JPH02227434A

JPH02227434A - リグノセルロース物質の常圧溶解方法

Info

Publication number: JPH02227434A
Application number: JP4660589A
Authority: JP
Inventors: Naohiko Tsujimoto; 辻本　直彦; Ryohei Tanaka; 良平田中
Original assignee: Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd
Priority date: 1989-03-01
Filing date: 1989-03-01
Publication date: 1990-09-10
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: JP2619519B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、リグノセルロース物質の常圧溶解方法に関す
るものである。更に詳しく述べるならば、本発明は、リ
グノセルロース物質を、特定溶媒に常圧下に溶解し、樹
脂原料、液体燃料或いは成分分別などの各種用途に有用
なリグノセルロース物質溶液を製造する方法に関するも
のである。

〔従来の技術〕

森林は、木材などの資源を供給するが、この資源は再生
可能であるという特徴を有するものである。従って、咥
今、このような森林資源の一層有効な利用の開発が強く
望まれるようになっている。

一般に、バルプ工業および木材工業などのように木材を
原料とする工業では、木材の高効率活用のために木質系
廃棄物の有用利用の早急の確立が強く希望されている。

更に稲わら、モミガラなどのリグノセルロース物質含有
農業廃棄物の有効利用も極めて重要であって、その利用
方法の開発が強（待望されている。

木材を含めて、リグノセルロース物質利用の一環として
、リグノセルロース分子中の水酸基の一部に少なくとも
一種の置換基を導入することによって化学修飾した木材
など化学修飾リグノセルロース物質を有機溶媒に溶解し
、種々の樹脂原料とする技術が特開昭５７−２３６０号
および特開昭６３−１９９２号などに開示されており、
またリグノセルロース物質をフェノール類ホルムアルデ
ヒド樹脂系の接着剤成分として利用する技術および繊維
化する技術（特開昭６２−２０６８８３号；特開昭６０
−１０４５１３号に開示されており、更にリグノセルロ
ース物質ヲ多価アルコール類及びビスフェノール類にｍ
解し、この溶液を利用してポリウレタン系、エポキシ系
、その他の樹脂の成形物、発泡体あるいは接着剤を製造
する技術が特開昭６０−２１５６７５号および６１−２
１５６７６号などに開示されている。

次に、無前処理の木材を触媒を用いることなくフェノー
ル類及びビスフェノール類に直接溶解する技術は特開昭
６１−２６１３５８などに開示されており、また、無前
処理木材を無触媒下にｍ個アルコール類、多価アルコー
ル類、オキシエーテル類、環状エーテル類、ケトン類な
どの溶媒に直接溶解する方法が、特開昭６２−７９２３
０号などに開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕上述の従来技術のうち、溶剤となりうる化合物に可溶化
処理するに先立って、木材などリグノセルロース物質に
対しエステル化やエーテル化などのような化学修飾前処
理を必要とする方法は、前処理工程を必要とする分だけ
製造プロセスの複雑化、製造コストの上昇をまねくもの
であり、このため、これらの化学修飾前処理工程は、避
けうるものであれば避けたいものと考えられた。そこで
、木材を無修飾のまま直接多価アルコールなどのような
高分子に対する反応性を有する化合物に可溶化させるこ
とが検討された。そして例えば耐圧反応容器中で、エチ
レングリコールのような？’Ｊ媒１００部に対して木材
１０〜１０００部を添加し、２００〜３００°Ｃで所定
時間反応させ木材などのリグノセルロース物質を溶液と
する技術が前述のように開発された。

しかしながら、これらの方法において、木材などのリグ
ノセルロース物質を多価アルコールなどと共に、かなり
高温く２００〜３００’Ｃ）で高圧加熱することが必要
なため、耐圧反応容器が必要となり、反応規模の大きい
商業生産の際には高価な設備投資を必要とし、生産コス
トが増大するという問題点や、溶解に比較的長時間を要
するという問題点などがある。

本発明の目的は、適切な触媒を用いて、より低い温度で
且つ短時間内に、木材などリグノセルロース物質を、特
定溶媒に直接常圧溶解する方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のリグノセルロース物質の常圧溶解方法は、リグ
ノセルロース物質を、一価アルコール化合物、多価アル
コール化合物、環状エーテル化合物、゛ケトン化合物、
およびオキシエーテル化合物から選ばれた少なくとも１
種からなる溶媒に、無機酸、有機酸およびルイス酸から
選ばれた少なくとも１種からなる溶解触媒の存在下に、
常圧において加熱溶解することを特徴とするものである
。

本発明方法における常圧加熱溶解操作は、好ましくは８
０〜２５０℃の温度で行われ、低粘度溶液又はペースト
状のリグノセルロース物質溶液が得られる。

本発明方法に用いられるリグノセルロース物質は、古紙
、木粉、木材繊維、木材チップ、単板クズ、合板切りク
ズ、およびそれらを粉砕したもの、並びにワラ、モミガ
ラなどの農産物植物繊維材料などから選ぶことができる
。本発明方法に用いられる溶媒は、一価アルコール化合
物、多価アルコール化合物、環状エーテル化合物、ケト
ン化合物、およびオキシエーテル化合物から選ばれた少
なくとも１種からなるものである。これらの溶媒は、８
０℃以上の沸点を有していることが好ましい。

本発明に使用し得るｍ個アルコール化合物としては、ベ
ンジルアルコール、メチルシクロヘキサノールなどがあ
る。

また、本発明方法に使用し得る多価アルコール化合物と
しては、エチレングリコール、プロピレンクリコール、
トリメチレングリコール、１．４−ブタンジオール、１
．５−ベンタンジオール、１．６−ヘキサンジオール、
１．２−ヘキサンジオール、２，４−ヘキサンジオール
、１．７−ヘプタンジオール、１．８−オクタンジオー
ル、１゜９−ノナンジオール、１．ｌＯ−デカンジオー
ル、とナコール、シクロペンタン１．２−ジオール、シ
クロヘキサン１．２−ジオール、シクロヘキサン１．４
−ジオール、ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン
グリコール、ポリオキシプロピレン−ポリオキジエチレ
ングリコールなどの二価アルコール、グリセリンなどの
三価アルコール、およびポリエチレングリコール（例、
ポリエチレングリコール６００）などの重合体が包含さ
れる。

更に本発明方法に使用し得る環状エーテル化合物として
は、１．４−ジオキサンなどがあり、またケトン化合物
としては、アセトン、シクロヘキサン、ジエチルケトン
などを挙げることができる。

更に、オキシエーテル化合物としては、メチルセロソル
ブ、エチルセロソルブなどがある。

溶解にさいしては、上記のｍ個アルコール化合物、多価
アルコール化合物、オキシエーテル化合物、環状エーテ
ル化合物、およびケトン化合物から選ばれた１種を単独
で用いてもよいし、またそれらの化合物類別にその２種
以上を混用してもよいし、上記各種化合物から選ばれた
２種以上を種々に混合して用いてもよい。

本発明方法に溶媒として用いられる上述のような化合物
は、いづれも官能性を有する、或は多官能反応性の化合
物であって、各種樹脂化成分と反応して樹脂化合物を形
成し得るものである。また木材などのリグノセルロース
物質もその主成分化合物分子が多数の水酸基を有するも
のであって、樹脂化反応に直接組み込まれ得るものであ
る。従って、本発明方法により得られるリグノセルロー
ス物質の官能性特定溶媒溶液は、種々の樹脂材料の原料
となり得るものである。例えば、多価アルコール化合物
からなる溶媒に、木材リグノセルロース物質を溶解して
得られる溶液は、これをグリシジルエーテル化して、エ
ポキシ樹脂を調製することができる。また、上記溶液に
多価イソシアネート化合物を反応させてポリウレタン樹
脂を製造することもできる。

本発明方法において、得られるリグノセルロース物質溶
液の濃度を低めたり、上記溶媒そのものを稀釈したり、
熔解を助長するなどの目的に応じて、溶解の際に、最初
から、あるいは、その途中で、上記特定溶媒以外の液体
化合物、例えば、水などを添加してもよい。

本発明方法において、溶液中のリグノセルロース物質の
濃度に格別の限定はなく、用途に応じて、適宜に設定す
ることができるが、一般には、特定溶媒１００重量部に
対し、リグノセルロース物質５重量部以上、好ましくは
５〜１０００重量部が溶解される。リグノセルロース物
質の量が５重量部以下になると、溶液の製造は可能であ
るが、リグノセルロース物質を主成分とする用途、例え
ば樹脂原料、液体燃料などには不適当であり、１０００
重量部以上になると、溶解に困難を生ずることがある。

本発明方法に用いられる溶解触媒は、無機酸、有機酸お
よびルイス酸から選ばれた少なくともｌ員からなるもの
である。本発明方法に有用な無機酸は、例えば、塩酸、
硫酸、リン酸および臭化水素酸、などの通常の鉱酸から
選ぶことができる。

また本発明方法に有用な有機酸は、例えば蟻酸、酢酸、
シュウ酸、酒石酸、安息香酸などのカルボン酸化合’Ｉ
　、フェノールスルホン酸、ｐ−）ルエンスルホン酸な
どの有機スルホン酸化合物、フェノールスルフィン酸な
どのスルフィン酸化合物、および尿酸化合物から選ぶこ
とができる。更に、本発明方法に有用なルイス酸は、例
えば塩化アルミニウム、塩化チタニウム、および三弗化
ホウ素、並びにこれらの錯体化合物から選ぶことができ
る。

本発明方法において、触媒の使用量にも格別の制限はな
いが、一般に、リグノセルロース物質１００重量部に対
し、０．１〜２０重量部の触媒を用いればよい。

本発明方法において、リグノセルロース物質、溶媒、お
よび溶解触媒の混合物は、常圧下で、溶媒の沸騰点又は
それ以下の温度に加熱される。

この溶解操作は、特に、それが溶媒の沸騰点温度が行わ
れるときは、溶解混合物を還流冷却器付き溶解装置内で
行うことが好ましい。

〔実施例〕

本発明を下記実施例によって更に説明する。

１嵐班玉マカンバ木粉（風乾）２０ｇと、ジエチレングリコール
６０ｇと、および四塩化チタンＩｇとを、還流冷却器、
および撹拌機付きフラスコ中で混合し、この混合物を１
５０℃オイルバスを用いて２時間加熱した。すると、マ
カンバ木粉は溶液化し、流動性のあるペースト状溶液が
得られた。このペーストを透明なガラス板上でヘラなと
で４展したところ、不溶解残渣は認められず、完全溶解
が確認された。

実Ｕη 未脱墨新聞古紙（風乾）２０ｇと、プロピレングリコー
ル７０ｇと、および塩化アルミニウム１ｇとを、実施例
１と同様の装置内で同一条件で加熱した。すると、未脱
墨新聞古紙は溶液化し、流動性のあるペースト状溶液が
得られた。実施例１と同様の方法で不溶解残渣の確認を
行ったところ、不溶解残渣は認められなかった。

スＪＬｆＬ叛マカンバ木粉（風乾）２０ｇと、１．６−ヘキサンジオ
ール５０ｇと、およびフェノールスルホン酸１．５ｇと
を混合し、実施例１と同様の装置で、１３０℃に温度設
定したオイルバス中で２時間加熱した。すると、マカン
バ木粉は溶液化し、流動性のある溶液が得られた。実施
例１の方法で不溶解残渣の存在を検査したところ、残渣
は認められず、完全溶解が確認された。

〔発明の効果〕

本発明方法によりリグノセルロース物質の溶液を常圧に
おいて、単純な操作と簡単な装置を用いて、迅速かつ安
価に製造することが可能になり、それによって、リグノ
セルロース物質を樹脂材料原料、液体燃料、成分分別用
溶液などの広い用途に実用することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

リグノセルロース物質を、一価アルコール化合物、多価
アルコール化合物、環状エーテル化合物、ケトン化合物
、およびオキシエーテル化合物から選ばれた少なくとも
１種からなる溶媒中に、無機酸、有機酸およびルイス酸
から選ばれた少なくとも１種からなる溶解触媒の存在下
に、常圧において加熱溶解することを特徴とするリグノ
セルロース物質の常圧溶解方法。