JPH026851B2 - - Google Patents
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- JPH026851B2 JPH026851B2 JP59256783A JP25678384A JPH026851B2 JP H026851 B2 JPH026851 B2 JP H026851B2 JP 59256783 A JP59256783 A JP 59256783A JP 25678384 A JP25678384 A JP 25678384A JP H026851 B2 JPH026851 B2 JP H026851B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wood
- solution
- fibers
- temperature
- phenol
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- Artificial Filaments (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
再生産可能資源である森林資源のより一層有効
な利用方法の開発が現在大いに望まれているとこ
ろである。また、パルブ工業や木材工業など木材
を原料とする工業では、木質系廃棄物の有効利用
法の確立が急がれている。
な利用方法の開発が現在大いに望まれているとこ
ろである。また、パルブ工業や木材工業など木材
を原料とする工業では、木質系廃棄物の有効利用
法の確立が急がれている。
そこで本発明者らは簡単な化学反応によつて、
プラスチツク性を付与した木材がフエノール類に
溶解するという事実を見出し、この溶解物の高度
利用を考察した結果、十分なる強度を備えた炭素
繊維を製造する技術を発明した。
プラスチツク性を付与した木材がフエノール類に
溶解するという事実を見出し、この溶解物の高度
利用を考察した結果、十分なる強度を備えた炭素
繊維を製造する技術を発明した。
（従来技術）
木材の高度利用を計る目的で、エステル化また
は、エーテル化のような簡単な化学反応によつて
木材にプラスチツク性を付与することによつて、
木材を含む木質系原料のより高度な利用を計ろう
とする試みが提案されている。
は、エーテル化のような簡単な化学反応によつて
木材にプラスチツク性を付与することによつて、
木材を含む木質系原料のより高度な利用を計ろう
とする試みが提案されている。
例えば、特開昭57―103804号および同56―
135552号には、水酸基の一部に有機基を導入した
木材（粉末）をエステル化またはエーテル化する
技術が開示され、このようにして得られたプラス
チツク化木材はそのまままたは各種合成高分子物
質と混合したうえ成形原料として用いることが記
載されている。また、特開昭57―2360号には水酸
基を導入して木材（木粉）をエステル化またはエ
ーテル化して得られるプラスチツク化木材を有機
溶剤に溶解してなる溶液を調製する技術が開示さ
れ、また、調製された溶液は、それ単独または各
種合成高分子共溶下にフイルムに成型可能である
と記載されている。
135552号には、水酸基の一部に有機基を導入した
木材（粉末）をエステル化またはエーテル化する
技術が開示され、このようにして得られたプラス
チツク化木材はそのまままたは各種合成高分子物
質と混合したうえ成形原料として用いることが記
載されている。また、特開昭57―2360号には水酸
基を導入して木材（木粉）をエステル化またはエ
ーテル化して得られるプラスチツク化木材を有機
溶剤に溶解してなる溶液を調製する技術が開示さ
れ、また、調製された溶液は、それ単独または各
種合成高分子共溶下にフイルムに成型可能である
と記載されている。
しかしながら、上記の方法では、紡糸性や成型
性が不十分であるという欠点があつた。
性が不十分であるという欠点があつた。
本発明者らは種々改良の結果、木材フエノール
繊維から炭素繊維を得る方法を見出した。
繊維から炭素繊維を得る方法を見出した。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は、木材フエノール繊維から炭素繊維を
得る新規な方法を提供することにある。
得る新規な方法を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明において、水酸基の一部もしくは全部ア
セチル化することによりプラスチツク化された木
材をフエノール類中で加熱条件下で溶解させ、該
溶解液中に硬化剤を添加して紡糸液とする。該紡
糸液を紡糸口金より空気中に吐出し、加熱条件下
で硬化して、木材フエノール繊維を製造し、該繊
維を不活性ガス雰囲気中で炭化焼成し、炭素繊維
を製造する。
セチル化することによりプラスチツク化された木
材をフエノール類中で加熱条件下で溶解させ、該
溶解液中に硬化剤を添加して紡糸液とする。該紡
糸液を紡糸口金より空気中に吐出し、加熱条件下
で硬化して、木材フエノール繊維を製造し、該繊
維を不活性ガス雰囲気中で炭化焼成し、炭素繊維
を製造する。
プラスチツク化木材製造のための原料は、木粉
爆砕パルプ、機械パルプもしくは一部又は完全に
脱リグニンされたパルプである。また、原料とし
て用いる木材の種類には制限はなく、本発明方法
はどのような樹種にも適応できる。木材原料に置
換基を導入する本発明のプラスチツク化改質反応
は、木材原料中に存在するセルロース、ヘミセル
ロースあるいはリグニンの各々の水酸基の少くと
も一部にアセチル基を導入する反応である。かか
るプラスチツク化改質反応としてはエステル化お
よびエーテル化反応が好ましい。
爆砕パルプ、機械パルプもしくは一部又は完全に
脱リグニンされたパルプである。また、原料とし
て用いる木材の種類には制限はなく、本発明方法
はどのような樹種にも適応できる。木材原料に置
換基を導入する本発明のプラスチツク化改質反応
は、木材原料中に存在するセルロース、ヘミセル
ロースあるいはリグニンの各々の水酸基の少くと
も一部にアセチル基を導入する反応である。かか
るプラスチツク化改質反応としてはエステル化お
よびエーテル化反応が好ましい。
エステル化およびエーテル化のために用いる改
質剤としては、遊離酸、酸ハロゲン化物および酸
無水物などの酸およびその誘導体、ならびにハロ
ゲン化アルキル、エチレンクロルヒドリンなどの
ハロゲン化物などが挙げられる。
質剤としては、遊離酸、酸ハロゲン化物および酸
無水物などの酸およびその誘導体、ならびにハロ
ゲン化アルキル、エチレンクロルヒドリンなどの
ハロゲン化物などが挙げられる。
置換基の導入割合はアセチル基の導入割合は、
一般に良好な有機溶剤溶解性を有する改質木材を
得るために、置換基モラリテイとして表わした置
換率が7.5以上であることが望ましい。ここで
「置換基モラリテイ」とは木材1000ｇについて置
換により導入された置換基のモル数を指す。
一般に良好な有機溶剤溶解性を有する改質木材を
得るために、置換基モラリテイとして表わした置
換率が7.5以上であることが望ましい。ここで
「置換基モラリテイ」とは木材1000ｇについて置
換により導入された置換基のモル数を指す。
プラスチツク化改質処理は公知の技法に従つて
実施できる。通常、有機溶剤または膨潤剤の存在
下に室温〜加温条件の下で粉体状の木材を改質剤
で処理すればよい。改質処理せる木材は十分に洗
浄する。例えば、メタノール中に投入し、過
し、水またはメタノーで洗浄する。その後乾燥す
る。
実施できる。通常、有機溶剤または膨潤剤の存在
下に室温〜加温条件の下で粉体状の木材を改質剤
で処理すればよい。改質処理せる木材は十分に洗
浄する。例えば、メタノール中に投入し、過
し、水またはメタノーで洗浄する。その後乾燥す
る。
乾燥プラスチツク木材を次にフエノール類に溶
解する。このフエノール類へのプラスチツク化木
材溶解技術については、その一部が第32回木材学
会（1982）で報告されている。フエノール類は、
ベンゼン環に結合する水素原子を水酸基で置換し
た化合物を総称するもので、フエノール、ｏ―ク
レゾール、ｍ―クレゾール、ｐ―クレゾール、
３，５―キシレノール、２，３―キシレソール、
２，４―キシレノール、２，５―キシレノール、
２，６―キシレノール、３，４―キシレノール等
が挙げられる。また上記フエノール類の混合物で
あつてもよい。
解する。このフエノール類へのプラスチツク化木
材溶解技術については、その一部が第32回木材学
会（1982）で報告されている。フエノール類は、
ベンゼン環に結合する水素原子を水酸基で置換し
た化合物を総称するもので、フエノール、ｏ―ク
レゾール、ｍ―クレゾール、ｐ―クレゾール、
３，５―キシレノール、２，３―キシレソール、
２，４―キシレノール、２，５―キシレノール、
２，６―キシレノール、３，４―キシレノール等
が挙げられる。また上記フエノール類の混合物で
あつてもよい。
溶解装置は、クーラー付きの容器かあるいは加
圧容器である。溶解温度は100〜350℃で、溶解時
間は15分程度から数時間である。プラスチツク化
木材の溶解濃度は重量ベースで数％から80％まで
で、25％以上は、溶解前にニーダー等の装置によ
つて、プラスチツク化木材とフエノール類を均一
に混合しておく必要がある。また混合時により均
一に混合させる為に有機溶媒を添加しても良い。
それらは、クロロホルム、アセトン、塩化メチレ
ン、メタノール、エタノール等である。
圧容器である。溶解温度は100〜350℃で、溶解時
間は15分程度から数時間である。プラスチツク化
木材の溶解濃度は重量ベースで数％から80％まで
で、25％以上は、溶解前にニーダー等の装置によ
つて、プラスチツク化木材とフエノール類を均一
に混合しておく必要がある。また混合時により均
一に混合させる為に有機溶媒を添加しても良い。
それらは、クロロホルム、アセトン、塩化メチレ
ン、メタノール、エタノール等である。
硬化剤としては、ヘキサメチレンテトラミン単
独、又はホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒ
ド、フルフラール等のアルデヒド類と、アンモニ
ア、トリメチルアミンやトリエチルアミンのよう
なアミン類、ピリジン、又は尿素等の触媒との組
み合わせなどが挙げられる。
独、又はホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒ
ド、フルフラール等のアルデヒド類と、アンモニ
ア、トリメチルアミンやトリエチルアミンのよう
なアミン類、ピリジン、又は尿素等の触媒との組
み合わせなどが挙げられる。
次に紡糸工程である。硬化剤がヘキサメチレン
テトラミンの場合はその１部（重量）に対して上
記溶解液を３―40部の動合で混合し、完全に溶解
させて紡糸液とする。混合温度は、70〜90℃とす
る。又は上記溶解液にアルデヒド類を入れ、アン
モニア等を吹き込んで紡糸液とする。紡糸口金を
備えた押出し機中に該混合紡糸液を導入し、100
〜150℃に３〜10分間加熱後、紡糸口金より空気
中に吐出させ、巻取り機によつて該吐出糸を巻取
る。
テトラミンの場合はその１部（重量）に対して上
記溶解液を３―40部の動合で混合し、完全に溶解
させて紡糸液とする。混合温度は、70〜90℃とす
る。又は上記溶解液にアルデヒド類を入れ、アン
モニア等を吹き込んで紡糸液とする。紡糸口金を
備えた押出し機中に該混合紡糸液を導入し、100
〜150℃に３〜10分間加熱後、紡糸口金より空気
中に吐出させ、巻取り機によつて該吐出糸を巻取
る。
巻取られた未硬化の吐出糸はつづいて硬化処理
される。硬化方法は、空気中での加熱で良く、硬
化温度は150〜300℃で、好適には180〜250℃であ
る。室温からの昇温速度は、10〜60℃／minでそ
れ以下でも良い。
される。硬化方法は、空気中での加熱で良く、硬
化温度は150〜300℃で、好適には180〜250℃であ
る。室温からの昇温速度は、10〜60℃／minでそ
れ以下でも良い。
フエノール100％からなる未硬化繊維は、硬化
温度に達するまでに溶融してしまい繊維形状が崩
れてしまう。一方木材フエノール繊維の場合は、
ほとんど溶融せずに硬化温度に達し、繊維形態を
保持したまま硬化させることができる。
温度に達するまでに溶融してしまい繊維形状が崩
れてしまう。一方木材フエノール繊維の場合は、
ほとんど溶融せずに硬化温度に達し、繊維形態を
保持したまま硬化させることができる。
硬化した木材フエノール繊維を炭化焼成するに
あたつては従来の例えばレーヨン系、PAN系あ
るいはピツチ系の繊維のような不融化処理工程や
繊維を緊張させた状態で炭化焼成する必要はな
く、不活性ガス雰囲気で無緊張状態あるいは緊張
状態で炭化焼成することが可能である。
あたつては従来の例えばレーヨン系、PAN系あ
るいはピツチ系の繊維のような不融化処理工程や
繊維を緊張させた状態で炭化焼成する必要はな
く、不活性ガス雰囲気で無緊張状態あるいは緊張
状態で炭化焼成することが可能である。
不活性ガスとしては窒素、ヘリウム等が使用で
き、昇温速度は通常１℃／min〜50℃／minでよ
い。
き、昇温速度は通常１℃／min〜50℃／minでよ
い。
炭化焼成温度は、800℃以上とすることが必要
である。
である。
実施例 １
ラジアタ松リフアイナーグラウンドパルプ
（RGP）を乾燥後３ｇ秤取し、反応器に入れる。
予め50℃で30分間熟成しておいた無水トリフルオ
ル酢酸114ミリモルと酢酸120ミリモルの混合液を
上記反応器に入れ、温度を50℃に設定して２時間
反応させる。反応終了後、反応液を15のメタノ
ール中に分散させ、過剰のアシル化試薬を分解し
た後、乾燥する。得られた改質木材の置換基モラ
リテイは12.6であつた。
（RGP）を乾燥後３ｇ秤取し、反応器に入れる。
予め50℃で30分間熟成しておいた無水トリフルオ
ル酢酸114ミリモルと酢酸120ミリモルの混合液を
上記反応器に入れ、温度を50℃に設定して２時間
反応させる。反応終了後、反応液を15のメタノ
ール中に分散させ、過剰のアシル化試薬を分解し
た後、乾燥する。得られた改質木材の置換基モラ
リテイは12.6であつた。
このようにして得た改質木材50部（重量）とフ
エノール50部（重量）をニーダーに入れ、温度60
℃で約１時間混ねりする。混ねりを終了した試料
を還流装置付きの反応器に入れ、200―220℃で６
時間還流し、完全溶解した混合液を得る。該溶解
液８部（重量）に対してヘキサメチレンテトラミ
ン１部（重量）を添加し、90℃で撹拌し、ヘキサ
メチレンテトラミンを溶解させる。該溶解液を紡
糸液とする。該紡糸液を150℃に加熱した紡糸器
に入れ、５分間放置後、円形紡糸口金（孔径0.た
5min）より空気中に押し出す。押し出された糸
状体は、つづいて直径が40μになるように延伸し
巻取つた。
エノール50部（重量）をニーダーに入れ、温度60
℃で約１時間混ねりする。混ねりを終了した試料
を還流装置付きの反応器に入れ、200―220℃で６
時間還流し、完全溶解した混合液を得る。該溶解
液８部（重量）に対してヘキサメチレンテトラミ
ン１部（重量）を添加し、90℃で撹拌し、ヘキサ
メチレンテトラミンを溶解させる。該溶解液を紡
糸液とする。該紡糸液を150℃に加熱した紡糸器
に入れ、５分間放置後、円形紡糸口金（孔径0.た
5min）より空気中に押し出す。押し出された糸
状体は、つづいて直径が40μになるように延伸し
巻取つた。
巻取られ未硬化木材フエノール繊維は炉中へ移
され室温より20℃／minの速度で250℃まで昇温
し、30分間保持して、硬化を完了する。なお炉内
雰囲気は空気である。得られた木材フエノール繊
維の強度値は以下のとおりである。引張強度は17
Kg／mm2、伸度12％、である。
され室温より20℃／minの速度で250℃まで昇温
し、30分間保持して、硬化を完了する。なお炉内
雰囲気は空気である。得られた木材フエノール繊
維の強度値は以下のとおりである。引張強度は17
Kg／mm2、伸度12％、である。
この木材フエノール繊維を、窒素流200ml／
min雰囲気の電気炉に入れ、無緊張状態で昇温速
度5.5℃／minで900℃まで昇温することにより炭
化焼成した。この木材フエノール炭繊維の強度
は、47.2Kg／mm2である。
min雰囲気の電気炉に入れ、無緊張状態で昇温速
度5.5℃／minで900℃まで昇温することにより炭
化焼成した。この木材フエノール炭繊維の強度
は、47.2Kg／mm2である。
実施例 ２
ラジアタ松サーモメカニカルパルプ（TMP）
を乾燥後100ｇ秤取し、反応器に入れる。無水酢
酸1.2モル、酢酸12.0モルの混合液を上記反応器
に入れて、一昼夜室温で放置する。その後に、更
に、無水酢酸5.0モル、酢酸12.5モルおよび触媒
である過塩素酸0.2モルの混合液を加えて45℃で
６時間反応し、反応終了後、炭酸カリ0.015モル
で中和し脱イオン水にて洗滌後、乾燥する。得ら
れた改質木材のモラリテイは12.1である。
を乾燥後100ｇ秤取し、反応器に入れる。無水酢
酸1.2モル、酢酸12.0モルの混合液を上記反応器
に入れて、一昼夜室温で放置する。その後に、更
に、無水酢酸5.0モル、酢酸12.5モルおよび触媒
である過塩素酸0.2モルの混合液を加えて45℃で
６時間反応し、反応終了後、炭酸カリ0.015モル
で中和し脱イオン水にて洗滌後、乾燥する。得ら
れた改質木材のモラリテイは12.1である。
このようにして得た改質木材40部（重量）とフ
エノール60部（重量）をニーダーに入れ、温度50
℃で１時間混ねりする。混ねり終了した試料を加
圧容器に入れて、250℃，３時間加熱し、完全溶
解混合液を得る。該混合液６部（重量）にヘキサ
メチレンテトラミン１部（重量）を添加し120℃
で撹拌により完全に溶解させ紡糸液とし、該紡糸
液を150℃の紡糸器に入れ、円形紡糸口金（孔径
0.5mm）より空気中に押し出し、つづいて延伸し
巻取つた。巻取つた糸状体の直径は30μであつ
た。該未硬化木材フエノール繊維を空気雰囲気の
炉内に導入し250℃，30分間放置し、硬化処理を
完了する。この木材フエノール繊維は、引張強度
16.5Kg／mm2、伸度13％であつた。
エノール60部（重量）をニーダーに入れ、温度50
℃で１時間混ねりする。混ねり終了した試料を加
圧容器に入れて、250℃，３時間加熱し、完全溶
解混合液を得る。該混合液６部（重量）にヘキサ
メチレンテトラミン１部（重量）を添加し120℃
で撹拌により完全に溶解させ紡糸液とし、該紡糸
液を150℃の紡糸器に入れ、円形紡糸口金（孔径
0.5mm）より空気中に押し出し、つづいて延伸し
巻取つた。巻取つた糸状体の直径は30μであつ
た。該未硬化木材フエノール繊維を空気雰囲気の
炉内に導入し250℃，30分間放置し、硬化処理を
完了する。この木材フエノール繊維は、引張強度
16.5Kg／mm2、伸度13％であつた。
該木材フエノール繊維を窒素流150ml／min雰
囲気の電気炉に導入し、無緊張状態で昇温速度
5.5℃／minで900℃まで昇温することにより炭化
焼成した。この炭素繊維の強度は52.4Kg／mm2であ
る。
囲気の電気炉に導入し、無緊張状態で昇温速度
5.5℃／minで900℃まで昇温することにより炭化
焼成した。この炭素繊維の強度は52.4Kg／mm2であ
る。
Claims (1)
- １ 水酸基の一部もしくは全部にアセチル基を導
入することにより、プラスチツク化された木材
を、フエノール類中で溶解させ、さらに硬化剤を
添加して溶解させ、この溶液を紡糸液として紡糸
した後、加熱硬化して木材フエノール繊維を製造
し、この木材フエノール繊維を不活性ガス雰囲気
中で、炭化焼成することを特徴とする木材フエノ
ール系炭素繊維の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25678384A JPS61138722A (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 | 木材フエノ−ル系炭素繊維の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25678384A JPS61138722A (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 | 木材フエノ−ル系炭素繊維の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61138722A JPS61138722A (ja) | 1986-06-26 |
| JPH026851B2 true JPH026851B2 (ja) | 1990-02-14 |
Family
ID=17297383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25678384A Granted JPS61138722A (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 | 木材フエノ−ル系炭素繊維の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61138722A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0472474A1 (en) | 1990-08-24 | 1992-02-26 | Rengo Co., Ltd. | Method for preparing a liquefied solution of ligno-cellulose substance with polyhydric alcohols |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101074498B (zh) | 2007-06-08 | 2011-05-18 | 北京林业大学 | 木材液化物纺丝液及其一步合成方法 |
| CN103014920B (zh) * | 2012-12-17 | 2014-03-19 | 北京林业大学 | 一种木质碳纤维原丝及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60104513A (ja) * | 1983-11-07 | 1985-06-08 | Oji Paper Co Ltd | 木材フエノ−ル繊維の製造法 |
-
1984
- 1984-12-05 JP JP25678384A patent/JPS61138722A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0472474A1 (en) | 1990-08-24 | 1992-02-26 | Rengo Co., Ltd. | Method for preparing a liquefied solution of ligno-cellulose substance with polyhydric alcohols |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61138722A (ja) | 1986-06-26 |
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