JP2003285301A - 超臨界二酸化炭素処理による木材の浸透性改善方法、浸透性改善装置および薬剤含浸木材 - Google Patents
超臨界二酸化炭素処理による木材の浸透性改善方法、浸透性改善装置および薬剤含浸木材Info
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Abstract
透するように木材の浸透性を改善するための方法を提供
する。 【解決手段】 木材を超臨界二酸化炭素で処理すること
を特徴とする木材の浸透性改善方法。
Description
方法、浸透性改善装置および薬剤含浸木材に関するもの
である。
腐剤を木材に含浸あるいは塗布する必要がある。防腐処
理を完璧に行うためには、木材内部まで防腐剤を十分浸
透させる必要がある。
目的とした化学処理においては、フェノール樹脂やPE
G(ポリエチレングリコール)等の薬剤を木材内部に十
分浸透させることが必要である。
の木材では、薬剤が十分に浸透せず、木材内部を均一に
処理することは容易でなく、目的の効果が十分に発揮さ
れないケースも多い。
縮処理法やレーザーインサイジング法、マイクロ波加熱
法、蒸煮法など、様々な処理が試みられ、一定の成果を
挙げているものもある。しかし、強度の低下や材の変色
などの材質低下問題や、設備投資・運用コストの問題な
どがあり、必ずしも普及が進んでいないのが実状であ
る。
する課題は、難浸透性の木材であっても、薬剤が容易に
浸透するように木材の浸透性を改善するための方法、そ
のための装置および薬剤含浸木材を提供することであ
る。
重ねた結果、木材の壁孔等、薬剤の浸透経路を塞いでい
る各種成分が超臨界二酸化炭素で処理することにより抽
出され、上記課題が解決できることを見出し、本発明を
完成するに至った。
二酸化炭素で処理することを特徴とする木材の浸透性改
善方法に関するものである。
て、前記超臨界二酸化炭素とエントレーナを含む流体で
木材を処理することを特徴とするものである。
て、前記エントレーナがエタノールであることを特徴と
するものである。
・圧力にすることにより超臨界状態にする超臨界二酸化
炭素生成手段と、木材を収納して超臨界二酸化炭素と接
触させるための耐圧容器を有することを特徴とする木材
の浸透性改善装置に関するものである。
前記反応容器に、エントレーナを供給するエントレーナ
供給手段をさらに備えたことを特徴とするものである。
であって、処理後の処理流体から二酸化炭素を分離回収
する二酸化炭素分離回収手段をさらに備えたことを特徴
とするものである。
処理した後、該木材に薬剤を含浸させたことを特徴とす
る薬剤含浸木材に関するものである。
前記超臨界二酸化炭素とエントレーナを含む流体で木材
を処理することを特徴とするものである。
前記エントレーナがエタノールであることを特徴とする
ものである。
する。
は、木材を超臨界二酸化炭素と接触させて抽出処理をす
ることを特徴とするものである。
るものではないが、例えばスギやトウヒ等の木材や、カ
ラマツやベイマツ等の難浸透性の木材等を挙げることが
できる。
態の二酸化炭素である。二酸化炭素の臨界点は、温度3
1.1℃、圧力7.38MPaであるので、超臨界二酸
化炭素とは少なくとも前記温度、圧力以上の状態にある
二酸化炭素である。
ない特有の流体である。密度は液体並のため、高い溶解
力を有していながら、粘度や拡散係数は気体並に小さい
ため、拡散浸透性に優れており、抽出溶媒として好条件
が揃っている。さらに、密度や粘度等の物性は温度、圧
力によって連続的に変化させることができ、溶解力の制
御も可能である。このような利点を持つ超臨界流体の中
でも、超臨界二酸化炭素は臨界温度が低いため、熱によ
る材質劣化のおそれもなく、無毒、不燃性、不活性、安
価であるので、環境負荷の小さい、低コスト処理技術へ
の利用に好適である。
る詳細な理由は不明であるが、超臨界二酸化炭素は、浸
透拡散性に優れた流体であるため、木材を超臨界二酸化
炭素に接触させると、木材の壁孔等、薬剤の浸透経路を
塞いでいる各種成分が超臨界二酸化炭素に抽出されて取
り除かれ、木材の浸透性が改善されるものと考えられ
る。
量は、特に限定されるものではないが、例えば木材1立
方メートルあたり、臨界密度(0.466g/cm3)
換算で4000リットルから8000リットルの範囲で
適宜選択すればよい。
は、特に限定されるものではないが、例えば、6時間か
ら30時間の間で適宜選択すればよい。
も、特に限定されるものではないが、例えば35℃から
90℃の範囲で適宜選択すればよい。
向上させるために、超臨界二酸化炭素にエントレーナを
加えることが好ましい。
ル、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類か
ら選ばれる少なくとも1種を挙げることができる。
収納し超臨界二酸化炭素と接触させるための耐圧容器
と、超臨界二酸化炭素を生成するための超臨界二酸化炭
素生成手段を有するものである。
定されるものではないが、例えばSUS316等を挙げ
ることができる。
透性改善装置の一実施形態を説明する。
に処理対象の木材を入れて、密閉する。弁4を開け、真
空ポンプ5により耐圧容器1内を真空にする。真空後、
弁4を閉じて、弁7および弁11を開放し、液送ポンプ
10によって二酸化炭素ボンベ6から二酸化炭素を耐圧
容器1に送る。途中、低温水循環装置9によって冷却さ
せた水を冷却槽8に送って配管を冷却することにより、
液送ポンプ10に送る前に二酸化炭素を十分に液化さ
せ、ポンプによる送液効果を高めることが好ましい。な
お、冷媒を用いて熱交換器により配管を冷却してもよ
い。
7および弁11を閉じ、耐圧容器1側面に設けたヒータ
3で耐圧容器1を所定温度まで加熱する。加熱により耐
圧容器1内の圧力は上昇するが、弁16で調節する。
14を開き、液送ポンプ13を用いてエントレーナ容器
15からエタノール等のエントレーナを耐圧容器1に所
定量注入する。エントレーナ注入後、弁12および弁1
4を閉じ、攪拌翼2で耐圧容器1内を攪拌し、木材と超
臨界二酸化炭素を十分に接触させ、木材を処理する。
化炭素を気化させる。気化させた二酸化炭素は、二酸化
炭素分離回収手段17に送り、二酸化炭素を分離回収す
る。二酸化炭素分離回収手段17としては、例えば気液
分離器により二酸化炭素ガスと一部の抽出成分を含むエ
ントレーナとを分離し、さらに分離した二酸化炭素ガス
を吸着剤入りカラムを通過させて残りの抽出成分を除去
し、綺麗になった二酸化炭素は、例えば二酸化炭素ボン
ベ6に戻し、再利用することができる。
性が改善されているので、種々の薬剤を含浸させて薬剤
含浸木材とすることができる。
る薬剤であれば特に限定されないが、例えば、ACQ−
1系防腐剤、AAC防腐剤、CuAz防腐剤、木酢液等
の天然物由来保存剤、フェノール樹脂、PEG、酸性染
料、直接染料等を挙げることができる。
ばよい。例えば、本発明により超臨界二酸化炭素で処理
して浸透性を改善した木材を、適当に希釈したACQ−
1系防腐剤等の薬剤の水溶液に浸漬し、加圧処理容器に
入れる。例えば排気圧力0.09MPa程度で30分間
減圧後、例えば加圧圧力1.5MPa程度で1時間30
分加圧する。その後、例えば排気圧力0.09MPa程
度で再び30分間減圧し、常圧復帰させると、薬剤が内
部まで浸透した薬剤含浸木材を得ることができる。
mm(T))を500ml容の耐圧容器にセットし、二
酸化炭素を所定の温度・圧力で充填させた。その後、エ
タノールを15ml注入し、1回7時間のバッチ抽出処
理を3回行った。抽出処理は温度が40℃と80℃の2
種類、圧力は12.0MPaで行った。処理後、浸透性
を評価するため、試片を繊維方向に垂直に立て下部約5
mmが純水に浸かるように固定し、1,3,6,24時
間後の重量増加率を測定した。その結果を図2に示す。
明により、試片の重量増加率の平均値は、抽出温度が4
0℃の試片で未処理試片の約6倍、抽出温度が80℃の
試片でも約4倍となっており、浸透性が大幅に改善され
たことが分かる。
り、木材の浸透性を改善することができる。
により、浸透性が改善された木材をえることができる。
り、木材の内部まで薬剤が浸透した薬剤含浸木材をえる
ことができる。
示すフロー図。
浸透性変化を示すグラフ。
Claims (9)
- 【請求項1】 木材を超臨界二酸化炭素で処理すること
を特徴とする木材の浸透性改善方法。 - 【請求項2】 前記超臨界二酸化炭素とエントレーナを
含む流体で木材を処理することを特徴とする請求項1に
記載の木材の浸透性改善方法。 - 【請求項3】 前記エントレーナがエタノールであるこ
とを特徴とする請求項2に記載の木材の浸透性改善方
法。 - 【請求項4】 二酸化炭素を所定の温度・圧力にするこ
とにより超臨界状態にする超臨界二酸化炭素生成手段
と、木材を収納して超臨界二酸化炭素と接触させるため
の耐圧容器を有することを特徴とする木材の浸透性改善
装置。 - 【請求項5】 前記反応容器に、エントレーナを供給す
るエントレーナ供給手段をさらに備えたことを特徴とす
る請求項4に記載の木材の浸透性改善装置。 - 【請求項6】 処理後の処理流体から二酸化炭素を分離
回収する二酸化炭素分離回収手段をさらに備えたことを
特徴とする請求項4または5に記載の木材の浸透性改善
装置。 - 【請求項7】 木材を超臨界二酸化炭素で処理した後、
該木材に薬剤を含浸させたことを特徴とする薬剤含浸木
材。 - 【請求項8】 前記超臨界二酸化炭素とエントレーナを
含む流体で木材を処理することを特徴とする請求項7に
記載の薬剤含浸木材。 - 【請求項9】 前記エントレーナがエタノールであるこ
とを特徴とする請求項8に記載の薬剤含浸木材。
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- 2002-03-29 JP JP2002094295A patent/JP2003285301A/ja active Pending
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