JPH01196302A - 木材の化学的処理方法 - 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〕 本発明は、木材本来の化粧性や切削性を維持しつつ、木
質材に難燃性、態度、寸法安定性を付与する木材の化学
的処理方法に関するものである。

（従来の技術とその問題点〕 木材に硬度や耐摩耗性、寸法安定性等の物性を付与する
手段として、従来から木質材内の空隙部に樹脂やその他
の化合物を充填する所謂、樹脂注入法が広く知られてい
る。

この方法よれば、ポリエステルやアクリル等の合成樹脂
液の注入固化によって木材に硬度等の物性を付与するこ
とができるが、難燃性を付与することができない。

難燃性を付与するために、木材に水溶性の無機化合物を
含浸させることが知られているが、潮解したり溶出した
りして耐久性が損なわれることになる。

このため、特開昭６１−２４６００３号公報に開示され
ているように、混合することにより所望の不溶性不燃性
無機化合物を生じさせる２種の水溶性無機化合物を木材
中に順次含浸、混合させて不溶性不燃性無機化合物を分
散、定着させることが行われている。

しかしながら、この方法は、単に木材空隙内に上記処理
液の反応により析出した水不溶性の無機化合物を物理的
に充填させているだけであるために、微粉化して脱落し
たり表面が白化するという問題点がある。

又、処理液は汚染されるので、工業的に種々な工程を加
えなければならない。そこで、これを更に改良するため
に、難燃性樹脂類を含浸させて安定化する方法も検討さ
れているのが現状である。

〔発明の目的〕

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、木
質材に難燃性を付与する水可溶性ラジカル重合性有機酸
金属塩を含浸させて木質材内で木質材成分と金属塩とを
一体化させて水不溶性となし、木材の改質を図ることを
目的とするものである。

〔発明の開示〕

本発明者等は、上記目的を達成するために、種々研究を
行った結果、ラジカル重合性有機酸金属塩を必須成分と
する水可溶性ラジカル重合性化合物が水の存在下で木材
成分中の水酸基等の活性基と結合することに着目し、金
属架橋を持ったポリマーを木材中で生成させて木材と強
固に一体化させること、及び、ぎらには該ラジカル重合
性有機酸金属塩と水溶性無機酸塩類とがイオン交換反応
することに着目し、該不溶化した金属架橋ポリマーと水
溶性無機酸塩類を組み合わせて木材中に含浸させること
により、極めて優れた木材の改質効果が得られることを
見出して本発明に到達したものである。

即ち、本発明は、木質材に水可溶性のラジカル重合性有
機酸金属塩を必須成分とする水可溶性カシカル重合性化
合物水溶液を含浸させ、保水状態で重合反応させること
を特徴とする改質木材の製造方法、及び、木質材に水可
溶性のラジカル重合性有機酸金属塩を必須成分とする水
可溶性ラジカル重合性化合物水溶液を含浸させ、保水状
態で重合させた後、水溶性無機酸塩類を含浸させること
を特徴とする木材の化学的処理方法に係るものである。

本発明方法において使用されるラジカル重合性有機酸金
属塩は、（メタ）アクリル酸の金属塩が最も一般的であ
り、中でも、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウ
ム、アクリル酸亜鉛、アクリル酸バリウム、アクリル酸
カルシウム、アクリル酸マグネシウム、アクリル酸アル
ミニウムなどの酸性塩は好都合に使用することができ、
特に、前記アクリル酸亜鉛、アクリル酸バリウム、アク
リル酸カルシウム、アクリル酸マグネシウム、アクリル
酸アルミニウム等の多価のラジカル重合性有機酸金属塩
は、重合するとそれ自体でも不溶化し、耐水性が良好で
ある。

本発明の実施態様は種々あるが、通常はラジカル重合性
を機酸金属塩の水溶液を濃度２０〜５０％程度でｐＨ２
〜６程度として調製する。

又、上記ラジカル重合性有機酸金属塩の水溶液単独でも
よいが、さらに他の水可溶性のラジカル重合性化合物を
混入した水溶液は、−層強固な木質材との一体化が図ら
れ、改質効果が向上するので使用することがある。

このような水可溶性のラジカル重合性化合物としては、
グリセリンのジ（メタ）アクリレート、トリメチロール
プロパンジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロ
パントリアクリレート、ポリエチレングリコールモノ（
メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ
）アクリレートなどの化合物が架橋剤の役割も果たして
使用することができる。

上記水可溶性のラジカル重合性化合物をラジカル重合性
有機酸金属塩１００部に対し、０〜１０重量部の割合に
加える共に、これらの化合物の水溶液の重合開始剤とし
て過硫酸アンモニウム、過硫酸カリ、過酸化水素などの
水溶性過酸化物を使用して上記の化合物の総量に対し、
０．０１〜５．０重量部を水溶液中に加える。

尚、上記重合開始剤は予め木材中に含有させておいても
よい。

次いで、この水溶液を薄板、小片、ブロック等の木材に
常圧、又は、減圧、加圧等の組み合わせによって含浸さ
せる。

この場合、木材がブロックのように肉厚形状のものであ
れば、その表層部のみに難燃性を付与する目的で常圧下
での浸漬処理のような表面処理方法を採用してもよい。

上記水溶液を木質材に含浸後、直ちに、又は放置養生し
た後、できる限り水分が飛散しない状態で加熱重合する
。

具体的には、木質材をアルミ箔やポリエチレン、ポリエ
ステルフィルム等で被覆し、オーブン加熱やオートクレ
ーブ加熱するか、又はホットプレスで両面加熱する。又
、オートクレーブ中で蒸煮により加熱してもよい。

この際、加熱温度は保有水分によりバンクが生じないで
重合反応が進行するゆるやかな条件とすることが望まし
く、６０〜１５０°Ｃ１好ましくは８０〜１１０°Ｃ程
度である。

このように保水状態で重合反応を生じさせるのは、木材
成分中の水酸基等の活性基とラジカル重合性有機酸金属
塩とが付加反応することにより木材成分の側鎖に高分子
化合物を修飾させることができることに着目したからで
ある。

こうして保水状態での重合反応後、引き続いて又は別途
に適当な含水率まで木質材を乾燥させる。

以上の方法が本発明における第１番目に記載した改質木
材の製造方法であり、処理液が水溶液であるから、木質
材を膨潤させながら木質材内の微小空隙まで浸透すると
共に水の存在下でラジカル重合性有機酸金属塩と木材成
分中の活性基とが付加反応するために、木材成分に高分
子化合物が修飾されると同時に木材空隙中に充填されて
水不溶性の有機酸金属塩ポリマーが木質材に含有される
ことになり、難燃性が付与されるものである。

特に、多価金属の有機酸塩ポリマーは架橋された形とな
り、水不溶の高分子を形成すると共に木質材を修飾して
いるので、木質材と強固に一体化して木質材の通常の使
用状態では上記高分子が溶出することがなく、難燃性等
の性能が長期間維持される。又、このように改質された
木材は、湿度を保持する効果もあり、寸法安定化が図れ
ると共に割れ防止作用も奏するものである。

次に、本発明における第２番目に記載の方法について説
明すると、この方法は、第１番目に記載の方法によって
得られる改質木材の耐久性や難燃性を更に向上させると
共に防腐、防虫性を木質材に付与するためになされたも
のである。

即ち、第１番目の発明において、木質材に処理液を含浸
させて保水状態で重合させた後、引き続いて、又は木質
材を適当な含水率に調整した後、この木質材に水溶性無
機酸塩類を含浸させてイオン交換反応を行わせることに
より上記水溶性無機酸塩も不溶化し、固定することを特
徴とするものである。

上記水溶性の無機酸塩類としては、塩化カルシウム、リ
ン酸ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水
素ナトリウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水
素アンモニウム、リン酸水素アンモニウムナトリウム、
硫酸アルミニウム、硫酸亜鉛、ケイ酸ナトリウム、ケイ
酸カリウム、塩化マグネシウム、塩化バリウム、塩化亜
鉛、ホウ酸ナトリウムなどがあり、難燃性の他にも防虫
防腐性、硬度、外観等の種々の目的に応じて単独又は二
種以上混合して使用できる。

このような水溶性無機酸塩類を上記木質材に含浸させる
と、木質材中のラジカル重合性有機酸金属塩ポリマーと
この水溶性無機酸塩類とがイオン交換反応などを行って
金属架橋をもったポリマーと無機酸塩類が木材中に不溶
化して定着し、木質材の難燃性を向上させるばかりでな
く、耐久性を大幅に向上させることができるものである
。

次に、本発明の実施例を示す。

〔実施例１］ ｐＨ２のアクリル酸アルミニウム３０％の水溶液に０．
３％の過硫酸アンモニウムを加えて含浸液とした。この
含浸液を厚さ２ｎｕｗのへイツガ単板に３０Ｔ０■の減
圧下で含浸し、この含浸処理単板をアルミ箔にて被覆し
て２４時間放置後、１０５°Ｃで３時間重合反応を行い
、その後、同じ温度で２時間乾燥した。

こうして得られた処理単板は極めて硬く、重量増加率は
４３％で、防虫性、難燃性を有し、自然なベイツガの外
観を備えていた。

〔実施例２］ ｐＨ５のアクリル酸亜鉛３０％水溶液に３０％過酸化水
素水２％を加えたものを含浸液として、３ｍｍ厚さのベ
イマツ単板に３０Ｔ０ＲＲの減圧下で含浸し、この含浸
処理単板をアルミ箔にて被覆し、２４時間放置後、１０
５°Ｃで３時間重合反応を行い、その後、同じ温度で２
時間乾燥した。

こうして得られた処理単板は極めて硬く、重量増加率は
４３％で、防虫性、難燃性を有し、ベイマツの自然な外
観を備えていた。

［実施例３〕 ｐＨ６のアクリル酸ナトリウム５０％水溶液に２％のト
リメチロールプロパントリアクリレートを溶解し、更に
重合開始剤として０．５％の過硫酸アンモニウムを溶解
したものを含浸液とし、この含浸液を厚さ２■のベイツ
ガ単板に３ＱＴＯＩＩＫの減圧下で含浸した。この含浸
処理単板をアルミ箔で被覆し、常温で２４時間放置後、
１０５°Ｃで３時間重合反応し、引き続き塩化亜鉛２０
％、ホろ砂３％の水溶液に浸漬し、再度、３０ＴｏｌＫ
における該水溶液の減圧含浸と２４時間の熟成を行った
のち水洗し、１０５　’Ｃ１２時間の乾燥を行ったとこ
ろ、防虫性を有する硬質で難燃性の処理単板を得た。

〔実施例４〕 ｐＨ５，５のアクリル酸バリウム５０％水溶液に５％過
酸化水素水１％（対重合性塩）を加えたものを含浸液と
して、この含浸液を１１厚さのベイツガ単板に３０Ｔ０
１１Ｒの減圧下で含浸液を含浸させたのち、この単板を
アルミ箔にて被覆し、２４時間放置後、１０５°Ｃで３
時間重合反応を行い、その後、同じ温度でアルミ被覆を
除いて２時間乾燥した。

こうして得られた処理単板は木目の白線模様が美麗であ
り、しかも、極めて硬く、重量増加率は８５％で、防−
土性、難燃性を有し、床材として優れたものであった。

〔実施例５〕 上記実施例４で得た処理単板を飽和リン酸二水素アンモ
ニウム水溶液に含浸し、２４時間放置後、さらに乾燥し
た。

こうして得られた処理単板は、重量増加率は９５％で、
防虫性、難燃性を有し、木目の白色模様はさらに美敷く
強調されていた。又、この単板を蒸留水に２４時間浸漬
して乾燥後の減量を調べたところ、約２％であり、含浸
剤は安定化されていた。

〔発明の効果〕

以上のように本発明の木材の化学的処理方法によれば、
水溶性ラジカル重合性有機酸金属塩などの化合物が水の
存在下で木材成分中の水酸基等の活性基と結合して金属
架橋を持ったポリマーを木材中で生成し、木材と強固に
一体化して木材に長期間に亘る難燃性を付与することが
できると共に寸法安定性、硬度、割れ防止等の向上を図
ることができるものであり、さらに、上記ラジカル重合
性を機酸金属塩と水溶性無機酸塩類とをイオン交換反応
などさせることによって水溶性無機酸塩を不溶化し、そ
の状態で固定することにより木材の耐久性や難燃性を更
に向上させることができると共に防腐、防虫性等を木材
に付与することができるものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、木質材に水可溶性のラジカル重合性有機酸金属
   塩を必須成分とする水可溶性ラジカル重合性化合物水溶
   液を含浸させ、保水状態で重合反応させることを特徴と
   する木材の化学的処理方法。
2. （２）、木質材に水可溶性のラジカル重合性有機酸金属
   塩を必須成分とする水可溶性ラジカル重合性化合物水溶
   液を含浸させ、保水状態で重合させた後、水溶性無機酸
   塩類を含浸させることを特徴とする木材の化学的処理方
   法。