WO2023106286A1 - 成形体の製造方法、構造物の処理方法、組成物の製造方法、及び組成物 - Google Patents

成形体の製造方法、構造物の処理方法、組成物の製造方法、及び組成物 Download PDF

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WO2023106286A1
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lignin
mass
cellulose
inorganic solid
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雄也 酒井
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国立大学法人東京大学
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/22—Glass ; Devitrified glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B14/36—Inorganic materials not provided for in groups C04B14/022 and C04B14/04 - C04B14/34
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
    • C04B26/02—Macromolecular compounds
    • C04B26/22—Natural resins, e.g. rosin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L97/00—Compositions of lignin-containing materials

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a method for manufacturing a molded body, a method for treating a structure, a method for manufacturing a composition, and a composition.
  • Patent Document 1 various materials have been developed as construction materials.
  • molded articles manufactured from such materials are required to have properties (eg, strength and water resistance) that satisfy predetermined standards, for example, as construction materials.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a molded article, a method for treating a structure, a method for producing a composition, and a composition that can improve the properties of the molded article.
  • the inventors have diligently studied to improve the properties of the molded product.
  • the present inventors have found that in the production of a molded article made from lignin and/or cellulose and an inorganic solid material, the properties of the molded article are improved by mixing the raw material with a basic material.
  • a method for producing a molded body comprising preparing a material containing at least one of lignin and cellulose, an inorganic solid material, and a basic material, and containing at least one of lignin and cellulose
  • a method comprising: preparing a mixture of a material, said inorganic solid material, and said basic material; and applying heat and pressure to said mixture.
  • the material containing at least one of lignin and cellulose is derived from a plant.
  • the inorganic solid material includes one or more minerals, one or more metals, one or more ceramics, one or more glasses, one or more slags, and one or more incineration ash, and these The method according to [1] or [2], which is one or more selected from the group consisting of composite materials. [4] The method according to any one of [1] to [3], wherein the inorganic solid material has a maximum particle size of 50 nm or more and 10 cm or less. [5] When the total amount of the material containing at least one of lignin and cellulose and the inorganic solid material is 100 parts by mass, the added amount of the material containing at least one of lignin and cellulose is 15 parts by mass.
  • the basic material comprises a basic solution.
  • the basic solution is calcium hydroxide, sodium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, sodium carbonate, potassium hydroxide, potassium hydrogen carbonate, potassium carbonate, lithium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, magnesium hydroxide. , barium hydroxide, zinc hydroxide, copper hydroxide, iron hydroxide, lead hydroxide, cobalt hydroxide, chromium hydroxide, zirconium hydroxide, nickel hydroxide, and ammonia.
  • the method according to [6], which is an aqueous solution of [8] The method according to [6] or [7], wherein the concentration of the base in the basic solution is 1 ⁇ 10 ⁇ 4 mol/L or more and 1 mol/L or less.
  • the added amount of the material containing at least one of lignin and cellulose is 50 parts by mass
  • the added amount of the basic material is 1 part by mass or more and 50 parts by mass or less.
  • a method of treating a structure comprising a material containing at least one of lignin and cellulose and an inorganic solid material, the method comprising adding a basic material to the structure.
  • a method for producing a composition comprising preparing a material containing at least one of lignin and cellulose, an inorganic solid material, and a basic material, and containing at least one of lignin and cellulose mixing a material, said inorganic solid material, and said basic material.
  • a composition comprising one or more bases selected from the group consisting of zirconium oxide, nickel hydroxide, and ammonia.
  • a method for manufacturing a molded article, a method for treating a structure, a method for manufacturing a composition, and a composition according to an embodiment will be described below.
  • the following embodiments show one aspect of the present invention, do not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention.
  • a method for producing a molded body comprising: (1) a material containing at least one of lignin and cellulose (hereinafter also referred to as "first material”); and an inorganic solid material. , and a basic material; (2) preparing a mixture of a material containing at least one of lignin and cellulose, an inorganic solid material, and a basic material; and (3) heating the mixture. and applying pressurization.
  • the present inventors have found that the above production method can improve the properties (for example, strength and water resistance) of the obtained molded body compared to the case where no basic material is used.
  • the mechanism for improving the strength of the molded body is assumed to be as follows. However, the following is just a guess, and does not limit the present invention at all.
  • the lignin contained in the first material reacts with the basic material to exhibit adhesiveness, and bonds the inorganic solid material constituting the molded body and the components of the first material other than lignin to each other.
  • the lignin or lignin-derived component in the structure of the molded article functions as an adhesive, thereby improving the strength of the molded article.
  • the cellulose contained in the first material also exhibits an adhesive effect, it is presumed that it functions as a binder in the molded body.
  • another mechanism is conceivable by contraction of cellulose fibrils upon reaction with a basic material. This presumed mechanism is that as a result of shrinkage of cellulose fibrils, deformation due to thermal compression is promoted, and gaps in the compact are efficiently filled. This improves the strength of the compact.
  • lignin and cellulose are biodegradable and can be decomposed by specific microorganisms. Therefore, the molded bodies produced can be decomposed by microorganisms in the soil after being discarded. Therefore, the above method can reduce disposal costs and environmental pollution.
  • a first material containing at least one of lignin and cellulose, an inorganic solid material, and a basic material are prepared.
  • preparing each means preparing each material in a state separated from each other. Each material will be described in detail below.
  • the first material may have the function of improving the strength of the molded article to be manufactured.
  • the first material is not particularly limited as long as it contains lignin and/or cellulose.
  • lignin is a polymer whose basic structure is a structure in which lignin monomers are polymerized.
  • the polymer may be partially substituted with substituents.
  • the polymer may bind or form a complex with other compounds.
  • the type of lignin is not particularly limited, such as S-type lignin, G-type lignin, and H-type lignin.
  • the first material may contain lignin having a structure in which one or more lignin monomers are polymerized.
  • Lignin may contain monomers other than lignin monomers as polymerized units.
  • cellulose is a polymer whose basic structure is a structure in which ⁇ -glucose is linearly polymerized through glycosidic bonds.
  • the polymer may be partially substituted with substituents.
  • the polymer may be bound to other compounds (eg lignin).
  • the polymer may form a complex with other compounds.
  • the first material is, for example, a plant-derived material.
  • the first material or its raw material in terms of materials, conifers such as cedar, cypress, and pine; broad-leaved trees such as beech, seaweed, and maple; gramineous plants such as bamboo; lignocellulosic materials; man-made materials (eg, lignin- and/or cellulose-containing wastes and residues from paper mills), and the like.
  • the first material or raw materials thereof are not particularly limited in terms of form, but include wood flour, wood chips, sawdust, plant stems and leaves, flowers, plant-derived waste and residue, and the like.
  • isolated lignin or cellulose, highly purified lignin or cellulose, or mixtures thereof may be used.
  • Plant-derived waste can be used as the first material or its raw material. This is advantageous in that plant-derived resources, which have not been sufficiently reused in the past, can be reused, contributing to sustainability.
  • the first material may be refined and/or screened, for example by grinding, chopping, or sieving the raw material, until the maximum particle size is within the desired range.
  • maximum particle size refers to the use of a mesh sieve having square pores of a predetermined size to select a "particle group that has passed through the sieve” from a certain particle group. sieve pore size. That is, the maximum particle size of the "particles that passed through the sieve” is the pore size of the sieve used.
  • the maximum particle size of the first material when mixed with other materials is, for example, 50 nm or more and 100 mm or less.
  • the maximum particle size of the first material is preferably 100 nm to 50 mm, 500 nm to 10 mm, 1 ⁇ m to 5 mm, 5 ⁇ m to 4 mm, 10 ⁇ m to 3 mm, 50 ⁇ m to 2 mm, 100 ⁇ m to 1 mm, 150 ⁇ m to 500 ⁇ m. or less, or 200 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less. These upper and lower limits can be combined arbitrarily.
  • the amount of the first material added is, for example, 10 parts by mass or more and 99 parts by mass or less. If the amount of the first material added is less than 10 parts by mass, the amount of lignin or cellulose contained in the molded article to be produced is insufficient, and sufficient strength may not be obtained. If the amount of the first material added is more than 99 parts by mass, the amount of combustible components in the molded article increases, and sufficient fire resistance may not be obtained.
  • the amount of the first material added is preferably 20 parts by mass or more and 90 parts by mass or less, 30 parts by mass or more and 80 parts by mass or less, or 35 parts by mass or more and 70 parts by mass. or less, or 40 parts by mass or more and 60 parts by mass or less. These upper and lower limits can be combined arbitrarily.
  • the inorganic solid material can have the function of improving the durability (for example, fire resistance and insect repellency) of the molded article to be manufactured.
  • the inorganic solid material may be any inorganic material that is solid at normal temperature and pressure.
  • the inorganic solid material is not particularly limited, but for example, one or more minerals, one or more metals, one or more ceramics, one or more glasses, one or more slags, and one or more incineration ash, and one or more selected from the group consisting of these composite materials.
  • minerals may be natural minerals, or may be artificial or biologically derived materials.
  • minerals, or mixtures or composites of minerals include sand, gravel, silt, clay, gravel, stone, diatomaceous earth, and the like.
  • metal includes elemental metals and alloys.
  • metals in terms of materials, include iron, steel, aluminum, copper, brass, and the like. From the point of view of form, examples include fragments of steel and non-ferrous metals, cutting scraps, grinding scraps, empty cans, metal scraps, and the like.
  • ceramics means heat-treated inorganic substances.
  • examples of ceramics from the viewpoint of materials, include metal oxides, metal carbides, metal nitrides, and inorganic materials that do not contain metal elements (e.g., diamond, silicon, carbon fiber, silicon carbide, fullerene, boron carbide), and the like. . From the point of view of form, ceramic fragments, brick scraps, tile scraps, gypsum scraps, etc. can be mentioned.
  • glass means a solid material containing at least partially amorphous silicon oxide.
  • examples of glass include soda-lime glass, quartz glass, silicate glass, borosilicate glass, and the like in terms of materials. From the point of view of form, fragments of glass containers and instruments, fragments of sheet glass, glass fibers, glass powder, and the like can be mentioned.
  • slag means a by-product produced when smelting metal from ore.
  • slag include blast furnace slag, steelmaking slag, nonferrous slag, and the like.
  • Incineration ash as used herein means the powder that remains after burning a substance. Examples of incinerated ash include fly ash.
  • the inorganic solid material includes one or more selected from the group consisting of sand, gravel, stone, diatomaceous earth, scrap metal, ceramic scrap, brick scrap, and glass scrap. These materials are advantageous in that they are readily available and have not been fully utilized in the past.
  • Waste such as construction materials can be used as inorganic solid materials or their raw materials. Being able to reuse resources in this way is advantageous in terms of both cost and sustainability.
  • Inorganic solid materials may include concrete rubble, crushed or crushed pieces and powder of concrete. Conversely, inorganic solid materials may not include concrete materials.
  • the inorganic solid material like the first material, can be refined and/or screened, for example by grinding or sieving the raw material, until the maximum particle size is in the desired range.
  • the maximum particle size of the inorganic solid material is, for example, 50 nm or more and 100 mm or less. If the maximum particle size of the inorganic solid material is less than 50 nm, the burden of pulverizing the material may become excessively large. If the maximum particle size of the inorganic solid material is more than 100 mm, the gaps between the constituent particles of the molded article to be produced become large, and the strength of the entire molded article may decrease.
  • the maximum particle size of the inorganic solid material is preferably 100 nm or more and 50 mm or less, 500 nm or more and 10 mm or less, 1 ⁇ m or more and 5 mm or less, 5 ⁇ m or more and 4 mm or less, 10 ⁇ m or more and 3 mm or less, 50 ⁇ m or more and 2 mm or less, 100 ⁇ m or more and 1 mm or less, or 200 ⁇ m or more. 500 ⁇ m or less. These upper and lower limits can be combined arbitrarily.
  • the amount of the inorganic solid material added is, for example, 10 parts by mass or more and 80 parts by mass or less. If the amount of the inorganic solid material added is less than 10 parts by mass, the amount of combustible components in the molded article increases, and sufficient fire resistance may not be obtained. If the amount of the inorganic solid material added is more than 80 parts by mass, the amount of lignin or cellulose contained in the molded article to be produced may be insufficient and sufficient strength may not be obtained.
  • the amount of the inorganic solid material added is preferably 20 parts by mass or more and 70 parts by mass or less, 30 parts by mass or more and 65 parts by mass or less, or 40 parts by mass or more and 60 parts by mass. It is below the department. These upper and lower limits can be combined arbitrarily.
  • the amount of the first material added is, for example, 15 parts by mass or more and 99 parts by mass or less. That is, the amount of the inorganic solid material added is, for example, 1 part by mass or more and 85 parts by mass or less, and the mass ratio of the first material to the inorganic solid material is, for example, 15:85 to 99:1. If the amount of the first material added is less than 15 parts by mass (that is, the amount of the inorganic solid material added is more than 85 parts by mass), the amount of lignin or cellulose contained in the molded body is insufficient, and sufficient strength is not obtained. may not be obtained.
  • the amount of the first material added is more than 99 parts by mass (that is, the amount of the inorganic solid material added is less than 1 part by mass), the amount of combustible components in the molded body increases, and sufficient fire resistance cannot be obtained. there is a possibility. In addition, the molded article may not be sufficiently resistant to insect damage and fungal growth.
  • the amount of the first material added is preferably 20 parts by mass or more and 90 parts by mass or less and 30 parts by mass or more. 80 parts by mass or less, 35 parts by mass or more and 70 parts by mass or less, 40 parts by mass or more and 60 parts by mass or less, or 45 parts by mass or more and 55 parts by mass or less.
  • the basic material may have the function of improving the properties (eg, strength and water resistance) of the molded article by reacting with lignin and/or cellulose.
  • the basic material is not particularly limited, and any material that functions as a base can be used.
  • the basic material As the basic material, it is possible to use solid (for example, powdery) or liquid basic compounds, and solutions in which basic compounds are dissolved.
  • the basic material comprises a basic solution.
  • the basic material can be easily added, a uniform alkaline reaction can easily occur, and the basic material can easily spread inside the fine structure of the particles of the first material and the inorganic solid material. .
  • Basic solutions include, but are not limited to, calcium hydroxide, sodium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, sodium carbonate, potassium hydroxide, potassium hydrogen carbonate, potassium carbonate, lithium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, 1 selected from the group consisting of magnesium hydroxide, barium hydroxide, zinc hydroxide, copper hydroxide, iron hydroxide, lead hydroxide, cobalt hydroxide, chromium hydroxide, zirconium hydroxide, nickel hydroxide, and ammonia It is an aqueous solution of the above base.
  • Waste such as industrial waste liquid can also be used as a basic material or its raw material. Being able to reuse resources in this way is advantageous in terms of both cost and sustainability.
  • the manufacturing method described above can recycle waste materials as a whole.
  • the concentration of the base in the basic solution is, for example, 1 ⁇ 10 ⁇ 4 mol/L or more and 1 mol/L or less. If the concentration of the basic solution is less than 1 ⁇ 10 -4 mol / L, the reaction between lignin or cellulose and the basic material does not proceed sufficiently, and the adhesion of lignin or cellulose may be insufficient. be. In this case, the molded article may not have sufficient strength. If the concentration of the basic solution is more than 1 mol/L, the amount of the basic material will be excessive, possibly resulting in poor economy.
  • the concentration of the base in the basic solution is 5 ⁇ 10 ⁇ 4 mol/L or more and 0.5 mol/L or less, 1 ⁇ 10 ⁇ 3 mol/L or more and 0.1 mol/L or less, or 5 ⁇ 10 ⁇ 3 mol/L or more and 5 ⁇ 10 ⁇ 2 mol/L or less.
  • concentration of the base in the basic solution is 5 ⁇ 10 ⁇ 4 mol/L or more and 0.5 mol/L or less, 1 ⁇ 10 ⁇ 3 mol/L or more and 0.1 mol/L or less, or 5 ⁇ 10 ⁇ 3 mol/L or more and 5 ⁇ 10 ⁇ 2 mol/L or less.
  • the pH value of the basic solution is not particularly limited, but is, for example, 8 or more, 9 or more, 10 or more, 11 or more, 12 or more, 13 or more, or 14 or more. Preferably, the pH value of the basic solution is above 13.
  • the added amount of the basic material is, for example, 1 part by mass or more and 50 parts by mass or less. If the amount of the basic material added is less than 1 part by mass, the reaction between lignin or cellulose and the basic material may not proceed sufficiently, resulting in insufficient adhesion of lignin or cellulose. In this case, the molded article may not have sufficient strength. If the amount of the basic material added is more than 50 parts by mass, the amount of the basic material will be excessive, possibly resulting in poor economy.
  • the amount of the first material added is 50 parts by mass
  • the amount of the basic material added is 3 parts by mass or more and 40 parts by mass or less, 5 parts by mass or more and 30 parts by mass or less, or 8 parts by mass or more and 20 parts by mass. Part by mass or less.
  • inorganic solid material, and basic material other materials may be added.
  • water, reinforcing materials, adhesives, other optional additives, and the like can be added. Addition of water is preferable from the viewpoint of sufficiently advancing the reaction between lignin and/or cellulose and the basic material. Addition of a reinforcing material is preferable from the viewpoint of increasing the strength of the molded article. Examples of reinforcing materials include, but are not limited to, fiber materials, glass fibers, plastics, fiber-reinforced plastics, and the like. Addition of an adhesive is preferable from the viewpoint of strengthening the bonding between particles constituting the molded article. Examples of adhesives include, but are not particularly limited to, epoxy-based adhesives, urethane-based adhesives, acrylic-based adhesives, and silicone-based adhesives.
  • each prepared material is mixed.
  • the order of adding the materials is not particularly limited. All materials may be mixed together, or may be mixed in multiple steps.
  • the method of mixing the materials is not particularly limited.
  • mixing methods include manual stirring, mortar (manual or automatic), ball mill, planetary mill, vibration mill, rotor mill, hammer mill, disper mill, mixer, homogenizer, and the like.
  • the conditions for mixing are not particularly limited.
  • the materials can be mixed in the atmosphere at normal temperature and normal pressure, but the temperature, pressure, atmosphere, etc. may be appropriately set.
  • composition containing the first material, the inorganic solid material, and the basic material is obtained.
  • chemical reaction between the lignin and/or cellulose and the basic material may or may not have started.
  • Heating and pressurizing the mixture Next, the obtained mixture is heated and pressurized.
  • a heat-compression-molded article can be produced by applying pressure while heating the obtained mixture.
  • Heating and pressurization can be performed, for example, by applying pressure to the inside of the mold while heating the mold containing the mixture with a heating device such as a hot plate. Heating and pressurization can also be performed by a so-called hot press device, or any other method can be used.
  • the mixture is pressurized at a temperature (molding temperature) of 160° C. or higher and 240° C. or lower, for example. If the molding temperature is less than 160°C, the adhesion of lignin or cellulose may be insufficient. In this case, the molded article may not have sufficient strength. If the molding temperature is above 240°C, the first material containing lignin or cellulose may be carbonized. Preferably, the heating temperature is 165° C. or higher and 220° C. or lower, 170° C. or higher and 200° C. or lower, or 175° C. or higher and 190° C. or lower. These upper and lower limits can be combined arbitrarily.
  • the mixture is pressurized, for example, at a pressure (molding pressure) of 0.1 MPa or more. If the molding pressure is less than 0.1 MPa, the resulting molded article may not have sufficient strength.
  • the molding pressure is 1 MPa to 100 MPa, 5 MPa to 90 MPa, 10 MPa to 80 MPa, 20 MPa to 70 MPa, or 30 MPa to 60 MPa. These upper and lower limits can be combined arbitrarily.
  • Pressure may be applied in any manner.
  • the pressure may be the atmospheric pressure within the reaction vessel.
  • the pressure may be applied by applying a press pressure from the outside or by simultaneously using both atmospheric pressure and press pressure of the same or different magnitude.
  • the mixture is, for example, pressurized for 10 seconds or more (molding time) at the above molding temperature. If the molding time is less than 10 seconds, the resulting molded article may not have sufficient strength. Preferably, the molding time is 30 seconds to 1 hour, 1 minute to 30 minutes, or 5 minutes to 10 minutes. These upper and lower limits can be combined arbitrarily.
  • the strength of the molded body obtained may be improved by any method.
  • the above manufacturing method may include a step of pressing the compact, a step of further heat-treating the compact, a step of blowing carbon dioxide gas onto the compact, and the like.
  • a molded article manufactured by the manufacturing method described above.
  • a molded body is, for example, a cured body containing a material containing at least one of lignin and cellulose, an inorganic solid material, and a basic material.
  • a material containing at least one of lignin and cellulose, an inorganic solid material, and a basic material For example, at least part of the lignin and/or cellulose contained in the shaped body has been modified by chemical reaction with a basic material.
  • the shaped body may partially contain concrete-derived material, but preferably does not contain concrete material.
  • the amount of the material containing at least one of lignin and cellulose contained in the molded body is , For example, 15 to 99 parts by mass, preferably 20 to 90 parts by mass, 30 to 80 parts by mass, 35 to 70 parts by mass, 40 to 60 parts by mass or less, or 45 parts by mass or more and 55 parts by mass or less. These upper and lower limits can be combined arbitrarily.
  • the molded product can be of any size and shape depending on the application by appropriately changing the raw material used, the molding temperature at the time of pressing, the molding pressure, the molding time, and the size and shape of the mold used at the time of pressing. It is molded to have shape, structure, density, mass, strength, stiffness, hardness, water resistance, heat resistance, and the like.
  • the molded article can be used for any purpose, for example, it can be used as a material for construction materials, buildings, furniture, rugs, containers, interior goods, tableware, or ornaments.
  • a large amount of CO 2 is generated during the production of cement, which is a raw material for concrete and mortar, which are generally used as construction materials.
  • cement which is a raw material for concrete and mortar, which are generally used as construction materials.
  • cement becomes unnecessary. Therefore, CO2 emissions can be reduced.
  • the minable life of limestone which is the main raw material of cement, is estimated to be several tens to a hundred and several decades in Japan. Therefore, depletion of resources is a matter of concern. If the molded article of this embodiment is used as a substitute material for concrete, it can contribute to sustainable utilization of resources from the point of view of waste recycling.
  • the molded article of the present embodiment can exhibit a higher three-point bending strength than that produced without using a basic material. This is demonstrated in the examples below.
  • the compact has, for example, a three-point bending strength of 5 MPa or more.
  • This three-point bending strength value is the bending strength standard for road pavement of interlocking blocks specified in JIS A 5371:2016.
  • 3-point bending strength is measured by a 3-point bending strength test performed in accordance with JIS A 1509-4:2014.
  • the molded article has a three-point bending strength of 6 MPa or more, 7 MPa or more, 8 MPa or more, 9 MPa or more, or 10 MPa or more, and 50 MPa or less, 30 MPa or less, or 20 MPa or less.
  • the molded body of this embodiment can exhibit higher water resistance than when manufactured without using a basic material.
  • compacts made without basic materials may disintegrate when immersed in water.
  • the molded article of the present embodiment manufactured using a basic material such collapse can be suppressed.
  • the molded body manufactured using the first material, the inorganic solid material, and the basic material was obtained by adding concrete as the inorganic solid material and using no separate basic material (concrete is an inorganic solid material).
  • this compact can be said to be a compact produced from the first material and the inorganic solid material, or a compact produced from the first material and the basic material.
  • a method of treating a structure comprising a material containing at least one of lignin and cellulose and an inorganic solid material, comprising adding a basic material to the structure.
  • a method comprising:
  • the above method is, for example, a method of improving the properties of a structure by treating the structure with a basic material.
  • the above method is based on the above mechanism that the properties of the shaped article are improved by the reaction of lignin and/or cellulose with basic materials. That is, by adding the above basic material to a structure containing lignin and/or cellulose, properties such as strength and water resistance of the structure can be improved.
  • the above method can reinforce the structure by improving the strength and water resistance of the structure.
  • the term "reinforcement” refers to the physical strength of the object, resistance to internal factors such as aging deterioration, and / or to improve resistance to external factors such as other substances and physical conditions. means
  • the structure that is the object of the above method is not particularly limited in terms of size, shape, structure, characteristics, etc., except that it contains the above materials.
  • the basic material used in the above method the above basic materials can be used.
  • the amount of the material containing at least one of lignin and cellulose contained in the structure is 50 parts by mass
  • the amount of the basic material added is, for example, 1 part by mass or more and 50 parts by mass or less.
  • the amount of the basic material added is 3 to 40 parts by mass, 5 to 30 parts by mass, or 8 to 20 parts by mass.
  • the above method can be used to treat the entire structure or only part of the structure.
  • the method may, for example, increase the three-point bending strength of the structure.
  • a method for producing a composition comprising: (1) providing a material containing at least one of lignin and cellulose, an inorganic solid material, and a basic material; (2) mixing a material containing at least one of lignin and cellulose, an inorganic solid material, and a basic material.
  • the method for producing this composition can be considered to be a part of the method for producing a molded body described above (that is, steps (1) and (2)). That is, steps (1) and (2) in the method for producing the composition are the same as steps (1) and (2) in the method for producing the molded article described above.
  • composition produced by the above method.
  • the composition includes, for example, a material containing at least one of lignin and cellulose, an inorganic solid material, and a basic material, where the basic material is sodium hydroxide, sodium bicarbonate, sodium carbonate, potassium hydroxide, Potassium hydrogen carbonate, potassium carbonate, lithium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, magnesium hydroxide, barium hydroxide, zinc hydroxide, copper hydroxide, iron hydroxide, lead hydroxide, cobalt hydroxide, chromium hydroxide , zirconium hydroxide, nickel hydroxide, and ammonia.
  • the composition can be molded into a molded body by applying heat and pressure.
  • the form of the composition is not particularly limited, for example, a powdery mixture is advantageous in terms of ease of pressure molding.
  • Example 1-1 (Manufacture of raw material composition) Wood chips of Japanese cedar were prepared as a raw material for the first material and pulverized. The crushed wood chips were passed through a sieve with a pore size of 0.3 mm to obtain a first material with a maximum particle size of 0.3 mm. Sand was prepared as a raw material for the inorganic solid material and pulverized. The crushed sand was passed through a sieve with a pore size of 0.3 mm to obtain an inorganic solid material with a maximum particle size of 0.3 mm. The obtained first material and inorganic solid material were mixed so as to have a mass ratio of 1:1.
  • a basic solution was prepared by dissolving calcium hydroxide Ca(OH) 2 as a basic compound in water to a concentration of 5.0 ⁇ 10 ⁇ 4 mol/L. 10 parts by mass of a basic solution was added to 100 parts by mass of the mixture of the first material and the inorganic solid material (that is, a mixture of 50 parts by mass of the first material and 50 parts by mass of the inorganic solid material) and mixed. . Thus, a powdery raw material composition was obtained.
  • the raw material composition was thermally compressed using a thermal compression molding machine (small thermal press H300-15, manufactured by AS ONE Corporation). After the mold for molding was placed on a hot plate and heated to 180° C., the raw material composition powder was put into the mold. A pressure of 50 MPa was applied to the dry powder by a hot compression molding machine. After applying pressure for 5 minutes, the pressure was released. A thermal compression molding was obtained by demolding the thermally compressed raw material composition. A photograph of the obtained compact is shown in FIG.
  • Examples 1-2 to 4-2 (Change in type and concentration of base)
  • Examples 1-2 to 4-2 as shown in Tables 1 to 3 below, the types and concentrations of the basic compounds used were variously changed from those in Example 1-1. Specifically, sodium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, or sodium carbonate is used instead of calcium hydroxide, and the concentration is any one of 5.0 ⁇ 10 ⁇ 4 mol/L to 0.1 mol/L. bottom.
  • Comparative Example 1 (No base used) In Comparative Example 1, a compact was obtained by thermally compressing a mixture of wood flour and sand without adding a basic solution.
  • Comparative Example 2 (Concrete is used as an inorganic solid material)
  • pulverized concrete maximum particle size 0.3 mm
  • 10 parts by mass of water was added instead of the basic solution.
  • a molded body was obtained in the same manner as in 1.
  • Comparative Example 1 In Comparative Example 1, in which no basic material was used, the molded body immersed in water collapsed. In contrast, the molded bodies of Examples 1-2, 2-2, and 2-8 using basic materials did not undergo such collapse and had higher water resistance than Comparative Example 1. was confirmed. Further, as shown in Table 4, the thickness increase rate and mass increase rate due to immersion in Examples 1-2, 2-2, and 2-8 using sand as the inorganic solid material were It was smaller than Comparative Example 2, which used concrete as the material. That is, it was confirmed that Examples 1-2, 2-2, and 2-8 absorb less water than Comparative Example 2 and have high water resistance.
  • Example 5-1 to 6-3 (Change in maximum grain size of sand)
  • the maximum particle size of the inorganic solid material (sand) was varied by changing the sieves used.
  • an aqueous calcium hydroxide solution with a concentration of 1.0 ⁇ 10 ⁇ 3 mol/L was used as the basic solution.
  • an aqueous sodium hydroxide solution with a concentration of 0.1 mol/L was used as the basic solution.
  • the bending strength of Examples 5-1 to 6-3 is the bending strength of pavement for roadways of interlocking blocks specified in JIS A 5371:2016. It exceeded 5 MPa, which is the standard for strength. Thus, it was confirmed that sufficient bending strength can be obtained for sand of various sizes.

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Abstract

本開示に係る成形体の製造方法は、リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、無機固体材料と、塩基性材料とをそれぞれ用意することと、前記リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、前記無機固体材料と、前記塩基性材料との混合物を調製することと、前記混合物の加熱及び加圧を行うことと、を含む。

Description

成形体の製造方法、構造物の処理方法、組成物の製造方法、及び組成物
　本発明の実施形態は、成形体の製造方法、構造物の処理方法、組成物の製造方法、及び組成物に関する。
　近年、建設用材料として様々な材料が開発されている（特許文献１参照）。一般に、このような材料から製造される成形体には、例えば建設材料として、所定の基準を満たす特性（例えば、強度や耐水性）を有することが要求される。
日本国特開２０１９－６６１０号公報
　本発明は、成形体の特性を向上させることができる成形体の製造方法、構造物の処理方法、組成物の製造方法、及び組成物を提供することを目的とする。
　本発明者は、上記の課題を解決すべく、成形体の特性を向上させるために鋭意検討した。その結果、リグニン及び／又はセルロース及び無機固体材料から製造される成形体の製造において、原料に塩基性材料を混合することにより、成形体の特性が向上することを見出した。
　本発明は、以下の態様を含む。
［１］成形体の製造方法であって、リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、無機固体材料と、塩基性材料とをそれぞれ用意することと、前記リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、前記無機固体材料と、前記塩基性材料との混合物を調製することと、前記混合物の加熱及び加圧を行うことと、を含む、方法。
［２］前記リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料は、植物由来である、［１］に記載の方法。
［３］前記無機固体材料は、１種以上の鉱物、１種以上の金属、１種以上のセラミックス、１種以上のガラス、１種以上のスラグ、及び１種以上の焼却灰、並びにこれらの複合材料からなる群より選択された１以上である、［１］又は［２］に記載の方法。
［４］前記無機固体材料の最大粒径は、５０ｎｍ以上１０ｃｍ以下である、［１］～［３］のいずれか１つに記載の方法。
［５］前記リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と前記無機固体材料との合計が１００質量部である場合において、前記リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料の添加量は、１５質量部以上９９質量部以下である、［１］～［４］のいずれか１つに記載の方法。
［６］前記塩基性材料は、塩基性溶液を含む、［１］～［５］のいずれか１つに記載の方法。
［７］前記塩基性溶液は、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム、水酸化亜鉛、水酸化銅、水酸化鉄、水酸化鉛、水酸化コバルト、水酸化クロム、水酸化ジルコニウム、水酸化ニッケル、及びアンモニアからなる群より選択された１以上の塩基の水溶液である、［６］に記載の方法。
［８］前記塩基性溶液における塩基の濃度は、１×１０－４ｍｏｌ／Ｌ以上１ｍｏｌ／Ｌ以下である、［６］又は［７］に記載の方法。
［９］前記リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料の添加量が５０質量部である場合において、前記塩基性材料の添加量は、１質量部以上５０質量部以下である、［１］～［８］のいずれか１つに記載の方法。
［１０］前記混合物は、１６０℃以上２４０℃以下の温度で加圧される、［１］～［９］のいずれか１つに記載の方法。
［１１］前記成形体の３点曲げ強度は、５ＭＰａ以上である、［１］～［１０］のいずれか１つに記載の方法。
［１２］リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、無機固体材料と、を含む構造物の処理方法であって、前記構造物に対して塩基性材料を添加することを含む、方法。
［１３］組成物の製造方法であって、リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、無機固体材料と、塩基性材料とをそれぞれ用意することと、前記リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、前記無機固体材料と、前記塩基性材料とを混合することと、を含む、方法。
［１４］リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、無機固体材料と、塩基性材料とを含み、前記塩基性材料は、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム、水酸化亜鉛、水酸化銅、水酸化鉄、水酸化鉛、水酸化コバルト、水酸化クロム、水酸化ジルコニウム、水酸化ニッケル、及びアンモニアからなる群より選択された１以上の塩基を含む、組成物。
　本発明の実施形態によれば、成形体の特性を向上させることができる成形体の製造方法、構造物の処理方法、組成物の製造方法、及び組成物を提供することができる。
製造した成形体の写真を示す。
　以下、実施形態の成形体の製造方法、構造物の処理方法、組成物の製造方法、及び組成物について説明する。以下の実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
＜圧縮成形体の製造方法＞
　本発明の一実施形態によれば、成形体の製造方法であって、（１）リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料（以下、「第１材料」ともいう。）と、無機固体材料と、塩基性材料とをそれぞれ用意することと、（２）リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、無機固体材料と、塩基性材料との混合物を調製することと、（３）混合物の加熱及び加圧を行うことと、を含む、方法が提供される。
　本発明者らは、上記製造方法によって、塩基性材料を使用しない場合と比較して、得られる成形体の特性（例えば、強度や耐水性）を向上させることができることを見出した。例えば、成形体の強度が向上するメカニズムとしては、以下が想定される。ただし、以下はあくまで推測であって、本発明を一切限定するものではない。
　第１材料に含まれるリグニンは、塩基性材料と反応して接着性を呈し、成形体を構成する無機固体材料や第１材料のうちリグニン以外の成分を、互いに接着するものと推測される。このように、成形体の構造中のリグニン又はリグニン由来成分が接着剤として機能することにより、成形体の強度が向上するものと考えられる。
　第１材料に含まれるセルロースも、接着作用を呈することから、成形体におけるバインダーとして機能すると推測される。あるいは、セルロースフィブリルが塩基性材料と反応して収縮することによる別のメカニズムも考えられる。この推測されるメカニズムは、セルロースフィブリルの収縮の結果、熱圧縮による変形が促進され、成形体中の間隙が効率的に充填されるというものである。これにより、成形体の強度が向上する。
　第１材料として木材を使用すると、加圧成形を行うことによって、内部の間隙が少ない成形体が形成され得る。これは、木材は加圧されると圧力下で流動し得るためである。得られる成形体は、緻密な構造及び高い強度を有し得る。また、上記の流動性のため、複雑な形状の成形体を製造することができる。
　さらに、リグニン及びセルロースは生分解性を有し、特定の微生物によって分解され得る。したがって、製造される成形体は、廃棄された後に土壌中の微生物によって分解され得る。このため、上記方法は、廃棄コスト及び環境汚染を抑制することができる。
　以下、上記製造方法のステップ（１）～（３）ごとに説明する。
（１）原料の用意
　まず、リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する第１材料と、無機固体材料と、塩基性材料とをそれぞれ用意する。本明細書において、「それぞれ用意する」とは、各材料を互いに分離された状態で用意することを意味する。以下、各材料について詳細に説明する。
（１－ａ）リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する第１材料
　第１材料は、上記のとおり、製造される成形体において強度を向上させる機能を有し得る。第１材料は、リグニン及び／又はセルロースを含有するものであれば特に限定されない。
　本明細書において、「リグニン」とは、リグニンモノマーが重合した構造を基本構造とする高分子である。当該高分子は、部分的に置換基によって置換されていてもよい。当該高分子は、他の化合物と結合又は複合体を形成していてもよい。リグニンの種類は、Ｓ型リグニン、Ｇ型リグニン、Ｈ型リグニンなど、特に限定されない。第１材料は、１種又は２種以上のリグニンモノマーが重合した構造のリグニンを含み得る。リグニンは、リグニンモノマー以外のモノマーを重合単位として含んでもよい。
　本明細書において、「セルロース」とは、β－グルコースがグリコシド結合により直鎖状に重合した構造を基本構造とする高分子である。当該高分子は、部分的に置換基によって置換されていてもよい。当該高分子は、他の化合物（例えばリグニン）と結合していてもよい。当該高分子は、他の化合物と複合体を形成していてもよい。
（第１材料の種類）
　第１材料は、例えば、植物由来の材料である。第１材料又はその原料としては、材料の観点では、スギ、ヒノキ、マツなどの針葉樹；ブナ、シイ、カエデなどの広葉樹；竹などのイネ科植物；その他の植物体（例えば、植物工場から排出される植物性廃棄物や残渣）；リグノセルロース材料；人工的な材料（例えば、製紙工場から排出されるリグニン及び／又はセルロースを含有する廃棄物や残渣）などが挙げられる。
　第１材料又はその原料としては、形態の観点では、特に限定されないが、木粉、木材チップ、おがくず、植物の茎や葉、花、植物由来の廃棄物や残渣などが挙げられる。第１材料として、単離されたリグニンやセルロース、高純度のリグニンやセルロース、又はこれらの混合物を使用してもよい。
　第１材料又はその原料として、植物由来の廃棄物を使用することができる。これは、従来十分な再利用がされていなかった植物由来の資源を再利用でき、持続可能性に資する点で有利である。
（第１材料の最大粒径）
　第１材料は、例えば原料を粉砕したり切り刻んだりふるいにかけたりすることにより、最大粒径が所望の範囲となるまで微細化及び／又は選別され得る。本明細書において、「最大粒径」とは、所定のサイズの正方形の細孔を有する網目状のふるいを用いて、ある粒子群から「ふるいを通過した粒子群」を選別した場合における、使用したふるいの細孔のサイズを意味する。すなわち、「ふるいを通過した粒子群」の最大粒径は、使用したふるいの細孔のサイズである。他の材料と混合される際の第１材料の最大粒径は、例えば５０ｎｍ以上１００ｍｍ以下である。第１材料の最大粒径が５０ｎｍ未満である場合には、材料の粉砕の負担が過度に大きくなる可能性がある。第１材料の最大粒径が１００ｍｍ超である場合には、製造される成形体の構成粒子間の隙間が大きくなり、成形体全体の強度が低下する可能性がある。第１材料の最大粒径は、好ましくは、１００ｎｍ以上５０ｍｍ以下、５００ｎｍ以上１０ｍｍ以下、１μｍ以上５ｍｍ以下、５μｍ以上４ｍｍ以下、１０μｍ以上３ｍｍ以下、５０μｍ以上２ｍｍ以下、１００μｍ以上１ｍｍ以下、１５０μｍ以上５００μｍ以下、又は２００μｍ以上３００μｍ以下である。これらの上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
（第１材料の添加量）
　混合する材料の全量を１００質量部とした場合に、第１材料の添加量は、例えば１０質量部以上９９質量部以下である。第１材料の添加量が１０質量部未満である場合には、製造される成形体に含まれるリグニン又はセルロースの量が不足し、十分な強度が得られない可能性がある。第１材料の添加量が９９質量部超である場合には、成形体の可燃性成分が多くなり、十分な耐火性が得られない可能性がある。混合する材料の全量を１００質量部とした場合に、第１材料の添加量は、好ましくは、２０質量部以上９０質量部以下、３０質量部以上８０質量部以下、３５質量部以上７０質量部以下、又は４０質量部以上６０質量部以下である。これらの上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
（１－ｂ）無機固体材料
　無機固体材料は、製造される成形体において、耐久性（例えば、耐火性や防虫性）を向上させる機能を有し得る。無機固体材料は、常温常圧で固体である任意の無機材料であってよい。
（無機固体材料の種類）
　無機固体材料は、特に限定されないが、例えば、１種以上の鉱物、１種以上の金属、１種以上のセラミックス、１種以上のガラス、１種以上のスラグ、及び１種以上の焼却灰、並びにこれらの複合材料からなる群より選択された１以上である。
　本明細書において、「鉱物」は、天然鉱物であってもよく、人工物又は生物由来の材料であってもよい。鉱物、又は鉱物の混合物若しくは複合体の例として、砂、礫、シルト、粘土、砂利、石、珪藻土などが挙げられる。
　本明細書において、「金属」とは、単体金属及び合金を含む。金属の例として、材料の観点では、鉄、鋼、アルミニウム、銅、真鍮などが挙げられる。形態の観点では、鉄鋼や非鉄金属の破片、切削くず、研磨くず、空き缶、金属スクラップなどが挙げられる。
　本明細書において、「セラミックス」とは、熱処理された無機物を意味する。セラミックスの例として、材料の観点では、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、金属元素を含まない無機材料（例えば、ダイヤモンド、シリコン、炭素繊維、炭化ケイ素、フラーレン、炭化ホウ素）などが挙げられる。形態の観点では、陶磁器の破片、レンガくず、タイルくず、石膏くずなどが挙げられる。
　本明細書において、「ガラス」とは、少なくとも部分的に非晶質のケイ素酸化物を含む固体材料を意味する。ガラスの例として、材料の観点では、ソーダ石灰ガラス、石英ガラス、ケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸ガラスなどが挙げられる。形態の観点では、ガラス製の容器や器具の破片、板ガラスの破片、ガラス繊維、ガラス粉などが挙げられる。
　本明細書において、「スラグ」とは、鉱石から金属を製錬する際に生成される副産物を意味する。スラグの例として、高炉スラグ、製鋼スラグ、非鉄スラグなどが挙げられる。
　本明細書において、「焼却灰」とは、物質を燃焼させた後に残存する粉末を意味する。焼却灰の例として、フライアッシュなどが挙げられる。
　好ましくは、無機固体材料は、砂、砂利、石、珪藻土、金属くず、陶磁器くず、レンガくず、及びガラスくずからなる群より選択された１以上を含む。これらの材料は、入手が容易である点、従来十分に活用されていない点で有利である。
　無機固体材料又はその原料として、建設材料などの廃棄物を使用することができる。このように資源を再利用できるので、コスト面でも、持続可能性に資する点でも有利である。
　無機固体材料は、コンクリート瓦礫やコンクリートを粉砕又は破砕した破片や粉末を含んでもよい。逆に、無機固体材料は、コンクリート材料を含まなくてもよい。
（無機固体材料の最大粒径）
　無機固体材料は、第１材料と同様に、例えば原料を粉砕したりふるいにかけたりすることにより、最大粒径が所望の範囲となるまで微細化及び／又は選別され得る。無機固体材料の最大粒径は、例えば５０ｎｍ以上１００ｍｍ以下である。無機固体材料の最大粒径が５０ｎｍ未満である場合には、材料の粉砕の負担が過度に大きくなる可能性がある。無機固体材料の最大粒径が１００ｍｍ超である場合には、製造される成形体の構成粒子間の隙間が大きくなり、成形体全体の強度が低下する可能性がある。無機固体材料の最大粒径は、好ましくは、１００ｎｍ以上５０ｍｍ以下、５００ｎｍ以上１０ｍｍ以下、１μｍ以上５ｍｍ以下、５μｍ以上４ｍｍ以下、１０μｍ以上３ｍｍ以下、５０μｍ以上２ｍｍ以下、１００μｍ以上１ｍｍ以下、又は２００μｍ以上５００μｍ以下である。これらの上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
（無機固体材料の添加量）
　混合する材料の全量を１００質量部とした場合に、無機固体材料の添加量は、例えば１０質量部以上８０質量部以下である。無機固体材料の添加量が１０質量部未満である場合には、成形体の可燃性成分が多くなり、十分な耐火性が得られない可能性がある。無機固体材料の添加量が８０質量部超である場合には、製造される成形体に含まれるリグニン又はセルロースの量が不足し、十分な強度が得られない可能性がある。混合する材料の全量を１００質量部とした場合に、無機固体材料の添加量は、好ましくは、２０質量部以上７０質量部以下、３０質量部以上６５質量部以下、又は４０質量部以上６０質量部以下である。これらの上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
　リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する第１材料と無機固体材料との合計が１００質量部である場合において、第１材料の添加量は、例えば１５質量部以上９９質量部以下である。すなわち、無機固体材料の添加量は、例えば１質量部以上８５質量部以下であり、第１材料と無機固体材料との質量比は、例えば１５：８５～９９：１である。第１材料の添加量が１５質量部未満（すなわち、無機固体材料の添加量が８５質量部超）である場合には、成形体に含まれるリグニン又はセルロースの量が不足し、十分な強度が得られない可能性がある。第１材料の添加量が９９質量部超（すなわち、無機固体材料の添加量が１質量部未満）である場合には、成形体の可燃性成分が多くなり、十分な耐火性が得られない可能性がある。また、成形体において、虫害やカビの繁殖に対する十分な耐性が得られない可能性がある。リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と無機固体材料との合計が１００質量部である場合において、第１材料の添加量は、好ましくは、２０質量部以上９０質量部以下、３０質量部以上８０質量部以下、３５質量部以上７０質量部以下、４０質量部以上６０質量部以下、又は４５質量部以上５５質量部以下である。これらの上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
（１－ｃ）塩基性材料
　塩基性材料は、リグニン及び／又はセルロースと反応することにより、成形体の特性（例えば、強度や耐水性）を向上させる機能を有し得る。塩基性材料としては、特に限定されず、塩基として働く任意の材料を使用できる。
（塩基性材料の種類）
　塩基性材料としては、固体（例えば粉体状のもの）又は液体状態の塩基性化合物や、塩基性化合物が溶解した溶液が使用可能である。好ましくは、塩基性材料は、塩基性溶液を含む。塩基性溶液を使用すると、塩基性材料を添加しやすく、均一なアルカリ反応を起こしやすく、塩基性材料が第１材料や無機固体材料の粒子の微細構造の内部まで行き渡りやすい、といった利点があり得る。
　塩基性溶液は、特に限定されないが、例えば、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム、水酸化亜鉛、水酸化銅、水酸化鉄、水酸化鉛、水酸化コバルト、水酸化クロム、水酸化ジルコニウム、水酸化ニッケル、及びアンモニアからなる群より選択された１以上の塩基の水溶液である。
　塩基性材料又はその原料として、産業廃液などの廃棄物を使用することもできる。このように資源を再利用できるので、コスト面でも、持続可能性に資する点でも有利である。上記のとおり、第１材料及び無機固体材料も同様に廃棄物を原料とすることができるので、上記製造方法は、全体として廃棄材料を再利用することができる。
（塩基性溶液の濃度）
　塩基性溶液における塩基の濃度は、例えば、１×１０－４ｍｏｌ／Ｌ以上１ｍｏｌ／Ｌ以下である。塩基性溶液の濃度が１×１０－４ｍｏｌ／Ｌ未満である場合には、リグニン又はセルロースと塩基性材料との反応が十分に進行せず、リグニン又はセルロースの接着性が不足する可能性がある。この場合、成形体において十分な強度が得られない可能性がある。塩基性溶液の濃度が１ｍｏｌ／Ｌ超である場合には、塩基材料が過剰となり、経済性に劣る可能性がある。好ましくは、塩基性溶液における塩基の濃度は、５×１０－４ｍｏｌ／Ｌ以上０．５ｍｏｌ／Ｌ以下、１×１０－３ｍｏｌ／Ｌ以上０．１ｍｏｌ／Ｌ以下、又は５×１０－３ｍｏｌ／Ｌ以上５×１０－２ｍｏｌ／Ｌ以下である。これらの上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
　塩基性溶液のｐＨ値は、特に限定されないが、例えば、８以上、９以上、１０以上、１１以上、１２以上、１３以上、又は１４以上である。好ましくは、塩基性溶液のｐＨ値は、１３超である。
（塩基性溶液の添加量）
　リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する第１材料の添加量が５０質量部である場合において、塩基性材料の添加量は、例えば、１質量部以上５０質量部以下である。塩基性材料の添加量が１質量部未満である場合には、リグニン又はセルロースと塩基性材料との反応が十分に進行せず、リグニン又はセルロースの接着性が不足する可能性がある。この場合、成形体において十分な強度が得られない可能性がある。塩基性材料の添加量が５０質量部超である場合には、塩基材料が過剰となり、経済性に劣る可能性がある。好ましくは、第１材料の添加量が５０質量部である場合において、塩基性材料の添加量は、３質量部以上４０質量部以下、５質量部以上３０質量部以下、又は８質量部以上２０質量部以下である。これらの上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
（１－ｄ）その他の成分
　第１材料、無機固体材料、及び塩基性材料に加えて、その他の材料を添加してもよい。例えば、水、補強材料、接着剤、その他の任意の添加剤などを添加することができる。水の添加は、リグニン及び／又はセルロースと塩基性材料との反応を十分に進行させる観点から好ましい。補強材料の添加は、成形体の強度を増加させる観点から好ましい。補強材料としては、特に限定されないが、例えば、繊維材料、ガラスファイバ、プラスチック、繊維強化プラスチックなどが挙げられる。接着剤の添加は、成形体を構成する粒子同士の結合を強める観点から好ましい。接着剤としては、特に限定されないが、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、シリコーン系接着剤などが挙げられる。
（２）混合物の調製
　次いで、用意した各材料を混合する。材料を添加する順序は特に限定されない。全材料をまとめて混合してもよく、複数段階に分けて混合を行ってもよい。
　材料を混合する方法は、特に限定されない。例えば、混合方法として、手動でのかき混ぜ、乳鉢（手動又は自動）、ボールミル、遊星ミル、振動ミル、ローターミル、ハンマーミル、ディスパーミル、ミキサー、ホモジナイザーなどが挙げられる。
　混合を行う条件は、特に限定されない。例えば、常温常圧において大気下で材料を混合することができるが、温度、圧力、雰囲気などは適宜設定してよい。
　材料を混合することにより、上記の第１材料、無機固体材料、及び塩基性材料を含む混合物（組成物）が得られる。この時点でリグニン及び／又はセルロースと塩基性材料との化学反応が開始していてもよく、開始していなくてもよい。
（３）混合物の加熱及び加圧
　次いで、得られた混合物の加熱及び加圧を行う。例えば、得られた混合物を加熱しながら加圧することにより、熱圧縮成形体を製造することができる。加熱及び加圧は、例えば、混合物を入れた型枠をホットプレートなどの加熱装置で加熱しながら、型枠内に圧力を加えることにより行うことができる。加熱及び加圧をいわゆるホットプレス装置によって行うこともでき、その他任意の手法が使用可能である。
（成形温度）
　混合物は、例えば、１６０℃以上２４０℃以下の温度（成形温度）で加圧される。成形温度が１６０℃未満である場合には、リグニン又はセルロースの接着性が不足する可能性がある。この場合、成形体において十分な強度が得られない可能性がある。成形温度が２４０℃超である場合には、リグニン又はセルロースを含む第１材料が炭化する可能性がある。好ましくは、加熱温度は、１６５℃以上２２０℃以下、１７０℃以上２００℃以下、又は１７５℃以上１９０℃以下である。これらの上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
（成形圧力）
　混合物は、例えば、０．１ＭＰａ以上の圧力（成形圧力）で加圧される。成形圧力が０．１ＭＰａ未満である場合には、得られる成形体において十分な強度が得られない可能性がある。好ましくは、成形圧力は、１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下、５ＭＰａ以上９０ＭＰａ以下、１０ＭＰａ以上８０ＭＰａ以下、２０ＭＰａ以上７０ＭＰａ以下、又は３０ＭＰａ以上６０ＭＰａ以下である。これらの上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。圧力は、任意の方法で印加されてよい。例えば、上記圧力は、反応容器内の雰囲気圧であってもよい。あるいは、上記圧力は、外部からプレス圧を加えること又は同じもしくは異なる大きさの雰囲気圧及びプレス圧の両方を同時に用いることにより印加されてもよい。
（成形時間）
　混合物は、例えば、上記の成形温度において１０秒以上の時間（成形時間）だけ加圧される。成形時間が１０秒未満である場合には、得られる成形体において十分な強度が得られない可能性がある。好ましくは、成形時間は、３０秒以上１時間以下、１分以上３０分以下、又は５分以上１０分以下である。これらの上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
（成形体への追加処理）
　得られた成形体は、任意の方法により強度を向上させてもよい。例えば、上記の製造方法は、成形体をプレスするステップ、成形体に対してさらに加熱処理を行うステップ、成形体に対して二酸化炭素ガスを吹き付けるステップなどを含んでもよい。
＜成形体＞
　本発明の一実施形態によれば、上記製造方法によって製造された成形体が提供される。
　成形体は、例えば、リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、無機固体材料と、塩基性材料とを含む硬化体である。例えば、成形体に含まれるリグニン及び／又はセルロースの少なくとも一部は、塩基性材料との化学反応により変性されている。成形体は、部分的にコンクリート由来の材料を含んでもよいが、好ましくはコンクリート材料を含まない。
　成形体に含まれる、リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と無機固体材料との合計が１００質量部である場合において、成形体に含まれるリグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料の量は、例えば１５質量部以上９９質量部以下であり、好ましくは、２０質量部以上９０質量部以下、３０質量部以上８０質量部以下、３５質量部以上７０質量部以下、４０質量部以上６０質量部以下、又は４５質量部以上５５質量部以下である。これらの上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
　成形体は、使用する原料、加圧時の成形温度、成形圧力、成形時間、加圧時に使用する型枠の大きさや形状などを適宜変更することにより、用途に応じて、任意の大きさ、形状、構造、密度、質量、強度、剛性、硬度、耐水性、耐熱性などを有するように成形される。
　成形体は、任意の用途に使用可能であり、例えば、建設材料、建築物、家具、敷物、容器、インテリア雑貨、食器、又は装飾品の材料として使用可能である。建設材料として一般に使用されているコンクリートやモルタルの原料であるセメントの製造時には大量のＣＯ２が発生する。しかしながら、本実施形態の成形体をコンクリート代替材料として使用すれば、セメントが不要となる。したがって、ＣＯ２の排出を削減することができる。また、セメントの主原料である石灰石の可採年数は、我が国では数十年～百数十年程度と見積もられている。したがって、資源の枯渇が懸念されている。本実施形態の成形体をコンクリート代替材料として使用すれば、廃棄物の再利用の点から見ても、資源の持続可能な活用に資することができる。
　一般に、コンクリートを使用しない又はコンクリートの含有量が少ない代替建設材料には、強度に劣るものが多い。このようなコンクリート代替建設材料の強度向上が求められている。本実施形態の成形体は、塩基性材料を使用せずに製造した場合に比べて、より大きい３点曲げ強度を示し得る。これは、後述の実施例において実証される。
　成形体は、例えば、５ＭＰａ以上の３点曲げ強度を有する。この３点曲げ強度の値は、ＪＩＳ　Ａ　５３７１：２０１６に規定されるインターロッキングブロックの車道用舗装の曲げ強度の基準である。本明細書において、３点曲げ強度は、ＪＩＳ　Ａ　１５０９－４：２０１４に準拠して実施された３点曲げ強度試験により測定される。好ましくは、成形体の３点曲げ強度は、６ＭＰａ以上、７ＭＰａ以上、８ＭＰａ以上、９ＭＰａ以上、又は１０ＭＰａ以上であり、５０ＭＰａ以下、３０ＭＰａ以下、又は２０ＭＰａ以下である。
　本実施形態の成形体は、塩基性材料を使用せずに製造した場合に比べて、より高い耐水性を示し得る。例えば、塩基性材料を使用せずに製造した成形体は、水に浸漬すると崩壊し得る。一方、塩基性材料を使用して製造した本実施形態の成形体では、そのような崩壊が抑制され得る。また、第１材料、無機固体材料、及び塩基性材料を使用して製造した成形体は、無機固体材料としてコンクリートを添加し、別途の塩基性材料を使用しなかった成形体（コンクリートは無機固体材料であると同時に塩基性材料でもあり得るので、この成形体は、第１材料及び無機固体材料から製造した成形体とも言えるし、第１材料及び塩基性材料から製造した成形体とも言える。）に比べて、水に曝された場合の吸水量及び／又は吸水による体積膨張が抑制され得る。これは、後述の実施例において実証される。
＜構造物の処理方法＞
　本発明の一実施形態によれば、リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、無機固体材料と、を含む構造物の処理方法であって、構造物に対して塩基性材料を添加することを含む方法が提供される。
　上記方法は、例えば、構造物を塩基性材料で処理することにより、構造物の特性を向上させる方法である。上記方法は、リグニン及び／又はセルロースと塩基性材料との反応によって成形体の特性が向上するという上記メカニズムに基づく。すなわち、リグニン及び／又はセルロースを含む構造物に対して、上記の塩基性材料を添加することにより、構造物の強度や耐水性などの特性を向上させることができる。上記方法は、構造物の強度や耐水性を向上させることにより、構造物を補強することができる。本明細書において、「補強」とは、対象物の物理的強度、経年劣化などの内的要因に対する耐性、及び／又は、他の物質や物理的条件などの外的要因に対する耐性を向上させることを意味する。
　上記方法の対象である構造物は、上記の材料を含む点を除き、大きさ、形状、構造、特性などは特に限定されない。上記方法で使用される塩基性材料としては、上記の塩基性材料が使用可能である。構造物に含まれる、リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料の量が５０質量部である場合において、塩基性材料の添加量は、例えば、１質量部以上５０質量部以下である。好ましくは、塩基性材料の添加量は、３質量部以上４０質量部以下、５質量部以上３０質量部以下、又は８質量部以上２０質量部以下である。これらの上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
　上記方法は、構造物全体を処理するため、又は構造物の一部のみを処理するために使用可能である。上記方法により、例えば、構造物の３点曲げ強度が増加し得る。
＜組成物の製造方法＞
　本発明の一実施形態によれば、組成物の製造方法であって、（１）リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、無機固体材料と、塩基性材料とをそれぞれ用意することと、（２）リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、無機固体材料と、塩基性材料とを混合することと、を含む方法が提供される。この方法により、成形体の材料として使用される組成物が製造され得る。
　この組成物の製造方法は、上記の成形体の製造方法の一部（すなわち、ステップ（１）及び（２））を取り出したものと考えることができる。すなわち、組成物の製造方法におけるステップ（１）及び（２）は、上記の成形体の製造方法におけるステップ（１）及び（２）と同様である。
＜組成物＞
　本発明の一実施形態によれば、上記方法により製造された組成物が提供される。組成物は、例えば、リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、無機固体材料と、塩基性材料とを含み、塩基性材料は、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム、水酸化亜鉛、水酸化銅、水酸化鉄、水酸化鉛、水酸化コバルト、水酸化クロム、水酸化ジルコニウム、水酸化ニッケル、及びアンモニアからなる群より選択された１以上の塩基を含む。
　組成物は、加熱及び加圧を行うことにより、成形体に成形することができる。組成物の形態は特に限定されないが、例えば、加圧成形が容易である点で粉末状の混合物が有利である。
　以下、本発明に係る実施例について説明する。これらの例は、本発明を限定するものではない。
［実施例１－１］
（原料組成物の製造）
　第１材料の原料としてスギの木材チップを用意し、粉砕した。粉砕した木材チップを、細孔のサイズが０．３ｍｍのふるいにかけて、最大粒径０．３ｍｍの第１材料を得た。無機固体材料の原料として砂を用意し、粉砕した。粉砕した砂を、細孔のサイズが０．３ｍｍのふるいにかけて、最大粒径０．３ｍｍの無機固体材料を得た。得られた第１材料及び無機固体材料を、質量比１：１となるように混合した。塩基性化合物として水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）２を濃度５．０×１０－４ｍｏｌ／Ｌとなるように水に溶解させ、塩基性溶液を用意した。第１材料及び無機固体材料の混合物１００質量部（すなわち、５０質量部の第１材料と５０質量部の無機固体材料との混合物）に対して１０質量部の塩基性溶液を添加し、混合した。これにより、粉末状の原料組成物を得た。
（成形体の製造）
　熱圧縮成形機（小型熱プレス機Ｈ３００－１５、アズワン株式会社製）を用いて、原料組成物の熱圧縮を行った。ホットプレート上に成形用型枠を載置して１８０℃まで加熱した後、型枠内に原料組成物の粉末を投入した。熱圧縮成形機により、５０ＭＰａの圧力を乾燥粉末に印加した。５分間の圧力印加後、圧力を解放した。熱圧縮された原料組成物を脱型することにより、熱圧縮成形体を得た。得られた成形体の写真を図１に示す。
［実施例１－２～実施例４－２］
（塩基の種類及び濃度の変更）
　実施例１－２～実施例４－２では、下記の表１～表３に示すように、使用する塩基性化合物の種類及び濃度を実施例１－１から様々に変更した。具体的には、水酸化カルシウムに代えて水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、及び炭酸ナトリウムのいずれかを使用し、濃度を５．０×１０－４ｍｏｌ／Ｌ～０．１ｍｏｌ／Ｌのいずれかとした。
［比較例１］
（塩基の不使用）
　比較例１では、塩基性溶液を添加せず、木粉と砂との混合物を熱圧縮することによって成形体を得た。
［比較例２］
（無機固体材料としてコンクリートを使用）
　比較例２では、無機固体材料として砂の代わりに粉砕したコンクリート（最大粒径０．３ｍｍ）を使用し、塩基性溶液の代わりに１０質量部の水を添加した点を除き、実施例１－１と同様にして成形体を得た。
［成形体の評価（１）：曲げ強度］
　得られた熱圧縮成形体に対して、３点曲げ試験を行い、曲げ強度を測定した。３点曲げ試験は、ＪＩＳ　Ａ　１５０９－４：２０１４に準拠して実施した。下記の表１～表３に、測定された曲げ強度を示す。
　表１～表３に示すように、すべての実施例の曲げ強度が、塩基性溶液を添加しなかった比較例１の曲げ強度を上回った。このように、木粉と砂との混合物の塩基処理によって、熱圧縮成形体の曲げ強度が向上することが確認された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
［成形体の評価（２）：耐水性］
　実施例１－２、実施例２－２、実施例２－８、並びに、比較例１及び比較例２で得られた熱圧縮成形体を、２４時間水に浸した後、引き揚げた。比較例１を除き、浸漬実験の前後で成形体の厚さ及び質量の増加が確認された。「浸漬による厚さ増加率」として、浸漬前後の厚さの増分を浸漬前の厚さで割った値を算出した。「浸漬による質量増加率」として、浸漬前後の質量の増分を浸漬前の質量で割った値を算出した。比較例１は、水に浸漬すると成形体が崩壊してしまった。下記の表４に、結果を示す。
　塩基性材料を使用しなかった比較例１では、水に浸漬した成形体が崩壊してしまった。これに対し、塩基性材料を使用した実施例１－２、実施例２－２、及び実施例２－８の成形体では、そのような崩壊が起こらず、比較例１より高い耐水性を有することが確認された。また、表４に示すように、無機固体材料として砂を使用した実施例１－２、実施例２－２、及び実施例２－８の浸漬による厚さ増加率及び質量増加率は、無機固体材料としてコンクリートを使用した比較例２と比較して小さかった。すなわち、実施例１－２、実施例２－２、及び実施例２－８は、比較例２に比べて水の吸収量が少なく、高い耐水性を有することが確認された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
［実施例５－１～実施例６－３］
（砂の最大粒径の変更）
　実施例５－１～実施例６－３では、下記の表５に示すように、使用するふるいを変更することにより、無機固体材料（砂）の最大粒径を様々に変更した。実施例５－１～実施例５－３では、塩基性溶液として濃度１．０×１０－３ｍｏｌ／Ｌの水酸化カルシウム水溶液を使用した。実施例６－１～実施例６－３では、塩基性溶液として濃度０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を使用した。
　表４に示すように、砂の最大粒径にかかわらず、実施例５－１～実施例６－３の曲げ強度は、ＪＩＳ　Ａ　５３７１：２０１６に規定されるインターロッキングブロックの車道用舗装の曲げ強度の基準である５ＭＰａを上回った。このように、様々な大きさの砂に対して十分な曲げ強度が得られることが確認された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005

Claims (14)

  1. 　成形体の製造方法であって、
    　リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、無機固体材料と、塩基性材料とをそれぞれ用意することと、
    　前記リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、前記無機固体材料と、前記塩基性材料との混合物を調製することと、
    　前記混合物の加熱及び加圧を行うことと、
    　を含む、方法。
  2. 　前記リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料は、植物由来である、
    　請求項１に記載の方法。
  3. 　前記無機固体材料は、１種以上の鉱物、１種以上の金属、１種以上のセラミックス、１種以上のガラス、１種以上のスラグ、及び１種以上の焼却灰、並びにこれらの複合材料からなる群より選択された１以上である、
    　請求項１又は２に記載の方法。
  4. 　前記無機固体材料の最大粒径は、５０ｎｍ以上１０ｃｍ以下である、
    　請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 　前記リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と前記無機固体材料との合計が１００質量部である場合において、前記リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料の添加量は、１５質量部以上９９質量部以下である、
    　請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 　前記塩基性材料は、塩基性溶液を含む、
    　請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 　前記塩基性溶液は、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム、水酸化亜鉛、水酸化銅、水酸化鉄、水酸化鉛、水酸化コバルト、水酸化クロム、水酸化ジルコニウム、水酸化ニッケル、及びアンモニアからなる群より選択された１以上の塩基の水溶液である、
    　請求項６に記載の方法。
  8. 　前記塩基性溶液における塩基の濃度は、１×１０－４ｍｏｌ／Ｌ以上１ｍｏｌ／Ｌ以下である、
    　請求項６又は７に記載の方法。
  9. 　前記リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料の添加量が５０質量部である場合において、前記塩基性材料の添加量は、１質量部以上５０質量部以下である、
    　請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 　前記混合物は、１６０℃以上２４０℃以下の温度で加圧される、
    　請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 　前記成形体の３点曲げ強度は、５ＭＰａ以上である、
    　請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 　リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、無機固体材料と、を含む構造物の処理方法であって、
    　前記構造物に対して塩基性材料を添加することを含む、方法。
  13. 　組成物の製造方法であって、
    　リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、無機固体材料と、塩基性材料とをそれぞれ用意することと、
    　前記リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、前記無機固体材料と、前記塩基性材料とを混合することと、
    　を含む、方法。
  14. 　リグニン及びセルロースの少なくとも一方を含有する材料と、無機固体材料と、塩基性材料とを含み、
    　前記塩基性材料は、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム、水酸化亜鉛、水酸化銅、水酸化鉄、水酸化鉛、水酸化コバルト、水酸化クロム、水酸化ジルコニウム、水酸化ニッケル、及びアンモニアからなる群より選択された１以上の塩基を含む、
    　組成物。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0789754A (ja) * 1993-09-21 1995-04-04 Toda Kogyo Corp セメント着色用材料及びその製造法
JP2000281424A (ja) * 1999-03-30 2000-10-10 Rivall:Kk 軽量不焼成タイル
JP2007238368A (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Denki Kagaku Kogyo Kk 木質セメント板およびその製造方法
WO2016027537A1 (ja) * 2014-08-18 2016-02-25 日立化成株式会社 樹脂組成物及び成形体
JP2019534345A (ja) * 2016-09-07 2019-11-28 ドムター ペーパー カンパニー， エルエルシー グリオキサール化リグニン組成物
WO2021095297A1 (ja) * 2019-11-12 2021-05-20 株式会社バイオアパタイト 硬化物及びその製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0789754A (ja) * 1993-09-21 1995-04-04 Toda Kogyo Corp セメント着色用材料及びその製造法
JP2000281424A (ja) * 1999-03-30 2000-10-10 Rivall:Kk 軽量不焼成タイル
JP2007238368A (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Denki Kagaku Kogyo Kk 木質セメント板およびその製造方法
WO2016027537A1 (ja) * 2014-08-18 2016-02-25 日立化成株式会社 樹脂組成物及び成形体
JP2019534345A (ja) * 2016-09-07 2019-11-28 ドムター ペーパー カンパニー， エルエルシー グリオキサール化リグニン組成物
WO2021095297A1 (ja) * 2019-11-12 2021-05-20 株式会社バイオアパタイト 硬化物及びその製造方法

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