JPH0753858B2 - リグニン樹脂接着剤 - Google Patents

リグニン樹脂接着剤

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JPH0753858B2
JPH0753858B2 JP25585186A JP25585186A JPH0753858B2 JP H0753858 B2 JPH0753858 B2 JP H0753858B2 JP 25585186 A JP25585186 A JP 25585186A JP 25585186 A JP25585186 A JP 25585186A JP H0753858 B2 JPH0753858 B2 JP H0753858B2
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lignin
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嘉拓 佐野
一男 境
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王子建材工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はリグニン樹脂接着剤に関するものである。さら
に詳述すれば、本発明は、クラフトパルプ廃液より分離
したクラフトリグニンまたは、クラフトパルプ廃液を樹
脂化したJASの特類構造用合板の規格を満足する接着剤
に関するものである。
従来の技術 木材の主要成分中セルロースはパルプなどに使用されて
いるが残りの成分については、必ずしも有効に利用され
ているとはいえない。クラフトパルプ化法(KP法)は、
現在もっとも広く行なわれている化学パルプ製造法であ
るが、その工程中で発生する蒸解廃液(クラフトパルプ
廃液)については単にこれを濃縮した後に燃焼してエネ
ルギーと薬品の回収を行っているのが大半であり、中に
含まれる成分が有効に利用されているとはいいがたい。
クラフトパルプ廃液は、その固型分中に約30重量%のク
ラフトリグニンを含んでおり、酸を加えて沈澱させるこ
とによって他の成分と分離する事が出来る。このクラフ
トリグニンはフェノール性水酸基などの活性基を多く含
み、反応性に富んでいると考えられるため、古くから接
着剤の原料としての応用研究が行なわれてきたが、実用
化の域には達っしていない。その主たる理由は、廃
液、あるいはリグニンに対して前処理が必要であるこ
と、原料置換率(例:フェノール等のリグニンによる
代替率)が低いため、経済的な優位性がないこと、硬
化時間が長く、熱圧温度が高いなどの作業性の面での不
利益があることなどの点である。
発明が解決しようとする問題点 本発明者らは、この様な状況を踏えて、クラフトリグニ
ンあるいはクラフトリグニンを含有するクラフト廃液を
利用した高性能でしかも低価格のリグニン樹脂接着剤の
開発について検討をすすめた。前述の様にリグニンある
いは、パルプ廃液を木材用接着剤に利用する研究は多く
あるが、その大半はリグニンフェノール樹脂についてで
ある。本発明者らは、クラフトリグニンあるいはクラフ
ト廃液とレゾルシノールあるいはレゾルシノール樹脂と
の共縮合によるリグニン・レゾルシノール樹脂接着剤の
製造法について研究し、前述の問題点を解消したすぐれ
た接着剤を得、本発明を完成するに至った。クラフトリ
グニンあるいはクラフト廃液とレゾルシノールとを共縮
合させた例は全くないと思われ、フェノールより高価な
レゾルシノールをリグニンで代替出来ることで、経済的
優位性は非常に大きいと思われる。
発明の構成 1) 本発明の構成は、クラフトパルプ廃液中より分離
して得たリグニン変性物を単独であるいは一価のフェノ
ール類と混合したものをアルカリ性水溶液またはアルカ
リ性アルコール−水混合溶液に溶解し、次いでアルデヒ
ド類を加えてホルミル化したリグニン樹脂液に、レゾル
シノールまたはレゾルシノール樹脂と、硬化剤とを混合
したことを特徴とするリグニン・レゾルシノール樹脂接
着剤、 2) 濃縮したクラフトパルプ廃液と1価のフェノール
類とアルコールを混合したものにアルデヒド類を加えて
ホルミル化した樹脂液に、レゾルシノールまたはレゾル
シノール樹脂液と、硬化剤とを混合したことを特徴とす
るリグニン・レゾルシノール樹脂接着剤、 3) クラフトパルプ廃液中より分離して得たリグニン
変性物をアルカリ性水溶液またはアルカリ性アルコール
−水混合溶液に溶解し、その溶液にレゾルシノールまた
はレゾルシノール樹脂と、硬化剤とを混合したことを特
徴とするリグニン・レゾルシノール樹脂接着剤である。
本発明の構成要素について以下に詳説する。
(リグニン変性物) 本発明で用いるリグニン変性物は、クラフトパルプ廃液
を用いてpH2〜10に調整し、生じた沈澱を 過して得た
クラフトリグニンである。
(クラフト廃液) 本発明で用いるクラフトパルプ廃液は、工程より発生す
る廃液を固型分濃度45〜50重量%程度に濃縮した、濃縮
クラフトパルプ廃液であり、高濃度でクラフトリグニン
を含有する。
(一価のフェノール類) 本発明に用いる一価のフェノール類は、フェノール、ク
レゾール、キシレノール、カルバクロール、チモール、
ナフトールなどであるが、フェノールが好ましい。一価
のフェノールの使用割合は任意であり特に限定されない
がリグニン変性物70〜100重量%に対し、0〜30重量%
の使用で充分であり、すぐれたリグニン樹脂接着剤を得
る事が出来る。
(アルデヒド類) 本発明に於けるアルデヒド類としてはレゾルシノール樹
脂の製造に用いられるアルデヒド類であればいずれも使
用できるが、ホルムアルデヒドが好ましい。
(アルカリ性溶液) 本発明に用いるアルカリ性溶液はカ性ソーダまたはカ性
カリの水溶液あるいはメタノールなどの低級アルコール
と水の混合溶液であり、カ性ソーダ水溶液が好ましい。
(レゾルシノール樹脂とレゾルシノール) レゾルシノール樹脂は、レゾルシノールとホルムアルデ
ヒドなどのアルデヒド類とからレゾルシノール樹脂接着
剤を製造する周知の方法に従って製造される。
レゾルシノール樹脂とレゾルシノールは併用してもよ
い。
これら成分の使用割合は任意であり特に限定されない
が、固型分比(重量比)でリグニン樹脂10に対し1〜7
の範囲で充分な接着効果を示す。
(アルコール) メタノール、エタノールなどの低級アルコールである。
(硬化剤) 本発明に用いる硬化剤はパラホルムアルデヒドなどレゾ
ルシノール樹脂接着剤に於いて通常使用されている硬化
剤である。ただし、ヘキサメチレンテトラミンは使用で
きない。
(任意成分) 本発明は必要に応じて増量剤などのフィラーを添加して
もよい。
実施例 本発明をいっそう理解しやすくするために以下に実施例
を示して具体的に説明するが、下記の実施例はこの発明
を何ら制限するものではない。
1) リグニンの製法 クラフトパルプ廃液に酸を加えpH8.5〜9.0に調整し、そ
の際生じた沈澱を 過し、乾燥して粉砕したものをリグ
ニン試料とした。
2) クラフトパルプ廃液 工程中で発生する蒸解廃液をクラフトリグニンを主成分
とする固型分が約48重量%濃度になるように濃縮したも
のを試料とした。
3) 樹脂の製造 イ)前記リグニンをホルマリンとメタノールにけん濁
し、次いでフェノールを加えた後、カ性ソーダの40重量
%水溶液を加えて溶かし、加熱しながら反応させて、リ
グニン樹脂液を調製した。この樹脂液にレゾルシノール
またはレゾルシノール樹脂液を加え、さらに触媒として
パラホルムアルデヒドを加えて接着剤とした。
ロ)濃縮したクラフト廃液にフェノールとメタノールを
加えて加熱しながら反応させリグニン樹脂を調製した。
この樹脂液にレゾルシノール又はレゾルシノール樹脂液
を加え、さらにパラホルムアルデヒドを加えて接着剤と
した。
ハ)前記リグニンを少量のカ性ソーダの40重量%水溶液
に溶解し、この溶液にレゾルシノールまたはレゾルシノ
ール樹脂液を加え、これにパラホルムアルデヒドを加え
て接着剤とした。
4) 合板の作成と接着力試験 前記の樹脂液にp−増量剤(大阪合同株式会社製の商品
名)を10重量%添加した後、樹脂液7g/15×15cm2をラワ
ン単板(27mm厚)の表裏に塗布し、10Kg/cm2の冷圧で30
分間、次いで70〜120℃、10kg/cm2、15〜40分間の条件
で加熱圧締し、3プライ合板を作成した。1週間の熟成
後JAS Bタイプの試験片を作り、JASの構造用合板の特
類の規格に準じて常態および連続煮沸試験を行った。
実施例1 クラフトリグニン45g、フェノール5g、37重量%ホルマ
リン50ml、メタノール50ml、40重量%カセイソーダ水溶
液10mlをフラスコにはかりとり混合した。これをかくは
んしながら50℃で1時間反応させて、リグニンフェノー
ル樹脂液を調製した。また、これとは別にレゾルシノー
ルをアルカリ性水溶液に溶かし37重量%ホルマリン溶液
を加えて樹脂化し、レゾルシノール樹脂液を調製した。
このリグニンフェノール樹脂液と、レゾルシノール樹脂
液を固型分比で8:2および7:3でそれぞれ混合し、これに
増量剤とp−ホルムアルデヒドを硬化剤として加え、接
着剤とした。この接着剤を使用して、前記の様な方法で
ラワンの3プライ合板を作成した。熱圧条件は、70℃15
分間とした。レゾルシノール樹脂は室温硬化型接着剤で
あるがこの場合は70℃の中温を使用した。それは室温で
の24〜48時間という操作時間の短縮をはかるためであ
る。結果は、72時間の連続煮沸後の強度がリグニン樹脂
対レゾルシノール樹脂が8:2のもので14.5Kg/cm2、7:3の
もので16.6Kg/cm2であり、いずれもJASの構造用合板の
特類の規格70Kg/cm2を大きく上回っていた。
実施例2 実施例1のリグニン・フェノール樹脂と同様の薬品配合
で、反応条件を50℃1時間から、50℃2時間に延長して
樹脂を調製した。反応条件を延長した分レゾルシノール
樹脂の混合量を減じて、リグニン樹脂対レゾルシノール
樹脂10:1、10:2および10:3の混合比(固型分比)で混合
し、増量剤と硬化剤を加えてそれぞれ接着剤を調製し
た。硬化条件は、実施例1と同じ70℃15分とした。結果
は、10:1のものは、JAS規格をわずかに上回る程度であ
るが、10:2、10:3のものは、それぞれ12.4Kg/cm2、16.5
Kg/cm2と大きく上回っていた。
実施例3 実施例2と同様の方法で調製したリグニン・フェノール
樹脂とレゾルシノール樹脂を10:2の割合で混合し、増量
剤と硬化剤を加えて接着剤とした。合板の硬化時間を1
0、20、30、40分間とそれぞれ変動させて強度試験を行
った。その結果、硬化時間を20分間に延長すると煮沸後
の強度は19.0Kg/cm2と向上したが、それ以上延長しても
強度の増加はなかった。また、10分間の硬化時間でも11
kg/cm2強度があった。
実施例4 実施例2と同様の方法で調製したリグニン・フェノール
樹脂とレゾルシノール樹脂を10:1の割合で混合し、増量
剤と硬化剤を加えて接着剤とした。レゾルシノール樹脂
の配合割合を減らした分合板の硬化温度を85、100、120
℃と上昇させて、接着力試験を行った。硬化時間はいず
れも15分間とした。その結果85℃15分間の硬化条件でも
規格を充分上回ることが出来た。
実施例5 実施例2と同様の方法で調製したリグニン・フェノール
樹脂に、レゾルシノールを1:1の比率で混合し、硬化剤
(P−ホルムアルデヒド)と増量剤を加えて接着剤とし
た。これは単体のレゾルシノールを使用することで、レ
ゾルシノール樹脂製造の工程を省略しようとしたもので
ある。硬化条件は、実施例4と同様に85、100、120℃と
温度条件を変化させ、硬化時間は15分とした。煮沸試験
の結果は、85℃では、7.0Kg/cm2と規格をかろうじて、
満足する程度であるが、100℃では12.3Kg、120℃では1
5.8Kg/cm2と大きく上回った。
実施例6 次にリグニンのホルミル化物とレゾルシノール樹脂の共
縮合物について試験した。クラフトリグニン25g、37重
量%のホルマリン25ml、メタノール25mlおよび40重量%
カ性ソーダ5mlを混合し、かくはんしながら50℃で1時
間反応させて樹脂化した。この樹脂液とレゾルシノール
樹脂を9:1、8:2および7:3の割合(固型分比)でそれぞ
れ混合し、増量剤と硬化剤(P−ホルムアルデヒド)を
それぞれ加えて接着剤とした。合板の硬化条件は、70℃
15分間とした。その煮沸試験の結果は9:1のものは、7.8
Kg/cm2とやや低いが、8:2、7:3のものはそれぞれ1.5、1
3.0Kg/cm2と大きく規格を上回った。
実施例7 固型分48重量%に濃縮したKP(クラフトパルプ)廃液94
gに少量の硫酸を加えた後、フェノール15g、パラホルム
アルデヒド40gおよびメタノール50mlを続けて加えて混
合した後、70℃で4時間反応させて樹脂化した。このリ
グニン・フェノール樹脂とレゾルシノールを6:4の割合
で混合し、硬化剤(P−ホルムアルデヒド)と増量剤を
それぞれ加えて接着剤とした。合板の硬化条件は100℃
5分、1分、120℃5分、15分の4種類である。結果
は、120℃5分のものはやや弱いが、他はいずれもJAS構
造用合板の規格を満足するもので、特に120℃15分で硬
化させたものは14.7Kg/cm2と良結果を示した。
発明の効果 本発明は、リグニンの有効な利用法の一環としてクラフ
トパルプ廃液中のリグニンを分離するか、あるいはクラ
フトパルプ廃液を濃縮して、レゾルシノール樹脂接着剤
の基質に利用する事を可能とした。
クラフトリグニンに0〜30重量%のフェノールを加えた
混合物にホルムアルデヒドを添加し、樹脂化して得られ
るリグニン樹脂、あるいは濃縮したクラフト廃液に10〜
30重量%のフェノールを加えた混合物にホルムアルデヒ
ドを添加し、樹脂化して得られるリグニン樹脂、あるい
はクラフトリグニンを少量のアルカリ性水溶液に溶解し
て得たリグニン溶液などに、レゾルシノール樹脂、又は
レゾルシノールを混合してリグニン・レゾルシノール樹
脂を製造する事が出来た。高価なレゾルシノールの代わ
りに、リグニンあるいはクラフト廃液が利用可能との研
究報告は皆無と思われ、この成果は、リグニンの新しい
高度利用の道を押し開くものと考えられる。
本発明は、リグニンを利用した低価格のレゾルシノール
樹脂系接着剤の提供を可能にするものでもあり、林産資
源の高度利用の道を切り開くものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クラフトパルプ廃液中より分離して得たリ
    グニン変性物を単独であるいは1価のフェノール類と混
    合したものをアルカリ性水溶液またはアルカリ性アルコ
    ール−水混合溶液に溶解し、次いでアルデヒド類を加え
    てホルミル化したリグニン樹脂液に、レゾルシノールお
    よび/またはレゾルシノール樹脂液と、硬化剤とを混合
    したことを特徴とするリグニン・レゾルシノール樹脂接
    着剤。
  2. 【請求項2】濃縮したクラフトパルプ廃液と1価のフェ
    ノール類とアルコールを混合したものにアルデヒド類を
    加えてホルミル化した樹脂液に、レゾルシノールおよび
    /または、レゾルシノール樹脂液と、硬化剤とを混合し
    たことを特徴とする、リグニン・レゾルシノール樹脂接
    着剤。
  3. 【請求項3】クラフトパルプ廃液中より分離して得たリ
    グニン変性物をアルカリ性水溶液またはアルカリ性アル
    コール−水混合溶液に溶解し、その溶液にレゾルシノー
    ルおよび/またはレゾルシノール樹脂と、硬化剤とを混
    合したことを特徴とするリグニン・レゾルシノール樹脂
    接着剤。
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