JP3329520B2 - 木質材の改質処理方法 - Google Patents

木質材の改質処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は木質材とプラスチックス
を複合化(WPC化)すると同時に木質材を化学修飾し
て木質材の欠点の一つである耐水、寸法安定性を改良す
る処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、プロピレンオキサイド、ブチ
レンオキサイドなどをアルカリ性触媒の存在下で木質材
と反応させて木質材の水による寸法変化を抑制すること
は良く知られている。これは木質材中のヒドロキシル基
がアルキレンオキサイドと反応してヒドロキシアルキル
エーテル化されて膨潤するためであるといわれている。
このような木質材の寸法安定化処理方法以外に、ホルマ
リンによる木質材中のヒドロキシ基との反応によって架
橋構造を形成することによる寸法安定化や、無水酢酸に
よるアセチル化により木質材中の親水基を少なくし、耐
水、寸法安定性を向上することなども行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
処理反応は、何れも圧力容器中で行ったり、多量の副生
反応物の除去に多くの工程を必要とするなど、工業的に
実施するには種々な問題点がある。又、アセチル化木材
は未だ耐汚染性が不充分なので、更に液状樹脂を注入硬
化してプラスチックと木質材を複合化することにより木
質材を高性能化することも行われているが、このように
して得られた製品は極めて優れた性能を発揮する反面、
その処理工程が複雑なため生産性が悪く、高価になると
いう欠点を避けることができない。
【0004】一方、脂肪族環状炭酸エステルは高沸点の
溶媒であると同時に、活性水素をもった化合物にはヒド
ロキシアルキル化剤として反応することが知られている
が、木質材に反応せしめた例は無く、例えば、特開平2
ー106302号公報には炭酸エステル類を有効成分と
する木材の安定化処理剤を木材に注入又は塗布して木材
に寸法安定性を付与することが提案されているが、積極
的に木材との反応を行わせようとする試みはなく、従っ
て、これらの処理剤は水中に浸漬すると容易に溶出して
効果を失ってしまうものである。
【0005】本発明は上記のような問題点に鑑みてなさ
れたもので、木質材を化学修飾すると同時にプラスチッ
クと木質材を複合化することができ、加工工程が容易で
WPC化と水による寸法安定性能の向上を同時に得られ
る木質材の改質処理方法の提供を目的とするものであ
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、本発明の木質材の改質処理方法は、液状不飽和ポリ
エステル樹脂組成物や液状ポリエステル(メタ)アクリ
レート樹脂組成物などの硬化性液状樹脂組成物にエチレ
ンカーボネート、プロピレンカーボネート等の脂肪族環
状炭酸エステルおよび反応触媒を溶解して木質材に浸透
させた後、硬化反応を行わせて木質材と一体化すること
を特徴とするものである。
【0007】
【作用】木質材に環状炭酸エステルが添加された硬化性
液状樹脂組成物を含浸させ、加熱加圧処理等により硬化
処理することにより、樹脂組成物が木質材内で硬化して
WPC化するとともに環状炭酸エステルが木質材中のヒ
ドロキシル基と反応し、木質材が化学修飾されて耐水性
および寸法安定性が良好な木質材を得ることができる。
【0008】
【実施例】次に、本発明の実施例を詳しく述べると、木
質材に含浸させる硬化性液状樹脂組成物としては従来よ
り公知である、.液状不飽和ポリエステル樹脂組成
物、.液状ポリエステル(メタ)アクリレート樹脂組
成物、.液状エポキシ(メタ)アクリレート樹脂組成
物、.液状ウレタン(メタ)アクリレート樹脂組成
物、.各種モノマー、多官能モノマーの混合液、.
マクロモノマー、架橋剤モノマーの混合組成物、.カ
チオン重合性オリゴマーとモノマーの混合組成物、.
酸硬化剤を用いる液状エポキシ樹脂組成物などである。
【0009】これら組成物の夫々の代表例として、次の
ようなものを挙げることができる。 の液状不飽和ポリエステル樹脂組成物としては、無水
マレイン酸やフマール酸と変性用のフタール酸類とグリ
コールをエステル化して得られる、所謂不飽和ポリエス
テルオリゴマーをスチレンモノマーなどに溶解した組成
物で、二塩基酸、グリコールを変えることにより多種類
のものが市販されている。
【0010】の液状ポリエステル(メタ)アクリレー
ト樹脂組成物としては、(不飽和)ポリエステルオリゴ
マーの未端基をヒドロキシル基、或いはカルボキシル基
としておいてヒドロキシル基の時は(メタ)アクリル酸
でエステル化し、カルボキシル基の時はヒドロキシアル
キル(メタ)アクリレートや、グリシジルメタアクリレ
ートを反応させ、これをスチレンや(メタ)アクリル酸
エステルモノマーなどに溶解した組成物。
【0011】の液状エポキシ(メタ)アクリレート樹
脂組成物としては、ViC ーエポキシ化合物、例えば、ビ
スフエノールAのジグリシジルエーテル化合物に(メ
タ)アクリル酸を反応させて、スチレンモノマーや(メ
タ)アクリル酸エステルモノマーなどに溶解した組成
物。市販品はビニルエステル樹脂とも呼ばれている。
【0012】の液状ウレタン(メタ)アクリレート樹
脂組成物としては、イソシアネートプレポリマーのイソ
シアネート基にヒドロキシアルキル(メタ)アクリレー
トを反応させて、スチレンモノマーや(メタ)アクリル
酸エステルモノマーなどに溶解した組成物。
【0013】の各種モノマー、多官能モノマーの混合
液としては、多官能(メタ)アクリレートである各種グ
リコールと(メタ)アクリル酸のジエステル、三官能の
アルコールと(メタ)アクリル酸とのトリエステルなど
とスチレンモノマーや(メタ)アクリル酸と一価アルコ
ール類とのエステルモノマーなどの混合溶液組成物。
【0014】のマクロモノマー、架橋剤モノマーの混
合組成物としては、(メタ)アクリレートマクロモノマ
ー、スチレンマクロモノマー、未端(メタ)アクリレー
トのシリコーンマクロモノマーなどと少量の架橋剤とし
ての多官能(メタ)アクリレートとスチレンモノマー、
(メタ)アクリルエステルモノマーなどより成る組成
物。
【0015】のカチオン重合性オリゴマーとモノマー
の混合組成物としては、キシレン樹脂、フエノールノボ
ラック樹脂、石油樹脂などをジビニルベンゼン、スチレ
ンなどに溶解した組成物。
【0016】の酸硬化剤を用いる液状エポキシ樹脂組
成物としては、メチルテトラヒドロ無水フタール酸を硬
化剤とするビスフエノール型エポキシ樹脂組成物。
【0017】次に、上記硬化性液状樹脂組成物に添加、
溶解させる脂肪族環状炭酸エステルの代表例としては、
エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートであ
る。これらの炭酸エステルは、硬化性液状樹脂組成物10
0 重量部に対し10重量部以上の割合で配合する。この配
合量が少ないと効果が現れ難い。
【0018】硬化性液状樹脂組成物を硬化させるには夫
々の樹脂組成物に最適な硬化触媒が必要である。例え
ば、基本樹脂がラジカル重合型の場合はラジカル重合触
媒とイオン重合触媒を併用する。ラジカル重合触媒とし
ては在来より公知の有機過酸化物やアゾビス化合物など
が全樹脂組成物を100 重量部として0.1 〜2.0 重量部程
度使用するのがよい。イオン重合触媒はあまり強力なも
のは木質材を傷めたりするので、使用を差し控えるべき
であり、pートルエンスルホン酸、mーキシレンー4ー
スルホン酸、ルイス酸の金属塩などが良い。使用量は樹
脂組成物100 重量部に対して0.1 〜2.0 重量部程度が良
い。カチオン重合型樹脂の場合はカチオン重合触媒単独
で良い。エポキシ樹脂の場合は触媒としてルイス酸やブ
レンステッド酸の塩などが使用できる。
【0019】本発明実施の態様には種々な方法がある
が、最も典型的なのは予め乾燥した木質材に減圧又は減
圧加圧下で前記のように、各必要成分が添加調整された
硬化性液状樹脂組成物を含浸してから加圧加熱硬化する
ことにより達成する。木質材の形状は板、柱、単板、木
粉、木繊維など何れも適用可能であり、樹種についても
選ぶところはない。木繊維、木粉などでは適当なる型を
使用すると低比重の成形体とすることもできる。
【0020】木質材に含浸させた液状樹脂組成物の硬化
温度は90℃〜200 ℃の範囲内で行われ、80℃以下では硬
化に長時間を要することになり、又、200 ℃以上でも木
質材の分解が促進されるので好ましくない。従って、最
も好ましい硬化温度は110 ℃〜160 ℃である。又、加圧
は接触圧程度から100Kgf/cm2程度まで木質材の形状に応
じて適当に選定することができ、一般に、単板などの板
状物では接触圧から30Kgf/cm2 である。又、木繊維、木
粉などで成形物を得たい時には20Kgf/cm2 〜100Kgf/cm2
と圧力を高くするのが好ましい。硬化時間は数分〜数時
間の範囲で行われ、硬化温度と硬化剤の種類と使用量に
対応して変化する。以下、本発明の具体的な実施例と比
較例とについて述べるが、これらの実施例は本発明の全
てを代表するものではない。
【0021】実施例 1 硬化性液状樹脂組成物としてイソシアネート基4.5 %を
含むウレタンプレポリマーにヒドロキシエチルメタアク
リレートをイソシアネート基に対し概ね当量に添加して
反応せしめた後、これをスチレンモノマーに溶解したア
クリルウレタン樹脂100 重量部、エチレンカーボネート
30重量部、tーブチルパーオキシー2ーエチルヘキサノ
エート(50%液)1重量部、mーキシレンー4ースルホ
ン酸0.1重量部より成る組成物を用い、この組成物にス
プルースの30mm×20mm×4mmの柾目切片を5ケ宛浸漬
し、減圧後、常圧に戻して放置して含浸し、130 ℃、5
Kgf/cm2 で30分保持して硬化し、更に、105 ℃のオーブ
ンで2時間後硬化した。各切片の平均樹脂含有率は136
%であった。
【0022】比較例 又、対比例として上記液状樹脂組成物においてエチレン
カーボネートとmーキシレンー4ースルホン酸を除いた
以外は全て同じ硬化性液状樹脂組成物を用いて同じく樹
脂含浸試験片を5ケ宛作製した。樹脂含有率の平均は11
0 %であった。
【0023】このようにして得た本発明実施例と比較例
との試験切片を水道水中に常温で24時間浸漬し、膨潤せ
しめた時の寸法を測定して膨潤率を求め、夫々無処理試
片のものと比較して抗膨潤率(以下、ASEとする)を
求めた。その結果、本発明実施例の処理試片はASE1
回目84%、2回目ASE63%で、その後も変化は無かっ
た。対比例のASEはそれぞれ14%、17%であった。
又、実施例の含浸切片は樹脂複合化されWPCの特色を
全て具備していた。
【0024】実施例 2 実施例1の硬化性液状樹脂組成物のエチレンカーボネー
トをプロピレンカーボネートに置き換えた硬化性液状樹
脂組成物を用い、この組成物に40mm×20mm×4mmの松の
柾目切片を浸漬し、減圧後、常圧に戻して含浸し、130
℃、5Kgf/cm2、30分硬化後、105 ℃オーブンで2時間
後硬化して処理片を得た。実施例1と同様、水による膨
潤率を無処理材と比較してASE52〜58%を得た。処理
片の含樹脂率は平均105 %であり、WPCの特性を具備
していた。
【0025】実施例 3 C14〜C17アルキルメタアクリレート40重量部、スチレ
ンモノマー30重量部、トリメチロールプロパントリメタ
アクリレート20重量部、プロピレンカーボネート20重量
部、tーブチルパーオキシー2ーエチルヘキサノエート
(50%液)1重量部、mーキシレンー4ースルホン酸0.
1 重量部より成る組成物を硬化性液状樹脂組成物として
用い、この組成物を40mm×20mm×4mmの松の柾目切片5
片に減圧、常圧により含浸し、130 ℃、5Kgf/cm2、30
分硬化してから105 ℃、2時間後硬化して処理片を作成
した。この処理片の樹脂含有率を86〜92%であった。
【0026】比較例 一方、プロピレンカーボネートとmーキシレンー4ース
ルホン酸のみを欠く処理液に同じく松の柾目切片5片を
同上の処理で含浸し、同じく樹脂硬化単板を作製した。
この単板の樹脂含量は100 〜106 %であった。このよう
にして得た試片を実施例1と同様にして水による膨潤率
を求め、無処理材と比較した。本発明実施例の処理片で
はASEが約50%であったが、比較例ではASEが約9
%であった。また、このようにして得た処理片はWPC
の特長を全て具備していた。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明の木質材の改質処理
方法によれば、硬化性液状樹脂組成物に環状炭酸エステ
ルおよび反応触媒を溶解して木質材に浸透せしめたる
後、硬化反応を行わせるものであるから、水や湿気の影
響に対して寸法安定性に優れたWPCが一段の反応工程
で容易に得ることができ、工業的に極めて有効である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 充 大阪市北区中之島2ー3ー18 大建工業 株式会社内 審査官 長井 啓子 (56)参考文献 特開 平2−106302(JP,A) 特開 昭61−163804(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B27K 3/15

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硬化性液状樹脂組成物に環状炭酸エステ
    ルおよび反応触媒を溶解して木質材に浸透せしめたる
    後、硬化反応を行わせて木質材と一体化することを特徴
    とする木質材の改質処理方法。
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