JP6948707B2 - リグノセルロース複合材およびその作製方法 - Google Patents
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Description
構造材料、建築材料、家具部品、および他の用途で有用なリグノセルロース複合材料を本明細書中に記載する。より具体的には、リグノセルロース複合材の製造で使用され、かかる複合材に改良された性質を提供する新規の接着剤成分を本明細書中に記載する。
リグノセルロース複合材料は、一般に、リグノセルロース材料および接着剤、結合剤、または樹脂から構成され、これらを混合し、次いで、高温高圧で圧縮成形することによって形成される。リグノセルロース複合材は、構造材料、パネル、被覆材料、モールディング、または他の建築材料のために使用される。リグノセルロース複合材はまた、家具部品において、美術品の絵付け面として、および他の用途で使用される。
したがって、(a)リグノセルロース成分;(b)ビス求電子剤(bis−electrophile);および(c)ポリ求核剤(polynucleophile)を含むリグノセルロース複合材組成物を本明細書中に記載する。
定義
本明細書中で別段の具体的な指示がない限り、使用した用語の定義は、建設材料および化学の分野で使用される標準的な定義である。例示的な実施形態、態様、および変形形態を図面中に例示し、本明細書中に開示の実施形態、態様、および変形形態ならびに図面は例示と見なされ、本発明を限定しないことを意図する。
リグノセルロース複合材
リグノセルロース複合材の作製方法
材料
アスペン材および木繊維から構成される木材ストランドを、Alberta Innovates−Tech Futures(Edmonton,Alberta,Canada)(「AITF」)から入手し、以下の実施例を通して使用した。別段の記載がない限り、全ての木材ストランドを、「未処理の乾燥状態で」使用した:複合材を形成するための準備において秤量する前に木材ストランドの含水分量を変化させる調湿を行わなかった。未処理の乾燥状態の木材ストランド中の含水分量は、典型的には、乾燥前および50℃で16時間の乾燥後の重量によって測定したところ、約3%であった。
木材ストランド複合材およびパネルの一般的な調製(実施例1〜18について)
残留水(%)={[(木材ストランドおよびポリマーの乾燥重量)−(未処理の木材ストランドの重量)−(溶液濃度および溶液量から決定したポリマーの乾燥重量)]/(未処理の木材ストランドの重量)}×100%。
乾燥させたポリオールコーティング済み木材ストランドの含水率が未処理の木材ストランドより低い場合、残留水の値は負になる。
分析試験
重量変化={[(2時間後の質量)−(初期質量)]/(初期質量)}×100%。
厚さの変化={[(2時間後の平均厚さ)−(初期平均厚さ)]/(初期平均厚さ)}×100%。
IB(MPa)=[破壊荷重(N)]/[長さ(mm)×幅(mm)]。
実施例1
種々の二無水物:PVA比(6K Mwおよび78%加水分解PVA)を有する木質複合材
実施例2
木材ファーニッシュ中のPVAの分子量および加水分解の%ならびに残存含水率の変動の影響
実施例3
接着組成物中の別の二無水物
別のポリオールおよび接着組成物中のポリオール含有率
木質複合材への直鎖脂肪族アルコールの添加
プレスの時間、圧力、および温度、ならびに残留水の変動
実施例7
別のポリオール
ジオールおよびトリオールならびにこれらの混合物の使用、ならびにポリオール:二無水物比の変動。
さらに低い密度のパネルにおける代替のポリオールの使用およびポリオール含有量
実施例11
なおさらに低い密度のパネルにおける代替のポリオールの使用およびポリオール含有量
ワックス状添加剤
接着組成物での前処理および7〜14日間のエイジング
実施例14
ポリオールおよび二無水物の混合物の水性分散液の単回適用
ポリオールおよび無水物の水性分散液の逐次適用
ポリオールおよび二無水物の分散液の適用の順序および方法
OSB木質複合材パネルのパイロットスケールでの調製
次いで、残存含水率を測定し、木材を柔軟に保持するのに十分な含水率を達成するために必要に応じて水を添加することによって残存含水率を調整した。
OSB木質複合材パネルのパイロットスケールでの調製
MDF木質複合材パネルのパイロットスケールでの調製
例えば、本発明は、以下の項目を包含する。
(項目1)
(a)リグノセルロース成分;(b)ビス求電子剤;および(c)ポリ求核剤を含むリグノセルロース複合材組成物。
(項目2)
前記リグノセルロース成分が、木粉、おがくず、木材ストランド、木材フレーク、木材チップ、木繊維、紙、およびストローからなる群から選択される、項目1に記載の組成物。
(項目3)
前記ビス求電子剤が二無水物である、項目1に記載の組成物。
(項目4)
前記二無水物が、ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、4,4’−オキシジフタル酸無水物、4,4’−ビフタル酸無水物[ジフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物とも呼ばれる]、およびビシクロ[2.2.2]オクタ−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物からなる群から選択される、項目3に記載の組成物。
(項目5)
前記ポリ求核剤がポリオールである、項目1に記載の組成物。
(項目6)
前記ポリ求核剤がポリオールである、項目3に記載の組成物。
(項目7)
前記ポリオールが、ポリビニルアルコール(PVA)、スチレン−アリルアルコールコポリマー(SAA)、ポリビニルブチラール(PVB)、エチレンビニルアルコールコポリマー、1,4−ブタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、1,1,1−トリス(ヒドロキシメチル)プロパン、トリエタノールアミンならびにその混合物、ジオールおよびトリオールからなる群から選択される、項目5に記載の組成物。
(項目8)
前記ポリオールおよび二無水物が合わせて100PDW(組成物中のリグノセルロース成分の乾燥重量部)あたり約4〜約6部存在する、項目6に記載の組成物。
(項目9)
前記ポリオールおよび二無水物が合わせて100PDWあたり約4部存在する、項目8に記載の組成物。
(項目10)
前記ポリオールおよび二無水物が合わせて100PDWあたり約6部存在する、項目8に記載の組成物。
(項目11)
前記組成物中のポリオールの二無水物に対する比が1:20〜20:1である、項目6に記載の組成物。
(項目12)
前記ポリオールの二無水物に対する比が1:3〜6:1である、項目11に記載の組成物。
(項目13)
前記ポリオールの二無水物に対する比が1:1〜6:1である、項目11に記載の組成物。
(項目14)
(a)リグノセルロース成分;(b)ビス求電子剤;(c)ポリ求核剤;および(d)促進剤を含むリグノセルロース複合材組成物。
(項目15)
前記促進剤が、C 8 〜C 24 アルキルカルボン酸からなる群から選択される蝋質酸であり、前記アルキル基が直鎖または分枝鎖であり、0〜3つの不飽和結合を含む、項目14に記載の組成物。
(項目16)
前記促進剤がステアリン酸である、項目15に記載の組成物。
(項目17)
リグノセルロース組成物の作製方法であって、
(a)ポリ求核剤を水性分散液としてリグノセルロース成分に適用して第1の中間生成物を形成する、適用する工程;
(b)任意選択的に前記第1の中間生成物の含水率を調整する工程;
(c)前記第1の中間生成物をビス求電子剤でコーティングして第2の中間生成物を形成する、コーティングする工程;ならびに
(d)前記第2の中間生成物を加圧および加熱して前記リグノセルロース組成物を形成する、加圧および加熱する工程
を含む、方法。
(項目18)
前記ポリ求核剤の水性分散液を噴霧によって適用する、項目17に記載の方法。
Claims (11)
- (a)リグノセルロース成分;(b)ビス求電子剤;および(c)ポリ求核剤を含むリグノセルロース複合材組成物であって、
前記ビス求電子剤が、ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、4,4’−オキシジフタル酸無水物、4,4’−ビフタル酸無水物、およびビシクロ[2.2.2]オクタ−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物からなる群から選択される環状二無水物であり、さらに、
前記ポリ求核剤が、ポリビニルアルコール(PVA)、スチレン−アリルアルコールコポリマー(SAA)、ポリビニルブチラール(PVB)、エチレンビニルアルコールコポリマー、1,4−ブタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、1,1,1−トリス(ヒドロキシメチル)プロパン、トリエタノールアミンならびにその混合物、ジオールおよびトリオールからなる群から選択されるポリオールである、
組成物。 - 前記リグノセルロース成分が、木粉、おがくず、木材ストランド、木材フレーク、木材チップ、木繊維、紙、およびストローからなる群から選択される、請求項1に記載の組成物。
- 前記ポリオールおよび環状二無水物が合わせて100PDW(組成物中のリグノセルロース成分の乾燥重量部)あたり約4〜約6部存在する、請求項1または2に記載の組成物。
- 前記ポリオールおよび環状二無水物が合わせて100PDWあたり約4部存在する、請求項3に記載の組成物。
- 前記ポリオールおよび環状二無水物が合わせて100PDWあたり約6部存在する、請求項3に記載の組成物。
- 前記組成物中のポリオールの環状二無水物に対する比が1:20〜20:1である、請求項1または2に記載の組成物。
- 前記ポリオールの環状二無水物に対する比が1:3〜6:1である、請求項6に記載の組成物。
- 前記ポリオールの環状二無水物に対する比が1:1〜6:1である、請求項6に記載の組成物。
- (d)促進剤をさらに含み、前記促進剤がステアリン酸である、請求項1〜8のいずれか一項に記載のリグノセルロース複合材組成物。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載のリグノセルロース組成物の作製方法であって、
(a)ポリ求核剤を水性分散液としてリグノセルロース成分に適用して第1の中間生成物を形成する、適用する工程;
(b)任意選択的に前記第1の中間生成物の含水率を調整する工程;
(c)前記第1の中間生成物をビス求電子剤でコーティングして第2の中間生成物を形成する、コーティングする工程であって、前記ビス求電子剤が環状無水物である工程;ならびに
(d)前記第2の中間生成物を加圧および加熱して前記リグノセルロース組成物を形成する、加圧および加熱する工程
を含み、
前記環状二無水物が、ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、4,4’−オキシジフタル酸無水物、4,4’−ビフタル酸無水物、およびビシクロ[2.2.2]オクタ−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物からなる群から選択され、さらに、
前記ポリ求核剤が、ポリビニルアルコール(PVA)、スチレン−アリルアルコールコポリマー(SAA)、ポリビニルブチラール(PVB)、エチレンビニルアルコールコポリマー、1,4−ブタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、1,1,1−トリス(ヒドロキシメチル)プロパン、トリエタノールアミンならびにその混合物、ジオールおよびトリオールからなる群から選択されるポリオールである、
方法。 - 前記ポリ求核剤の水性分散液を噴霧によって適用する、請求項10に記載の方法。
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