(57)【要約】【課題】精製リグニン複合材料製法及びその製品を提供する。【解決手段】  精製リグニン複合材料製法及び製品は、原料準備工程で粉粒原料を準備し、リグニン精製工程で粉粒原料を精製リグニンパウダーに処理し、更に、リグニン混合工程を利用して精製リグニンパウダーを澱粉及びバインダーと混合し、精製リグニン複合材料を作り、精製リグニン複合材料が含む精製リグニンの熱安定性が高く、吸水性が低く、バインダー間の接着界面の隙間が小さく、重合能力が強い等の特性によって、該精製リグニン複合材料で植物繊維複合材料に取って代わり製品製造に用い、製品の防水性、耐高温性及びストレス強度を顕著に向上させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料準備工程、リグニン精製工程及びリグニン混合工程を含み、
該原料準備工程は、リグニンを豊富に含む植物性材料を取り、乾燥加工を経て、含水率１５％以下まで処理し、破砕加工及び破砕加工を行って粒径２０〜５００μｍの細かさの粉粒原料にすることであり、
該リグニン精製工程は、該粉粒原料を反応槽に投入し、該粉粒原料の重量の１０倍の軟水及び該粉粒原料の重量の千分の１〜千分の２の繊維加水分解酵素を加え、繊維加水分解糖化処理を行い、該粉粒原料に含まれるセルロース及びヘミセルロースを水に溶ける糖類に分解させて固体リグニンを含む糖類水溶液を形成させ、続いて該粉粒原料の重量の千分の１〜千分の２の酵母を添加し、発酵処理を行い、該固体リグニンを含む糖類水溶液を固体リグニン及びエタノールを含む発酵水溶液に発酵し、固液分離処理を経て、固体リグニン部分を分離し、ドライ加工によって精製リグニンパウダーを作り出すことであり、
該リグニン混合工程は、全体重量を含有量割合の基礎とし、含有量割合が３０〜７０％の精製リグニンパウダー、含有量割合が０〜３０％の澱粉及び含有量割合が２０〜５０％のバインダーをミキサに投入して撹拌混合加工し、精製リグニン複合材料を作り出すことである、精製リグニン複合材料製法。
【請求項２】
前記原料準備工程の植物性材料は、リグニンを豊富に含む木本植物及び／又は草本植物であり、該木本植物及び／又は草本植物は、ぶどう、わら、竹、木屑、バガス、トウモロコシ穂軸、籾殻、パーム殻、ピーナッツ殻及びその組み合わせから選択される請求項１に記載の精製リグニン複合材料製法。
【請求項３】
前記リグニン精製工程は、該粉粒原料が該反応槽に投入されて該軟水を加える時、先ず該反応槽中の水温が摂氏５０度〜６０度を調整し、更に該繊維加水分解酵素を該反応槽に投入する請求項１に記載の精製リグニン複合材料製法。
【請求項４】
前記リグニン精製工程の固体リグニン及びエタノールを含む糖類水溶液は、蒸留処理を経て、蒸留したエタノールを収集後に固液分離処理を行ったものである請求項１に記載の精製リグニン複合材料製法。
【請求項５】
前記リグニン精製工程の固液分離処理は、固体リグニン及び発酵水溶液を分離し、該発酵水溶液が排水処理を経るものである請求項１に記載の精製リグニン複合材料製法。
【請求項６】
前記リグニン混合工程の澱粉は、小麦粉、トウモロコシ粉、ジャガイモ粉、サツマイモ粉、タピオカ粉およびそれらの組み合わせから選択される請求項１に記載の精製リグニン複合材料製法。
【請求項７】
前記リグニン混合工程のバインダーは、天然植物バインダーであり、ロジン、ダマ樹脂、コバ樹脂、セスバニアガム、亜麻ガム、アラビアゴムなどから選択されるガムバインダーである請求項１に記載の精製リグニン複合材料製法。
【請求項８】
前記リグニン混合工程で作られる精製リグニン複合材料は、更に板片成型加工によって、板片状の精製リグニン複合材料に製作される請求項１に記載の精製リグニン複合材料製法。
【請求項９】
前記リグニン混合工程で作られる精製リグニン複合材料は、更に造粒加工を経て、顆粒状精製リグニン複合材料に製作される請求項１に記載の精製リグニン複合材料製法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の精製リグニン複合材料から製造される精製リグニン複合材料製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック材料及び植物繊維複合材料に取って代わり、無毒、無害、安全、リサイクル利用可能、環境保護に合った条件において、高い熱安定性及び強力な重合能力を有する精製リグニン複合材料の製法及び製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
社会の進歩、工商業の発展は、迅速であり、プラスチック材料などの環境汚染を招く生活製品は、確かに人類の生活に利便性をもたらしているが、伴って環境品質を急速に悪化させており、更に、日増しに人類の健康に影響又は脅威を与えている。従って、プラスチック材料に取って代わることができる環境保護複合材料を求める研究開発は、早くより産業が上記問題を解決するための一つの重大な作業となっている。
従来の中華民国公告第５７２８１７号「自然分解可能な容器製造方法」発明出願は、粉砕篩の天然生物繊維粉末及び添加剤（例えばＰＶＡゲル）を原料に混合してなり、原料を金型に送り込み、６０〜３００℃の加熱温度条件で容器製品にプレス成型する。
また、中華民国公告第Ｉ３６７２３４号「植物繊維複合材料及びその組成物、製法及び応用」発明特許は、粉砕して細化した植物繊維及び生物重合添加剤を混合し、９０〜１２０℃の加温条件で粒状植物繊維複合材料に押し出し造粒するか、更に、シート状植物繊維複合材料に形成し、それぞれ射出成形及びブロー成形法で製品を製造する。上記二種の従来の植物繊維複合材料は、プラスチック材料に取って代わり、環境保護製品の製造材料とすることができるが、植物繊維粉粒又は粉末は、直接添加剤（ＰＶＡゲル）又は生物重合添加剤と混合して、束の植物繊維及び添加剤の間に集結し、接着界面の隙間が比較的大きく、重合能力が比較的弱く、製品成型時の安定性が良好でなくなり易く、製品の強度を低下させるか、製品製造時の歩留まりに影響を及ぼし、更に、植物繊維に含まれるセルロース及びヘミセルロースが熱で不安定となり、耐熱耐温が良好でない問題を招き、長時間の湿熱環境で、吸水、水分を受けて黴を発生する虞が存在する。
従って、上記従来の植物繊維複合材料は、環境保護及び人体の健康に貢献しているが、市場の多種の容器、器皿等の製品は、複数回繰り返し洗浄して使用でき、落下耐性、洗浄耐性、耐高温等を備える必要がある品質条件にとって、上記従来の植物繊維複合材料は、完全には要求を満たしていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】中華民国公告第５７２８１７号公報
【特許文献２】中華民国公告第Ｉ３６７２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、原料準備工程、リグニン精製工程及びリグニン混合工程を含み、
該原料準備工程は、リグニンを豊富に含む植物性材料を取り、乾燥加工を経て、含水率１５％以下まで処理し、破砕加工及び破砕加工を行って粒径２０〜５００μｍの細かさの粉粒原料にすることであり、
該リグニン精製工程は、該粉粒原料を反応槽に投入し、該粉粒原料の重量の１０倍の軟水及び該粉粒原料の重量の千分の１〜千分の２の繊維加水分解酵素を加え、繊維加水分解糖化処理を行い、該粉粒原料に含まれるセルロース及びヘミセルロースを水に溶ける糖類に分解させて固体リグニンを含む糖類水溶液を形成させ、続いて該粉粒原料の重量の千分の１〜千分の２の酵母を添加し、発酵処理を行い、該固体リグニンを含む糖類水溶液を固体リグニン及びエタノールを含む発酵水溶液に発酵し、固液分離処理を経て、固体リグニン部分を分離し、ドライ加工によって精製リグニンパウダーを作り出すことであり、
該リグニン混合工程は、全体重量を含有量割合の基礎とし、含有量割合が３０〜７０％の精製リグニンパウダー、含有量割合が０〜３０％の澱粉及び含有量割合が２０〜５０％のバインダーをミキサに投入して撹拌混合加工し、精製リグニン複合材料を作り出すことである、精製リグニン複合材料製法を提供し、
該精製リグニン複合材料に含まれる精製リグニンの熱安定性が高く、吸水性が低く、バインダー間の接着界面の隙間が小さく、重合能力が強い等の特性によって、該精製リグニン複合材料で植物繊維複合材料に取って代わり製品製造に用い、製品の防水性、耐高温性及びストレス強度を顕著に向上させることにある。
【０００５】
本発明のもう１つの目的は、精製リグニン複合材料製法を提供し、そのうち、前記原料準備工程の植物性材料は、リグニンを豊富に含む木本植物及び／又は草本植物であり、該木本植物及び／又は草本植物は、ぶどう、わら、竹、木屑、バガス、トウモロコシ穂軸、籾殻、パーム殻、ピーナッツ殻及びその組み合わせから選択され、多種の農作廃棄物を再利用可能にすることにある。
【０００６】
本発明のもう１つの目的は、精製リグニン複合材料製法を提供し、そのうち、前記リグニン精製工程は、該粉粒原料が該反応槽に投入されて該軟水を加える時、先ず該反応槽中の水温が摂氏５０度〜６０度を調整し、更に該繊維加水分解酵素を該反応槽に投入し、該繊維加水分解酵素に該反応槽で該粉粒原料に含まれる植物繊維に対して専利加水分解糖化処理を行わせ、適合する糖化温度で、セルロース及びセミセルロースの良好な分解効果及び効率を達成することにある。
【０００７】
本発明のもう１つの目的は、精製リグニン複合材料製法を提供し、そのうち、前記リグニン精製工程の固体リグニン及びエタノールを含む糖類水溶液は、蒸留処理を経て、蒸留したエタノールを収集後に固液分離処理を行ったものであり、エタノールを食用、化工用又は医療用途とすることができ、該精製リグニンパウダーの生産に経済効果を増加させることにある。
【０００８】
本発明のもう１つの目的は、精製リグニン複合材料製法を提供し、そのうち、前記リグニン精製工程の固液分離処理は、固体リグニン及び発酵水溶液を分離し、該発酵水溶液が排水処理を経るものであり、発酵水溶液に排出標準に合った条件の下、廃水形式で排出を行わせることにある。
【０００９】
本発明のもう１つの目的は、精製リグニン複合材料製法を提供し、そのうち、前記リグニン混合工程の澱粉は、小麦粉、トウモロコシ粉、ジャガイモ粉、サツマイモ粉、タピオカ粉およびそれらの組み合わせから選択され、該精製リグニンパウダー及び該澱粉が該バインダーによって緊密に重合し、該澱粉に該精製リグニンパウダーの改質添加剤又は補助剤とならせることができるようにすることにある。
【００１０】
本発明のもう１つの目的は、精製リグニン複合材料製法を提供し、そのうち、前記リグニン混合工程のバインダーは、天然植物バインダーであり、ロジン、ダマ樹脂、コバ樹脂、セスバニアガム、亜麻ガム、アラビアゴムなどから選択されるガムバインダーであり、該バインダーが該精製リグニンパウダー及び該精製リグニンパウダーと該澱粉との重合に良好なバインディング能力を有し、該精製リグニン複合材料を製品の製造に用いて、良好な成形効果をもたせることにある。
【００１１】
本発明のもう１つの目的は、精製リグニン複合材料製法を提供し、そのうち、前記リグニン混合工程で作られる精製リグニン複合材料は、更に板片成型加工によって、板片状の精製リグニン複合材料に製作され、該板片精製リグニン複合材料を剪断させ、該板片精製リグニン複合材料に建築、家具等の分野の用いることができるようにし、建材又は板材として使用させることにある。
【００１２】
本発明のもう１つの目的は、精製リグニン複合材料製法を提供し、そのうち、前記リグニン混合工程で作られる精製リグニン複合材料は、更に造粒加工を経て、顆粒状精製リグニン複合材料に製作され、該顆粒精製リグニン複合材料により射出成形機の射出成形品に用いることができ、該顆粒精製リグニン複合材料がプラスチック材料に取って代わり、製品の射出成形の原料に使用させることにある。
【００１３】
本発明のもう１つの目的は、前記何れか一項の目的に記載の精製リグニン複合材料から製造される精製リグニン複合材料製品を提供し、該精製リグニン複合材料は、熱安定性が高く、吸水性が低く、バインダー間の接着界面の隙間が小さく、重合能力が強いという特性を備え、製品に防水性、耐高温性を有効に増加させ、外力に対して良好な強度パフォーマンスをもたせることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の精製リグニン複合材料製法及びその製品は、原料準備工程、リグニン精製工程及びリグニン混合工程を含み、
該原料準備工程は、リグニンを豊富に含む植物性材料を取り、乾燥加工を経て、含水率１５％以下まで処理し、破砕加工及び破砕加工を行って粒径２０〜５００μｍの細かさの粉粒原料にすることであり、
該リグニン精製工程は、該粉粒原料を反応槽に投入し、該粉粒原料の重量の１０倍の軟水及び該粉粒原料の重量の千分の１〜千分の２の繊維加水分解酵素を加え、繊維加水分解糖化処理を行い、該粉粒原料に含まれるセルロース及びヘミセルロースを水に溶ける糖類に分解させて固体リグニンを含む糖類水溶液を形成させ、続いて該粉粒原料の重量の千分の１〜千分の２の酵母を添加し、発酵処理を行い、該固体リグニンを含む糖類水溶液を固体リグニン及びエタノールを含む発酵水溶液に発酵し、固液分離処理を経て、固体リグニン部分を分離し、ドライ加工によって精製リグニンパウダーを作り出すことであり、
該リグニン混合工程は、全体重量を含有量割合の基礎とし、含有量割合が３０〜７０％の精製リグニンパウダー、含有量割合が０〜３０％の澱粉及び含有量割合が２０〜５０％のバインダーをミキサに投入して撹拌混合加工し、精製リグニン複合材料を作り出すことである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の精製リグニン複合材料製法及びその製品は、該精製リグニン複合材料に含まれる精製リグニンの熱安定性が高く、吸水性が低く、バインダー間の接着界面の隙間が小さく、重合能力が強い等の特性によって、該精製リグニン複合材料で植物繊維複合材料に取って代わり製品製造に用い、製品の防水性、耐高温性及びストレス強度を顕著に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の製法のフロー図である。
【図２】本発明の精製リグニンの複合材料で製品を製造するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、上記目的を達成するため、好適実施例を挙げ、図面に合わせて、以下に詳細に説明する。
【００１８】
以下の実施例は精製リグニン複合材料製法及びその製品であって、図１のとおり、原料準備工程１、リグニン精製工程２及びリグニン混合工程３を含む。
【００１９】
該原料準備工程１は、リグニンを豊富に含む植物性材料１０を取り、日光に曝す又は乾燥機による乾燥加工１１を経て、植物性材料１０を含水率１５％以下まで処理し、破砕機で破砕加工１２を行う及び／又は粉砕機で破砕加工１３を行って粒径２０〜５００μｍの細かさの粉粒原料にする。
【００２０】
該リグニン精製工程２は、該粉粒原料１４を反応槽２０に投入し、該粉粒原料１４の重量の１０倍の軟水２００及び該粉粒原料１４の重量の千分の１〜千分の２の繊維加水分解酵素２０１（Novozyme社又はGenencor社製のセルロース加水分解酵素を採用可能）を加え、約４０〜５０時間の繊維加水分解糖化処理２１を行い、該粉粒原料１４に含まれるセルロース及びヘミセルロースを水に溶ける糖類に分解させて固体リグニンを含む糖類水溶液２１０を形成させ、続いて該粉粒原料１４の重量の千分の１〜千分の２の酵母２１１（例えば、酒造用の酵母）を添加し、約４０〜５０時間の発酵処理２２（発酵温度３５℃〜４０℃）を行い、該固体リグニンを含む糖類水溶液２１−を固体リグニン及びエタノールを含む発酵水溶液２２０に発酵し、固液分離処理２４（例えば、固液分離装置の濾網の篩及び／又はプレス方式を採用）を経て、ウェット固体リグニン２４０部分を分離し、乾燥機によるドライ加工２５によって精製リグニンパウダー２６を作り出すことである。
【００２１】
該リグニン混合工程３は、全体重量を含有量割合の基礎とし、含有量割合が３０〜７０％の精製リグニンパウダー２６、含有量割合が０〜３０％の澱粉２６Ａ及び含有量割合が２０〜５０％のバインダー２６Ｂをミキサ３０に投入して均等に撹拌混合加工３１を行い、精製リグニン複合材料３２を作り出すことである。
【００２２】
該精製リグニン複合材料３２に含まれる精製リグニンの熱安定性が高く、吸水性が低く、バインダー間の接着界面の隙間が小さく、重合能力が強い等の特性によって、該精製リグニン複合材料で市場の植物繊維複合材料に取って代わり製品製造に用い、製品の防水性、耐高温性及びストレス強度を顕著に向上させることができる。
【００２３】
上記実施例に基づき、図１のように、前記原料準備工程１の植物性材料１０は、リグニンを豊富に含む木本植物及び／又は草本植物であり、該木本植物及び／又は草本植物は、ぶどう、わら、竹（屑）、木屑、バガス、トウモロコシ穂軸、籾殻、パーム殻、ピーナッツ殻及びその組み合わせから選択され、多種の農作廃棄物を再利用可能にする。
【００２４】
上記実施例に基づき、図１のように、前記リグニン精製工程２は、該粉粒原料１４が該反応槽２０に投入されて該軟水２００を加える時、先ず該反応槽２０中の水温が摂氏５０度〜６０度の間に調整し、更に該繊維加水分解酵素２０１を該反応槽２０に投入し、該繊維加水分解酵素２０１に該反応槽２０で該粉粒原料１４に含まれる植物繊維に対して専利加水分解糖化処理２１を行わせ、適合する糖化温度条件で、セルロース及びセミセルロースの良好な分解効果及び効率を達成する。
【００２５】
上記実施例に基づき、図１のように、前記リグニン精製工程２の固体リグニン及びエタノールを含む糖類水溶液２２０は、蒸留処理２３を経て、蒸留したエタノール２３０を収集後に固液分離処理２４を行ったものであり、エタノール２３０を食用、化工用又は医療用途とすることができ、該精製リグニンパウダー２６の生産に経済効果を増加させる。
【００２６】
上記実施例に基づき、図１のように、前記リグニン精製工程２の固液分離処理２４は、固体リグニン２４０及び発酵水溶液２４１を分離し、該発酵水溶液２７が排水処理を経るものであり、発酵水溶液２４１に排出標準に合った条件の下、廃水形式で排出を行わせる。
【００２７】
上記実施例に基づき、図１のように、前記リグニン混合工程３の澱粉２６Ａは、小麦粉、トウモロコシ粉、ジャガイモ粉、サツマイモ粉、タピオカ粉およびそれらの組み合わせから選択され、該精製リグニンパウダー２６及び該澱粉２６Ａが該バインダー２６Ｂによって緊密に重合し、該澱粉２６Ａに該精製リグニンパウダー２６の改質添加剤又は補助剤とならせることができる。
【００２８】
上記実施例に基づき、図１のように、前記リグニン混合工程３のバインダー２６Ｂは、天然植物バインダーであり、ロジン、ダマ樹脂、コバ樹脂、セスバニアガム、亜麻ガム、アラビアゴムなどから選択されるガムバインダーであり、該天然バインダー２６Ｂが該精製リグニンパウダー２６及び該精製リグニンパウダー２６と該澱粉２６Ａとの重合に良好なバインディング能力を有し、該精製リグニン複合材料３２を製品の製造に用いて、良好な成形効果をもたせ、且つ硬度がロックウェル硬度（ＨＲＲ）１２０度以上に達する。
【００２９】
上記実施例に基づき、図１、図２のように、前記リグニン混合工程３で作られる精  製リグニン複合材料３２は、更に板製造機によって加熱加圧する板片成型加工４０によって、板片状の精製リグニン複合材料３２Ａに製作され、該板片精製リグニン複合材料３２Ａを剪断させ、該板片精製リグニン複合材料３２Ａに建築、家具等の分野の用いることができるようにし、建材又は板材として使用させる。
【００３０】
上記実施例に基づき、図１、図２のように、前記リグニン混合工程３で作られる精製リグニン複合材料３２は、更に造粒機による造粒加工５０を経て、顆粒状精製リグニン複合材料３２Ｂに製作され、該顆粒精製リグニン複合材料３２Ｂにより射出成形機５１の射出成形品に用いることができ、該顆粒精製リグニン複合材料３２Ｂがプラスチック材料に取って代わり、製品の射出成形の原料に使用させる。
【００３１】
上記各実施例の製法に基づき、本発明が提供する精製リグニン複合材料製品は、図１、図２のように、上記精製リグニン複合材料３２がホットプレス成型機６０の成型金型において、６０〜２００℃の温度で加熱成型された製品７０と、上記該板片状精製リグニン複合材料３２Ａが板材ホットプレス成型機４１の成型金型において、６０〜２００℃の温度で加圧成型された製品７０Ａと、前記顆粒状精製リグニン複合材料３２Ｂが射出成型機５１の成型金型において、射出温度６０〜２００℃で射出成形された製品７０Ｂと、を少なくとも含み、該精製リグニン複合材料３２、該板状精製リグニン複合材料３２Ａ及び該顆粒状精製リグニン複合材料３２Ｂが何れも熱安定性が高く、吸水性が低く、バインダー間の接着界面の隙間が小さく、重合能力が強い等の特性を備えることによって、製品７０、７０Ａ、７０Ｂは、防水性及び耐高温性を有効に向上させ、外力に対して、良好な強度性能を有する。
上記顆粒状精製リグニン複合材料３２Ｂを例とし、射出成形機５１によって射出成形した食器製品７０Ｂをサンプルとし、ＳＧＳ検査機関を送付し、検査を行い（注：検査のサンプルは、プラスチック食品容器の検査標準に基づいて試験を行い、従って、試験部位を「ベージュ色プラスチックボウル」を名称とするがこれは、説明用というのみである）、添付一「可塑剤試験（ゼロ検出）」レポート及び添付二「ホルムアルデヒド残渣試験（残留物なし）」レポートにより、送付サンプルが安全無毒、無害の製品７０Ｂであることを実証でき、また、添付三「食器洗浄機試験」レポート、添付四「耐熱１２０℃試験」レポート及び添付五「耐冷−２０℃試験」レポートは、更に送付サンプルが耐洗浄、耐熱及び耐冷の製品であることを証明できる。
【００３２】
なお、本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない均等の範囲内で各種の変動や潤色を加えることができることは勿論である。
【符号の説明】
【００３３】
１  原料準備工程
１０  植物性材料
１１  乾燥加工
１２  破砕加工
１３  粉砕加工
１４  紛粒原料
２  リグニン精製工程
２０  反応槽
２００  軟水
２０１  繊維加水分解酵素
２１  繊維加水分解糖化処理
２１０  固体リグニンを含む糖類水溶液
２１１  酵母
２２  発酵処理
２２０  固体リグニン及びエタノールを含む発酵水溶液
２３  蒸留処理
２３０  エタノール
２４  固液分離処理
２４０  固体リグニン
２４１  発酵水溶液
２５  ドライ加工
２６  精製リグニンパウダー
２６Ａ  澱粉
２６Ｂ  バインダー
２７  廃水処理
３  リグニン混合工程
３０  ミキサ
３１  撹拌混合加工
３２、３２Ａ、３２Ｂ  精製リグニン複合材料
４０  板片成型加工
４１  板材ホットプレス成型機
５０  造粒加工
５１  射出成形機
６０  ホットプレス成型機
７０、７０Ａ、７０Ｂ  製品
【図１】
2019026847.tif 000003
【図２】
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