JP6905942B2 - リグニンの反応性を増大させるための方法、前記リグニンを含む樹脂組成物、及び前記樹脂組成物の使用 - Google Patents
リグニンの反応性を増大させるための方法、前記リグニンを含む樹脂組成物、及び前記樹脂組成物の使用 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6905942B2 JP6905942B2 JP2017567659A JP2017567659A JP6905942B2 JP 6905942 B2 JP6905942 B2 JP 6905942B2 JP 2017567659 A JP2017567659 A JP 2017567659A JP 2017567659 A JP2017567659 A JP 2017567659A JP 6905942 B2 JP6905942 B2 JP 6905942B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lignin
- resin
- phenol
- mixture
- reactivity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 title claims description 132
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 title claims description 20
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 title description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 51
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 31
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 24
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 23
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 10
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 53
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 53
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 19
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 17
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 16
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 15
- 239000011120 plywood Substances 0.000 description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 11
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 10
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 8
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 7
- 239000008098 formaldehyde solution Substances 0.000 description 7
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 5
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;phenol Chemical compound O=C.OC1=CC=CC=C1 SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229920005611 kraft lignin Polymers 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 3
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000218631 Coniferophyta Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000011094 fiberboard Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 1
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 1
- 229920003987 resole Polymers 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 1
- 230000003442 weekly effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G8/00—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
- C08G8/38—Block or graft polymers prepared by polycondensation of aldehydes or ketones onto macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
- C08J7/12—Chemical modification
-
- 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
- B27N3/002—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres characterised by the type of binder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G8/00—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
- C08G8/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes
- C08G8/08—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes of formaldehyde, e.g. of formaldehyde formed in situ
- C08G8/24—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes of formaldehyde, e.g. of formaldehyde formed in situ with mixtures of two or more phenols which are not covered by only one of the groups C08G8/10 - C08G8/20
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08H—DERIVATIVES OF NATURAL MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08H6/00—Macromolecular compounds derived from lignin, e.g. tannins, humic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
-
- 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
- C08L97/005—Lignin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J161/00—Adhesives based on condensation polymers of aldehydes or ketones; Adhesives based on derivatives of such polymers
- C09J161/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
- C09J161/06—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
- C09J161/12—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols with polyhydric phenols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J197/00—Adhesives based on lignin-containing materials
- C09J197/005—Lignin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07G—COMPOUNDS OF UNKNOWN CONSTITUTION
- C07G1/00—Lignin; Lignin derivatives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G8/00—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
- C08G8/28—Chemically modified polycondensates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2397/00—Characterised by the use of lignin-containing materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2206—Oxides; Hydroxides of metals of calcium, strontium or barium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2217—Oxides; Hydroxides of metals of magnesium
- C08K2003/2224—Magnesium hydroxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2666/00—Composition of polymers characterized by a further compound in the blend, being organic macromolecular compounds, natural resins, waxes or and bituminous materials, non-macromolecular organic substances, inorganic substances or characterized by their function in the composition
- C08L2666/02—Organic macromolecular compounds, natural resins, waxes or and bituminous materials
- C08L2666/26—Natural polymers, natural resins or derivatives thereof according to C08L1/00 - C08L5/00, C08L89/00, C08L93/00, C08L97/00 or C08L99/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L61/00—Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L61/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
- C08L61/06—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L61/00—Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L61/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
- C08L61/06—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
- C08L61/12—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols with polyhydric phenols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J161/00—Adhesives based on condensation polymers of aldehydes or ketones; Adhesives based on derivatives of such polymers
- C09J161/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
- C09J161/06—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Phenolic Resins Or Amino Resins (AREA)
- Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Description
芳香族重合体であるリグニンは、例えば木材における主成分であり、地球上でセルロースに次いで最も豊富な炭素源である。近年、高度に精製された、特定化された固体の形状でリグニンをパルプ製造プロセスから抽出する技術の発達及び商業化に伴って、リグニンは、現在主に石油化学工業から供給されている芳香族の前駆的化学物質に代わり得る再生可能な代替品として大きな注目を集めている。
WO2013144454には、熱及びアルカリを使用することによってリグニンの反応性を増大させる方法が記載されている。
しかし、リグニンの性能を、例えばフェノール−ホルムアルデヒド樹脂におけるフェノールの代替品として向上させるために、リグニンの反応性を増大させる効率的な方法に対する必要性が依然として存在する。
本発明の目的は、簡単で効率的な方式でリグニンの反応性を増大させるための方法を提供することである。
本発明の別の目的は、活性が増大したリグニンを有する樹脂組成物を提供することである。
本発明は、リグニンの反応性を増大させるための方法であって、リグニンとアルカリ溶液とを含む混合物を用意するステップであり、混合物のアルカリ溶液の濃度が5〜50重量%の間である上記ステップと、前記混合物を少なくとも1日の期間保存するステップであり、それによってリグニンの反応性を増大させる上記ステップとを含む上記方法に関する。
リグニンは、好ましくは1日〜24週の期間、より好ましくは1日〜12週の間、より好ましくは1日〜4週の間、最も好ましくは1〜7日の間保存される。
保存は、好ましくは、室温、すなわち20〜30℃の温度で行われる。反応性を増大させるためにリグニンの温度を上昇させる必要がなかったので、該方法は極めて費用効率が高い。
リグニンは、好ましくはアルカリ溶液中に溶解している。すなわち、混合物が、溶解したリグニンとアルカリ溶液とを含む。
アルカリは、好ましくは、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、及び/又は水酸化マグネシウムである。
本発明はまた、上述の方法によって処理したリグニンを含む樹脂組成物に関する。
1. 活性化リグニンは、沈降粉として沈殿した乾燥状態であってもよく、又はそれが溶解した状態の液化組成物として存在してもよい。
2. 樹脂合成の前に、長期の及び/又は段階的な加熱などの追加的な活性化ステップが必要ない。
3. 活性化リグニンは、液化(liquidified)形状で提供されると、樹脂合成中に容易にポンプ移送し、投与することができる。
4. さらに、液化リグニン組成物中に存在する同じ触媒が、樹脂合成中にも使用される。
5. 活性化リグニンは、沈殿した乾燥状態で提供されると、容易に輸送することができ、最終的な輸送費用に加えられる含水量が最低限となる。
本発明はまた、エンジニアリングウッド製品、例えば、合板、パーティクルボード、ウェファーボード、集成材はり(gluelam beam)、構造用複合木材、配向性ストランドボード(OSB)、配向性ストランドランバー(OSL)、並びに他の用途、例えば、積層板、断熱材、及び成形材料における、該樹脂組成物の使用に関する。
発明の詳細な説明
保存とは、混合物を撹拌又は混合しながら又はせずに、ある特定の期間保存することを意味する。保存は、密閉容器内で行って、水が保存中に蒸発しないようにすることが好ましい。
保存は室温で行うことが好ましく、これは最も費用効率の高い方式である。リグニンの反応性を増大させるためには、リグニンを上昇させた温度で処理することが必要であることが以前から示されていたので、反応性を向上させるのに室温での保存で十分であったことは驚くべきことであった。しかし、リグニンの反応性をさらにもっと増大させるために、保存前、保存中、又は保存後に、リグニン及び/又は混合物の温度を上昇させることも可能であろう。
例A
例Aでは、異なる3種の樹脂試料を調製し、比較した。樹脂は、例1、例2、及び例3に後述する通りに調製した。例1は、アルカリ中で4週間保存したリグニンを含む樹脂について、例2は、アルカリ中で8週間保存したリグニンを含む樹脂について述べており、例3は、参照としての、アルカリ中に保存しなかったリグニンを含む樹脂について述べている。
乾燥リグニンの4週間の活性化:
クラフトリグニンを25%(w/w)の濃度で10%NaOH溶液に溶解させ、この混合物を室温(20〜23℃)で4週間保存した。
乾燥リグニンの8週間の活性化
クラフトリグニンを25%(w/w)の濃度で10%NaOH溶液に溶解させ、この混合物を室温(20〜23℃)で8週間保存した。
保存後、pHを下げることによってリグニンを沈殿させた。次いで沈殿したリグニンを分離し、洗浄し、乾燥させて粉末とした。最終的に、例1において記載したように、この粉末をフェノール−ホルムアルデヒド樹脂の合成中にフェノールの部分的代替品として使用した。
比較例:
アルカリ保存に付さなかったリグニンからのクラフトリグニン粉末を、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂の合成中にフェノールの部分的代替品として使用した。フェノールのリグニンによる置換度50(重量)%を、フェノール−ホルムアルデヒド(重量)比1.8と共に使用した。アルカリは、45(重量)%溶液として、アルカリ対フェノールの(重量)比0.5で添加した。最終固形分が(乾燥重量で)47〜48%に達するように、追加の水を添加した。次いでこの混合物を80℃に加熱し、約500cPの最終粘度になるまで行った。
例1〜3において記載した樹脂の粘度を図1に示す。アルカリ中での保存に付さなかったリグニンを含む樹脂と比較して、粘度の増加が実質的に速かったことから、保存したリグニンを含む樹脂の向上した反応性が観察された。
例Bでは、異なる2種の樹脂試料を調製し、比較した。樹脂は、例4及び例5に後述する通りに調製した。例4は、アルカリ中で1週間保存したリグニンを含む樹脂について述べており、例5は、参照としての、アルカリ中に保存しなかったリグニンを含む樹脂について述べている。
アルカリ中でのリグニンの1週間の活性化:
リグニン−フェノール−ホルムアルデヒド樹脂を2ステップで合成した。第1のステップでは、冷却器、オーバーヘッドスターラー、及び温度計を備えたガラス製反応器内で、42.6gのリグニン(96%リグニン)、37.4gの水、及び23gの45%水酸化ナトリウム溶液を90分間混合することによって、リグニン分散体を調製した。このリグニン分散体を室温で1週間保存した。
第2のステップでは、保存したリグニン、40gのフェノール、及び110gの37%ホルムアルデヒド溶液をガラス製反応器に添加し、混合した。この溶液のpHを、45%水酸化ナトリウム水溶液を添加して11.5に調整した。反応混合物の粘度がある特定の粘度に達するまで、反応混合物を80℃で加熱処理した。粘度は、Brookfield DV−II+ LV粘度計を使用して25℃で測定した。反応混合物がある特定の粘度に達した後、冷水浴を使用してそれを室温まで急速に冷却した。
比較例の比率
リグニンによるフェノールの置換度が約50重量%に等しい、リグニン−フェノール−ホルムアルデヒド樹脂を合成した。第1のステップでは、冷却器、オーバーヘッドスターラー、及び温度計を備えたガラス製反応器内で、42.6gのリグニン(96%リグニン)、40gのフェノール、37.4gの水、及び110gの37%ホルムアルデヒド溶液を90分間混合することによって、リグニン分散体を調製した。第2のステップでは、この溶液のpHを、45%水酸化ナトリウム水溶液(42g)を段階的に添加して、11.5に調整した。反応混合物の粘度がある特定の粘度に達するまで、反応混合物を80℃で加熱処理した。粘度は、Brookfield DV−II+ LV粘度計を使用して25℃で測定した。反応混合物がある特定の粘度に達した後、冷水浴を使用してそれを室温まで急速に冷却した。
例Bの結果を図2に示す。アルカリ中での保存に付さなかったリグニンを含む樹脂と比較して、粘度の増加が実質的に速かったことから、保存したリグニンを含む樹脂の向上した反応性が観察された。
この例では、様々なアルカリ電荷で、様々な時間保存したリグニンを含む樹脂のゲル化時間を調査した。各例での最終的な樹脂のゲル化時間を、ISO9396に従うゲル化時間分析を用いて調査した。
例5〜8において記載した樹脂のゲル化時間を比較した。例5は、アルカリ中で保存しなかったリグニンを含む樹脂について述べており(上の樹脂の調製を参照されたい)、例6は、高アルカリ濃度で1週間保存したリグニンを含む樹脂について述べており、例7は、低アルカリ濃度で1週間保存したリグニンを含む樹脂について述べており、例8は、高アルカリ濃度で1日間保存されたリグニンを含む樹脂について述べている。
高アルカリでの1週間の保存
リグニンによるフェノールの置換度が約50重量%に等しい、合板パネル調製用リグニン−フェノール−ホルムアルデヒド樹脂を、5Lガラス製反応器内で加熱処理した。
この段階で、追加量の187gの45%水酸化ナトリウム溶液を混合物に添加してpHを11.3〜11.5にし、反応温度を75℃に下げた。所望の粘度(400〜450cP)になったときに、反応物を室温(20℃)まで冷却した。
低アルカリでの1週間の保存
リグニンによるフェノールの置換度が約50重量%に等しい、合板パネル調製用リグニン−フェノール−ホルムアルデヒド樹脂を、5Lガラス製反応器内で加熱処理した。
第1のステップでは、463gのリグニン(95%リグニン)、411gの水、及び98gの45%水酸化ナトリウム溶液をガラス製反応器内で90分間混合することによってリグニン分散体を調製し、4%w/wの最終アルカリ濃度を得た。90分間混合した後、リグニン分散体を室温で1週間保存した。
この段階で、追加量の187gの45%水酸化ナトリウム溶液を混合物に添加してpHを11.3〜11.5にし、反応温度を75℃に下げた。所望の粘度(400〜450cP)になったときに、反応物を室温(20℃)まで冷却した。
高アルカリでの1日間の保存
リグニンによるフェノールの置換度が約50重量%に等しい、合板パネル調製用リグニン−フェノール−ホルムアルデヒド樹脂を、5Lガラス製反応器内で加熱処理した。
第1のステップでは、463gのリグニン(95%リグニン)、411gの水、及び253gの45%水酸化ナトリウム溶液をガラス製反応器内で90分間混合することによってリグニン分散体を調製し、10%w/wの最終アルカリ濃度を得た。90分間混合した後、リグニン分散体を室温で1日間保存した。
この例では、樹脂の熱解析を調査した。例9及び例10において記載した異なる2種の樹脂について示差走査熱量測定(DSC)を行った。
例9は、高アルカリ濃度で2週間保存したリグニンを含む樹脂について述べており、例10は、参照試料としての、保存しなかったリグニンを含む樹脂について述べている。
合板製造用の樹脂の合成
リグニンによるフェノールの置換度が約50重量%に等しい、合板パネル調製用リグニン−フェノール−ホルムアルデヒド樹脂を、5Lガラス製反応器内で加熱処理した。
第1のステップでは、冷却器、オーバーヘッドスターラー、及び温度計を備えたガラス製反応器内で、463gのリグニン(95%リグニン)、411gの水、及び253gの45%水酸化ナトリウム溶液を90分間混合することによって、リグニン分散体を調製した。90分間混合した後、リグニン分散体を室温で2週間保存した。
合板製造用樹脂の合成−比較例
合板パネル調製用リグニン−フェノール−ホルムアルデヒド樹脂を、5Lガラス製反応器内で加熱処理した。
最初に、冷却器、オーバーヘッドスターラー、及び温度計を備えたガラス製反応器に、463gのリグニン(95%リグニン)、444gのフェノール、411gの水、及び1210gの37%ホルムアルデヒド溶液を添加した。
次に、253gのNaOH溶液(45%)を、過剰な熱が発生しないようにゆっくりと添加して、pHを10.2〜10.5にした。温度を30分間60℃に一定に保持し、次いで80℃に上昇させた。Hoppler粘度計を使用して、粘度を25℃で測定した。反応混合物の温度を、その粘度が400〜450cPに達するまで80℃に維持した。
最終的な樹脂をDSCによって調査した。この樹脂を合板の製造及び試験に使用した。
例9において記載した樹脂のDSC走査を図3に示し、例10において記載した樹脂のDSC走査を図4に示す。DSC分析を見て分かるように、例9における樹脂は、識別可能な発熱シグナルを(128℃に)1つだけ有するサーモグラムを示すのに対して、比較例10からの樹脂は2つのピークを生じた(111℃及び140℃)。発熱ピークに追加的なシグナルが存在するということは、干渉する副反応が起こっている不均一な硬化挙動を明らかに示している。
DSCの結果を、表2に明らかに観察されるゲル化時間の短縮と合わせると、最終的な樹脂が有意に速い硬化速度を示すことから、例9に使用されるリグニン組成物が活性化されたことが明白である。
この例では、上述のような例9及び例10において記載した樹脂を用いて合板を製造した。
Claims (6)
- 以下のステップを含むリグニンの反応性を増大させるための方法:
− リグニンとアルカリ溶液とを含む混合物を、該混合物中のアルカリ溶液の濃度が5〜50重量%の間であるように与えるステップ、
− 前記混合物を少なくとも1日の期間保存し、該保存は室温、すなわち、20〜30℃の温度で行われ、それによってリグニンの反応性を増大させるステップ。 - リグニンが1日〜12週の期間保存される、請求項1に記載の方法。
- リグニンがアルカリ溶液に溶解している、請求項1又は2に記載の方法。
- 混合物が、10〜80重量%のリグニンを含む、請求項1から3のいずれかに記載の方法。
- アルカリが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、及び/又は水酸化マグネシウムである、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
- リグニンを保存後に混合物から分離するステップを含む、請求項1から5のいずれかに記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1550956A SE539543C2 (en) | 2015-07-03 | 2015-07-03 | A method for increasing the reactivity of lignin by storage |
SE1550956-5 | 2015-07-03 | ||
PCT/IB2016/053865 WO2017006215A1 (en) | 2015-07-03 | 2016-06-29 | A method for increasing the reactivity of lignin, a resin composition comprising said lignin and use of said resin composition |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018519392A JP2018519392A (ja) | 2018-07-19 |
JP6905942B2 true JP6905942B2 (ja) | 2021-07-21 |
Family
ID=57685213
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017567659A Active JP6905942B2 (ja) | 2015-07-03 | 2016-06-29 | リグニンの反応性を増大させるための方法、前記リグニンを含む樹脂組成物、及び前記樹脂組成物の使用 |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11104774B2 (ja) |
EP (2) | EP3317359B1 (ja) |
JP (1) | JP6905942B2 (ja) |
CN (1) | CN107735476B (ja) |
BR (1) | BR112018000118B1 (ja) |
CA (1) | CA2987550C (ja) |
ES (1) | ES2953464T3 (ja) |
PL (1) | PL3317359T3 (ja) |
SE (1) | SE539543C2 (ja) |
WO (1) | WO2017006215A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE541013C2 (en) * | 2017-04-12 | 2019-02-26 | Stora Enso Oyj | Process for preparing a resin |
NL2018722B1 (en) | 2017-04-14 | 2018-10-24 | Trespa Int Bv | A method for preparing an activated lignin composition |
SE541439C2 (en) * | 2017-07-18 | 2019-10-01 | Stora Enso Oyj | Liquid lignin composition |
CN112334560A (zh) * | 2018-07-02 | 2021-02-05 | 斯道拉恩索公司 | 粘合树脂的制备工艺 |
EP4001376A1 (en) | 2020-11-13 | 2022-05-25 | Wilsonart LLC | Multi-part lignin-based resin system for decorative laminates |
CN115746806B (zh) * | 2021-09-02 | 2024-02-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种全木质素基封堵剂及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2449209A (en) | 1947-06-12 | 1948-09-14 | Timber Engineering Co | Method for improving chemical reactivity and adsorptive capacity of lignin from wood saccharification |
FI52226C (fi) | 1972-07-10 | 1977-07-11 | Terje Ulf Eugen Enkvist | Menetelmä vaneri- ja lastulevyjen valmistamiseksi tarkoitetun liiman v almistamiseksi. |
US3864291A (en) * | 1973-07-05 | 1975-02-04 | Terje Ulf Eugen Enkvist | Kraft or soda black liquor adhesive and procedure for making the same |
US4306999A (en) | 1979-11-23 | 1981-12-22 | American Can Company | High solids, low viscosity lignin solutions |
JP2595308B2 (ja) * | 1987-09-04 | 1997-04-02 | 王子製紙株式会社 | リグニン−フェノール樹脂組成物 |
AU4596193A (en) | 1992-04-09 | 1993-11-18 | Alcell Technologies Inc. | Lignin in wood composites |
US20020065400A1 (en) * | 2000-04-06 | 2002-05-30 | Mikhail Raskin | Resin material and method of producing same |
CA2355808A1 (en) | 2001-08-24 | 2003-02-24 | 3926044 Canada Inc. | Process for preparing a black liquor-phenol formaldehyde thermoset resin |
SE0402201D0 (sv) | 2004-09-14 | 2004-09-14 | Stfi Packforsk Ab | Method for separating lignin from black liquor |
BRPI0924244B1 (pt) * | 2009-05-08 | 2020-09-29 | Flávio Maluf | Processo para produzir aglomerados e chapas de fibra de madeira |
US8445563B2 (en) * | 2010-03-31 | 2013-05-21 | Weyerhaeuser Nr Company | Utilization of kraft lignin in phenol/formaldehyde bonding resins for OSB |
FI123934B (en) * | 2012-03-29 | 2013-12-31 | Upm Kymmene Corp | Use of low molecular weight lignin to prepare a binder composition |
FI123936B2 (en) | 2012-03-29 | 2019-03-29 | Upm Kymmene Corp | A method for increasing the reactivity of lignin |
FI129414B (en) * | 2013-09-30 | 2022-02-15 | Upm Kymmene Corp | Method for increasing the reactivity of lignin |
-
2015
- 2015-07-03 SE SE1550956A patent/SE539543C2/en active IP Right Maintenance
-
2016
- 2016-06-29 EP EP16820919.5A patent/EP3317359B1/en active Active
- 2016-06-29 PL PL16820919.5T patent/PL3317359T3/pl unknown
- 2016-06-29 BR BR112018000118-0A patent/BR112018000118B1/pt active IP Right Grant
- 2016-06-29 WO PCT/IB2016/053865 patent/WO2017006215A1/en active Application Filing
- 2016-06-29 ES ES16820919T patent/ES2953464T3/es active Active
- 2016-06-29 US US15/741,414 patent/US11104774B2/en active Active
- 2016-06-29 EP EP23173514.3A patent/EP4234652A3/en active Pending
- 2016-06-29 CN CN201680037584.7A patent/CN107735476B/zh active Active
- 2016-06-29 CA CA2987550A patent/CA2987550C/en active Active
- 2016-06-29 JP JP2017567659A patent/JP6905942B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4234652A3 (en) | 2023-09-13 |
BR112018000118A2 (pt) | 2018-09-04 |
SE539543C2 (en) | 2017-10-10 |
EP3317359A4 (en) | 2019-06-05 |
SE1550956A1 (en) | 2017-01-04 |
EP3317359C0 (en) | 2023-06-07 |
CA2987550A1 (en) | 2017-01-12 |
JP2018519392A (ja) | 2018-07-19 |
ES2953464T3 (es) | 2023-11-13 |
CA2987550C (en) | 2024-05-28 |
US11104774B2 (en) | 2021-08-31 |
EP3317359B1 (en) | 2023-06-07 |
BR112018000118B1 (pt) | 2022-06-21 |
EP3317359A1 (en) | 2018-05-09 |
WO2017006215A1 (en) | 2017-01-12 |
CN107735476B (zh) | 2020-03-31 |
CN107735476A (zh) | 2018-02-23 |
PL3317359T3 (pl) | 2023-11-13 |
US20180371198A1 (en) | 2018-12-27 |
EP4234652A2 (en) | 2023-08-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6905942B2 (ja) | リグニンの反応性を増大させるための方法、前記リグニンを含む樹脂組成物、及び前記樹脂組成物の使用 | |
WO2017163163A1 (en) | Liquid lignin composition, ugnin-based resin, and method of increasing the solubility of lignin | |
EP3887474B1 (en) | Process for preparing a solution of lignin in an aqueous medium | |
CN112888747B (zh) | 制备树脂的方法 | |
EP3781642B1 (en) | Process for preparing a bonding resin | |
US11667792B2 (en) | Process for preparing a solution of lignin in an aqueous medium | |
FI127750B (en) | Process for preparing a binder composition | |
WO2018189696A1 (en) | Methods for preparing a lignin dispersion and a resin from the lignin dispersion | |
EP3864103A1 (en) | Process for preparing a resin | |
WO2019202477A1 (en) | Process for preparing a bonding resin |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190320 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200319 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200416 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200624 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20201202 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210304 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20210304 |
|
C11 | Written invitation by the commissioner to file amendments |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C11 Effective date: 20210316 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20210514 |
|
C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20210518 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210618 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210628 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6905942 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |