JPH01174401A - 改質木材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明方法は木質材料を化学的に処理すると同時に木質
材料内の空隙中で充填物を高分子化させることにより、
木質材料の美観性等の特性を損なわずに木質材料の耐久
性、硬度、靭性等を改良する改質木材の製造方法に関す
る。

〔従来技術とその問題点〕

木質材料と合成樹脂を複合する方法には、大別して木質
材料内の空隙中に重合性物質を充填する方法（いわゆる
ＷＰＣと云われるもの）と、木質材料成分中の水酸基等
の官能基にオキサイド類、酸無水物を反応させてエーテ
ル化、エステル化する方法（いわゆる化学修飾木材）と
云われる方法がある。　上記重合性物質や化学修飾剤は
種々のものがあり、現在、耐久性や物性安定性の点から
強固な化学結合を有するエポキシ系化合物の研究が進め
られｔいる。即ち、前者ＷＰＣにあってはエポキシアク
リレートを木材中に含浸、硬化させるものであり、特開
昭６０−１４７３０３号公報に開示されているが、上記
エポキシアクリレートはプレポリマ“−の状態では遺粘
度で木質材料内への注入が困難であり、別途スチレン等
の木材成分と親和性の小さい溶媒等で希釈して注入させ
る必要があり、親水性である木材成分と反応しにくい。

そのため、樹脂の大部分は木質材料の空隙中でコポリマ
ーとして物理的に充填されているだけであり、硬度は増
すが、木材組織との密着性が悪いので軟性、可撓性が小
さくなり、クラックや白化が生じたり、切割加工性が悪
くなるという問題点があった。

一方、後者の化学修飾木材にも特願昭５９−９０４１号
公報のようにエポキシ化合物と木質材料中の水酸基とを
反応させるものがあるが、上記エポキシ化合物はビスフ
ェノールＡ−エピクロルヒドリンとのグリシジルエーテ
ル型のものであり、固型もしくは高粘度で木粉等の木材
小片と混練し、ロール操作を行い、フォーミング後熱圧
する事により、やっと木材と化学的結合を生じさせる事
が出来るものである。従って、木材ブロックや木材薄板
に含浸させる事は困難であり、まして木材内において木
材成分中の水酸基と化学修飾させ、木材の化粧性、加工
性を損なわずに改質することはできないという欠点があ
った。

そのため、発明者はあらかじめ化学修飾した後、重合性
物質を注入固化する方法（特開昭６０−２４２００２号
公報）により、耐汚染性や寸法安定性にすぐれた改質木
材を得ることを発明したが２段階の処理が必要であり、
生産性の点で問題点があった。

〔目　　　的〕

本発明は上記欠点に鑑みてなされたもので、その目的と
する処は木質材料内に容易に浸透し、木材成分中の活性
基と反応しつつ、自ら開環重合して高分子化し、木質材
料中に定着固化することにより、木質材料本来の化粧性
や切割加工性を損なわずに化学的に改質せしめて靭性を
付与し、長期にわたって耐久性や美観性を保持させる事
が出来る改質木材の製造方法を提供するにある。

（問題点を解決するための手段〕 本発明は上記問題点を解決するために；■木質材料にエ
ポキシ化高級脂肪酸エステルと該エポキシ基を活性化す
る触媒化合物とを含浸する。

■然る後、これを加熱して上記木質材料成分中の活性基
に上記エポキシ化高級脂肪酸エステルを開環付加させる
。

■これと同時に該木質材料内の空隙中で上記エポキシ化
高級脂肪酸同士を重合せしめて甲化させる。

；という技術的手段を採用している。

（作　　用〕 ■上記処理剤は低分子、低粘度であり、木質材料の活性
基との親和性を妨げる溶媒を使用することなく、容易に
木質材料内へ浸透し、木質材料成分中の活性基と接触し
得る状態になる。

■加熱により、エポキシ化高級脂肪酸エステルは木材成
分と容易に反応し化学修飾するとともに、木質材料内の
空隙中でエポキシ化高級脂肪酸同士が開環付加し高分子
化する。

０以上のような化学修飾と樹脂充填の反応が一回の操作
で完了する。

■その結果、上記化学修飾処理により木材成分間にあた
かも滑剤が浸入した様になる。

■上記高分子化により木質材料空隙中にあたかも油脂が
擦り込まれた様になる。

■上記高分子は木材成分と化学的に結合されている。

〔実　施　例〕 以下、本発明について詳述する。

改質木材について今迄種々研究を行った結果、木質系素
材にエポキシ化高級脂肪酸エステルを含浸すると、該化
合物は木質系素材に容易に浸透し、触媒の使用下で加熱
すると■木質素材の活性基（主としてヒドロキシル基）
にエポキシ環が開環付加し、■更に反応を進めると高分
子化してエポキシ化高級脂肪酸エステル同士は木質系素
材の空隙中に一体固化され、しかも木質感は十分に保持
していることを見出して本発明を完成した。即ち本発明
は木質系素材にエポキシ化高級脂肪酸エステルのエポキ
シ基が木質素材中の活性基（主としてヒドロキシル基）
に開環付加反応する事を促進する触媒を溶解せしめたも
のを含浸して加熱するか、更にはエポキシ基の開環付加
反応を促進するだけの触媒量の酸又はアミン、゛金属ア
ルコキシドを予め含浸した木質系素材に、エポキシ化高
級脂肪酸エステルを含浸して加熱固化せしめる事により
達成する事が出来る。

本発明に使用し得る木質系素材はブロック状又は板状そ
の他木材小片等何れの形態のものであってもよいが、木
材薄板が生産性９作業性、経済性の点から好ましく、又
、反応剤の無駄な消費を避け、効率良く反応を進めるた
めには材中の水分は工業的に可能な限り、一定水分（含
水率ｌＯ％）以下に保持したものがよい。

エポキシ化高級脂肪酸エステルにはエポキシ化アマニ油
、エポキシ化大豆油などのトリグリセライド類やアマニ
油脂肪酸、大豆油脂肪酸のモノエステルのエポキシ化物
などがある。これらは低粘度であり、水酸基等との反応
性を高いもので単独、又は混合して使用することができ
る。

尚、上記エポキシ化合物にビスフェノールＡのグリシジ
ルエーテル、フェノールノボラック、タレシーフレノボ
ラックのグリシジルエーテル、グリシジルメタアクリレ
ート、アリルグリシジルエーテル、グリシジルフェノー
ルなどやその他着色剤等をエポキシ化高級脂肪酸エステ
ルの含浸性や木材成分との反応性を阻害しない範囲で併
用する事も出来る。

化学修飾反応を促進する触媒は、ルイス酸類、三級アミ
ン、ホスフィン、スチビン化合物などである。例えば、
三弗化硼素、モノエチルアミン錯塩、ジメチルベンジル
アミン、トリエチルアミン、トリフェニルホスフィン、
トリフェニルスチビンなどである。これらは木質系素材
に予め含浸しておくか又はエポキシ化高級脂肪酸エステ
ルに溶解しておいて使用する。又、金属のアルコキシド
であるテトライソプロポキシチタネート、アルミニウム
トリイソプロポオキサイドなども有効である。

本発明の実施の態様は、木質材料の形態に゛よって左右
されるが、基本的には被処理木質材料を含水率０．２〜
１０％に乾燥して、これを含浸槽に入れ、エポキシ化高
級脂肪酸エステル類を誠圧、零圧、含浸した後、熱圧プ
レスや熱気によりて６０〜１５０°Ｃに加熱して反応を
せしめる。反応は数分乃至数時間で進行する。

上記のように本発明においては、充填処理液が低粘度で
あって、溶媒による希釈が不要であり、しかも副生物質
を生じないので、溶媒除去工程や洗浄工程が不要なだけ
でなく、社内での均一固化が可能であって材のクラック
や樹脂の偏在化が防止できる。

又、充填処理液は木材成分と反応する一方で高分子化し
て固化一体化しているので、水や熱で他に移行したり溶
脱することがなく、長期にわたり良好な外観、靭性を保
持することができる。しかも表面にラッカーやウレタン
等の樹脂塗装しても、はじけることがなく、美麗に塗装
を施すことができる。　　　゛ （実施例１） 厚さ３−１巾１００　ｍ、長１００　ｔｍのナラ単板１
０枚を１０５℃で２時間乾′燥し、含水率を３％とした
。

次いでエポキシ化アマニ油（エポキシ酸素９．２％含有
）１００重量部に３重量部のテトライソプロポキシチタ
ネートを溶解して含浸液とし、乾燥ナラ単板に減圧注入
した。注入率は約７０％であった。

この単板を熱プレスで１４０″Ｃで１０分間反応させ、
硬化を進めた。処理単板は濡れ色のオイルフィニツシユ
の外観を有し、水、熱、アルコールなどによって内容物
が溶脱することもなく、無処理生材程度の靭性があり、
又、ノコギリやナイフでシャープな切削面が形成でき加
工性にも優れていた。

（実施例２） 厚さ３ｆｉ、巾１００ｆｉ、長１００鶴のローズウッド
単板１０枚を１０５°Ｃで２時間乾燥し、含水率を２％
とした。次いでエポキシ化アマニ油（エポキシ酸素９．
２％含有）１００重量部に２重量部の三弗化硼素モノエ
チルアミン錯塩を溶解し、乾燥ローズウッド単板５枚に
減圧注入した。注入率は約６０％であった。この単板を
オープン内で１４０°Ｃで３時間反応させ、硬化を進め
た。処理単板は深みのあるローズウッドの美しい木目を
明瞭に発現すると同時に濡れ色のオイルフィニツシユの
外観を呈して靭性に冨み、加熱、水、アルコール等で内
容物が溶脱する事もなく、ノコギリでの加工性、ウレタ
ン樹脂等の塗料による塗装性も良好であった。

〔効　　果〕

本発明は畝上のように、木質材料にエポキシ化高級脂肪
酸エステルと該エポキシ基を活性化する触媒化合物を含
浸し、加熱して上記木質材料成分中の活性基に上記エポ
キシ化高級脂肪酸エステルを開環付加させると共に該木
質材料の空隙中で上記エポキシ化高級脂肪酸同士を重合
せしめて固化させた改質木材の製造方法に係るものであ
るが、ここでは従来のグリシジルエーテルタイプのエポ
キシと異なり、内部オレフィンエポキサイドであるエポ
キシ化高級脂肪酸エステルを用いるので、木材成分中の
水酸基等の活性基と反応性が高く、容易に化学修飾する
と共に材内で開環付加重合して高分子化し、空隙内面に
固化一体化するものである。

又、上記充填処理剤は低分子、低粘度であり、木質材料
の活性基との親和性を妨げる溶媒を使用する必要がなく
、容易に木質材料内へ浸透させる事が出来るだけでなく
、副生物質も生じないので従来のような溶媒除去工程や
洗浄工程が不要になり、生産性が大幅に向上するもので
ある。

又、上記エポキシ化高級脂肪酸エステルが木材成分と反
応するとあたかも、木材成分間に滑剤が侵入した様にな
り、木質材料の変形応力が減じられ、可塑剤を用いなく
とも靭性が付与されてクラックが生じにくくなる。

又、木質材料の空隙中に固化一体化されたエポキシ化高
級脂肪酸同士の高分子体があたかも油脂を木質材料空隙
に擦り込んだ様な状態となるので、オイルフィニツシユ
の如く撥水性があり、しかも毛羽立ちが押さえられた深
みのある濡れ色の外観を呈する。

又、このように処理液は木材成分と反応する一方で、木
材空隙内で高分子化しているので水やアルコール等で溶
出することなく長期にわたり性能を維持でき、耐久性も
良好である。

更に、木質材料にエポキシ化高級脂肪酸エステルと該エ
ポキシ基を活性化する触媒化合物を含浸し、加熱して上
記木質材料成分中の活性基に上記エポキシ化高級脂肪酸
エステルを開環付加させると共に、該木質材料空隙中で
上記エポキシ化高級脂肪酸同士を重合せしめて固化させ
るので、化学修飾と樹脂注入並びに材内の反応が一回の
操作で完了するので、生産性を大幅に向上させる事が出
来る。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）木質材料に、エポキシ化高級脂肪酸エステルと該
   エポキシ基を活性化する触媒化合物を含浸し、加熱して
   上記木質材料成分中の活性基に上記エポキシ化高級脂肪
   酸エステルを開環付加させると共に該木質材料内の空隙
   中で上記エポキシ化高級脂肪酸同士を高分子化せしめて
   固化させて成る事を特徴とする改質木材の製造方法。
2. （２）エポキシ化高級脂肪酸エステルがアマニ油、大豆
   油のエポキシ化物である事を特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の改質木材の製造方法。
3. （３）エポキシ化高級脂肪酸エステルがアマニ油、大豆
   油等の高級不飽和脂肪酸エステル類をエポキシ化したも
   のである事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   改質木材の製造方法。
4. （４）木質材料がブロック状又は薄板状である事を特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の改質木材の製造方
   法。
5. （５）触媒化合物がテトライソプロポキシチタネートで
   ある事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の改質
   木材の製造方法。