JPH11181105A - Lignocellulose molding and its production - Google Patents

Lignocellulose molding and its production

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JPH11181105A
JPH11181105A JP35066697A JP35066697A JPH11181105A JP H11181105 A JPH11181105 A JP H11181105A JP 35066697 A JP35066697 A JP 35066697A JP 35066697 A JP35066697 A JP 35066697A JP H11181105 A JPH11181105 A JP H11181105A
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JP
Japan
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lignin
pulp
viscose
cellulose
molecular weight
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JP35066697A
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Japanese (ja)
Inventor
Hisayo Yasumoto
尚代 安本
Hidenao Saito
秀直 斎藤
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Rengo Co Ltd
Original Assignee
Rengo Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily obtain a molding of an arbitrary shape while abridging the production process by molding a cellulose or hemicellulose to which lignin having a specified molecular weight range has been bonded in a specified ratio. SOLUTION: The lignin used has a peak top molecular weight of 8,000-20,000 as measured by gel permeation chromatography. A molding of a cellulose or hemicellulose to which 3-40 wt.% this lignin has been bonded is obtained. The lignin-bonded pulp, namely, a low-rank pulp such as a thermomechanical pulp, a semichemical pulp, or an unbleached kraft pulp is treated with about 10-40 wt.% aqueous alkali solution and xanthated with a 0.8-1.5 fold amount of carbon disulfide. This is dissolved in a 6-10 wt.% aqueous NaOH solution to form a viscose. This viscose is molded into a sheet or the like by casting, extrusion, or the like. When the molding is a porous one, it can be used as an adsorbent for metals and proteins in an aqueous system.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、リグニンを結合
したリグノセルロースからなる成形体とその製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molded product made of lignocellulose bound with lignin and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、植物の主成分であるセルロース、
ヘミセルロース及びリグニンのうち、セルロース及びヘ
ミセルロースの多糖類はよく利用されているのに対し、
リグニンは、金属やタンパク質の吸着能や抗菌作用を持
つにもかかわらず、燃料として以外はほとんど有効利用
されていなかった。これは、リグニンが木材のパルプ化
の際に出る廃液から取り出されているため、そのほとん
どが水溶性、かつ、反応性の低い構造に変性しているか
らである。しかしながら、リグニンは天然に多量に存在
する有機物質であり、しかも再生可能な資源であること
から、リグニンを有効利用する研究が行われてきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, cellulose, which is a main component of plants,
Among hemicellulose and lignin, cellulose and hemicellulose polysaccharides are often used,
Despite its ability to adsorb metals and proteins and its antibacterial activity, lignin has hardly been used effectively except as a fuel. This is because the lignin is extracted from the waste liquid produced during pulping of wood, and most of the lignin has been modified into a water-soluble and less reactive structure. However, lignin is an organic substance which is present in a large amount in nature and is a renewable resource. Therefore, studies have been conducted on the effective use of lignin.

【0003】例えば、リグニンがフェノール系物質であ
ることから、パルプ廃液中に含まれるリグニンのうち、
リグニンスルホン酸にフェノール樹脂を共縮合させて変
性フェノール樹脂とする方法が提案されている(特開昭
55−137120号公報参照)。
[0003] For example, since lignin is a phenolic substance, of the lignin contained in pulp waste liquid,
A method has been proposed in which a phenol resin is co-condensed with lignin sulfonic acid to obtain a modified phenol resin (see JP-A-55-137120).

【0004】また、リグニンをその他の生物由来物質と
共に架橋して、印刷配線板等の材料とする方法が開示さ
れている(特開平9−143305号公報参照)。
Further, a method has been disclosed in which lignin is crosslinked with other biological substances to produce a material for a printed wiring board or the like (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-143305).

【0005】さらに、リグニン自身の反応性を高めるた
め、リグニンをリグニンアルケニル誘導体に変換する方
法も検討されている(特公平5−19559号公報参
照)。
Further, in order to increase the reactivity of lignin itself, a method of converting lignin into a lignin alkenyl derivative has been studied (see Japanese Patent Publication No. 195559/1993).

【0006】一方、リグニンをセルロース等の材料に複
合して利用する方法として、セルロースとヘミセルロー
スからなる多層体にリグニンを含浸させ、リグニンが植
物内で果たしている本来の構造強化の働きをさせること
(特開平6−198811号公報参照)や、リグニンを
セルロース等からなる多孔性高分子固形粒子に化学的手
段で結合固定したリグニン複合体等が提案されている
(特許第2548240号公報参照)。
On the other hand, as a method of utilizing lignin in combination with a material such as cellulose, a multilayer body comprising cellulose and hemicellulose is impregnated with lignin to strengthen the original structure of lignin which plays a role in plants ( Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-198811) and a lignin complex in which lignin is bonded and fixed to porous solid polymer particles made of cellulose or the like by chemical means have been proposed (see Japanese Patent No. 2548240).

【0007】また、リグニンを多量に含有する木粉や低
品位パルプを原料として任意の形状に成形する方法とし
ては、例えば、第三級アミン−N−オキシドと水の混合
溶媒に酢酸蒸解パルプを直接溶解し、任意の形状に成形
する方法が提案されている(特開平6−220213号
公報参照)。
As a method for molding wood flour or low-grade pulp containing a large amount of lignin into a desired shape, for example, acetic acid digested pulp is mixed in a mixed solvent of tertiary amine-N-oxide and water. A method of directly dissolving and molding into an arbitrary shape has been proposed (see JP-A-6-220213).

【0008】さらに、誘導体を経由する方法として、木
粉や高歩留パルプをカルボキシメチル化してリグニンを
残した形で吸収性素材を得る方法(特公平2−5689
7号公報参照)や、木材中の水酸基を一部アセチル基等
に置換し、木材溶液を作製して任意の形状に成形する方
法(特公昭63−1992号公報参照)、リグニンとセ
ルロースの相互溶解物を固化製膜してなる紫外線吸収リ
グノセルロース膜が提案されている(特開平4−339
86号公報参照)。
Further, as a method via a derivative, a method of obtaining an absorbent material in a form in which lignin is left by carboxymethylating wood flour or high yield pulp (Japanese Patent Publication No. 2-5689)
No. 7), a method in which hydroxyl groups in wood are partially substituted with acetyl groups or the like, a wood solution is prepared and molded into an arbitrary shape (see Japanese Patent Publication No. 63-1992). An ultraviolet-absorbing lignocellulose membrane obtained by solidifying a melt to form a membrane has been proposed (JP-A-4-339).
No. 86).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
パルプ廃液中のリグニンを利用する方法は、得られるリ
グニンが水溶性であり、濃度が低いため、濃縮を行う必
要がある。また、リグニンスルホン酸を用いて変性フェ
ノール樹脂を製造する方法は、リグニンスルホン酸の反
応性を高めるために、酸化分解や水素化分解により低分
子化した後、カルボキシル基の多いものを分取したり、
さらに酸化する必要がある。さらに、現在主流のクラフ
トパルプ法で得られるクラフトリグニンは側鎖構造の反
応性が乏しいため、アルケニル誘導体に変換するように
反応性を高める必要があるが、経済的に不利となる。
However, in the above-mentioned method using lignin in pulp waste liquid, lignin obtained is water-soluble and has a low concentration, so that it is necessary to carry out concentration. In addition, in the method of producing a modified phenol resin using ligninsulfonic acid, in order to increase the reactivity of ligninsulfonic acid, after lowering the molecular weight by oxidative decomposition or hydrogenolysis, the one having a large amount of carboxyl groups is fractionated. Or
Further oxidation is required. Furthermore, kraft lignin obtained by the currently mainstream kraft pulp method has poor reactivity in the side chain structure, and it is necessary to increase the reactivity so as to convert it into an alkenyl derivative, but this is economically disadvantageous.

【0010】また、既存の材料にリグニンを複合させる
方法は、リグニンが水溶性であるため、単純にリグニン
を既存の材料に塗布又は含浸させるだけでは、水との接
触によってリグニンが溶出してしまう。これを防ぐため
には化学結合により固定する方法があるが、高価な架橋
剤を使用する必要があるため経済的に不利となり、ま
た、反応が十分に進行していないと水との接触でリグニ
ンや架橋剤の溶出を起こしてしまう。
Further, in the method of combining lignin with an existing material, since lignin is water-soluble, lignin is eluted by contact with water simply by coating or impregnating the existing material with lignin. . In order to prevent this, there is a method of fixing by chemical bonding, but it is economically disadvantageous because an expensive cross-linking agent must be used, and if the reaction does not proceed sufficiently, lignin or The cross-linking agent is eluted.

【0011】さらに、木粉や低品位パルプを溶解して成
形する方法において、第三級アミン−N−オキシドと水
との混合溶媒による溶液化では、リグニンの変質は少な
いと思われるが、パルプの種類が酢酸蒸解法で得られる
ものに限られるため、汎用性に乏しい。カルボキシメチ
ル化して吸収性素材を得る方法では、任意の形状への成
形が困難であるため、繊維状での利用に限られる。ま
た、木材にアセチル化、アシル化等を行って木材溶液を
調製し、フィルム成形等を行う方法では、置換度を高く
する必要があり、反応条件によっては、多糖類の低分子
化がおこり、成形体自体の機械的強度が著しく低下する
おそれがある。リグニンとセルロースの相互溶解物を固
化製膜する方法では、爆砕パルプをビスコースにし、こ
れをフィルム成形してリグノセロファンを得ている。し
かし、この方法は、加える二硫化炭素の量が、高純度の
α−セルロースを使用する一般のビスコース製造法の場
合と同様にパルプの0.3〜0.5倍程度である。この
ため、パルプ中に含まれる多量のリグニンによってザン
テート化が妨害され、十分なザンテート化が行われにく
い。したがって、得られるビスコースは不均一なものと
なりやすく、また、不溶解分も生じる。このため、特開
平4−33986号公報に記載の方法では、遠心分離等
により不溶解分を除去する方法が採用されている。
Further, in the method of molding by dissolving wood flour or low-grade pulp, it is considered that lignin is less likely to be deteriorated in a solution with a mixed solvent of tertiary amine-N-oxide and water. Is limited to those obtained by the acetic acid digestion method, so that the versatility is poor. In the method of obtaining an absorbent material by carboxymethylation, it is difficult to form the material into an arbitrary shape, and thus the method is limited to use in a fibrous form. In addition, in a method in which wood is subjected to acetylation, acylation, etc. to prepare a wood solution and form a film, etc., it is necessary to increase the degree of substitution. There is a possibility that the mechanical strength of the molded article itself is significantly reduced. In the method of solidifying and forming a mutual solution of lignin and cellulose, blasted pulp is made into viscose, which is then formed into a film to obtain lignocellophane. However, in this method, the amount of carbon disulfide to be added is about 0.3 to 0.5 times the pulp as in the case of a general viscose production method using α-cellulose of high purity. For this reason, a large amount of lignin contained in the pulp hinders xanthetization, making it difficult to perform sufficient xanthation. Therefore, the obtained viscose tends to be non-uniform, and insoluble components are also generated. Therefore, in the method described in JP-A-4-33986, a method of removing insoluble components by centrifugation or the like is employed.

【0012】そこで、この発明の課題は、濃縮、反応、
不溶解分除去等の工程を極力減らして製造工程を簡略化
すると共に経済性を高め、リグニンが結合されたセルロ
ースの成形性を高め、任意の形状のリグノセルロース成
形体を容易に得ることができるようにすることである。
Therefore, an object of the present invention is to concentrate, react,
The process of removing insoluble components and the like is reduced as much as possible, thereby simplifying the production process, increasing the economic efficiency, increasing the moldability of lignin-bound cellulose, and easily obtaining a lignocellulose molded article of any shape. Is to do so.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、このリグノセルロース成形体にかかる発明は、ゲル
パーミエーションクロマトグラフ法におけるピークトッ
プの分子量が8000〜20000であるリグニンを3
〜40重量%結合したセルロース又はヘミセルロースか
らなる。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the invention relating to the lignocellulose molded article is characterized in that a lignin having a peak-top molecular weight of 8,000 to 20,000 in gel permeation chromatography is used.
Consists of ~ 40% by weight bound cellulose or hemicellulose.

【0014】また、このリグノセルロース成形体の製造
法にかかる発明は、ゲルパーミエーションクロマトグラ
フ法におけるピークトップの分子量が8000〜200
00であるリグニンが3〜40重量%結合されたパルプ
をアルカリ水溶液で前処理し、二硫化炭素をパルプに対
して0.8〜1.5倍量添加してザンテート化し、アル
カリ水溶液に溶解してビスコースを調製し、これを凝固
・再生する。
Further, according to the invention relating to the method for producing a lignocellulose molded article, the molecular weight at the peak top in gel permeation chromatography is 8,000 to 200.
The pulp to which 3 to 40% by weight of lignin of 00 is bound is pretreated with an aqueous alkali solution, and carbon disulfide is added to the pulp in an amount of 0.8 to 1.5 times the amount of the pulp to xanthate and dissolved in the aqueous alkali solution. To prepare viscose and coagulate and regenerate it.

【0015】さらに、上記パルプをサーモメカニカルパ
ルプ、セミケミカルパルプ、未漂白クラフトパルプのい
ずれか1種又は2種以上の混合物とすることができる。
Further, the pulp may be any one or a mixture of two or more of thermomechanical pulp, semi-chemical pulp and unbleached kraft pulp.

【0016】このリグノセルロース成形体は、リグニン
が結合されたパルプをビスコースにして溶液状とし、所
定形状に成形した後、凝固・再生するので、任意形状の
リグノセルロース成形体を得ることができる。
This lignocellulose molded article is obtained by converting lignin-bonded pulp into viscose to form a solution, forming it into a predetermined shape, and then coagulating and regenerating, so that a lignocellulose molded article of any shape can be obtained. .

【0017】また、ビスコース調製時、二硫化炭素のパ
ルプに対しての添加量を通常の0.3〜0.5倍より多
い0.8〜1.5倍量としたので、多量のリグニンを結
合したセルロースを十分にザンテート化することができ
る。このため、不溶解分が発生せず、均一なビスコース
を得ることができる。
In addition, since the amount of carbon disulfide added to the pulp at the time of viscose preparation is 0.8 to 1.5 times, which is more than 0.3 to 0.5 times the usual amount, a large amount of lignin is added. Can be sufficiently xantated. Therefore, uniform viscose can be obtained without generating any insoluble components.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を説明
する。この発明にかかるリグノセルロース成形体は、リ
グニンを結合したセルロース又はヘミセルロースからな
る。このリグノセルロース成形体は、次に示す方法で製
造される。
Embodiments of the present invention will be described below. The lignocellulose molded article according to the present invention is made of lignin-bound cellulose or hemicellulose. This lignocellulose molded article is manufactured by the following method.

【0019】まず、リグニンが結合されたパルプをアル
カリ水溶液で前処理し、二硫化炭素を添加してザンテー
ト化する。
First, pulp to which lignin is bound is pretreated with an aqueous alkali solution, and carbon disulfide is added to form a xanthate.

【0020】上記パルプは、リグニンを結合した低品位
パルプなら特に限定されるものではない。例として、サ
ーモメカニカルパルプ(TMP)、セミケミカルパルプ
(SCP)、未漂白クラフトパルプ(UKP)があげら
れる。これらの中でも、リグニンを大量に結合した低品
位パルプを用いれば、リグニンの有する金属やタンパク
質等の吸着能を利用することができ、好ましい。
The pulp is not particularly limited as long as it is a low-grade pulp bound with lignin. Examples include thermomechanical pulp (TMP), semi-chemical pulp (SCP), unbleached kraft pulp (UKP). Among these, it is preferable to use low-grade pulp to which lignin is bound in a large amount, because it can utilize the ability of lignin to adsorb metals and proteins.

【0021】上記リグニンはフェノール性物質であり、
セルロース及びヘミセルロースと共に、木材等の木化し
た植物体の主成分の1つである。また、上記リグニン
は、セルロース又はヘミセルロースと木材中の結合様式
に近い安定な共有結合によって結合される。このリグニ
ンは、多数の化合物から構成されており、分子量分布を
とると正規分布に近い広がりを示す。
The lignin is a phenolic substance,
Along with cellulose and hemicellulose, it is one of the main components of woody plants such as wood. The lignin is bound to cellulose or hemicellulose by a stable covalent bond close to the binding mode in wood. This lignin is composed of a large number of compounds, and shows a spread close to a normal distribution when the molecular weight distribution is taken.

【0022】このリグニンは、アセチル化した後のゲル
パーミエーションクロマトグラフ法による分子量測定に
おけるピークトップの分子量(以下、「ピークトップ分
子量」と称する。)が8000〜20000であり、パ
ルプ中に3〜40重量%が結合される。リグニンのピー
クトップ分子量が8000未満の場合は、リグニン自体
の有する吸着性を十分に発揮しにくくなり好ましくな
い。また、20000を越えてもよいが、本発明の方法
によっては、そのようなリグニンを単離しにくい。
This lignin has a peak-top molecular weight (hereinafter referred to as "peak-top molecular weight") of 8,000 to 20,000 in the molecular weight measurement by gel permeation chromatography after acetylation, and is 3 to 3 in pulp. 40% by weight are bound. If the peak top molecular weight of lignin is less than 8000, it is difficult to sufficiently exhibit the adsorptivity of lignin itself, which is not preferable. Although it may exceed 20,000, it is difficult to isolate such lignin by the method of the present invention.

【0023】さらに、リグニンがパルプの3重量%未満
であれば、リグニン自体の有する吸着性を十分に発揮し
にくくなる場合がある。また、40重量%を越えてもよ
いが、リグニンを多量に結合するパルプであっても、上
記分子量のリグニンを40重量%を越えて結合するもの
は少ない。
Further, when the lignin is less than 3% by weight of the pulp, it may be difficult to sufficiently exhibit the adsorptivity of the lignin itself. Although it may exceed 40% by weight, pulp that binds lignin in a large amount rarely binds lignin having the above-mentioned molecular weight in excess of 40% by weight.

【0024】このリグニンは、セルロース又はヘミセル
ロースと木材中の結合様式に近い安定な共有結合によっ
て結合されていることから、単に、水にパルプ又はリグ
ノセルロース成形体等を浸漬するだけでは分離すること
はできず、これを単離するには、パルプ又はリグノセル
ロース成形体等をセルラーゼ等により周囲のセルロース
又はヘミセルロースを酵素分解する必要がある。これ
は、リグニンとパルプやリグノセルロース成形体等を構
成するセルロース又はヘミセルロースとが強固に結合し
ていることを示している。このため、ビスコース化等の
処理によっても、リグニンの分解、分離等は生じにく
い。
Since this lignin is bonded to cellulose or hemicellulose by a stable covalent bond close to the bonding mode in wood, it can not be separated simply by immersing pulp or lignocellulose molded article in water. In order to isolate the pulp or lignocellulose molded product, it is necessary to enzymatically decompose the surrounding cellulose or hemicellulose with cellulase or the like. This indicates that lignin and cellulose or hemicellulose constituting the pulp, lignocellulose molded article and the like are firmly bound. Therefore, lignin is unlikely to be decomposed or separated by viscose or the like.

【0025】上記パルプは、アルカリ水溶液で前処理さ
れ、二硫化炭素を添加してザンテート化される。前処理
は、アルカリセルロースを生成させるために行われ、使
用するアルカリ水溶液の濃度は特に限定されないが、1
0〜40重量%であれば十分に前処理をすることができ
る。アルカリ水溶液は特に限定されず、その例として、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の
水酸化物等をあげることができる。
The above pulp is pretreated with an aqueous alkali solution, and xanthetized by adding carbon disulfide. The pretreatment is performed to generate alkali cellulose, and the concentration of the aqueous alkali solution to be used is not particularly limited.
If it is 0 to 40% by weight, the pretreatment can be sufficiently performed. The alkaline aqueous solution is not particularly limited, and as an example,
Examples include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide.

【0026】二硫化炭素は、パルプに対し0.8〜1.
5倍量添加される。添加量が0.8倍量より少ないと、
得られるビスコースが不均一となりやすい。また、1.
5倍量を越えると、二層に分離する場合がある。このと
きは、反応が不均一になるばかりか、反応が界面でしか
起こらなくなるので、反応効率が低下する。
The carbon disulfide is added to the pulp at 0.8 to 1.
5 times the amount is added. If the amount added is less than 0.8 times,
The viscose obtained tends to be non-uniform. Also, 1.
If the amount exceeds 5 times, it may be separated into two layers. In this case, not only the reaction becomes non-uniform, but also the reaction occurs only at the interface, so that the reaction efficiency decreases.

【0027】ザンテート化したパルプは、アルカリ水溶
液に溶解してビスコースとする。このアルカリ水溶液の
濃度は、水酸化ナトリウムとして6〜10重量%がよ
い。6重量%より低いと、ビスコース中の未溶解物が増
加する。また、10重量%より高いと、凝固・再生する
際の酸浴の濃度も高くする必要があり、好ましくない。
アルカリ水溶液は特に限定されない。その例としては、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の
水酸化物等があげられる。
Xanthetized pulp is dissolved in an aqueous alkali solution to form viscose. The concentration of the aqueous alkali solution is preferably 6 to 10% by weight as sodium hydroxide. If it is lower than 6% by weight, undissolved matter in viscose increases. If it is higher than 10% by weight, the concentration of the acid bath at the time of coagulation / regeneration needs to be high, which is not preferable.
The alkaline aqueous solution is not particularly limited. For example,
Examples include hydroxides of alkali metals such as sodium hydroxide and potassium hydroxide.

【0028】次に、得られたビスコースを所定の形状に
成形する。例えば、フィルムやシートに成形する場合
は、キャスト法や押出法等により、所定の厚さのフィル
ムやシートを得ることができる。また、所定形状の金型
にビスコースを注入すれば、任意の形状に成形すること
ができる。さらに、粒状にするなら、所定孔径を有する
ノズルから滴下させたり、相溶性の低い媒体に懸濁させ
ることにより、粒状物を得ることができる。
Next, the obtained viscose is formed into a predetermined shape. For example, when forming into a film or sheet, a film or sheet having a predetermined thickness can be obtained by a casting method, an extrusion method, or the like. Also, if viscose is injected into a mold having a predetermined shape, it can be formed into an arbitrary shape. Further, when the particles are formed into particles, the particles can be obtained by dropping from a nozzle having a predetermined pore diameter or by suspending the particles in a medium having low compatibility.

【0029】ビスコースは粘性はあるものの、液状のた
め、成形した後、直ちに凝固させる必要がある。凝固
は、加熱、塩酸、硫酸等の酸等の凝固剤を用いて行われ
る。その後、塩酸、硫酸等の酸によって再生し、リグニ
ンを結合したセルロース、すなわち、リグノセルロース
を得ることができる。凝固の際に塩酸、硫酸等の酸を用
いれば、凝固と再生を同時に行うことができ、効率的で
ある。
Although viscose is viscous, it must be solidified immediately after molding because it is liquid. The coagulation is performed by using a coagulant such as an acid such as heating and hydrochloric acid or sulfuric acid. Thereafter, the cellulose is regenerated with an acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid to obtain lignin-bound cellulose, that is, lignocellulose. If an acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid is used during coagulation, coagulation and regeneration can be performed simultaneously, which is efficient.

【0030】得られたリグノセルロース成形体は、使用
したパルプと同様の割合で同様の分子量からなるリグニ
ンを結合する。すなわち、ピークトップ分子量が800
0〜20000であるリグニンが3〜40重量%結合さ
れたパルプを使用した場合は、ピークトップ分子量が8
000〜20000であるリグニンを3〜40重量%結
合したリグノセルロース成形体が得られる。これは、上
述したように、リグニンとセルロース及びヘミセルロー
スが木材中の結合様式に近い安定な共有結合によって結
合しているため、上記ザンテート化反応では、リグニン
が分解、分離しにくいからである。
The obtained lignocellulose molded article binds lignin having the same molecular weight at the same ratio as the pulp used. That is, the peak top molecular weight is 800
When pulp bound with 3 to 40% by weight of lignin of 0 to 20,000 is used, the peak top molecular weight is 8%.
A lignocellulose molded article in which lignin of 000 to 20,000 is bound by 3 to 40% by weight is obtained. This is because, as described above, since lignin and cellulose and hemicellulose are bonded by a stable covalent bond close to the bonding mode in wood, lignin is hardly decomposed and separated in the xanthetization reaction.

【0031】本発明のリグノセルロース成形体の製造に
おいて、成形性を改善させるために、高品位パルプ、す
なわち、リグニン結合量の少ないパルプから製造される
ビスコースを任意の割合でブレンドしてもよい。このブ
レンド用ビスコースとしては、セロファンの製造に利用
される工業用ビスコースが好ましい。このブレンド用ビ
スコースの性状としては、セルロース濃度が通常3〜1
5重量%が好ましく、4〜12重量%がより好ましい。
また、ビスコース中のアルカリ濃度は、水酸化ナトリウ
ムとして2〜15重量%が好ましく、5〜13重量%が
より好ましい。さらに、塩化アンモニウム価は3〜12
が好ましく、4〜9がより好ましい。
In the production of the lignocellulose molded article of the present invention, high-grade pulp, that is, viscose produced from pulp having a small amount of lignin bond, may be blended at any ratio in order to improve moldability. . As the viscose for blending, industrial viscose used for producing cellophane is preferable. As the properties of the viscose for blending, the cellulose concentration is usually 3 to 1
It is preferably 5% by weight, more preferably 4 to 12% by weight.
The alkali concentration in the viscose is preferably 2 to 15% by weight as sodium hydroxide, more preferably 5 to 13% by weight. Further, the ammonium chloride value is 3 to 12
Is preferable, and 4-9 are more preferable.

【0032】また、本発明のリグノセルロース成形体を
吸着剤等として使用する場合は、成形前のビスコース溶
液中に炭酸カルシウム等の多孔化剤を添加してもよい。
これにより、成形後、再生する際に、成形体が多孔化さ
れ多孔質体を得ることができる。
When the lignocellulose molded article of the present invention is used as an adsorbent or the like, a porogen such as calcium carbonate may be added to the viscose solution before molding.
Thereby, when the molded article is regenerated after the molding, the molded article is made porous and a porous body can be obtained.

【0033】[0033]

【実施例】次にこの発明の実施例について説明する。な
お、下記において「%」は「重量%」を示す。
Next, an embodiment of the present invention will be described. In the following, “%” indicates “% by weight”.

【0034】〔実施例1〕リグニン5%が結合された針
葉樹未漂白クラフトパルプ(NUKP)10gをビーカ
ーにとり、17.5%水酸化ナトリウム水溶液150m
lに浸漬し、25℃で2時間振とうした。余分の水酸化
ナトリウム水溶液を減圧濾過で取り除き、元の乾燥重量
の3倍量に搾った後、粉砕して広口瓶(200ml)に
入れ、25℃で18時間振とうした。それを30分間脱
気した後、二硫化炭素10gを加え、密栓して25℃で
2時間振とうし、ザンテート化した。そこへ、6%水酸
化ナトリウム水溶液を70ml加えて、25℃で18時
間攪拌し、NUKPビスコースを調製した。それを孔径
1.8mmのノズルより2N硫酸中に滴下して凝固・再
生し、粒径3mmの球状リグノセルロース成形体を調製
した。
EXAMPLE 1 10 g of unbleached softwood kraft pulp (NUKP) to which 5% of lignin was bound was placed in a beaker, and 150 m of a 17.5% aqueous sodium hydroxide solution was added.
1 and shaken at 25 ° C. for 2 hours. Excess sodium hydroxide aqueous solution was removed by filtration under reduced pressure, squeezed to three times the original dry weight, crushed and placed in a jar (200 ml), and shaken at 25 ° C. for 18 hours. After degassing for 30 minutes, 10 g of carbon disulfide was added, sealed and shaken at 25 ° C. for 2 hours to form xanthate. Thereto, 70 ml of a 6% aqueous sodium hydroxide solution was added, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 18 hours to prepare NUKP viscose. It was dropped into a 2N sulfuric acid from a nozzle having a pore diameter of 1.8 mm and solidified and regenerated to prepare a spherical lignocellulose molded article having a particle diameter of 3 mm.

【0035】得られたリグノセルロース成形体中のリグ
ニン結合量、及びピークトップ分子量、牛血清アルブミ
ン(以下、「BSA」と称する。)の吸着率、及び金属
アルミニウム(以下、「Al」と称する。)の吸着率を
下記の方法で測定した。その結果を表1に示す。また、
得られたリグノセルロース成形体から単離したリグニン
に含有する糖類を下記の方法で調べた。その結果、リグ
ニン中にグルコース10.8%、キシロース3.8%を
含有していた。
The amount of lignin bound and the peak top molecular weight, the adsorption rate of bovine serum albumin (hereinafter, referred to as “BSA”) in the obtained lignocellulose molded article, and the metallic aluminum (hereinafter, referred to as “Al”). ) Was measured by the following method. Table 1 shows the results. Also,
The saccharides contained in lignin isolated from the obtained lignocellulose compact were examined by the following method. As a result, lignin contained 10.8% of glucose and 3.8% of xylose.

【0036】リグノセルロース成形体中のリグニン結合
量、及びピークトップ分子量の測定 試料を酢酸緩衝液(pH=4.5)中でセルラーゼによ
り処理(40℃、96時間)し、遠心分離した。この操
作を2回繰り返した後、1N水酸化ナトリウム水溶液に
溶解し、塩酸を加えて沈殿させ、得られた懸濁液を透析
した後、凍結乾燥した。その重量を測定し、これをリグ
ニン結合量とした。
Lignin binding in lignocellulose compacts
The sample for measuring the amount and the peak top molecular weight was treated with cellulase in an acetate buffer (pH = 4.5) (40 ° C., 96 hours) and centrifuged. After repeating this operation twice, the resultant was dissolved in a 1N aqueous sodium hydroxide solution, precipitated by adding hydrochloric acid, and the obtained suspension was dialyzed and freeze-dried. The weight was measured, and this was defined as the amount of lignin binding.

【0037】得られたリグニンに、ピリジン/無水酢酸
を加えて一夜放置した後、塩酸酸性とし、ジクロロメタ
ンで溶媒抽出してアセチル化リグニンを単離した。
After pyridine / acetic anhydride was added to the obtained lignin and left overnight, acidified with hydrochloric acid, and the solvent was extracted with dichloromethane to isolate acetylated lignin.

【0038】このようにして得られたアセチル化リグニ
ンの分子量を、ゲルパーミエーションクロマトグラフ法
により分子量を測定し、ピークトップ分子量を調べた。
The molecular weight of the acetylated lignin thus obtained was measured by gel permeation chromatography to determine the peak top molecular weight.

【0039】BSA吸着率の測定 試料500mgに1.0mg/mlのBSAの酢酸緩衝
溶液(pH=4.5)2mlを加え、20℃で1時間振
とうした後、50μl分取し、プロテインアッセイキッ
トII(日本バイオラッドラボラトリーズ社)の染色液5
mlを加えた。それを室温で30分間放置した後、59
5nmの吸光度を測定して、予め求めた検量線からBS
A濃度を求め、含有されるリグニン1g当たりの値とし
て、BSA吸着率を計算した。
To a 500 mg sample of BSA adsorption rate, 2 ml of 1.0 mg / ml BSA acetate buffer solution (pH = 4.5) was added, shaken at 20 ° C. for 1 hour, and 50 μl aliquots were collected. Kit II (Nippon Bio-Rad Laboratories) Staining Solution 5
ml was added. After leaving it for 30 minutes at room temperature, 59
The absorbance at 5 nm was measured, and BS was determined from the calibration curve obtained in advance.
The A concentration was determined, and the BSA adsorption rate was calculated as a value per 1 g of the lignin contained.

【0040】Al吸着率の測定 試料1gを採り、そこへ50ppmのアルミニウムイオ
ンを含有する標準液100mlを加えた。それを25℃
で3時間振とうした後、ICP発光分析法で上澄みの金
属イオン濃度を求め、含有されるリグニン1g当たりの
値として、Al吸着率を計算した。
1 g of a sample for measuring the Al adsorption rate was taken, and 100 ml of a standard solution containing 50 ppm of aluminum ions was added thereto. 25 ℃
After shaking for 3 hours, the metal ion concentration of the supernatant was determined by ICP emission spectrometry, and the Al adsorption rate was calculated as a value per 1 g of the lignin contained.

【0041】リグニン含有糖類の測定 上記方法により単離したリグニンに72%硫酸を加えて
一夜放置し、若干の水を加えて1時間、121℃でオー
トクレーブにかけた後、15モル濃度のアンモニア水を
加えた。さらに、そこへ内部標準とてイノシトールを添
加後、一部分取し、水素化ホウ素ナトリウムを加えて4
0℃で90分反応させた。その反応液に酢酸や1−メチ
ルイミダゾールを加え、10分間室温で放置してアセチ
ル化した後、水を加え、ジクロロメタンで抽出し、ガス
クロマトグラフィーで分析を行った。
Measurement of Lignin-Containing Sugars Lignin isolated by the above method was added with 72% sulfuric acid, allowed to stand overnight, added with a little water, and autoclaved at 121 ° C. for 1 hour. added. Further, after adding inositol as an internal standard thereto, a portion was taken, and sodium borohydride was added thereto to add 4 parts.
The reaction was performed at 0 ° C. for 90 minutes. Acetic acid and 1-methylimidazole were added to the reaction solution, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 10 minutes to acetylate. Then, water was added, extracted with dichloromethane, and analyzed by gas chromatography.

【0042】〔実施例2〕NUKPをリグニン結合量2
0%のTMPに代えた以外は、実施例と同様にしてTM
Pビスコースを調製した。それをセロファン製造用ビス
コースと3:1の割合でブレンドし、30分間脱気した
後、厚さ2mmにキャストし、2N硫酸によって凝固・
再生してシート状のリグノセルロース成形体を得た。
Example 2 NUKP was converted to lignin-binding amount 2
TM in the same manner as in Example except that the TMP was changed to 0%.
P viscose was prepared. It was blended with cellophane production viscose at a ratio of 3: 1, degassed for 30 minutes, cast to a thickness of 2 mm, and solidified with 2N sulfuric acid.
The sheet was regenerated to obtain a sheet-like lignocellulose molded article.

【0043】得られたリグノセルロース成形体中のリグ
ニン結合量、及びピークトップ分子量、BSA吸着率、
及びAlの吸着率を測定した。その結果を表1に示す。
また、得られたリグノセルロース成形体から単離したリ
グニンに含有する糖類は、グルコース3.2%、キシロ
ース3.8%であった。
The amount of lignin bound in the obtained lignocellulose molded article, the peak top molecular weight, the BSA adsorption rate,
And the adsorption rate of Al were measured. Table 1 shows the results.
The saccharides contained in lignin isolated from the obtained lignocellulose compact were 3.2% glucose and 3.8% xylose.

【0044】〔比較例1〕実施例2で使用したセロファ
ン製造用ビスコースにピークトップ分子量が2500で
あるクラフトリグニンを50%混合し、その混合ビスコ
ースを孔径1.8mmのノズルより2N硫酸中に滴下し
て凝固・再生し、リグニン含有球状セルロース成形体を
調製した。
Comparative Example 1 Kraft lignin having a peak top molecular weight of 2500 was mixed with 50% of the viscose for producing cellophane used in Example 2 and the mixed viscose was passed through a nozzle having a pore diameter of 1.8 mm in 2N sulfuric acid. To form a lignin-containing spherical cellulose molded article.

【0045】得られたリグニン含有球状セルロース成形
体中のリグニン含有量、及びピークトップ分子量、BS
A吸着率、及びAl吸着率を測定した。その結果を表1
に示す。また、得られたセルロース成形体から単離した
リグニンは糖類を含有していなかった。
The lignin content and the peak top molecular weight in the obtained lignin-containing spherical cellulose molded article, BS
The A adsorption rate and the Al adsorption rate were measured. Table 1 shows the results.
Shown in Lignin isolated from the obtained cellulose molded product did not contain saccharides.

【0046】〔比較例2〕比較例1で使用したクラフト
リグニンについて、ピークトップ分子量、BSA吸着
率、及びAl吸着率を測定した。その結果を表1に示
す。
Comparative Example 2 For the kraft lignin used in Comparative Example 1, the peak top molecular weight, BSA adsorption rate, and Al adsorption rate were measured. Table 1 shows the results.

【0047】〔比較例3〕実施例2で使用したセロファ
ン製造用ビスコースを孔径1.8mmのノズルより2N
硫酸中に滴下して凝固・再生し、セルロースビーズを調
製した。
[Comparative Example 3] The viscose for producing cellophane used in Example 2 was passed through a nozzle having a hole diameter of 1.8 mm through a 2N nozzle.
By coagulating and regenerating by dropping into sulfuric acid, cellulose beads were prepared.

【0048】得られたセルロースビーズ中のリグニン結
合量、及びピークトップ分子量、BSA吸着率、及びA
lの吸着率を測定した。その結果を表1に示す。
The lignin binding amount and the peak top molecular weight in the obtained cellulose beads, the BSA adsorption rate, and A
1 was measured. Table 1 shows the results.

【0049】[0049]

【表1】 [Table 1]

【0050】[0050]

【発明の効果】この発明によれば、任意形状のリグノセ
ルロース成形体を得ることができる。
According to the present invention, a lignocellulose molded article having an arbitrary shape can be obtained.

【0051】また、二硫化炭素のパルプに対しての添加
量を通常より多い量を用いてビスコースを調製するの
で、低品位パルプ等の多量のリグニンが結合されたセル
ロースを十分にザンテート化することができる。このた
め、不溶解分が極めて少なく、均一なビスコースを得る
ことができ、各種の成形が容易となり、任意のリグノセ
ルロース成形体を得ることができる。
Further, since viscose is prepared using an amount of carbon disulfide added to the pulp larger than usual, the cellulose to which a large amount of lignin such as low-grade pulp is bound is sufficiently xantated. be able to. For this reason, uniform viscose with very little insoluble content can be obtained, various moldings can be easily performed, and an arbitrary lignocellulose molded article can be obtained.

【0052】さらに、リグノセルロース成形体は、分子
量の高いリグニンを多量に有するので、この成形体は、
タンパク質や金属イオンの高い吸着能を有する。
Further, since the lignocellulose molded article has a large amount of lignin having a high molecular weight, this molded article is
Has high adsorption capacity for proteins and metal ions.

【0053】さらにまた、パルプに結合されるリグニン
は、パルプとほぼ均一に複合されている。このため、リ
グニン結合パルプをそのまま使用してリグノセルロース
成形体を得る場合は、得られるリグノセルロース成形体
にもリグニンが均一に複合されているが、セルロースの
高い親水性により、水系における金属やタンパク質の吸
着能を損なうことはない。また、リグニンの分子量も高
い状態で維持されるので、上記吸着能が高い状態で維持
される。
Furthermore, the lignin bound to the pulp is almost uniformly compounded with the pulp. For this reason, when a lignocellulose molded article is obtained by using lignin-bound pulp as it is, lignin is uniformly compounded also in the obtained lignocellulose molded article, but due to the high hydrophilicity of cellulose, metals and proteins in aqueous systems are produced. Does not impair the adsorption capacity of In addition, since the molecular weight of lignin is maintained in a high state, the above-mentioned adsorption ability is maintained in a high state.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ゲルパーミエーションクロマトグラフ法
におけるピークトップの分子量が8000〜20000
であるリグニンを3〜40重量%結合したセルロース又
はヘミセルロースからなるリグノセルロース成形体。
1. The molecular weight at the peak top in gel permeation chromatography is 8,000 to 20,000.
A lignocellulose molded article comprising cellulose or hemicellulose having 3 to 40% by weight of lignin bound thereto.
【請求項2】 ゲルパーミエーションクロマトグラフ法
におけるピークトップの分子量が8000〜20000
であるリグニンが3〜40重量%結合されたパルプをア
ルカリ水溶液で前処理し、二硫化炭素をパルプに対して
0.8〜1.5倍量添加してザンテート化し、アルカリ
水溶液に溶解してビスコースを調製し、これを凝固・再
生することによるリグノセルロース成形体の製造法。
2. The molecular weight at the peak top in gel permeation chromatography is 8,000 to 20,000.
The pulp bound with 3 to 40% by weight of lignin is pretreated with an aqueous alkali solution, carbon disulfide is added to the pulp in an amount of 0.8 to 1.5 times the amount of the pulp to xantate, and dissolved in an aqueous alkali solution. A method for producing a lignocellulose molded article by preparing viscose and coagulating and regenerating it.
【請求項3】 上記パルプがサーモメカニカルパルプ、
セミケミカルパルプ、未漂白クラフトパルプのいずれか
1種又は2種以上の混合物である請求項2に記載のリグ
ノセルロース成形体の製造法。
3. The pulp is a thermomechanical pulp,
3. The method for producing a lignocellulose molded product according to claim 2, wherein the lignocellulose molded product is one or a mixture of two or more of semi-chemical pulp and unbleached kraft pulp.
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WO2023058662A1 (en) 2021-10-04 2023-04-13 株式会社ダイセル Lignocellulose solution and shaped article, and production method therefor

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