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木造建築における有害な接着剤を代替できるエコ・グルー(Eco-glue can replace harmful adhesives in wood construction)

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迅速かつエネルギー効率の高い製造工程により、強度が高く、無害で、耐火性のある接着剤が生まれ、フィンランドのバイオ経済にとって大きなチャンスとなった。 A fast and energy-efficient manufacturing process results in a strong, non-toxic and fire-resistant adhesive—and a great opportunity for the Finnish bioeconomy.

2022-08-10 フィンランド・アールト大学

木造建築においてホルムアルデヒドを含む接着剤に代わるバイオベースの接着剤を開発しました。この新しい接着剤の主な原料はリグニンです。ホルムアルデヒドの代替として、リグニンはより健康的で、よりカーボンフリーな木材の使用方法を提供します。
開発した接着剤は、精製したクラフトリグニンを使用でき、接着剤を作るための化学反応も10時間かかるところを数分で済みます。原料の追加加熱が不要なため、エネルギー消費も抑えられます。副産物は塩と水酸化ナトリウム(灰汁)のみです。
これまでの接着剤のリグニン含有率は比較的低かった(約20〜50%)のに対し、アールト大学の新機軸はリグニン含有率が90%以上なので、この技術革新は林業と接着剤産業にとって大きな前進となります。この接着剤は強度が高く、無害で、火災から表面を保護するため、難燃剤として使用することも可能です。

<関連情報>

界面活性剤とリグニンナノ粒子による強力な耐火・耐水複合接着剤の開発 Interfacial catalysis and lignin nanoparticles for strong fire- and water-resistant composite adhesives

K. Alexander Henn, Susanna Forssell,  Antti Pietiläinen, Nina Forsman, Ira Smal, Paula Nousiainen, Rahul Prasad Bangalore Ashok, Pekka Oinas  and  Monika Österberg
Green Chemistry  Published:01 Aug 2022
DOI: https://doi.org/10.1039/d2gc01637k

Abstract

Wood is increasingly replacing concrete to reduce CO2 emissions in buildings, but fossil-based adhesives are still being used in wood panels. Epoxidized lignin adhesives could be a potential replacement, but their preparation has so far required low-molecular weight lignin and long reaction times. Here we show a new efficient method to produce epoxidized kraft lignin (EKL) from regular kraft lignin by using interfacial catalysis. We demonstrate that EKL combined with biocolloids in the form of lignin nanoparticles (LNPs) produces a strong adhesive comparable to commercially available ones when cross-linked at 130–160 °C for only 3–5 minutes. The adhesive was free of phenol or formaldehyde, had a lignin content of over 80% and still showed impressive wet strength and incredible thermal stability. The process was shown to be scalable and environmentally more sustainable than resins from fossil-based feedstock or currently available ones from renewable resources.

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