JP2611916B2 - 樹脂処理木質材の製造方法 - Google Patents

樹脂処理木質材の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は寸法安定性、耐久性、耐
汚染性、防腐防虫性に優れた樹脂処理木質材の製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、木質材の細胞壁内の微細な空
隙にフェノール樹脂液を注入、充填して木質材のもつ欠
点である寸法安定性、強度等の改善を図った、改質した
フェノール樹脂注入処理木質材が知られている。このよ
うな樹脂処理木質材の製造方法において、木質細胞内腔
のような大きな空隙部にも樹脂が注入、硬化してしまう
と、木質材の特徴である切削性が低下すると共に軽量化
が損なわれ、その上、濃色化や脆弱化か生じることにな
る。
【0003】このため、本願発明者等は、特開平4ー2
78302号公報に記載しているように、不揮発分が40
%以下に希釈され、且つ適量の酸を添加してなるフェノ
ール樹脂水溶液を木質材に含浸し、該木質材中の水分を
揮散させることによって細胞内腔内を中空にすると共に
フェノール樹脂水溶液を高粘度化させて細胞壁内の小さ
な空隙部に残存させて状態にし、しかるのち、熱風加熱
によって含浸樹脂を硬化させるという方法を開発した。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなフェノール樹脂注入処理木質材の製造方法によれ
ば、フェノール樹脂水溶液を含浸させた木質材を熱風ド
ライヤー等による高温中に放置した状態で加熱して含浸
樹脂の硬化を行っているので、樹脂の硬化に伴って材に
歪みや反り等の変形が発生し、さらに、熱風による加熱
では含浸樹脂の硬化に要する時間が長くなって生産性が
低下するという問題点がある。
【0005】また、木質材重量に対するフェノール樹脂
の含浸量も木材の含水率のバラツキに左右されて不定で
あるため、寸法安定性にバラツキが生じ、均質の樹脂処
理木質材を得ることができないという問題点がある。本
発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、フェ
ノール樹脂の含浸処理にも拘わらず木材本来の外観が維
持されると共に、寸法安定性、耐久性、耐汚染性、防腐
防虫性等の総合的に優れた物性を発揮する樹脂処理木質
材を能率よく得ることのできる樹脂処理木質材の製造方
法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の樹脂処理木質材の製造方法は、含水率を15%
以下に調整した木質材に、適量の酸を添加してなる樹脂
分40%以下のフェノール樹脂水溶液を含浸させ、次い
で、含浸させたフェノール樹脂の硬化が行われない程度
の温度下で木質材中の水分を所定量以下となるように乾
燥した後、該木質材をホットプレスに挿入し、熱圧によ
って樹脂を硬化させるものである。このような樹脂処理
木質材の製造方法において、請求項2に記載しているよ
うにフェノール樹脂の含浸量を固型分換算で木質材重量
の15%以上とすることが望ましく、また、請求項3に記
載しているように、ホットプレスによる熱圧条件を温度
80〜140 ℃、圧力1〜2Kg/cm2とすることが好ましい。
【0007】
【作用】フェノール樹脂水溶液を不揮発分40%以下に調
整しているので、該水溶液中の水分によって樹脂の縮重
合反応が抑制されて樹脂水溶液のポットライフを向上さ
せることができると共に、その粘度増大が防止されて親
水性である木質材の細胞壁などに該フェノール樹脂水溶
液が容易に浸入する。この時、木質材の含水率を予め15
%以下に調整しているので、その含浸が一層円滑に行わ
れる。次いで、フェノール樹脂水溶液を含浸させた木質
材は、含浸樹脂の硬化処理前に硬化が行われない程度の
温度下で材中の水分を乾燥、放散させるので、木質材か
ら大部分の水分が放出されて細胞内腔に空隙が形成され
ると共に水分の減少に伴って酸と樹脂とが反応し、樹脂
液が高粘度となって木質材から流出することなく材中に
残留する。
【0008】しかるのち、該木質材をホットプレスに挿
入して熱圧すると、伝熱が効率良く行われると共に、木
質材が熱盤によって反りや捩れの発生を防止されながら
木質材中に含浸している樹脂液が短時間で硬化し、硬化
後においても変形の生じない寸法安定性に優れた樹脂処
理木質材が能率よく製造し得るものである。また、予め
フェノール樹脂の含浸量を固型分換算で木質材重量の15
%以上になるように調整しておくことによって、防腐防
虫性並びに寸法安定性に優れた均質な樹脂処理木質材の
多量生産が可能となり、さらに、上記ホットプレスによ
る熱圧条件を温度80〜140 ℃、圧力1〜2Kg/cm2に設定
することによって、木質材の発色成分による着色やフェ
ノール樹脂の濃色化、表面の乾燥割れ、パンクの発生等
を防止しながら外観的にも優れた樹脂処理木質材を得る
ことができるものである。
【0009】
【実施例】次に、本発明の実施例を詳しく述べると、適
量の水の添加によって樹脂分が40%以下の濃度に調整さ
れたフェノール樹脂水溶液に、適量の酸を添加して木質
材に含浸させるための処理液を作製する。このように、
フェノール樹脂水溶液の樹脂分を40%以下に調整してい
るので、酸の存在においても多量の水分によってフェノ
ール樹脂の重縮合が抑制され、処理液のポットライフの
長期化が可能となると共に木質材への処理液含浸時には
その含浸が容易となる。なお、酸としては、トルエンス
ルフォン酸、ベンゼンスルフォン酸、フェノールスルフ
ォン酸、キシレンスルフォン酸、シュウ酸、ホウ酸、リ
ン酸等の酸を使用することができる。
【0010】次いで、この処理液を木質材中に含浸させ
る。この含浸方法としては減圧法、加圧法、減圧加圧注
入法によって行われる。また、処理液を含浸させる木質
材としては、角材や板材、中空材等の厚い製材品、集成
材、合板、単板のような薄板等のいずれであってもよ
く、その樹種も特に限定されないが、含水率が15%以下
に調整された材を使用する。詳しくは、合板や単板の場
合には含水率が10%以下に、製材品の場合には15%以下
に調整される。この含水率が低い程、処理液の含浸が容
易となるが、あまり低いと木質材が低含水率となるまで
乾燥するのに長時間を要するばかりでなく木質材に反り
や割れ等が発生して好ましくない。また、含水率が15%
以上の木質材では、処理液の含浸に長時間を要し、材中
の水分のバラツキに応じ処理液の含浸にもバラツキが生
じ易い。
【0011】上記のような含浸手段を用いて、木質材に
処理液を含浸させると、フェノール樹脂水溶液には多量
の水が存在しているので、含浸前や含浸時には、その水
分によって処理液中の酸とフェノール樹脂との高粘度化
が抑制され、処理液のポットライフを長くすると共に親
水性である木質材の細胞壁中などに処理液が容易に浸入
する。
【0012】この処理液は、木質材に対するフェノール
樹脂の含浸量が固型分換算で木質材重量の15%以上とな
るように含浸される。その理由としては、樹脂含浸木質
材の寸法安定性を評価する1つの事例として抗膨潤(収
縮)能(以下、ASEと称する)があげることができ、
このASEは(無処理材の容積膨潤(収縮)率−処理材
の容積膨潤(収縮)率)÷無処理材の容積膨潤(収縮)
率×100でもって示されてその率が高い程、寸法安定
性が良くなるためである。
【0013】本願発明者等が、フェノール樹脂の含浸に
よる木質材の重量増加率とASEとの関係を種々の樹種
の木質材によって実験したところ、樹種によっては多少
の変化があるが、概ね、図1に示すような関係が生じる
ことを確認したのである。即ち、この線図から明らかな
ように、樹脂含浸硬化処理された木質材の重量増加率が
15%以上となるようにフェノール樹脂の含浸量を調整す
ると、ASEが増加して50%以上となり、これを越えて
もASEは60%までしか増加せず、寸法安定性の良好な
樹脂含浸木質材が得られるものである。また、フェノー
ル樹脂含浸量の増加によってJISA9201に規定さ
れる木質材に優れた耐腐食性、耐防虫性を付与し得るの
である。
【0014】次に、上記のようにして処理液を含浸した
木質材は、含浸させたフェノール樹脂の硬化が行われな
い程度の温度下で一旦乾燥させられる。この際、乾燥温
度が熱風ドライヤー等のような高温であると、含浸樹脂
の硬化が促進すると共に木質材からの水分の蒸散が偏っ
て材に割れや変形が生じるので好ましくない。そのた
め、上記のように樹脂が硬化しない真空乾燥等の比較的
低温度で乾燥処理され、この結果、材中の大部分の水分
が外部に放散されて細胞内腔に空隙が形成されると共
に、水分の減少に伴って酸とフェノール樹脂水溶液とが
反応して高粘度となり、木質材から流出する虞れがなく
なる。なお、乾燥の程度は含水率で15〜25%とする。
【0015】このような状態に処理液を含浸させた木質
材は、次いでホットプレスに挿入されてその熱盤により
熱圧され、含浸樹脂を硬化させて樹脂処理木質材とす
る。この際、ホットプレスによる加熱温度が140 ℃を越
えると木質材の発色成分によって着色すると共にフェノ
ール樹脂が濃色化して外観を損ない、その上、表面に乾
燥割れが生じるので好ましくなく、又、加熱温度が80℃
以下では含浸樹脂の硬化に長時間を要して生産性が低下
するので、80〜140 ℃、好ましくは100 〜120 ℃の温度
条件によって加熱する。
【0016】一方、ホットプレスの圧力は高い方が含浸
樹脂が効果的に効果するが、その反面、厚さ減りが生じ
て製品が高比重化し、残留水分の蒸気化によりパンクす
る可能性が高くなるので、圧力は1〜2Kg/cm2の範囲内
で行うのが望ましく、圧締時間は1mm当たり3〜4分が
適当である。このように、フェノール樹脂液を含浸させ
た木質材はホットプレスによって熱圧されるので、木質
材に直接伝熱されて熱効率がよいばかりでなく、含浸樹
脂の硬化時間が短縮されて製造能率が向上し、その上、
熱盤間で挟持された状態で熱圧処理されるので、樹脂含
浸木質材の乾燥硬化に伴う反りや捩れの発生が抑制さ
れ、硬化後においても変形が生じない樹脂含浸硬化処理
木質材を得ることができる。
【0017】次に、上記のようにして得られた樹脂含浸
処理木質材(樹脂含浸率16%) と無処理の木質材との耐
朽性試験結果を表1に示す。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】上記耐朽試験は、供試菌として褐色腐朽菌
のオオウズラタケと、白色腐朽菌のカワラタケとを用
い、JISZ2119および(社)日本木材保存協会第
3号ー1979の試験方法に準拠して行った。また、耐
候操作は、試験体の約10倍の水中に室温(約25℃) で攪
拌しながら8時間浸せきし、その後約40℃の乾燥器中で
16時間乾燥させる操作を10回繰り返すことで行った。な
お、供試試験体として木口面が2×2cm、厚さ1cmの大
きさのブナ材を9個使用した。この表からも明らかなよ
うに、本発明の樹脂含浸処理木質材の重量減少率が極め
て小さく、耐朽性に優れているものである。
【0021】次に、本発明のフェノール樹脂含浸処理木
質材と無処理の木質材との野外試験結果を表3に示す。
これらの試験片としては、3×3×35cmのベイツガ材
を用い、日本木材保存協会規格第11号に準拠して土中
埋設による試験を行った。その結果、野外での3年間の
土中埋設にも拘わらず、本発明の樹脂含浸処理木質材
は、その表面の材色も殆ど変わらず、腐朽の発生も認め
られなかった。
【0022】
【表3】
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明の樹脂処理木質材の
製造方法によれば、含水率を15%以下に調整した木質材
に、適量の酸を添加してなる樹脂分40%以下のフェノー
ル樹脂水溶液を含浸させ、次いで、含浸させたフェノー
ル樹脂の硬化が行われない程度の温度下で木質材中の水
分を所定量以下となるように乾燥した後、該木質材をホ
ットプレスに挿入し、熱圧によって樹脂を硬化させるこ
とを特徴とするものであり、フェノール樹脂水溶液を不
揮発分40%以下に調整しているので、該水溶液中の水分
によって樹脂の縮重合反応を抑制することができて樹脂
水溶液のポットライフが向上すると共に、樹脂液の粘度
増大を防止して親水性である木質材の細胞壁などに容易
に浸入させることができ、その上、木質材の含水率を予
め、15%以下に調整しているので、その含浸が一層円滑
に行われて樹脂含浸処理時間の短縮を図ることができ
る。
【0024】さらに、フェノール樹脂水溶液を含浸させ
た木質材は、含浸樹脂の硬化処理前に硬化が行われない
程度の温度下で材中の水分を乾燥、放散させるので、木
質材から大部分の水分を放出することができて細胞内腔
を空隙に形成し得ると共に水分の減少に伴って酸と樹脂
とが反応し、樹脂液が高粘度となって木質材から流出す
ることなく材中に残留させることができる。従って、空
隙となった細胞内腔によって得られる樹脂処理木質材の
切削性を向上させることができると共に軽量化が図ら
れ、その上、材中に残留する爾後における樹脂液の硬化
処理が迅速に行える。
【0025】又、その硬化処理は、ホットプレスによる
熱圧によって行うものであるから、樹脂含浸木質材に対
する熱伝達が直接的に行われて熱効率が良く、木質材中
に含浸している樹脂液を先願例にくらべ1/4 という短時
間で硬化させることができて生産性が向上し、さらに、
ホットプレスの熱盤によって木質材に反りや捩れの発生
が防止されて硬化後においても変形の生じない樹脂処理
木質材を得ることができる。
【0026】また、予めフェノール樹脂の含浸量を固型
分換算で木質材重量の15%以上に調整しておくことによ
って、防腐防虫性並びに寸法安定性に優れた均質な樹脂
処理木質材の多量生産が可能となり、その上、上記ホッ
トプレスによる熱圧条件を温度80〜140 ℃、圧力1〜2
Kg/cm2に設定することによって、木質材の発色成分によ
る着色やフェノール樹脂の濃色化、表面の乾燥割れ、パ
ンクの発生等を防止しながら外観的にも優れた樹脂処理
木質材を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】樹脂処理木質材の抗膨潤(収縮)能と含浸樹脂
による重量増加率との関係を示す線図。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 含水率を15%以下に調整した木質材に、
    適量の酸を添加してなる樹脂分40%以下のフェノール樹
    脂水溶液を含浸させ、次いで、含浸させたフェノール樹
    脂の硬化が行われない程度の温度下で木質材中の水分を
    所定量以下となるように乾燥した後、該木質材をホット
    プレスに挿入し、熱圧によって樹脂を硬化させることを
    特徴とする樹脂処理木質材の製造方法。
  2. 【請求項2】 フェノール樹脂の含浸量が固型分換算で
    木質材重量の15%以上であることを特徴とする請求項1
    記載の樹脂処理木質材の製造方法。
  3. 【請求項3】 ホットプレスによる熱圧条件が温度80〜
    140 ℃、圧力1〜2Kg/cm2であることを特徴とする請求
    項1または2記載の樹脂処理木質材の製造方法。
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