JPS6030309A - リグノセルロ−ス材料から複合製品を製造する方法 - Google Patents

リグノセルロ−ス材料から複合製品を製造する方法

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JPS6030309A
JPS6030309A JP58124224A JP12422483A JPS6030309A JP S6030309 A JPS6030309 A JP S6030309A JP 58124224 A JP58124224 A JP 58124224A JP 12422483 A JP12422483 A JP 12422483A JP S6030309 A JPS6030309 A JP S6030309A
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クー　チヤン　シエン
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    • D21H5/00—Special paper or cardboard not otherwise provided for
    • D21H5/12—Special paper or cardboard not otherwise provided for characterised by the use of special fibrous materials
    • D21H5/14—Special paper or cardboard not otherwise provided for characterised by the use of special fibrous materials of cellulose fibres only
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/54—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving

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  • Textile Engineering (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 トウモロコシの茎、ヒマワリの茎、アマの茎及び他のリ
グノセルロース材料類、とりわけ、水溶性で抽出容易な
糖類、炭水化物類又はサツカリド類を含有する非樹木性
植物のものから複合製品を製造することに関する。
更に詳しくは、本発明は、糖含有リグノセルロース材料
類、例えばサトウキビのバガス、モロコシの茎、トウモ
ロコシの茎、ヒマワリの茎、アマの茎等から、接着結合
剤又は接着剤を添加することなく、複合製品を製造する
ことに関する。この製造は遊離糖類、炭水化物類又はサ
ツカリド類を、鍾 熱を加えて接着剤兼増声剤として利用することにより達
成される。
サトウキビバガスのパネル製品の慣用の製造においては
、フェノール−ホルムアルデヒド及び尿素−ホルムアル
デヒドの如き合成熱硬化性樹脂結合剤が慣用的に使用さ
れており、この場合、外装グレードの製品については一
層高価なフェノール−ホルムアルデヒドが使用されてい
る。複合製品の全材料費の大部分は慣用樹脂結合剤のせ
いである。高価な樹脂結合剤を使用することなく複合製
品を製造することは経済的に魅力がある。更に又、無結
合剤製造システムは製造法を簡単にし、かつ混合作業及
び装置を無くすことにより製造費を減少する。それ故、
複合製品の製造において無結合剤法を使用することが望
ましいことが経済的及び技術的観点から容易に理解され
るであろう。
バガスパネル製品の慣用製造法においては、髄及び残存
遊離糖の除去は良質のパネル製品にとつて不可欠である
。この髄は真の繊維と比べて非常に短い、薄壁の細胞で
あって、一層高い比率の糖を含有しているが、最終製品
の強度に寄与しない。
髄は綿毛状であるため、殊に液状樹脂を使用した場合、
過剰の樹脂結合剤を吸収することになろう。
髄は又、スポンジのようにはたらき、バガス複合パネル
製品からこれを除去しない場合、水を吸上げ過度に膨潤
する。又、バガスは、茎の種類、その成熟度、収穫法及
び精微粉砕装置の効率に左右されるが、通常のコないし
６％の残存糖を含有している。バガス中の残存糖は加工
前に除去し又は最小量にされ々ければ、ボード製造及び
それにつぐ使用のさいに問題を生ずる可能性がある。糖
はバガスボード製造の際に使用する慣用の樹脂結合剤と
化学的に相溶性であっては々らず、結合を妨害し、乏し
い強度を生ずる可能性がある。残存糖が熱間圧縮中に化
学的に改質されるか消費されるのでなければ、糖は、バ
ガスボードが湿潤条件にさらされる時、醗酵を始め、か
くして不快臭を発し、遂には化学的及び生物学的劣化を
生ずることになる。このことはバガスポードの使用にお
ける有効寿命を実質上、短縮することになろう。
従って、サトウキビのバガスから満足な製品を製造する
ことを期待する場合には、鋭端及び脱糖の作業が必要と
なる。これらの作業は製造費を増加させるだけでなく、
工程を複雑なものにする。
上記慣用法とは著しく異なり、複合バガス製品、例えば
建築用ボード、家具用ボード、再構成用材及び成形品を
、樹脂結合剤の使用及び髄と残存糖の除去無しに製造で
きることが見出された。糖類、炭水化物類又はサツカリ
ド類はリグノセルロース臆 材料中に結合剤だけでなく増矛要素を与えて、良好な強
度性状とすばらしい寸法安定性をもった複合製品を生ず
る。
本発明によれば、この方法は、高い比率の遊離糖、特に
非樹木性植物からのものを含有するバガス又は他のリグ
ノセルロース材料の微粉砕素材を実質上、必要とする。
この微粉砕素材を先ず、低水分含有率、好ましくはオー
ブン乾燥重量に基づき一〜ｒ％に乾燥する。この素材は
全部が他のリグノセルロース又は非リグノセルロース材
料でできていてもよく、又はこれらと部分的に組合わさ
ったものでもよい。この素材を、樹脂結合剤を加えるこ
となく、少くとも１１０℃の温度で、かつ上記材料を配
合して成形品にするのに十分な圧で、その場で結合を発
現させ、熱硬化させるのに十分な時間の間、成形して、
残存糖を、沸とう水及び酸加水分解に対して極めて抵抗
性のある不溶性かつ不溶融性の重合体物質に変える。
原料の微粉砕は特に有用である、何故ならば、個々の粒
子、フレーク又はストランドが形成及び成形作業を容易
にし改善するからである。更に又、微粉砕は同時に、植
物の茎からの表皮材料の存在を減少させ、最小量にする
からである。通常、上皮物質からなる表皮の薄い外層は
水及び接着を受−ケつけない。無結合剤系においては、
個々の粒子間に均一かつ密接な圧縮があり、強い結合、
緻密かつ滑らかな組織を生ずるという主たる理由により
、通常、粒子が細かい程、一層良好な製品が得られる。
反対に、慣用法は一層細かい粒子を使用することは経済
的に不可能である。何故ならば、粒子が細かくなる程、
高価な合成樹脂結合剤の量を一層多くする必要があるか
らである。
本発明においては、複合製品製造の際、他、の糖非含有
リグノセルロース材料と組合せる場合には極めて細かい
粒子を使用することが好ましい。実質上、この細かい粒
子は慣用製造法における粉末樹脂結合剤のようにはたら
く。
サトウキビのバガス及びとりわけ非樹木性の植物の、他
の糖含有リグノセルロース材料の使用の有利な効果は、
熱成形中に溶融し、かつ上記リグノセルロース材料をそ
の場で重合し結合する糖及びその材料中に生成する水溶
性物質に帰することができよう。
更に、リグノセルロース組織の細胞壁中を透過した糖及
び水溶性物質も、変成し、熱硬化して架へ 橋硬質物質となり、成形品全体中くまなく増潰剤として
はたらくことになろう。
かくしてこの成形品は秀れた強度性状、寸法安定性及び
沸とう水及び酸加水分解に対する抵抗性を示す。これら
の結果は、リグノセルロース材料が高い比率の糖及び水
溶性物質を含有する場合に最高程度に得られる。
本発明における結合系中に含まれる化学反応は十分には
解明されていない。糖は酸及びアルカリの両者により減
成して小分子量の化合物となり、その際、糖分子から水
が失われることは周知である。１３０〜１７０℃の温度
で加圧下の弱酸又は純水でさえ、糖と反応する場合には
、約２０％のヒドロキシメチル−フルフラールが生成す
る。他の中間体及びフルフラール誘導体も同様の条件下
に炭水化物から生成できよう。これらの誘導体は非常に
反応性であって、更に重合し変成して昇温下に不溶性か
ら不溶融性の架橋物質を生成するこ抗性がある。
上述の反応のすべて又はいくつかが本発明の結合生成法
中に含まれ得るものと信ぜられる。更に、昇温下におけ
る糖及び水溶性物質の化学的変質は不可逆の化学的及び
物理的変化であり、かつ本発明にとって不可欠のもので
あると信ぜられる。本ジメチル−フルフラールからなる
炭水化物のフラン脱水生成物を含有しているものと推測
される。
本発明により製造したサトウキビのバガスの物理的及び
機械的性状は高価々合成樹脂結合剤のこれまでの使用に
より製造した常とうのバガスポードの性状に少くとも比
肩できるか又はそれより良好なものであることが見出さ
れた。
本発明の実施態様を下記の実施例において詳細に記述し
例示することにする。
実施例１ ３．１％の水分含有率をもつ乾燥サトウキビバガスを常
とうの精微粉砕工場から得だ。このものは７．２重量％
の水溶性物質を含有しており、この物質から、４（，７
％の還元糖（グルコースとして）が見出された。更に行
なった実験によりバガスは約７０重量％の真の繊維と３
０重量％の髄を含有していることがわかった。
バガスをハンマーミルで粉砕すると２つの画分の粒子を
生じた。／乙メツシュのタイラー篩を通過した粒子を面
層用に使用し、／６メツシユより大きい粒子を３一層マ
ット用の心材として使用した。オーブン乾燥重量による
面心比は／：ｌであった。このマットから、！ＯＯｘ！
；ＯＯ×／ハ／闘のボードをｉｓ分間、熱間圧縮して２
３５℃の温度及び２．ざＭＰａの圧における比重が０．
７２のものにしだ。この熱間圧縮の間に、水分以外の成
る量の物質が水蒸気及び種々の煙霧として蒸発するのが
認められた。マットの重量損失は、ｒ、＜ｚ％に達し、
元のマットの水分含有率３０ｇ％より遥かに多かった。
この余分の重量損失は昇温下に過酷な化学反応があった
ことを示している。最終の分析によシ、僅かに０．７％
の還元糖が仕上ボード中に残存していることが確認され
た。この量は商用バガスボード中の量より遥かに少かっ
た。
曲げ強さ試験によれば乾燥ＭＯＲ（破壊係数）は／ｌＪ
ＭＰａ、乾燥ＭＯＥ　（弾性率）は３．Ｉ　ＧＰａであ
った。湿潤ＭＯＲはざ、Ａ　ＭＰａであった。湿潤曲げ
強さは標本を沸とう水中に２時間浸漬し、ついでこれを
湿潤かつ冷たい状態で試験することにより得られた。
実施例２ 内部の糖含有軟質髄をサトウキビの茎の外部硬質層又は
皮から分離するサトウキビ分離機を用いてサトウキビの
皮を作った。皮バガスは、糖がこれから抽出されなかっ
たので、２ｇ。６％の水溶性物質と７７６３％の還元糖
を含有していた。
この皮バガスを細断して幅、厚み共に、八！ないし３，
２解の、約５％の水分を含有するストランドをつくった
。ストランドは長さが／、ｔないし３ＱＱｍｔｎの範囲
にあり、一方向に配向し、成形して３ざｘ　ｓ　ｏ　ｘ
　ｒｔｓｏ闘の寸法とＯ，ｔＳの比重をもつ複合用材に
した。成形温度は３０分間、３．ｌＩＭＰａの圧で２２
！；℃であった。曲げ強さ試験によれば、乾燥ＭＯＲは
３１．ＡＭＰａ、湿潤ＭＯＲはｌざ、６ＭＰａであった
。
実施例３ サトウキビ分離機を用いて作った、新鮮なサトウキビの
皮を、異なった時間の間、水中で煮沸する処理に付して
糖を除去した。皮の三つのバッチをそれぞれ！、ＩＯ及
び３０分間煮沸し、第グのバッチは煮沸せずに、対照と
しての実験中に含ませた。煮沸後、皮を乾燥してｇ％の
水分含有率のものとし、ついでハンマーミルで粉砕して
±２０メツシュのタイラー篩の両分にしだ。化学分析に
よると、残存糖は煮沸時間の増加に反比例していた。こ
のことは又、水溶性物質と還元糖の間のほぼ直線の関係
を示している。下記第１表は上記煮沸処理の結果を示す
ものである。
第１表　水中で煮沸処理した皮の１個のＸ　皮繊維のオ
ーブン乾燥重量としての含有率皮組成物の各バッチを用
いて、三つの異なったプレス温度（／ざ０，２１０及び
コｌＩＯ℃）、二つの異なったプレス時間（ＩＯ及び２
０分）及び圧締圧３．ｔＩＭＰａを用い、３；　００　
ｘ　！；　００　Ｘ　／／、／ｆｎｍで比重が約０．７
０の６枚のボードを作った。面層組成物（−２０メツシ
ユ）の水分含有率は約９．０％であり、心組成物（＋、
！Ｏメツシュ）のそれは３．０％であった。マットのオ
ーブン乾燥重量による面心比は／：／であった。ｔざ枚
のボードについての試験結果を下記の第２表中に表示し
である。
第２表に示した試験結果から明らかなように、ボードの
性状は皮の糖含有率が増加するにつれて改善されている
。又、プレス温度が一層高く、プレス時間が一層長くな
る程、ボードの品質がよくなった。皮組成物ボードは、
主として、極めて細かい粒子のため、緻密で滑らかな表
面と暗褐色を持ち、かつマットの面相中に高い糖及び水
分の含有率を持っていた。皮バガスポード、殊に、一層
高い糖含有率と苛酷なプレスを用いて作ったボードの寸
法安定性は慣用法の製品とくらべて優秀で薙 あった。このことは重合糖の結合及び増ｌ効果によるも
のである。
実施例４ この実施例は他のリグノセルロース材料と組合わせたサ
トウキビバガスからの混合複合製品の製造を示すもので
ある。
約７９％の還元糖含有サトウキビ皮バガスをノ・ンマー
ミルで粉砕したところ１．２０メツシユのタイラー篩を
通過した。この皮バガス砕片を同様な寸法のポプラ樹砕
片と７０：３０の重量比で混合した。この混合物からマ
ットをつくり、これを、２３５℃、２．１　ＭＰａの圧
で７０分間、熱間圧縮して、比重が０．７２の！；００
ｘ３００×／／、／ｍｍのボードを作った。静曲げ試験
によれば、乾燥ＭＯＲは／、！’、ｊＭＰ＆、湿潤ＭＯ
Ｒはざ、／　ＭＰａであった。初期結合試験は３９０　
ｋＰａの張力垂直強さを与えた。
実施例５ この実施例は他の糖含有リグノセルロース材料を用いて
同様な結果が得られることを示すものである。
約／ざ％の還元糖を含有するサトウモロコシの茎を乾燥
して３％の水分含有率のものとし、ハンマーミルで粉砕
したところ、２０メツシユのタイラー篩を通過した。実
施例４に概略を示したのと同様なプレス条件下にこの組
成物を用いてボード（！；　００ｘ！；００×／／、／
ｒｎｍで比重０．７！；　）を作った。試験結果によれ
ば、乾燥ＭＯＲは／１．５ＭＰａ。
湿潤ＭＯＲｉｌ、９．、！　ＭＰａ　、初期結合強さは
＋　ｌｒＯｋＰａであった。
約／２％の可溶性物質又は約７％の還元糖を含有するト
ウモロコシの茎を乾燥して３％の水分含有率のものとし
、ハンマーミルで粉砕したところ、２０メツシユのタイ
ラー篩を通過した。実施例４に概略を示しだのと同様な
プレス条件下に、この組成物を用いてボード（！；　Ｏ
Ｏｘ　！；　００　ｘ　／／、／ａｍで比重Ｏ，Ｉｒ２
）を作った。試験結果によれば、乾燥ＭＯＲは／１１．
３ＭＰａ、、湿潤ＭＯＲは７．ＩＩＭＰａ　。
初期結合強さは３２０　ｋＰａであった。
特許出願人　大　１）昭　二

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　糖含有リグノセルロース材料からなる原料を、
    粒子、繊維、ストランド及びフレークに分離し、微粉砕
    原料を乾燥し、予め乾燥した原料を所望のマットに形成
    し、かつこの形成マットを、１１０℃以上の温度で、こ
    のマットを成形品に圧縮するのに十分な圧と時間をかけ
    て、プレスし加熱し、その間、接着結合が発現してその
    場で熱硬化し、糖及び水溶性ある結合及び増麓剤として
    の、不溶性かつ不溶融性の架橋物質に変性し重合する、
    工程からなる、微粉砕の糖含有リグノセルロース材料か
    ら接着結合剤を添加することなく、複合製品を製造する
    方法。
  2. （２）　上記糖含有リグノセルロース材料がサトウキビ
    のバガス、モロコシの茎、トウモロコシの茎、ヒマワリ
    の茎、アマの茎、及び糖と水溶性物質を含有する、他の
    非樹木性植物である、特許請求の範囲第（１）項の方法
    。
  3. （３）上記の糖が、水溶性であり、抽出が容易であり、
    かつ変成が容易である遊離糖、炭水化物又はサツカリド
    であり、熱を加えて熱硬化＾ して結合及び増量が可能な不溶性かつ不溶融性の物質と
    なるものである、特許請求の範囲第（１）項の方法。
  4. （４）　ｈ記のリグノセルロース材料内に生ずる上記の
    糖及び水溶性物質が１１０℃以上の昇温敵性の、架橋重
    合体物質となる、特許請求の範囲第（１）項の方法。
  5. （５）上記の熱成形及びプレス温度が２．２０℃以上で
    ある、特許請求の範囲第（１）項の方法。
  6. （６）　仕上複合製品中に残存する、上記の糖及び水溶
    性物質が、ｉｚｏ℃以上の昇温下の成形作業の間の化学
    的変性及び重量損失により著しく減少する、特許請求の
    範囲第（１）項の方法。
  7. （７）　上記糖含有リグノセルロース材料を微粉砕し、
    他のリグノセルロース又は非リグノセルロース材料と一
    緒にして、複合製品を特徴する特許請求の範囲第（１）
    項の方法。
  8. （８）　上記の糖、水溶性物質及び髄が製造前に部分的
    に除去され又は除去されない、特許請求の範囲第（１）
    項の方法。
  9. （９）　上記糖含有リグノセルロース材料を微粉砕して
    、強い結合力、すぐれた寸法安定性及び緻密、均一で滑
    らかな、細かい組織をもつ複合製品の製造用の極めて細
    かい粒子又は繊維にする、特許請求の範囲第（１）項の
    方法。
  10. （１０）上記複合製品が建築用ボード、家具用ボード、
    再構成用材、圧縮耐火丸太及び沸とう水及び酸加水分解
    に抵抗性のある、防水結合をもつ成形品である、特許請
    求の範囲第（１）項の方法。
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