JPH01225502A - 改質木材 - 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〕 本発明は水酸基又はアルコキシル基を官能基とするシリ
コーン樹脂中間体を必須成分とする熱硬化性樹脂を木質
素材に含浸して該熱硬化性樹脂組成物と木材とを一体化
して固化せしめることを特徴とする滑り性、澄水性、耐
候性、耐蝕性、耐汚染性、などに優れた改質木材の製法
に関するものである。

〔従来技術〕

木材を改質する技術は種々公知である。その第一は化学
修飾を行う方法であって、例えばエチレンオキサイド、
プロピレンオキサイド、エピクロルヒドリンなどのオキ
サイド類を反応せしめてヒドロキシアルキルエーテル化
する方法、無水酢酸を用いてアセチル化する方法、有機
酸ハロゲン化物を用いて種々のエステル化木材を得る方
法、無水二塩基酸を用いてカルボキシエステル化する方
法などがあり、夫々修飾された木材は用いた薬剤に応じ
て耐虫害性、寸法安定性、塑性流動性、外観の美化など
の特長があるが、低沸点処理剤の取扱いには装置が高価
格化する欠点があり、反応に際し過剰の修飾薬剤を用い
たり副生物の多いものや、溶媒を用いるものなどは、こ
れを除去する必要があるので省資源、省エネルギーなど
の点でも不経済であるという重大な欠点がある。第二の
方法はＷ　Ｐ　Ｃ（Ｗｏｏｄ−Ｐｏｌｙｍｅｒ−Ｃｏｍ
ｐｏｓｉｔｅ）化と呼ばれる方法で不飽和ポリエステル
樹脂、メチル（メタ）アクリレートシラツブ、ポリエチ
レングリコール（メタ）アクリレートなどのオリゴマー
類、モノマー類を木材に含浸して木材中で硬化する方法
である。この方法では硬化物の大部分が木材中に物理的
に存在するのであって耐水性、寸法安定性などの効果は
あるが耐久性に欠けるところがあり、オリゴマーにおい
ては木材への含浸が困難であって種々な工夫が必要であ
り、且つ樹種によっては硬化が困難になる重大な欠点が
ある。第三の方法は最も普通に行われている方法である
塗装や撥水剤の塗布含浸であるが、木材を根本的に改質
するものでなく、例えば塩水性や安定性の高いシリコー
ン樹脂やフッ素樹脂を塗布、含浸したとしても吸水等で
木質剤が膨潤、収縮し塗膜の剥離や処理剤の浮遊により
、耐久性がないという問題点があった。

〔本発明の目的〕

本発明者らは、これらの欠点を解消するために、シリコ
ーン中間体自身が木材成分に熱硬化性樹脂の活性基を介
して結合することに着目し、化学修飾と同時にＷ２Ｃ化
せしめて木材と固化一体化する方法を発明して極めて耐
水性や寸法安定性に優れる改質木材を提供する事をその
目的とするものである。

〔発明の開示〕

そこで、本発明者らが種々研究を行った結果、水酸基又
はアルコキシル基を官能基として有するシリコーン樹脂
中間体を必須成分とする熱硬化性樹脂組成物を木材に含
浸して木材と成分中の活性基と結合せしめて一体的に固
化せしめることにより前記の目的を達成することができ
ることを発見して本発明を完成したものである。

特に有効な熱硬化性樹脂としてはそれ自身が木材成分中
の活性基と結合するエポキシ化高級脂肪酸エステルと有
機二塩基酸無水物により構成される組成物やエポキシ化
高級脂肪酸エステルと不飽和二塩基酸無水物、必要によ
り重合性不飽和−塩基酸、ラジカル重合型単量体類と重
合開始剤を含む組成物に更に前記のシリコーン樹脂中間
体を１０〜９０重量部の割合で含む組成物がある。これ
らの組成物は木材に含浸して加熱、加圧下に反応せしめ
ると木材と一体化して固化し撥水性、滑り性、耐候性、
耐蝕性などに冨む改質木材となるものである。

本発明実施に使用し得る木材はブロック状、板状、チッ
プ状、木粉状、ファイバー状など何れの形態であっても
よいが、特に本発明の効果が生産性、経済性から有利に
利用できるのは薄板状である。樹種も何れのものにでも
適用することが可能である。しかし何れの形態、樹種で
あっても水分は工業的に可能な限り一定の水準に維持し
ておく必要がある。水分は反応を促進すると同時に硬化
物の物性にも影響する。適当な水分ｌま常温においても
反応を進行させる役割を果たし、樹脂組成物を含浸して
室温で熟成を行うと後の加圧加熱硬化において含浸組成
物が浴出してくることもなく好都合である。尚、木材は
予めカルボキシルエステル化した化学修飾木材であって
も好都合に使用することができる。

シリコーン樹脂中間体は一般式が Ｒｏ−（Ｒ，５ｉＯ）ｎ−Ｒ で示される化合物であって、（１）ＲはＨ又はＣが１〜
３のアルキル基、（２消は互いに同−又は相異なる一価
の置換又は非置換の炭化水素基であり、（３）ｎは分子
量が５００〜３０，０００で、望ましいのは１　、００
０〜１０，０００に相当する数を示すものである。分子
量が小に過ぎると期待される効果が減少し、大き過ぎる
と木材への含浸性や場合によっては樹脂組成物での相溶
化が阻害される。Ｒの具体例は、メチル基、エチル基、
プロピル基などであり、ｉの具体側は、メチル基、エチ
ル基、プロピル基、ブチル基、ビニル基、フェニル基な
どの一価の炭化水素基である。そしてこれらは互いに同
一であっても又異なっていてもよい。これらのシリコー
ン樹脂中間体は熱硬化性樹脂組成物の全重量の１０〜９
０％の範囲で使用する。

熱硬化性樹脂組成物としては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、アマニ油脂肪酸、大豆油脂肪酸の
モノエステルをエポキシ化したエポキシ化高級脂肪酸モ
ノエステルなどがあり、これらは単独又は混合して使用
することができる。このエポキシ化合物はグリシジルエ
ーテル型のエポキシ化合物と異なり特に有機カルボン酸
との反応性に冨み、且つ木材への含浸性も優れている。

尚、木材への含浸性を妨げない範囲でビスフェノール類
のグリシジルエーテル、フェノールノボラックのグリシ
ジルエーテル、タレゾールノボラックのグリシジルエー
テル、グリシジルフェノール、アリルグリシジルエーテ
ル、グリシジルメタアクリレートなどの併用も可能であ
る。

次に多塩基酸無水物とは無水マレイン酸、無水コハク酸
、無水フタール酸、テトラヒドロ無水フタール酸、メチ
ルテトラヒドロ無水フタール酸、メチルへキサヒドロ無
水フタール酸、無水ピロメリット酸や、無水マレイン酸
とエチレン、プロピレン、イソブチレン、スチレンなど
α−オレフィンとの共重合体などを含包する。多塩基酸
とはマレイン酸、フマール酸、コハク酸、フタール酸、
イソフタール酸、テレフタール酸、トリメリット酸、ピ
ロメリット酸やアクリル酸、メタアクリル酸の重合体や
共重合体などを含包する。但し、多塩基酸は含浸液の可
使時間を短（するので使用量は可能な限り少な（するか
、又は予め木材に含浸しておくなどの使用法が採用され
る。尚、必要により使用する重合性の一価の有機酸とは
アクリル酸、メタアクリル酸、プロピオン酸などがあり
、二塩基酸には前記無水マレイン酸などの他にイタコン
酸、シトライタコン酸やそれらの無水物がある。

エポキシ化合物と有機酸の配合比はエポキシ基１モルに
対し有機酸を等モルないし２倍モル程度が適当である。

重合性有機酸を使用する時には重合性有機酸の二重結合
と共重合性のある重合性モノマー、オリゴマーを用いる
ことができるが、これらの例としてはスチレン、ビニル
トルエン（ｍ−、ｐ−）、α−メチルスチレン、ジビニ
ルベンゼン、メチルメタアクリレート、エチルメタアク
リレート、ブチルメタアクリレート、ヘキシルメタアク
リレート、シクロヘキシルメタアクリレート、ヒドロキ
シエチルメタアクリレート、ヒドロキシプロピルメタア
クリレート、ポリプロピレングリコールメタアクリレー
ト、エチレングリコールジメタアクリレート、プロピレ
ングリコールジメタアクリレート、ジエチレングリコー
ルジメタアクリレート、ジプロピレングリコールジメタ
アクリレート、ネオペンチルグリコールジメタアクリレ
ート、ジグリシジルエーテルビスフェノールＡのジメタ
アクリレート、トリメチロールプロパントリメタアクリ
レート、ペンタエリスリトールのポリメタアクリレート
などの一官能ないし多官能の重合性化合物が目的とする
性能を強調するために使用することができる。

これらの化合物を配合した熱硬化性樹脂組成物の木材の
化学修飾反応を促進する触媒としてはルイス酸類、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、三フッ化ホウ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。これらは木材
に予め含浸しておくか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、ラジカル重合型の反応を含む組成物の場合は有機過
酸化物などを重合開始剤として使用するが、その例とし
てはメチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサ
ノンパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、ｔ
−ブチルハイドロパーオキサイド、ベンゾイルパーオキ
サイド、ラウロイルパーオキサイド、Ｌ−プチルパーオ
キシベンゾエート、し−ブチルパーオキシオクトエート
、ジクミルパーオキサイド、ジーし一ブチルパーオキサ
イドなどがある。

本発明実施の態様は木質材の形態によって左右されるが
、基本的には被処理木材を工業的に可能な限り一定量の
水分率まで乾燥しておいて、例えば０．２〜１０％とし
ておいて、含浸槽に入れ樹脂液を注入して含浸操作を行
う。樹脂液としてはシリコーン樹脂中間体が１０〜９０
重量部、エポキシ化高級脂肪酸エステルと多塩基酸無水
物の混液１０〜９０重量部を基本として種々変化をもた
せることができる。例えば多塩基酸無水物に無水マレイ
ン酸を使用すると無水マレイン酸の二重結合に、はぼ等
モルのスチレンモノマーを配合して定精度の含浸用樹脂
液とすることができるがこの時はラジカル重合開始剤の
適量（例えば樹脂組成物に対して０．５〜２．０部）を
加えるなどである。一般に本発明に使用する樹脂液は含
浸性に富むので含浸槽を減圧にして、これを常圧に戻す
方法で樹種による差はあるが、３０〜２００％の含浸率
とすることができる。

しかし、樹種によっては含浸し難いものもあるが、この
ような場合は減圧−加圧、加圧−減圧の繰り返しなどを
行って目的とする含浸率を得ることができる。含浸率が
目標値に達したならば余分の樹脂分は回収して、含浸木
材は離形祇などで被覆して常温で放置して予備反応を進
めてから６０〜１５０°Ｃの温度に加熱するか或いはプ
レスで加圧加熱して硬化反応を行うか、触媒を使用した
時は常温で熟成する必要もないので、６０〜１５０°Ｃ
の温度で加圧加熱して硬化反応を進める。反応は数分な
いし数時間で終了し化学修飾されたＷＦ６材が得られる
。

この製品は美しいが木目が強調されており、滑り性、耐
水性、耐汚染性などに優れており、塗装不要で保守がし
易く、サツシ、敷居などの用途に好都合なものとなる。

以下、実施例について詳述するが、これらは本発明の全
てを金色するものではない。

（実施例１） １００　ｘｉｏｏ　Ｘｌ、５　ｍｍ（ＬｘＲｘＴ）のへ
イマ゛ン単板１０枚を１０５°Ｃのオーブン中で乾燥し
て含水率を３％に調整した。次にエポキシ化アマニ油（
オキシラン酸素９．２％）５００ｇ　、メチルテトラヒ
ドロ無水フタール酸４５０ｇに分子量約１，５００のメ
チルフェニルシリコーン中間体３５０ｇ　（活性基は−
０１１）を溶解して含浸液を得た。次にベイマツ単板を
密閉器に入れ２０トールの減圧下で６０分間脱気した後
、前記含浸液を注入した。常圧に戻して２時間後の含浸
率は約１２０％であった。この含浸単板を常温で２日間
放置してから１４０°Ｃで１０　ｋｇ、ｆ／　ｃｎｌの
条件で３０分間硬化を行った。次いで常圧の１０５　’
Ｃのオーブン中で６時間の熟成を行って処理単板を得た
。

処理単板は木材本来のベイマツ木目が鮮やかに強調され
ていた。この外観はポリエステル樹脂含浸ＷＰＣでは得
られない美しいものであった。

又、表面は非常に滑り性に冨み、且つ撥水性を有してい
た。処理単板の一部で吸水性を調べた結果は表１に示す
。

（比較例１） 実施例１においてシリコーン樹脂中間体を除く他は全く
同じようにして比較処理単板を得た。

外観の美しさは同様であったが、滑り性は実施例１に及
ばなかった。吸水性を調べた結果を表１に対比した。

表１　　吸水率の比較 ２時間　　４時間　　４８時間 実施例１　　０．０％　　０．７％　　５．９％実施例
２　　１．５％　　２．４％　　７．３％比較例１　　
３．５％　　６．９％　　２５．４％（実施例２） １００　Ｘ１００　Ｘｌ、５　＋ｎ（ＬｘＲＸＴ）のベ
イツガ単板１０枚を送風乾燥機中で乾燥して含水率を３
％に調整した。一方オキシラン酸素９．２％のアマニ油
、エポキシ化物５００ｇ、無水マレイン酸２５０ｇ、メ
チルテトラヒドロ無水フタール酸２５０ｇ、スチレンモ
ノマー５００ｇに更にヒドロキシ官能基を５．５％を有
する分子量１　、６００のシリコーン樹脂中間体５００
ｇを溶解し熱硬化性樹脂組成物を得た。この組成物１０
０部に対し１部に相当するベンゾイルパーオキサイドを
溶解して含浸用熱硬化性樹脂組成物を得た。次に含浸用
密閉器に先に水分を調整しておいたベイツガ単板を入れ
３０トールの減圧下で３０分間脱気した後、含浸用組成
物を注入し密閉器内圧を常圧に戻して１時間放置して含
浸率１３５％として、含浸単板をアルミ箔で被覆し常温
で１昼夜放置した。この状態で含浸単板の樹脂組成物は
ゲル状を呈していた。これを常圧で１０５°Ｃのオーブ
ン中に入れ４時間放置して樹脂組成物と一体化して固化
した処理単板を得た。このものは実施例１と同様に美し
い木目が強調されており、硬（て滑り性に冨んだもので
あった。吸水性を測定した結果は表１に示した。

〇−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）水酸基又はアルコキシル基を官能基として有する
   シリコーン樹脂中間体を必須成分とする熱硬化性樹脂組
   成物を木質素材に含浸して該熱硬化性樹脂組成物を木材
   成分と一体的に固化せしめることを特徴とする改質木材
   。
2. （２）水酸基又はアルコキシル基を官能基として有する
   シリコーン樹脂中間体とエポキシ化高級脂肪酸エステル
   と有機二塩基酸無水物よりなる熱硬化性樹脂組成物を木
   質素材に含浸して該熱硬化性樹脂組成物を木材成分と一
   体的に固化せしめることを特徴とする改質木材。
3. （３）水酸基又はアルコキシル基を官能基として有する
   シリコーン樹脂中間体とエポキシ化高級脂肪酸エステル
   、不飽和二塩基酸無水物、ラジカル重合性単量体類より
   なる熱硬化性樹脂組成物を木質素材に含浸して該熱硬化
   性樹脂組成物を木材成分と一体的に固化せしめることを
   特徴とする改質木材。