專利名稱:由纖維木素原料制取合成物的方法
本發明有關將纖維木素物質(Lignocellulisic materials)轉變成為合成物(Composite products)的制造過程。本發明特別有關不需添加膠粘劑(Adhesive binder)將纖維木素原料轉變為合成物的制造過程，其制成的合成物如塑合板或碎料板(Particleboard)，中密度纖維板(Medium density fibreboard)，華孚板(Waferboard)及其他模塑物(Molded articles)。
在前一個發明(中國專利申請案85101499號)中曾闡明利用含糖的纖維木素原料，如甘蔗渣、玉米桿、高梁桿、向日葵桿等等都可以利用而不需添加膠粘劑制成合成物。因為這些一年生的纖維木素原料都儲有多量水溶性的游離糖份(Free sugars)或碳水化合物(Carbohydrates)。這些水溶性的碳水化合物在高溫和壓力下能在原位(In situ)起化學變化，轉變成為不溶不熔的聚合物(Polymeric substance)，作為膠粘劑和填充劑(Bulking agent)，增加了合成本身的強度和尺寸安定性(Di-mensional stability)。這是由于游離糖分或碳水化合物與其它的水溶性物質經化學轉變為糖醛(Furfural)和其衍生物。這些物質在特定的熱壓條件下經熱固化(The rmosetting)而起膠結(Bonding)作用。由此產生的膠結作用使纖維木素原料結合成為堅強和卓越尺寸安定性的合成物。
可是上述的專利制作過程僅適合于含有游離糖份的纖維木素原料而不能使用于不含有游離糖份的纖維木素原料，如木材、麥桿、稻殼、花生殼、竹子等等。若以現有傳統的碎料板或塑合板的制造工藝，這些纖維木素原料一定要添加適量的膠粘劑經熱壓后成為合成板材(Composite panelpr oducts)。通常用的膠粘劑大概是合成樹脂(Synthetic Ressins)如酚醛(Phenol-formaldehyde)和尿醛(Urea-formaldehyde)樹脂都非常昂貴，因此在制造塑合板、華孚板、及中密度纖維板的生產成本上占了很高的比率。特別是利用農作物的副產品來制作塑合板，由于這些原料本身的形態它們對膠粘劑的需要量比較高，因此也提高了塑合板的制造成本。這也是何以本身廉價產量豐富的農作物副產品迄今未被充分利用以制作塑合板的主要原因。
雖然近年來已有幾個利用農作物副產品制作塑合板的工藝發展，如利用產量很多的稻殼。可是迄今還沒有一個理想的制造過程在商業生產上應用。例如美國的勒斯樂波(E.C.Lathrop)等曾在1954年4月的近代膠塑月刊(Modern plastics)上發表一篇報告，闡明了利用稻殼原料制作硬質纖維板的工藝過程。他們利用粉碎后的稻殼混加15%粉狀的酚醛樹脂和少量松脂熱壓而成比重高達1.12的硬質纖維板。由于高量的酚醛樹脂和高比重而使此種硬性稻殼纖維板本身脆化，對釘的接受能力下降。更因使用多量的合成樹脂稻殼板的生產成本過高以致無法與其他板材在市場上競爭。
1974年范西思博士(Dr.R.C.Vasishth)在美國的專利(No.3，850，677)里提到利用他特別合成的酚醛樹脂來制作稻殼板。他以事先處理過的稻殼添加8-10%的不混合性和不含堿性的酚醛樹脂制成塑合板。在這個制作過程里稻殼的事先處理是必要的，主要是將稻殼分裂及除掉表層砂礫的物質及粉末。據稱若不把這些由事先處理過程產生的粉末狀物質去除掉，則稻殼板的制造需要更多的酚醛樹脂。新近包爾(G.W Ball)等在美國華盛頓州大學塑合板年報上(Proceedings Washington state University partideboard symposium No.，P266-285，1981)發表了利用9%異氰酸樹脂(Isocyanate)來制造稻殼板，可是異氰酸樹脂要比酚醛樹脂更昂貴，其制成的稻殼板價格一定更高，使之無法與其它塑合板相競爭。
目前利用農作物副產品制造塑合板的傳統工藝是依賴合成樹脂為膠粘劑。合成樹脂是由石油化學品制取，所以價格高，在塑合板的生產成本上占很高的比率。在某些國家或地區膠粘劑經常高達塑合板的生產成本的60%左右。由此可見如果利用農作物副產品而不需添加膠粘劑來制造塑合板及其它合成物制作工藝上或造價上一定有很大的吸引力。
依據本發明的制作工藝過程，可以利用任何纖維木素原料，不需添加膠粘劑，都可以制成煮水不散有高度防水性的合成物如塑合板，中密度纖維板、華孚板、合成模塑物等等。
本發明可以廣泛地應用于所有的一切纖維木素原料，不論它的來源、品種、或形態。這些纖維木素原料可能包括任何植物性的東西，特別是森林和農業生產的殘留物，如干、枝、葉、桿、殼、核等等。它們可以單獨的或混合地利用本發明來制取并不需添加傳統制作工藝上所需合成樹脂的合成物。
本發明是依據所有纖維木素都可以提取游離的糖類或碳水化合物，而利用此游離糖類為膠粘劑，制作合成物如塑合板或中密度纖維板等，而不需添加傳統塑合板工藝所需的合成樹脂。眾所周知，纖維木素物質是由三種主要化學成份組成，即纖維素(Cellulose)，半纖維素(Hemicel-lulose)及木素(Lignin)。在化學結構上，纖維素是植物細胞壁的主要結構成份，大約占全體纖維木素物質的40-60%，它本身是一個線狀的多糖類(Polysaccharide)，由無水葡萄糖結合而成，而其分子式為(CHO)n。纖維素本身是結晶體。
半纖維素是非纖維素物質以外的低分子量多糖類，它是和纖維素混合在一起。半纖維素大約占纖維木素物質的20-35%，也可以通常用分子式(CHO)nl.(CHO)n，代表五碳和六碳糖類。
第三個主要的組成物是木素，大約占20-30%左右。雖然新近對木素研究已有進一步的了解。但它在纖維木素物質的來源和形成一直都沒有十分清楚。目前木素本身大致以為是苯丙烷(Phenylpropane)的多聚體。
由于半纖維素在纖維木素物質中以無定形(Amorphous)存在，而對水的接受性很大，因此半纖維素是可以比纖維素快百倍被分解(Decom-pose)掉，而能選擇地加以水解(Hydrolysis)，使纖維素本身不受損害。通常水解的反應式為(CHO)n1.(CHO)n2(n1n2)HO→n1CHOn2CHO，產生了五碳和六碳糖類。這些由水解而得的游離碳水化合物是非常活躍的，而能在高溫中再度分解變成糖醛(Furfural)和其他分解物的衍生物。這些分解物在高溫和壓力下更能進一步轉化為聚合體(Polymeric substance)將纖維素及木素就位(Insitu)相結合，起了膠接劑和填充劑的雙重作用，形成了具有高度機械性能和優異尺寸安定性的纖維木素合成物。
本發明包括二部主要生產工藝過程。第一部是將纖維木素原料中的半纖維素進行分解及水解，提取游離糖類或碳水化合物如木糖、阿拉伯糖(Arabinose)、甘露糖(Manose)、半乳糖(Galactose)、糠醛及其降解物。第二部分是將這些半纖維素水解后取得的游離糖類、糠醛及其降解物經過熱固化而起化學變化轉變成聚合物就位起膠結作用使纖維素木素相結合成為合成物。
由于半纖維素極易水解，這樣任何纖維木素物質均可以選擇地將半纖維素水解，提取游離糖類或碳水化合物等而使纖維素本身不受到降解而保持原狀。要求達到這個目的，本人已發現利用高壓水蒸汽或稱謂高壓水解(Auto hydrolysis)能完滿的達到所需的要求。在高壓(即高溫)蒸汽下纖維木素物質中的半纖維素就首先被水解。由于乙酰側鏈(Acetyl-side chains)的裂解而生成醋酸(Acetic acid)，而此弱酸環境下能促進半纖維素的水解。此降解反應(Depolymerization reaction)大概是一個逐步反應(Sequential reaction)。在初期的反應中由于酸的無規例的攻擊半纖維素鏈，而被降解為含有不同聚合度(Degree of poly-merization)糖類或碳水化合物。這些碳水化合物(Oligomers)再度水解成于單糖(Monomers)。這些單糖再被降解后成為糠醛和其他的分解物。同時木素(Lignin)也被高壓水蒸汽降解及水解成為低分子量的木素和木素的產物。僅僅纖維素本身沒有受到相對的變化而保留原狀。經此適宜的高壓水蒸汽處理，通常可以在纖維木素里提取得到10-30%水溶性物質，大部分為半纖維素的分解物。此水溶性物質包含糖類(Sugars)、糖類聚合物(Sugar polymers)，脫水碳水化合物(Dehydrated car-bohydrates)、糠醛產物(Furfuralproducts)、木素(Lignin)、及木素產物(Lignin products)等等。這些游離糖類、糠醛和其他半纖維素的分解物是本發明的主要成份。經高溫壓力下這些物質就能就位(Insitu)起熱固化(Themoset)，鏈結成一個聚合體(Polymeric substance)起了膠結(Bonding)和填充(Bulking)作用，將高壓水蒸汽處理后的纖維木素原料重行聚合膠結成合成物。
利用纖維木素原料來制造塑合板中密度纖維板的傳統工藝制造過程是要添加8-12%，以重量為準的合成樹脂(Synthetic resins)為膠粘劑。通常在纖維木素物質中大約含有20-35%是半纖維素，是足夠提取游離糖類來作為合成物的膠粘劑和填充劑。這些游離糖類提取的份量以纖維木素本身含有半纖維素量和高壓水蒸汽處理的程度來決定。通常農作物副產品及闊葉樹材較針葉樹材含較多量的半纖維素。所以高壓水蒸汽處理所提取得的游離糖類量亦較高。若要提取適量的游離糖類，亦即將纖維木素里的半纖維素水解掉，則高壓水蒸汽處理是本發明的重要部分。過度的高壓水蒸汽處理，不僅使纖維木素碳化，更要損失一部分游離糖類及糠醛等物質。相反的，如果處理程度不夠則提取的游離糖類不夠為膠粘劑，不能制造理想的合成物。
今以稻殼實驗為例，稻殼含有20.4%為半纖維素(用戊糖測法測得)，經不同的高壓水蒸汽處理，即以不同的蒸汽壓力(溫度)與處理時間長短的配合能使稻殼中的半纖維素大部分水解為游離糖類即戊糖，糠醛及其他分解物。第一圖顯示蒸壓時間與蒸壓溫度對提取最高量的游離糖分、糠醛及其他分解物的相互關系。此蒸汽溫度與處理時間是十分明顯的逆差關系，即蒸汽壓力或溫度愈高則處理所需的時間愈短，或蒸汽壓力或溫度愈低則處理所需的時間愈長，均可以提取同量的游離糖類等物質。此外纖維木素的本性、含水量、形態、尺寸大小及催化劑有無均能影響提取游離糖類量的多少。
在蒸汽壓力處理終了時，被處理后的纖維木素原料可由高壓容器內經瞬速減壓或漸速減壓后取出。迅速減壓能使被處理過的纖維木素原料爆發射出，使被處理過的纖維木素原料分散成小顆粒狀或纖維束狀。漸速減壓即使高壓容器內的蒸汽壓力減壓達到周圍氣壓后再取出被處理過的纖維木素原料，則此原料大致可以保持原狀，不致分散或破碎。上述以間歇式或成批(Batch system)處理纖維木素原料。但實用上可利用連續高壓水蒸汽處理纖維木素。連續高壓水蒸汽可以在一個連續蒸煮鍋(Continousdigester)進行。纖維木素原料連續不斷進料，經高壓處理，而不斷擠壓排出。被高壓水蒸汽處理的纖維木素原料大約含有40-100%的含水量，比原有的含水量要高得多。此處理過的原料呈棕褐色或淡黃色，含有多量水溶性物質即游離糖類、糖類聚合物、糠醛、其他半纖維素降解物及木素得到。其色澤之深淺以原料本身色澤及高壓蒸汽處理過程而定。通常高溫度和長時間的處理其色澤越深。處理后原料的含水量大約也以原含水量及處理程度不同而有增減。此經高壓蒸汽處理過后的纖維木素原料應立即給以干燥處理，使其含水量降低在18%以下，最好在3-5%之間。要不然游離糖類可能發酵，尤其是在濕熱的天氣里。如果糖類發酵則產生酒精及醋酸，此經高壓蒸汽處理過的纖維木素原料即無法利用制造合成物，因為主要的糖類已起化學變化，糖類損失了，起不了膠結作用。但干燥后的纖維木素可以久藏不變質。
就此，本發明第一部分告一段落經高壓蒸汽處理及干燥后的纖維木素原料即為制取合成物的原料。
本發明之第二階段制作過程開始，即以含水率低的經高壓蒸汽處理后的纖維木素原料，先經分散或體解處理成纖維、顆粒、股束、薄片或粉末，或者以塊狀、捆束狀和聚合體狀原料，以單獨或和其他纖維木素原料或非纖維木素原料相混合，造成胚膜，經適當的熱壓溫度要在140-250℃間而以200-230℃為佳。熱壓時間以溫度和合成物的厚度、尺寸大小及胚膜本身含水量多少而定。熱壓溫度的主要功用是將游離糖類、糖類聚合物、脫水碳水化合物、糠醛及其他降解物質加熱固化，轉變為不溶不熔的聚合體，成為合成物的膠粘劑和填充劑。熱壓時的壓力純以合成物本身的密度或比重來決定所需的單位壓力。
在熱壓過程中，纖維木素原料中的糖類、糖類聚合物、脫水碳水化合物、糠醛及其他降解物質將聚合就位形成膠粘劑和填充劑使纖維木素成型為堅固的合成物。此外水溶性的糖類滲透纖維素的細胞壁內，也因熱固化作用而聚合成為填充劑(Bulking agent)，填充了細胞壁內的空隙及細胞腔。所以由此制造的合成物具有高度的機械強度和極佳的尺寸穩定性能。而其膠粘劑和填充劑均因熱固化成為不溶不熔的聚合物，兼有抵抗沸水與酸的性能。更者由本法所制造的合成物是不會有游離甲醛的發散，因為本發明不使用尿醛樹脂。在衛生上可作為室內使用板材及家具。
本發明另一特性是對農作物副產品如稻殼、甘蔗渣、稻麥桿、花生殼等表皮層(Epidermax)的破除。尤其是利用高壓水蒸汽處理時的迅速減壓爆發射出纖維木素原料，使表皮層破滅。因為這些表皮層是含有高量蠟質(Cutin)，而這些蠟質表皮是不滲水不濕潤，以致無法膠結，但一經破滅后對合成物的膠結是大大有利。
更之本發明的另一特性是由半纖維素被分解而消失后的優點。因為纖維木素中的半纖維素是一種無定形(Amorphous)的結構，這些無定形結構是十分容易被水分浸潤，而使纖維木素本身有很大的吸濕性(Hygoroscopic)。因此木材本身就有濕脹干縮的尺寸變形現象，主要的是由于木材中的半纖維素水分有高度的吸濕性。但纖維木素物質經本發明高壓蒸汽處理后，半纖維素被水解而轉變為膠粘劑和填充劑，更之高度吸濕性的半纖維素已不存在于合成物中，起不了吸濕作用了。所以本發明所制取的纖維木素為原料的合成物具有極高度的尺寸穩定性(Dimensional stability)。目前的傳統制作工藝，即利用合成樹脂為膠粘劑是無法達到如本發明所能取得高度的尺寸穩定性。
由下列的實例中將詳細闡明本發明的具體內容實例1 稻殼板(Rice husk board)本例闡明高壓水蒸汽的溫度與蒸壓處理時間對稻殼板性能的影響。將含水量約在8%左右的稻殼先裝入高壓容器內，注入高壓水蒸汽，使稻殼達到所需之溫度，經予先選定的蒸汽處理時間。在高壓蒸汽處理終了時，急速開放容器使容器使稻殼爆發射出，使稻殼成為為細小纖維束及顆粒團狀，并含高量水分，呈棕褐色，其含水量約在40～60%左右。總共7份稻殼經不同高壓蒸汽溫度與時間處理，其溫度在190～280℃之間，處理時間為15～600秒之間。經處理后的稻殼取樣測得五碳糖的含量(Tappi方法-T233 OS-78)例于第1表。此7份稻殼立即干燥處理至含水量為3～4%左右，制成7塊稻殼板，大小尺寸為45×45×1.1cm，比重為1.0左右。此7塊板均以同一熱壓條件成型，溫度為220℃，壓力為45Kg/cm，熱壓時間為10分鐘，其稻殼板的強度及物理性能第1表。
表1 五碳糖分析和稻殼板的性能高壓蒸汽處理 五碳糖量＊彈性強度 抗彎強度 內膠結 二小時煮水溫度 時間 干燥 煮沸 強度 后厚度膨脹(℃) (sec) (%) (GPa) (MPa) (kPa) (%)280 15 18.2 4.21 19.6 9.7 1090 9.6260 20 17.2 4.51 19.4 9.1 1150 10.2250 30 18.2 4.6 19.0 9.9 1060 10.7240 60 17.3 4.33 18.1 10.0 990 11.2230 120 16.7 4.26 18.0 9.7 1090 11.8210 360 16.2 3.97 17.8 9.1 1040 12.0190 600 15.5 3.74 17.0 8.4 760 15.2＊化學分析測得稻殼原含五碳糖量為20.4%
此7塊稻殼板的強度及物理性能均超過加拿大國家華孚板(Wafer-board)的標準(CSA Standard Can 3-0188.2 M-78)。
第2例 麥桿中密度纖維板(Wheat straw medium density fibre-board)將干燥含水量為7～8%的麥桿切成7～10cm長度，予以高壓蒸汽處理，溫度240℃經45秒的處理，從高壓容器內迅速減壓爆發射出。此處理后的麥桿成纖維束狀，含水量約為60%，呈棕黃色。經纖維分散(Defi-berization)后干燥為4～5%含水量的纖維成胚膜后經熱壓固化成板，熱壓溫度為210℃，壓力為28Kg/cm，熱壓時間為10分鐘。此中密度纖維板的比重為0.85，板的尺寸為45×45×1.1cm。其試驗測得性能如下抗彎強度16.9MPa 濕抗彎強度8.7MPa彈性強度3.4GPa 內膠結強度550kPa沸水浸煮2小時的厚度膨脹8.6%第3例 花生殼板(Peanut shell particleboard)含水量為7.0%的花生殼經高壓蒸汽處理，溫度為240℃，時間為30秒，經迅速減壓由高壓容器內爆射出。被處理后的花生殼成為小塊狀，含水量為63%及含有16.2%的水溶性物質，干燥處理再經分散成細粒及纖維后成胚膜，熱壓220℃，壓力為28Kg/cm，時間為10分鐘使成1塊45×45×1.1cm的花生殼塑合板，板的比重0.82。其試驗測得性能如下抗彎強度13.4MPa 濕抗彎強度7.6MPa彈性強度3.0GPa 內膠結強度600kPa沸水浸煮2小時的厚度膨脹8.6%第4例 楊木碎料板(Poplar particleboard)本例說明纖維木素原料經高壓蒸汽處理后與其他未經處理的纖維木素混合制成板材。楊木鋸屑經高壓蒸汽溫度250℃處理70秒鐘后迅速減壓由容器內爆發射出。此漿狀物為深褐色，有高含量水溶性物質，經干燥處理后，磨成粉末經100目篩過再與同等重量楊木小碎木片(未經高壓蒸汽處理)相混合形成胚膜，熱壓210℃溫度，壓力為28Kg/cm，熱壓8分鐘成一塊楊木碎料板45×45×1.1cm，其比重為0.78。其試驗測得性能如下抗彎強度17.8MPa 濕抗彎強度10.0MPa彈性強度4.1GPa 內膠結強度550kPa沸水浸煮2小時的厚度膨脹7.5%此楊木碎料有非常光滑的表面，物理性能超過加拿大國家碎料板的標準可作為室外建材板。
第5例 混合碎料板(Mixed species particleboard)本例闡明利用混合不同纖維木素原料制取碎料板。以同等重量的花生殼、稻桿與云杉鋸木屑混合后加以高壓蒸汽處理，溫度240℃，經35秒鐘以迅速減壓使濕熱的原料由高壓容器排泄口爆發射出。此經處理后的原料含水量為50%左右，經干燥為5%含水量后予以分散處理以便制成胚膜，熱壓溫度220℃，壓力32Kg/cm，時間10分鐘，制得45×45×1.1cm碎料板一塊，其比重為0.82。試驗測得性能如下抗彎強度15.5MPa 濕抗彎強度7.7MPa彈性強度3.7GPa 內膠結強度600kPa沸水浸煮2小時的厚度膨脹8.2%第6例 楊木華孚板(Poplar waferboard)本例實證高壓蒸汽處理后利用漸速減壓使高壓容器內的壓力漸漸下降達到與大氣壓相同時再將處理后的原料由容器內提取。這樣漸速減壓處理，避免迅速爆發射出，能使被高壓蒸汽處理后的纖維木素原料能大都保持其原形和尺寸。將適量的楊木薄片(Wafer)，約為3.7×5.0×0.7cm大小裝入高壓容器內，注入高壓蒸汽，溫度為240℃，時間為30秒處理后，漸速減壓，使容器內的壓力漸漸減低達到周圍大氣壓，大約經1分鐘左右達到大氣壓。再將楊木薄片取出，含水量，約在35%左右，呈棕褐色，干燥后含水量為4%左右，成胚膜后熱期溫度220℃，壓力32Kg/cm，經8分鐘制成一塊45×45×1.1cm化孚板，其比重為0.70。試驗測定性能如下
抗彎強度17.5MPa 濕抗彎強度9.5MPa彈性強度4.56GPa 內膠結強度480kPa沸水浸煮2小時的厚度膨脹12.6%本例制成的華孚板性能超過加拿大國家華孚板標準(Can.3-0188.2m78)適合于室外建筑用板。
例7例 伐木廢材板(Particleboard from logging residues)本例實證利用伐木廢材制造無膠塑合板。云杉樹冠含有40%木材，40%樹葉及20%樹皮，經粉碎處理后12目篩得木材，樹葉、樹皮的混合物，含水量為53%并顯有病菌侵害現象。經高壓蒸汽處理，溫度為235℃，時間為60秒，迅速減壓爆發射出，成為細條纖維束及團狀物，其含水量約為116%及含有15.5%的水溶性物質，將其干燥至含水量為3.0%后成胚熱壓。熱壓溫度230℃，壓力32Kg/cm，時間12分得一板45×45×1.1cm，其比重為0.92。試驗結果所得結果如下抗彎強度13.2MPa 濕抗彎強度8.2MPa彈性強度3.15GPa 內膠結強度800kPa沸水浸煮2小時的厚度膨脹12.5%例8例 酸性催化劑的效用(The effect of acidic catalysits)本例闡明酸性催化劑的有利功效。新鮮含水量為49%的甘蔗渣加以0.2%(以重量計算)硫酸稀溶液，經高壓蒸汽處理，溫度200℃，時間2分鐘。另一份同樣甘蔗渣不加硫酸稀溶液，予以同等高壓蒸汽處理。此二份處理后的甘蔗渣各自干燥到含水量為4%左右，制成二塊蔗渣板45×45×1.1cm。熱壓溫度220℃，壓力28Kg/cm，時間10分鐘。蔗渣板比重均在0.72左右，試驗結果所得數據如下抗彎強度18.5MPa 濕抗彎強度12.9MPa(10.8MPa) (1.8MPa)彈性強度4.04GPa 內膠結強度530kPa(2.59GPa) (250KPa)
沸水浸煮2小時的厚度膨脹8.7%(52%)在括弧中的數字是取予未經加硫酸催化劑制成的蔗渣板。酸性催化劑不僅促進高溫蒸壓下的水解，并且加速熱壓時膠結劑的熱固化。由此可見酸性催化劑的雙重功效。
第9例 高密度柴木(Densified fuel log)本例實證制作高密度和防水柴木。含有木材60%及樹皮40%的鋸木廠云杉和花旗松混合廢材，含水量為40%。經破碎機打小于4目篩的顆粒狀物體，予以高壓蒸汽處理，溫度220℃，一分鐘處理后爆發射出，立即經過擠壓機(Extrusion machine)壓出一圓筒形高密度的柴火材(Den-sified fuel log)。此柴火木直徑有10cm，長度達30cm，比重達1.22。這塊高密度的柴火木有高度防水性，沸水浸泡不散，放置戶外經年不失原形。
權利要求
1.將木素纖維原料轉變為合成物的生產方法，包括分散狀的纖維木素予以水蒸汽加熱處理，其溫度高達使半纖維素分離，但不超過碳化溫度，予以足夠時間，使半纖維素分解(降解)及水解成為游離糖類、糖類聚合物、脫水碳水化合物、糠醛和其他半纖維素的分解物等。將處理后的纖維木素原料制成胚膜，經熱壓，予以足夠時間，使游離糖類、糖類聚合物、脫水碳水化合物、糠醛及其他分解物，經熱固化，就位形成聚合體，而此聚合體將纖維木素膠結產生了合成物。
2.將纖維木素轉變為合成物的工藝過程，包括(a)先將干或濕纖維木素物質處理為分散狀態。(b)將分散的纖維木素物質盛入一耐高蒸汽壓力的容器內，而該容器裝有進泄兩口及蒸汽控制設備。(c)將高壓水蒸汽急速導入高壓容器內，使內在的纖維木素原料達到一所需的高溫度，但不高于碳化溫度，經適時的處理后，使纖維木素里的半纖維素降解而再水解成水溶性的游離糖類，糖類聚合物、脫水碳水化合物、糠醛和其他分解物。(d)在達到最合適高壓蒸汽處理后，先將高壓蒸汽隔絕，再將容器內的高壓水蒸汽解除至大氣壓，而后提取處理過的纖維木素。(e)將處理過的纖維木素立即干燥使含水量降低，避免糖分發酵，或將處理過的纖維木素物質先經分散，松開和體解處理成纖維狀、顆粒狀、粉末狀、束狀、塊狀、小片等等所需形態，然后給以干燥處理。(f)將分散、松開、體解及干燥后的纖維木素原料，或與其他纖維木素原料混合制成胚膜。(g)將制成的胚膜經以熱壓，使游離糖類、糖類聚合物、脫水碳水化合物、糠醛和其他半纖維素的降解物經固化就位變成膠粘劑和填充劑生產了合成物。
3.根據權項1所述方法，其中纖維木素里的半纖維素是經高壓水蒸溫度120至260℃及60分鐘以下水解作用而產生了游離糖類、糖類聚合物、脫水碳水化合物、糠醛和其他降解物，充作膠結劑及填充劑的效用。
4.根據權項1所述方法，其中纖維木素原料中的纖維素本身并未受到高壓水蒸汽的降解及水解。
5.根據權項1所述方法，其中纖維木素原料中的木素經高壓水蒸汽處理后，經降解、水解而產生了低分子量的木素及木素產物。
6.根據權項1所述方法，其中半纖維木素原料被降解、水解后，大約產生了10～30%左右的水溶性物質，此水溶性物質包含糖類、糖聚合物、脫水碳水化合物、糠醛、低分子量木素、木素產物和其降解物等。
7.根據權利要求
1所述方法，其中高壓水蒸汽從容器內迅速減壓將處理過的纖維木素原料爆發射出，使分散成纖維狀、顆粒狀、團塊狀。
8.根據權利要求
1所述方法，其中高壓水蒸汽從容器內漸速減壓達到周圍大氣壓后再將處理過的纖維木素原料提取，使能保持其原有形態和尺寸。
9.根據權利要求
1所述方法，其中纖維木素可以連續不斷擠入高壓容器，經高溫高壓水蒸汽處理后，連續不斷擠壓排出。
10.根據權利要求
1所述方法，其中纖維木素原料經高壓水蒸汽處理后，立即予以干燥處理，使含水量減低，大約在18%以下，防止糖類發酵而損失，及促進熱壓時膠結之熱固化。
11.根據權利要求
1所述方法，其中將處理過的干燥纖維木素原料制成胚膜，熱壓在160～250℃溫度間，予以足夠壓力和充份時間，使游離糖類、糖類聚合物、脫水碳水化合物、糠醛及其他降解物等等因熱固化而轉變，就位形成膠結劑和填充劑，產生了合成物。
12.根據權利要求
1所述方法，其中纖維木素原料在高壓水蒸汽處理前混合加以重量劑5%以下的酸性催化劑。
13.根據權項1～12中任一項所述方法得到的合成，其中所闡明的制造過程所生產而得的熱固化膠結是不溶于沸水和酸。
14.根據權項1～12中任一項所述方法，其中所闡明的制造過程所需之纖維木素原料是來于農林植物，無論草本或木本，不論以桿、梗、莖、根、皮、葉、殼、核、夾、纖維、草、竹、及蘆葦等等。
15.根據權項1～12中任一項所述方法，其中所闡明的制造過程所需之纖維木素原料以顆粒狀、塊狀、纖維狀、束狀或片狀。
16.利用權項1～12或14～15中任一項所述方法得到的合成物用作建筑板材，家具用板材、合成木材、高密度柴木及其他模塑品。
17.一個防水的合成物由經高壓高溫水蒸汽處理后之纖維木素原料，使其半纖維素經降解、水解產生了游離糖類、糖類聚合物、脫水碳水化合物、糠醛及其降解物，經分散而干燥或經干燥而分散處理，制成胚膜，在高溫和適宜壓力下以充分熱壓時間使其熱固化就位產生了膠結和填充的效用。
18.一個防水合成物，以纖維木素為原料，根據前各權項所闡明的制造過程生產，制取程序如下(a)先將干或濕纖維木素物質處理為分散狀態。(b)將分散的纖維木素物質盛入一耐高蒸汽壓力的容器內，而該容器裝有進泄兩口及蒸汽控制設備。(c)將高壓水蒸汽急速導入高壓容器內，使內在的纖維木素原料達到一所需的高溫度，但不高于碳化溫度，經適時的處理后，使纖維木素里的半纖維素降解而再水解成水溶性的游離糖類、糖類聚合物、脫水碳水化合物、糠醛和其他分解物。(d)在達到最合適高壓蒸汽處理后，先將高壓蒸汽隔絕，再將容器內的高壓水蒸汽解除至大氣壓，而后提取處理過的纖維木素。(e)將處理過的纖維木素立即干燥使含水量降低，避免糖分發酵，或將處理過的纖維木素物質先經分散、松開和體解處理成纖維狀、顆粒狀、粉末狀、束狀、塊狀、小片等等所需形態，然后給以干燥處理。(f)將分散、松開、體解及干燥后的纖維木素原料，或與其他纖維木素原料混合制成胚膜。(g)將制成的胚膜經以熱壓，使游離糖類、糖類聚合物、脫水碳水化合物、糠醛和其他半纖維素的降解物經熱固化而就位變成膠粘劑和填充劑，生產了合成物。
專利摘要
利用纖維木素原料，不需添加膠結劑，制造合成物的廉價過程，制造建筑板材、家具板材、合成木材、模塑物等等。纖維木素原料中的半纖維素經高壓水蒸汽高溫水解，生產了游離糖類等物質，再經熱固化而轉變為膠結劑和填充劑，使制成之纖維木素合成物具有優良強度和高度尺寸安定性能。
文檔編號B27N3/04GK85105958SQ85105958
公開日1987年2月25日 申請日期1985年8月6日
發明者沈國鎮 申請人:沈國鎮導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan