KR20000070164A - 파티클판 제조용 리그닌 기재 접착제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리그노셀룰로오스 재료의 펄프화 공정으로부터 수득되는 섬유 및 탄수화물의 발포된 수성 혼합물을 포함하는, 파티클판 및 유사한 목재 제품용 리그닌 기재 접착성 결합제에 관한 것으로서, 혼합물은 액체 혼합물 부피의 1.1 내지 10배로 발포된다. 또한, 본 발명은 리그노셀룰로오스 물질의 펄프화 공정으로부터 단리된 리그닌을 제공하는 단계, 나무, 한해살이 식물 또는 다년생 식물로부터 얻은 섬유를 제공하는 단계, 리그닌 및 섬유의 수성 현탁액을 형성시키는 단계, 및 수성 현탁액을 발포시켜 균일한 분산액중에 발포된 접착성 결합제 조성물 함유 고체를 제공하는 단계를 포함하는, 리그닌 기재 접착성 결합제를 제조하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 접착성 결합제와 혼합되고 결합된 리그노셀룰로오스 파티클, 섬유 또는 플레이크 또는 베니어를 포함하는 파티클판 및 유사한 목재 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 신규한 리그닌 기재 접착성 결합제 및 이것을 제조하는 방법 뿐만 아니라 본 발명의 접착제를 사용함으로써 제조되는 파티클판에 관한 것이다.
지난 10년 동안에, 파티클판, 플레이크 판 및 섬유판, 특히 중간 밀도 섬유판(이하에서는 MDF 판으로 약칭한다)의 제조가 급속히 증가하여, 저렴하고, 다량으로 사용할 수 있고, 미정제 오일과 무관한 접착제가 요구되고 있다. 리그닌은 이러한 요건들을 충족시키고, 통상적인 우레아-포름알데히드(UF) 접착제를 사용했을 때 심각한 문제점을 일으키는 것으로 보편적으로 우려되었던 어떠한 포름알데히드도 함유하지 않는다. 주요 목재 성분으로서, 천연 리그닌은 흡습성 물질도 아니고 수용성 물질도 아니다. 그러나, 기술적 펄프화 과정에서, 리그닌은 분해 및 화학적 변화로 인해 수용성으로 된다.
종이, 목재 및 다른 리그노셀룰로오스 물질에 대한 접착제로서 소비용 아황산염액(spent sulphite liquor: SSL)의 사용은 당해 분야에 널리 공지되어 있으며, 통상적인 PE 또는 UF 접착제 대신에 파티클판, 합판 및 섬유판에 대한 접착제로서 리그닌 제품을 사용하는 것에 대한 수많은 특허 출원이 지난 30년 동안 출원되었다. 참고 문헌으로는 DE 특허 제 3 037 992호, 제 3 621 218호, 제 3 933 279호, 제 4 020 969호, 제 4 204 793호 및 제 4 306 439호 및 PCT 특허 출원 WO 93/25622호, WO 94/01488호, WO 95/23232호 및 WO 96/03546호가 있다.
섬유판 제조용 접착제로서 SSL을 사용한 경우의 주요 단점은 이것의 흡습성에 있다. 이러한 이유로, 이것은 기타 천연 접착제 또는 합성 접착제에 실제로 필적할 수 없다. SSL이 접착제로서 사용되는 경우, 이것은 경화에 의해 불용성 물질로 전환되어야 한다. 화학적으로, 리그닌의 경화는, 상이한 리그닌 분자 사이에서 또는 한 분자내에서 새로운 탄소-탄소 결합 및 에테르 결합을 유도시키는 가교 과정이다. 분자간 가교 반응 뿐만 아니라 분자내 가교 반응에 의해 리그닌의 용해도 및 팽창율이 감소된다. 리그닌내의 가교는 축합 또는 라디칼 결합 반응에 의해 달성될 수 있다. 축합 반응을 위해, 목재 파티클의 구조적 변화 또는 탄화를 초래하는, 고온과 긴 가열 시간 또는 무기산이 필요하다. 최근, 라디칼 조합에 의해 리그노술포네이트 분자의 가교시키는 방법이 개발되었다. 대부분의 경우, 리그닌용 추가 가교제, 예를 들어 에폭시드, 폴리이소시아네이트, 폴리올, 폴리(아크릴아미드), 폴리(에틸렌이민) 및 알데히드가 필요하다.
또한, 락카아제 효소 및 다른 과산화효소가 리그닌의 중합 또는 경화 촉매로서 사용될 수 있는 것으로 입증되었다(DE 특허 제 3 037 992호, WO 96/03546호). 그러나, 라디칼 반응을 일으키는 상기 효소들은 지금까지 제한된 성공을 나타냈다. 섬유판의 제조에 사용된 섬유 및 목재 칩은 물 5 내지 20%를 함유하며, 사용되는 락카아제는 섬유판의 광범위한 결합에 요구되었던 중합 반응을 효과적으로 촉진시키는 데에 약간의 물을 필요로 한다. 그러나, 대부분 천연 리그닌과 유사한 크라프트 리그닌은 물에 용해될 수 없어 2개의 고체상이 생산 라인에서 형성된다. 고체의 고르지 않은 분포는 가압 단계에서 형성되는 판의 강도에 있어서 주요 실패 및 스포팅을 일으킨다.
단리된 리그닌의 사용과 관련된 또 다른 문제점은 파티클판의 경제적인 제조를 제한하는 크라프트 리그닌의 높은 가격이다.
전술된 이유들로, 리그닌 기재 판 생산 방법은 지금까지 그다지 실시되고 있지 않다.
본 발명의 목적은 종래 기술과 관련된 문제를 제거하는 데에 있다. 특히, 본 발명의 목적은 파티클판 유사한 목재 제품에 사용하기 위한 신규한 리그닌 기재 접착제를 제공하는 데에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 신규한 파티클판 및 유사한 목재 제품을 제공하는 데에 있다. 본 발명의 세 번째 목적은 접착제를 제조하는 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 제반 목적과 함께, 본 명세서로부터 명백해지며 공지된 리그닌 기재 접착제 및 이것을 제조하는 방법과 비교되는 본 발명의 잇점은 하기 설명되고 청구되는 본 발명에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 리그닌, 산화성 효소로 중합된 리그닌 또는 리그노셀룰로오스 물질의 기계적 정제로부터 수득되는 탄수화물의 가용성 분획은 포움의 형태로, 목재 제품의 리그노셀룰로오스 원료로서 사용되는 섬유 또는 칩 또는 플레이크에 첨가되고, 혼합됨으로써, 고체의 균일한 분포를 제공한다.
포움 형성된 UF 및 PF 접착제는 당 분야에 공지되어 있다. 상기 포움은 특히, 고체 함량이 높은 접착제에, 방법 성능 및 생성물 품질을 개선시키기 위해 사용된다. CA 특허 출원 제 2,114,258호에는 UF 수지와 동물 혈액의 포움 형성된 혼합물을 사용함으로써 파티클판을 제조하는 방법이 기재되어 있다. 또한, DE 3,644,067호에는 섬유와 플레이크를 결합시키기 위해 포움 형성된 재료를 사용함으로써 가구에 대한 미세 파티클(섬유 또는 분말)의 균일한 접착제 적용을 야기시키는 것이 기재되어 있다. 티. 셀러스(T. Sellers)의 문헌[Forest Prod. J. 38 (1988) p. 55-56]에는 파티클판에서, 특히, 접착제의 높은 고체 함량에서, 포움 형성된 UF 및 PF 수지의 우수한 성능이 기재되어 있다. 그러나, 리그닌 함유 접착제의 포움 형성은 종래 문헌에서는 전혀 언급되지 않았다.
본 발명에 따른 리그닌 기재 접착제 조성물은 리그노셀룰로오스 원료의 펄프화 공정으로부터 단리된 리그닌의 수성 현탁액을 포함한다. 현탁액은 액체 혼합물의 부피의 1.05 내지 10배, 바람직하게는 1.1 내지 8배, 특히 1.2 내지 5배로 포움 형성된다. 중합된 크래프트 리그닌을 리그닌 성분으로서 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따라서, 목재 섬유중의 천연 리그닌은 파티클판 제조에 사용하려는 접착성 결합제중의 상당량의 리그닌을 대체하는데 사용될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 접착성 결합제는 섬유와 리그노셀룰로오스 원료의 펄프화 공정으로부터 수득되는 리그닌 및/또는 탄수화물의 수성 혼합물을 포함한다. 접착성 결합제중의 섬유 뿐만 아니라 첨가되는 리그닌 및/또는 기타 다른 리그노셀룰로오스 물질 라디칼은 균등한 산소 함유 포움 매트릭스중의 효소의 작용으로 인해 중합된다. 리그닌 대신에, MDF 또는 TMP 유형의 천연 리그닌 함유 섬유의 사용은 접착제 사용의 절약, 및 상응하는 강도를 유도한다.
포움은 고체상 및 액체상을 균일화시키고, 혼합물의 점도를 증가시키며, 고체의 침전을 방해할 것이다. 산소를 함유하는 발포된 구조물은 산소 의존성 산화효소가 촉매화된 리그닌/탄수화물 중합반응을 위해 더 많은 산소를 또한 제공할 것이다. 이것의 거대한 부피로 인해, 포움은, 판의 제조시에 목재 섬유 및 목재 파티클을 더욱 균일하게 덮을 것이다. 이것에 의해, 목재 제품의 제조에 있어서, 우수한 강도값이 얻어지고, 접착제 사용이 우수하게 제어될 것이다.
본 발명은 하기 상세한 설명 및 다수의 실시예에 의해 더욱 상세히 설명될 것이다.
본 발명과 관련하여, 용어 "접착제", "접착성 결합제" 및 "수지"는 예를 들어 파티클 및 섬유판 제조의 습식 단계에서 파티클, 섬유 또는 플레이크 사이의 접착을 제공하는 화학적 조성물을 가리킨다. 판 제조 과정에서 열압축 후에, 중합된 수지를 함유하는 조성물은 함께 결합된 파티클 또는 섬유 또는 플레이크를 유지시키는 결합제로서 작용한다.
용어 "목재 제품"은 리그노셀룰로오스 기재 제품, 예를 들어 파티클판, 섬유판(고밀도 및 중간 밀도 섬유판, 즉 하드 판 및 MDF 판을 포함), 플레이크 판, 합판, 및 특히 접착성 결합제와 함께 혼합되고 결합되는 나무,한해살이 또는 다년생 식물로부터 유래하는 식물 파티클, 섬유 또는 플레이크로 구성되는 유사한 제품을 가리키는 것이다. 특히 바람직한 구체예에 따라서, 본 발명은 목재 파티클이 접착제 조성물의 섬유와 가교되고 결합될 수 있고, 리그닌 기재 접착제에 의해 파티클에 부착되는 파티클판 및 유사한 목재 제품을 제조하는데 사용된다.
용어 "섬유"는 길이 대 두께의 비가 6 보다 크고, 바람직하게는 10 보다 크고, 더욱 바람직하게는 20 보다 큰 적합한 물질의 유기 및 무기 섬유를 포함하는 것이다. 섬유의 리그닌이 산화효소의 존재하에서 산화되고 목재 파티클 및 접착제 포움의 혼합중의 접착제로서 작용하기 때문에, 리그닌 함유 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 바람직한 리그노셀룰로오스 섬유는 나무, 한해살이 식물 또는 다년생 식물로부터 유래된다. 이러한 섬유는 정제기 기계적 펄프화, 가압된 정제기 기계적 펄프화, 열기계적 펄프화, 쇄목펄프화, 가압된 쇄목펄프화 또는 화학적 열기계적 펄프화에 의한 나무 또는 식물의 기계적 정제로부터 수득될 수 있다. 또한, 섬유판(예를 들어, 중간 밀도 또는 고밀도 섬유판) 제조에 사용되는 섬유는 파티클판의 제조에 사용될 수 있다.
앞서 언급한 셀룰로오스 섬유 외에도, 다른 천연 섬유, 예를 들어 목화 섬유, 마닐라삼 섬유, 사이잘삼 섬유, 라미 섬유, 아마 섬유 또는 황마 섬유가 사용될 수 있다. 유리 섬유, 카본 섬유, 깁스 섬유 등과 같은 무기 섬유가 또한 사용될 수 있다.
가용성 목재 분획의 탄수화물 및 리그닌을 중합시키기 위해서 페놀성기의 산화를 촉진시킬 수 있는 산화성 효소가 사용될 수 있다. 이들 효소는 과산화효소 및 산화효소와 같은 산화환원 효소이다. "과산화효소"는 이들의 기질로서 과산화수소를 사용하여 산화 반응을 촉진시키는 효소인 반면에, "산화효소"는 이들의 기질로서 산소 분자를 사용하여 산화 반응을 촉진시키는 효소이다. 페놀산화효소(EC 1.10.3.2 벤젠디올:산소 산화환원효소)는 단량체 및 중합체 방향족 화합물중의 o- 및 p-치환된 페놀성 히드록실기 및 아미노/아민기의 산화를 촉진시킨다. 산화 반응은 페녹시 라디칼을 형성시키고, 최종적으로 리그닌 및 가능하게는 탄수화물 물질의 중합반응을 일으킨다. 본 발명의 방법에서, 사용되는 효소는 락카아제, 티로시나아제, 과산화효소 또는 산화효소와 같은, 저분자량의 생물학적 라디칼 형성 및 리그닌의 2차 화학 중합 반응을 촉진하는 효소 중 어느 하나일 수 있다.
산화효소의 구체적인 예로는 락카아제(EC 1.10.3.2), 카테콜 산화효소(EC 1.10.3.1), 티로시나아제(EC 1.14.18.1) 및 빌리루빈 산화효소(EC 1.3.3.5)가 있다. 락카아제가 특히 바람직한 산화효소이다. 이들은 예를 들어 아스페르질루스(Aspergillus), 뉴로스포라(Neurospora), 포도스포라(Podospora), 보트리티스(Botrytis), 렌티누스(Lentinus), 폴리포러스(Polyporus), 라이조크토니아(Rhizoctonia), 코프리누스(Coprinus), 코리올루스(Coriolus), 플레비아 (Phlebia), 플루오로투스(Pleurotus), 푸사륨(Fusarium) 및 트라메테스(Trametes)에 속하는 진균류 및 박테리아로부터 수득될 수 있다.
적합한 과산화효소는 식물, 진균류 또는 박테리아롤부터 수득될 수 있다. 바람직한 과산화효소는 식물로부터 유래되는 것, 특히 양고추냉이 과산화효소 및 대두 과산화효소이다.
용어 "계면활성제" 또는 "표면 활성화제"는 물 및 소수성(예를 들어, 지방) 물질에 친화성이 있어, 표면 장력을 감소시킴으로써, 소수성 물질을 물에 현탁시키는 것을 보조하는 화합물을 가리키는데 동일한 의미로 사용된다.
접착제 성분
전술한 바와 같이, 기원이 상이한 리그닌은 본 발명의 발포된 접착성 결합제의 접착제 성분으로서 사용될 수 있다. 특히, 예를 들어, 설페이트, 술파이트, ORGANOSOLV 및 MILOX 공정의 단리된 리그닌이 사용될 수 있다.
그러나, 리그닌 또는 이것의 대체물 이외에, 다양한 가용성 목재 분획이 또한 사용될 수 있다. 따라서, 칩의 기계적 정제 도중에, 섬유성 원료의 화합물의 일부가 용해된다는 것은(섬유 중량의 약 1%) 당 분야에 공지되어 있다. 이 분획은 주로 섬유와 동일한 화학적 성분(탄수화물, 추출물 및 리그닌)을 함유한다. 예를 들어, 연질목재 칩의 가용성 분획은 탄수화물 약 40 내지 70%, 리그닌 10 내지 25% 및 추출물 1 내지 10%를 함유하는 반면, 경질목재 펄프화 공정수는 탄수화물 약 20 내지 60%, 리그닌 10 내지 25% 및 추출물 10 내지 40%를 함유한다.
기계적 또는 화학적 펄프화로부터 입수가능한 이 가용성 리그닌/탄수화물 분획이 섬유판 및 기타 유사한 목재 복합체 제품의 교착화를 위한 첨가제 또는 보조제로서 특히 유용하다는 것이 밝혀졌다. 특히 양호한 교착화는, 이 분획(리그닌에 대한 경우)이 락카아제 (또는 유사한) 산화효소(들)로 중합되는 경우에 달성된다. 결과는 통상적인 페놀 또는 우레아 포름알데히드 수지로 수득가능한 수준과 동일하거나 더 양호한 수준이었다.
유사한 가용성 분획은, 리그노셀룰로오스 원료, 예를 들어 목재 섬유 또는 톱밥을, 가수분해효소, 예를 들어 셀룰라아제, 헤미셀룰라아제 및 펙티나아제로 처리함으로써 수득될 수 있다는 것이 인지되어야 한다.
발포된 접착성 결합제의 제조
본 발명은 여러 가지 고체의 우수한 분산액을 제조하는 포움 기초 기술에 관한 것이다. 따라서, 파티클판의 경제적인 제조 과정에서 효율적인 접촉이 목재 섬유 또는 다른 리그노셀룰로오스 섬유와 함께 산화효소가 활성화된 리그닌 및/또는 탄수화물을 기재로 하는 접착성 결합제를 사용하여 달성된다. 크라프트 리그닌 또는 유사한 리그닌 0.1 내지 50 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 30 중량%, 및 특히 바람직하게는 약 1 내지 10 중량%가 산화효소 활성화된, 포움 기초 접착제 제형중의 섬유에 의해 대체된다.
본 발명의 바람직한 구체예에 따라서, 목재 섬유가 사용되고, 리그닌 및 섬유가 산화효소에 의해 활성화되며, 양호한 점성의 현탁액 매질을 제공하여 고체의 균등한 분산액을 형성함으로써, 형성된 파티클판의 품질을 상당히 개선시키는 포움의 형태로 칩과 혼합된다. 본 발명에 설명된 발포된 접착제의 사용으로 적용은 더욱 양호하게 조절되고 접착제 사용은 상당한 절감된다. 포움은 표면 활성제의 사용에 의해 형성된다.
발포되고, 활성화된 섬유 및 리그닌/탄수화물 분산액은 공지된 혼합 기술에 의해, 예를 들어, 섬유 또는 칩상에 포움을 압출시키거나 분무시킴으로써, 포움내로 혼합되는 칩으로부터 분리하여 생성될 수 있다. 포움은 또한 섬유 및 칩을 포움 화학약품, 리그닌/탄수화물 및 락카아제와 혼합시킴으로써 동시에 생성될 수 있다.
본 발명에 따라서, 포움은 리그닌 및 섬유의 혼합물을 물내로 분산시켜, 평균 직경이 0.001 내지 1mm, 특히 약 0.01 내지 0.1mm인 버블이 형성될 정도로 현탁액에 기체를 버블링시킴으로써 생성된다.
포움은 음이온성, 양이온성 또는 비이온성일 수 있는 표면 활성제를 사용함으로써 생성된다. 따라서, 계면활성제는 알킬술포네이트 또는 알킬 벤젠 술포네이트, 트윈[등록상표: Tween] 및 기타 시판용 화합물, 즉, 지방산 비누, 리그노술포네이트, 사르코시네이트, 지방산 아민 또는 아민 또는 폴리(옥시에틸렌알코올) 및 목재와 식물 추출물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 포움 안정제 및 고체 계면활성제, 예를 들어 CMC, 젤라틴, 펙틴, 목재 추출물, 유사한 화합물이, 포움 안정성을 생성시키고, 증강시키기 위해 사용될 수 있다. 소량의 표면 활성 화합물, 즉, 약 0.01 내지 10%, 특히 약 0.05 내지 5%가 필요하다.
포움은 공지된 혼합 기술을 사용함으로써 정적 포움기 또는 난류 포움 셀에서 포움 형성시킴으로써 생성될 수 있다. 산소 함유 기체, 예를 들어 공기, 산소 부화된 공기, 산소 또는 이들의 가압된 시스템을 사용하는 것이 바람직하다. 산소 함유 기체를 사용하는 중요성은 하기에 더 상세히 논의된다.
생성된 포움은 목재 제품의 취급, 저장, 운반 및 제조 도중에 본질적으로 안정하고, 0.1 내지 0.9 kg/ℓ, 특히 약 0.2 내지 0.7 kg/ℓ의 밀도를 가지며, 0.005 내지 0.1mm, 특히, 0.01 내지 0.1mm, 바람직하게는 약 0.02mm의 평균 버블 직경을 갖는다.
본 발명에 따른 방법은 모든 산화효소 촉매된, 이전에는, 성공적이지 못하게 제시되었던, 산화효소를 사용하는 효소 촉매 교착화 방법에 대해 사용될 수 있다. 사용되는 효소는 리그닌의 방향족 화합물의 산화 및 중합를 촉매하는 효소, 예를 들어 락카아제, 티로시나아제 또는 상기 언급된 기타 산화효소 중의 어느 하나일 수 있다. 사용된 효소량은 효소의 활성 및 조성물의 건조 물질의 양에 따라 달라진다. 일반적으로, 산화효소는 건조 물질 1g 당 단백질 0.001 내지 10mg, 바람직하게는 0.1 내지 5mg의 양으로 사용된다. 산화효소의 활성은 1 내지 100,000 nkat/g, 바람직하게는 100 nkat/g을 초과한다.
본 발명과 관련하여, 산소가 임의의 기원을 갖는 리그닌의 효소적 중합에서 결정적인 역할을 한다는 것이 밝혀졌다. 이것은 특히, 섬유판, 파티클판 및 플레이크판 및 기타 유사한 목재 제품의 제조를 위한 접착제의 생성에서 중요하다. 따라서, 리그닌/탄수화물 재료의 반응물 이외에, 또한, 충분량의 산소가 필요하다. 산화적 반응은 페녹시 라디칼의 형성을 유도하고, 이는 최종적으로 리그닌을 중합시킨다.
상기 논의된 공지된 방법에 있어서, 가교는, 산소의 이용가능성에 대한 명백한 제한으로 인해 부분적으로만 달성되었다. 산소에 의한 반응의 제한은 사용된 긴 반응 시간에서, 및 수득된 불량한 강도 특성에서 명백하게 나타나며, 이로써 효소 보조된 중합의 결과가 악화된다.
산소는 다양한 수단, 예를 들어 효율적인 혼합에 의해, 산소 부화된 공기에 의해 또는 효소적 또는 화학적 수단에 의해 산소를 용액에 도입시킴으로써 공급될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 현탁액을 산소 함유 기체로 발포시킴으로써, 포움에 포획된 산소로 인한 섬유 결합된 리그닌 및 용해된 효소에 의해 지속되는 완전한 리그닌 중합에 필요한 산소를 제공할 수 있다. 동시에, 발포된 구조물에 의해 접착성 결합제에 대한 충분한 강도에 제공되어, 제조 및 섬유판 제품에서 결함을 생성시키는, 접착성 결합제로부터의 수용성 리그닌 또는 중합된 리그닌의 침강을 방지시킨다.
본 발명은 현저한 잇점을 제공한다. 따라서, 포움 형성된 구조물은 리그닌 또는 중합된 리그닌의 접착성을 이용함으로써 리그닌 및/또는 탄수화물 또는 중합된 리그닌의 섬유판의 제조에 이용될 수 있는 한편, 섬유는 파티클간의 가교제로서 작용한다. 포움은 불균일한 고체상 및 액체상을 균일화시키고, 혼합물의 점도를 증가시키며 고체와 섬유의 침강을 방지할 것이다. 또한, 산소를 함유하는 발포된 구조물은 산소 의존성 산화효소가 촉매화된 리그닌/탄수화물 중합반응을 위해 더 많은 산소를 또한 제공할 것이다. 이것의 거대한 부피로 인해, 포움은, 판의 제조시에 목재 섬유 및 목재 파티클을 더욱 균일하게 덮을 것이다. 접착성 결합제는 목재 제품 전체에 걸쳐, 제품의 임의로 선택된 부피 단위로, 약 0.02±0.002..0.2±0.02g/cm3, 바람직하게는 약 0.04 내지 0.08g/cm3으로 분포될 것이다. 이것에 의해, 우수한 강도값이 얻어지고, 접착제 사용이 우수하게 제어될 것이다.
본 발명은 하기 실시예에 의해 예시되며, 제한되는 것은 아니다.
실시예 1: MDF 판의 제조
MDF 판을 활엽수(스웨덴 자작나무)로부터 4bar의 정제 압력에서 통상적인 TMP 공정으로 자작나무 칩을 정제시킴으로써 제조하였다.
바우어 맥넷 분석방법 및 풀맥 시브 분석방법을 사용하여 섬유 품질을 시험하였따. 그 결과를 하기 표에 기재하였다.
| 바우어 맥넷 | |
| > 16 (> 1.19mm) | 18.6 |
| 16-30 (1.19-0.595mm) | 25.1 |
| 30-50 (0.595-0.297mm) | 12.4 |
| 50-100(0.149mm) | 29.0 |
| < 100 (< 0.149mm) | 15.0 |
| 풀맥 쉬브 분석 | |
| 스크린 플레이트 0.15mm | 7.0 |
| 스크린 플레이트 0.25mm | 0.8 |
실시예 2: 파티클판의 제조
이 실시예는 크라프트 리그닌, 락카아제, 목재 섬유로 이루어진 발포된 접착제의 제조 방법 및 이 접착제를 사용하여 파티클판을 제조하는 방법을 예시하는 것이다. 시험을 실험실 규모로 수행하였다.
1 내지 10 중량%가 실시예 1의 MDF 섬유로 대체된 크라프트 리그닌 인듈린 AT를 파티클판 시험 패널 제조를 위한 결합제 혼합물로서 사용하였다.
리그닌 3.6 내지 3.96g을 MDF 섬유 0.04 내지 0.4g과 활발하게 혼합시키고, 2M 아세트산 나트륨 완충액(pH 4.5) 2.0g 중의 락카아제 농축액 4.0g(활성 4,000 nkat/g)으로, 30분간, 공기주입시켰다. 혼합물 1.4g을 칩 4.4g과 기계적으로 혼합하였다. 칩을, 섬유의 건조 중량의 왁스(Mobilex 54, 60% 에멀션) 1%로 사전 처리하였다. 기준 시험을 락카아제 없이(물을 대신 사용함), 시판되는 우레아포름알데히드 수지를 사용하여 수행하였다.
강도 시험을 위해, 크기가 50mm x 50mm x 2mm인 파티클판 패널(중량 약 5g)을 30 kp/cm2의 압력 및 190℃의 온도에서 2분간 가압시킴으로써 제조하였다. 가압 후, 패널을 4조각으로 절단하였다 (50mm x 12mm x 2mm). 이들 조각을 쯔빅(Zwick) 인장 강도 시험 장비로 병렬 인장 강도에 대해 시험하였다.
| 발포된 결합제 | 인장 강도 (MPa) |
| 물 | 3.0 ± 0.3 |
| 인듈린 AT(10%) + MDF 섬유(90%) | 8.5 ± 0.4 |
| 인듈린 AT(10%) + MDF 섬유(90%) + 락카아제 | 11.9 ± 0.7 |
| 인듈린 AT | 7.2 ± 0.4 |
| 인듈린 AT + 락카아제 | 12.7 ± 0.6 |
| 기준 UF 수지 | 12.5 ± 0.7 |
상기 표(2)의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 10% 까지의, 락카아제로 활성화된 크라프트 리그닌이 인장 강도를 그다지 손상시키지 않으면서 MDF 섬유에 의해 결합제로서 치환될 수 있다. 본 발명에 따라 제조되는 파티클판의 강도는 통상적인 UF 수지로 교착화된 판의 강도와 상당히 비교할만하다.
Claims (16)
- 파티클판 및 유사한 목재 제품용 리그닌 및/또는 탄수화물 기재 접착성 결합제 조성물로서,- 조성물이 리그닌 함유 섬유 및 리그노셀룰로오스 재료의 펄프화 공정으로부터 수득되는 리그닌 및/또는 탄수화물, 및 페놀성기의 산화를 촉매화시킬 수 있는 산화성 효소의 혼합물을 포함하며,- 상기 혼합물이 액체 혼합물 용적의 1.1 내지 10배로 발포되는 조성물.
- 제 1항에 있어서, 리그닌이 중합된 크라프트 리그닌을 포함함을 특징으로 하는 조성물.
- 제 1항에 있어서, 포움의 고체 농도가 1 내지 90 중량%, 바람직하게는 5 내지 75 중량%임을 특징으로 하는 조성물.
- 제 1항에 있어서, 포움의 밀도가 0.1 내지 0.9 kg/ℓ, 특히 약 0.2 내지 0.7 kg/ℓ이고, 중간 포움 버블 직경이 0.0001 내지 0.1mm, 특히 0.01 내지 0.05mm 임을 특징으로 하는 조성물.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유가 나무, 한해살이 식물 또는 다년생 식물로부터 얻은 리그노셀룰로오스 섬유임을 특징으로 하는 조성물.
- 제 5항에 있어서, 섬유가 정제기 기계적 펄프화, 가압된 정제기 기계적 펄프화, 열기계적 펄프화, 쇄목펄프화, 가압된 쇄목펄프화 또는 화학적 열기계적 펄프화에 의한 나무 또는 식물의 기계적 정제로부터 수득됨을 특징으로 하는 조성물.
- 제 6항에 있어서, 섬유가 섬유판용 섬유의 제조로부터 수득됨을 특징으로 하는 조성물.
- 제 1항에 있어서, 섬유의 함량이 리그닌의 0 내지 50 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 30 중량%, 특히 바람직하게는 1 내지 10 중량% 임을 특징으로 하는 조성물.
- 제 1항에 있어서, 포움이 수성 현탁액의 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 5 중량%의 양으로 계면활성제를 함유함을 특징으로 하는 조성물.
- 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 산화효소 및 과산화효소를, 0.1 내지 5mg 단백질/g 건조 물질의 양으로 함유함을 특징으로 하는 조성물.
- 파티클판 및 유사한 목재 제품용 리그닌 및/또는 탄수화물 기재 접착성 결합제 조성물을 제조하는 방법으로서,- 리그노셀룰로오스 원료의 펄프화 공정으로부터 수득된 리그닌 및/또는 탄수화물을 사용하는 단계;- 원료로서 나무, 한해살이 식물 또는 다년생 식물로부터 얻은 섬유를 사용하는 단계- 리그닌 및/또는 탄수화물 및 섬유의 수성 현탁액을 형성하는 단계; 및- 수성 현탁액을 발포시켜 발포된 접착성 결합제 조성물을 제공하는는 단계를 포함하는 방법.
- 제 11항에 있어서,- 리그닌, 섬유 및 계면활성제를 포함하는 고체 물질 1 내지 90 중량%를 함유하는 수성 현탁액을 형성시키는 단계; 및- 수성 현탁액을 산소 함유 기체를 사용하여 현탁액의 용적의 1.1 내지 10배로 발포시켜 고체 함량이 5 내지 60 중량%인 포움을 형성시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 리그닌이 중합된 크라프트 리그닌을 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 제 12항에 있어서, 리그닌, 섬유, 산화효소 및 계면활성제를 포함하는 수성 현탁액을 형성시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 접착성 결합제와 혼합된 목재 파티클, 섬유 및 플레이크를 포함하는 파티클판 또는 유사한 목재 제품.
- 파티클판 또는 유사한 목재 제품을 제조하는 방법으로서, 목재 파티클, 목재 섬유 또는 목재 플레이크를 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 리그닌 및/또는 탄수화물 기재 접착성 결합제와 혼합시켜 접착성 결합제 조성물의 고체의 2 내지 20%를 목재 제품내로 혼입시키는 단계를 포함하는 방법.
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