの対面表面間で接着剤若しくはエポキシによって互いに結合されている、請求項７に記載の構造。
前記第１のピースは、疎水性となるように化学処理されている、請求項１に記載の構造。
前記第１のピースは、天候または塩水に耐性を有するように化学処理されている、請求項１に記載の構造。
前記第１のピースの１つ以上の外面上のコーティングを更に含み、
前記コーティングは、油性塗料、疎水性塗料、ポリマーコーティング、または耐火性コーティングを含む、請求項１に記載の構造。
前記第１のピースの密度は、１．１３−１．３０ｇ／ｃｍ ^３である、請求項１に記載の構造。
前記第１のピースのリグニン含有量は、５−１６％である、請求項１に記載の構造。
（ａ）セルロース系であり、天然木材の成長方向である第１の方向に延在する内腔の構造を実質的に保存しつつ、天然木材片を化学溶液で処理して、リグニンを部分的に除去する処理ステップと、
（ｂ）前記処理ステップ後、前記内腔が崩壊し、前記天然木材片内の崩壊した前記内腔の対向部分は、水素結合によって一緒に保持され、それによって密集した片を形成するように、化学処理された前記天然木材片を前記第１の方向と交差する第２の方向に第１の時間にわたりプレスするプレスステップと、
を含み、
前記処理ステップにより前記天然木材片からリグニンの５％〜９５％が化学処理により除去され、
前記（ｂ）の後に、前記密集した片の密度は、化学処理（ａ）の前の前記天然木材の密度よりも少なくとも２倍大きく、
前記（ｂ）の後に、前記密集した片の各崩壊した内腔のセルロースナノファイバーが、前記第１の方向に沿って実質的に整列しており、
前記（ｂ）の後に、プレスされ化学処理される木材から実質的になる前記密集した片の引張強度は、３５０ＭＰａを超える、方法。
前記プレスステップが、２０℃〜１２０℃の温度で、０．５ＭＰａ〜１０ＭＰａの圧力で実施される、請求項１５に記載の方法。
前記化学溶液は、ＮａＯＨ、Ｎａ_２Ｓ、ＮａＨＳＯ_３、ＳＯ_２、Ｈ_２Ｏ、Ｎａ_２ＳＯ_３、アントラキノン（ＡＱ）、Ｎａ_２Ｓ_ｎ（ｎは整数）、ＣＨ_３ＯＨ、Ｃ_２Ｈ_５ＯＨ、Ｃ_４Ｈ_９ＯＨ、ＨＣＯＯＨ、ＮＨ_３、ｐ−ＴｓＯＨ、ＮＨ_３−Ｈ_２Ｏ、Ｈ_２Ｏ_２、ＮａＣｌＯ、ＮａＣｌＯ_２、ＣＨ_３ＣＯＯＨ（酢酸）、ＣｌＯ_２、およびＣｌ_２のうちの少なくとも１つを含む、請求項１５に記載の方法。
前記プレスステップ後に、前記木材片の１つ以上の外面をコーティングするステップであり、コーティングは、油性塗料、疎水性塗料、ポリマーコーティング、若しくは耐火性コーティングを含む、ステップ、
（ａ）の後に、前記化学処理した木材に更なる化学処理を施して、前記木材を疎水性にするステップ、
（ａ）の後に、前記化学処理された木材に更なる化学処理を施して、天候若しくは塩水に対する耐性を高めるステップ、又は
これらのステップの任意の組み合わせ、を更に含む、請求項１５に記載の方法。
前記プレスステップ後、
前記木材片は、断面図において、前記内腔の壁間にほぼ隙間を含まず、及び／又は前記第２の方向への厚さが、前記処理ステップ前の天然木材の厚さと比較して、少なくとも６０％減少する、
請求項１５に記載の方法。
（ａ）の後に、第１の片のリグニン含有量は、５−１６％であり、
（ｂ）の後に、前記第１の片の密度は、１．１３−１．３０ｇ／ｃｍ ^３である、請求項１５に記載の方法。