JP2005349571A - 改質合成木材 - Google Patents

Abstract

【課題】 合成木材の品質向上の為、耐久性の向上した合成木材を提供することにある。
【解決手段】 木粉と合成樹脂を主成分とする合成木材に対して、撥水剤あるいは撥水塗料を減圧下及び／または加圧下にて含浸させ、乾燥させてなるものである。
【効果】水の浸入の可能性の有る部分へ撥水性を付与することとなり、水滴の浸入のない合成木材を得ることなり、耐汚染性および耐久性、特に耐凍結融解性に優れた合成木材を得ることができる。
【選択図】 なし

Description

この発明は、合成木材の耐久性向上に関するものである。

木材は古くから建築材料として各種の用途に使用されてきた。加工が容易であり、軽量である割には強度もあり、天然木の有する独特な香り、肌合いは、人々が安らぎを感じさせるものであり、我が国では特に重用されてきた。しかしながら、近年、熱帯雨林における木材の大量伐採や森林の開発が生物の生育環境を破壊し、地球環境を急激に悪化させるという重大な事態に直面し、特に日本の木材消費を低減させねばならないという要求が高まっている。このような社会的要望に沿って、木材加工工場などから廃棄物として多量に排出される木粉あるいは住宅の解体現場から発生する木材を原料とする木粉を樹脂成分に配合、成形し合成木材成形品とすることで資源の有効利用が図られてきた。これらの木材資源を有効に利用することは、二酸化炭素の放出を抑止し、固定することにも繋がることとなる。更には、それら合成木材成形品に代表される複合材料などを利用した際に発生する端材や、これらの材料を使用後回収して得られる回収品を破砕または粉砕し、得られたチップ状物質を樹脂成分に配合、成形し、再度合成木材成形品とするなど、徹底的な有効利用がなされている。

合成木材は比較的安価でありながら軽量で強度も大きく加工性もよいことなどから屋外施設のベンチ、案内板、遊歩道に、住宅設備であるエクステリア製品、バルコニー、ベランダ、サンルーム、窓枠、ドアや建造物の壁材、床材に、建築土木資材である型枠、足場板、土留に、電気・電子機器その他の筐体などに使用されている。

合成木材の品質向上と言う観点から、これらの合成木材を製造する際、香りを付けるための香料、腐敗を防止するための抗菌剤、白蟻を寄せ付けさせないようにする防蟻剤を配合することが行われていた。
特開平１１−３４８００７号公報

また、合成木材の変色あるいは退色を抑制するために鉄系の化合物を配合することが行われていた。
特開２０００−３８０１８号公報 合成木材を製造するには、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂の合成樹脂粉末と木粉を８０：２０〜２０：８０の重量割合にて混合して、その他には木材粉砕物、無機充填材を混合し、溶融させた後に成形される。

合成木材は、そのままでは木質感が小さいため、サンディングあるいはラミネート、塗装処理が行われる。合成木材となった時も木粉部分は水分吸水能が大きいため、０．４％〜５．０％の吸水率を有している。このため、合成木材が吸水した水分は、水蒸気となる時、その体積膨張によりラミネートフィルム、塗膜を膨らませ、それらの剥離の原因に繋がった。

このように、ラミネート処理あるいは塗装処理された合成木材は、寒冷地において水の浸入が元となり膨れ、剥がれと言った問題が生じることがある。

この発明は、上記のような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、耐候性に優れた合成木材を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の改質合成木材は、木粉と合成樹脂を主成分とする合成木材に対して、撥水剤あるいは撥水塗料を減圧下及び／または加圧下にて含浸させ、乾燥させてなるものである。

請求項２に記載の発明の改質合成木材は、請求項１記載の方法により得られたことを特徴とするものである。

この発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１の発明に記載される改質合成木材の製法によれば、水の浸入の可能性の有る部分へ撥水性を付与することとなり水滴の浸入のない合成木材を得ることができる。

請求項２に記載の発明の改質合成木材によれば、木粉、木材粉砕物に撥水性を付与した合成木材となっているので、雨掛りのある箇所、水滴の当たる箇所に於いて使用する場合も、問題無く使用可能となる。

以下、この発明の実施形態を詳細に説明する。
この発明に用いられる木粉とは、針葉樹および広葉樹の粉末が単独でまたは混合して使用される。両者を混合して使用する際には針葉樹：広葉樹が５：５〜３：７の割合にて混合されているのが良い。木粉の大きさは２０〜３００メッシュ程度のものが利用される。

合成樹脂の例として、熱可塑性樹脂では、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリアセタール、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキサイド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体などが挙げられる。

更に、ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−１−ブテン、ポリ４−メチル−１−ペンテン、ポリメチルブテンなどのオレフィン単独重合体、エチレン−α−オレフィンランダム共重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体などのオレフィン共重合体などを挙げることができる。なお、ポリオレフィンが炭素原子数が３以上のオレフィンから得られるポリオレフィンである場合には、アイソタクチック重合体であってもよく、シンジオタクチック重合体で合ってもよい。これらのなかでは、特にポリプロピレンを主体とした重合体が好ましい。

ポリアミドとしては、ナイロン−６、ナイロン−６６、ナイロン−１０、ナイロン−１２、ナイロン−４６等の脂肪族ポリアミド、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアミンより製造される芳香族ポリアミドなどを挙げることができ、ナイロン−６が好ましい。

ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどの芳香族系ポリエステル、ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシブチレートなどを挙げることができ、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。

ポリアセタールとしては、ポリホルムアルデヒド（ポリオキシメチレン）、ポリアセトアルデヒド、ポリプロピオンアルデヒド、ポリブチルアルデヒドなどを挙げることができ、ポリホルムアルデヒドが特に好ましい。
ポリスチレンは、スチレンの単独重合体であってもよく、スチレンとアクリロニトリル、メタクリル酸メチル、α−メチルスチレンなどとの二元共重合体、たとえばアクリロニトリル−スチレン共重合体であってもよい。

ＡＢＳとしては、アクリロニトリルから誘導される構成単位を２０〜３５モル％の量で含有し、ブタジエンから誘導される構成単位を２０〜３０モル％の量で含有し、スチレンから誘導される構成単位を４０〜６０モル％の量で含有するものが好ましく用いられる。
ポリメタクリレートとしては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）が好ましい。

ポリカーボネートとしては、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ブタンなどから得られるものを挙げることができ、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンから得られるポリカーボネートが好ましい。

ポリフェニレンオキシドとしては、ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンオキシド）が好ましい。
ポリ塩化ビニルは、塩化ビニルの単独重合体であってもよく、塩化ビニリデン、アクリル酸エステル、アクリロニトリル、プロピレンなどとの共重合体であってもよい。

ポリ塩化ビニリデンは、通常塩化ビニリデン単位を８５％以上含む、塩化ビニル、アクリロニトリル、（メタ）アクリル酸エステル、アリルエステル、不飽和エーテル、スチレンなどとの共重合体が用いられる。
ポリ酢酸ビニルは、酢酸ビニルの単独重合体であってもよく、エチレン、塩化ビニルとの共重合体であってもよい。これらのうち、エチレン−酢酸ビニル共重合体が好ましい。

エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体としては、エチレン−メチルアクリレート共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−メチルメタクリレート共重合体、エチレン−エチルメタクリレート共重合体が好ましい。
熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィンであることが好ましく、エチレン（共）重合体またはプロピレン（共）重合体であることが特に好ましい。

熱硬化樹脂としてフェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、熱硬化性アクリル樹脂などが挙げられるが、これに限定するものではない。

木粉と合成樹脂は８０：２０〜２０：８０の重量割合にて混合されて、溶融され、射出成形あるいは押出成形により所定の形状に化工される。
また、この合成木材には必要に応じ、有機質繊維、無機質繊維、難燃剤、無機充填材なども必要に応じ用いられ得る。

撥水剤としては、有機溶媒に溶解させたもの、エマルションとして水に分散させたもの又は弱溶剤に分散させたものが用いられる。
撥水剤の主成分としては、ワックス、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ジルコニウム系樹脂、加水分解性シラン化合物を溶剤に溶解させたものあるいは各種界面活性剤で水性エマルション化したもの、有機溶媒に可溶なナフテン酸銅、ナフテン酸亜鉛などを乳化して水性エマルションとしたものが例示される。撥水剤処理した後に塗装を行うことを考慮すると、加水分解性シラン化合物を主成分とするものが好適となる。

ワックスとは、常温で固体であり、加熱時に比較的低粘度の液体になる密ろう状有機物と定義づけられるものである。ワックスは大きく分けると石油ワックス、動植物ワックス、合成ワックスに分類できる。さらに、石油ワックスにはパラフィンワックスやマイクロクリスタリンワックスなどの高級炭化水素があり、動植物ワックスにはカルナウバワックス、キャンデリラワックス、木ろう、密ろう等の高級エステルがある。また、合成ワックスにはポリエチレンワックス、フィッシャー・トロプシュワックスなどの高級炭化水素がある。

加水分解性シラン化合物としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、エチルトリブトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリプロポキシシラン、プロピルトリブトキシシラン、ブチルトリメトキシラン、ブチルトリエトキシシラン、ブチルトリプロポキシシラン、ブチルトリブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジメチルジブトキシシラン、ジエチルジメチルシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジプロポキシシラン、ジエチルジブトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘキシルトリプロポキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、オクチルトリプロポキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどが挙げられる。これらは単独もしくは複数の種類を混合して使用することができる。

また、これらを成分とする市販品、吸水防止剤、アロンウォーターシャット（東亜合成）、エクセラ（関西ペイント）、アクアシール（住友精化）、ディックガード（東亜貿易）等も使用できる。

このような加水分解性シラン化合物を水性エマルション化するための界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤から選ばれる１種、または２種以上を適宜使用することが可能である。例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミノエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル等のノニオン性界面活性剤；高級アルコール硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルフォン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム等のアニオン性界面活性剤；アルキルアミンアセテート、アルキルアミン塩酸塩、第４級アンモニウム塩等のカチオン性界面活性剤；アルキルジメチルアミンオキサイド、アルキルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン等の両性界面活性剤があげられる。このうち、ノニオン性界面活性剤が加水分解性シラン化合物の安定性を向上させることができ好ましい。

上述した撥水剤に結合材成分を加え、塗料化したものも利用可能であり、また、その他成分として抗菌剤、防カビ剤、防腐剤、殺菌剤、防虫剤を添加することも可能となる。

また、撥水性膜を形成させる方法として、アマニ油にナフテン酸亜鉛やナフテン酸コバルトなどのナフテン酸金属塩を添加してなるもの、或いは、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、シリコンオイル、動植物油、液状パラフィンなどの比較的高沸点の成分又はこれらの混合物を処理液とし、処理液槽中に合成木材を浸漬させ加温処理するものがある。

撥水剤等を合成木材中に含浸させるには、撥水剤あるいは撥水塗料を処理液とする液槽に浸漬して、加圧注入法、減圧注入法、減圧加圧注入法、加圧加圧注入法のいずれかの注入方法によって含浸させる。含浸、乾燥後には、この合成木材は耐水性、耐候性の向上したものとなる。

実施例１では、木粉に米栂を原料とする２０〜３００メッシュの木粉８０重量部と合成樹脂としてポリプロピレン２０重量部を溶融混合し、押出成形した合成木材の中空成形板を試験板の素板とした。この試験板に、撥水剤としてヘキシルトリメトキシシランをエマルション化したもの１００重量部にエチレングリコールモノブチルエーテル１０重量部添加したものを６ｋＰａ下にて３０分間含浸させ乾燥させた。

実施例２では、実施例１と同一の合成木材を試験板の素板とした。この試験板に、撥水塗料としてパーフルオロオクチルエチルトリエトキシシランを乳化剤オクタデシルアミン酢酸塩、縮合触媒にジブチル錫ジラウリレートを用いてエマルション化したものを６ｋＰａ下にて３０分間含浸させ乾燥させた。

実施例３では、木粉に米栂を原料とする２０〜３００メッシュの木粉５０重量部と合成樹脂としてポリプロピレン５０重量部を溶融混合し、押出成形した合成木材の中空成形板を試験板の素板とした。この試験板に、撥水剤としてヘキシルトリメトキシシランをエマルション化したもの１００重量部にエチレングリコールモノブチルエーテル１０重量部添加したものを６ｋＰａ下にて３０分間含浸させ乾燥させた。

実施例４では、木粉に米栂を原料とする２０〜３００メッシュの木粉２０重量部と合成樹脂としてポリプロピレン８０重量部を溶融混合し、押出成形した合成木材の中空成形板を試験板の素板とした。この試験板に、撥水剤としてメチルトリメトキシシラン３０．０ｇをイソプロパノール７０．０ｇに溶解したものを６ｋＰａ下にて３０分間含浸させ、一旦常圧に戻し、再び１ＭＰａの加圧下にて３０分間置いた後、乾燥させた。

比較例１では、実施例１において作成した合成木材の中空成形板を利用し、比較例２では、実施例３において作成した合成木材の中空成形板を利用し、比較例３では、実施例４において作成した合成木材の中空成形板を利用して、試験板とした。

上記した実施例１〜４および比較例１〜３の試験板の撥水性能について水との接触角を０．１ｍｌ水滴滴下、１分後の接触角を側方からの写真撮影により測定した。また、南面４５°による屋外暴露試験を３ヶ月間行い、この試験後の表面状態を観察した。
これらの試験結果については、下記表１に結果を示す。

次に、実施例１〜４、比較例１〜３の試験板に対して、接着剤にアクリル系接着剤を用いてＰＥＴ製の印刷フィルムを表面および側面にラミネート加工した。このフィルム被覆となった試験板に対して凍結融解性試験を行った。試験は常温の水中に試験板を水に浸けて６時間経過させ、水から取り出した試験板を−２０℃の冷凍庫に入れ凍結させた後、２０℃６５％ＲＨの恒温室に１２時間置くことを１サイクルとし、１０サイクル行うものである。
この試験結果については、下記表２に結果を示す。

これら試験結果から、以下に記す事項が証明される。
この発明の撥水加工を行った製品では、耐候性、耐久性に優れたものとなる。

また、この発明の製品を製造する際、更なる耐久性向上のため、抗菌剤、紫外線吸収剤を含ませることもできる。

以上のように、この実施形態によれば次のような効果が発揮される。
・ 例えば、抗菌剤を含ませた時には、木粉部分、木材粉砕物の腐朽の可能性を更に小さくすることができる。
・ 例えば、紫外線吸収剤を含ませた時には、隠ぺい力の小さなラミネート加工を行った際も、そのフィルムの劣化を遅らせることができる。

Claims (2)

1. 木粉と合成樹脂を主成分とする合成木材に対して、撥水剤あるいは撥水塗料を減圧下及び／または加圧下にて含浸させ、乾燥させてなることを特徴とする改質合成木材の製造方法。
2. 請求項１記載の方法により得られたことを特徴とする改質合成木材。