JPH0311245B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、木質材を生産性よく、又強度低下を
生ずることなく改質できる木質材の改質方法に関
するものである。

木材およびその加工材である木材単板、木材チ
ツプ等の木質材は、軽くて強く、独特の物性、材
質感を有する材料として建築用材、家具用材は勿
論のこと、その他広範囲な用途に利用されてい
る。

しかしながら、一方では、各種菌類の侵蝕や白
蟻等の虫害を受けて腐朽し易く、昨今のように気
密性が高く、暖房装置の普及が進んだ住宅環境下
においては、このような腐朽の発生はむしろ増加
してきており、木質材の耐久性低下の一因として
大きな問題となつてきている。

また、木質材は湿気等の水分を周囲の環境条件
に応じて吸収し放散するという、所謂呼吸性を有
する反面、このような湿気等の吸収、放散の繰返
しに伴つて、反り、ねじれ、伸縮等の変形を生じ
るという本質的な欠点を有している。

上記腐朽に関する問題の改善には、クレオソー
ト油等、防腐防虫剤の木質材への含浸処理が一般
的な方法として実施されているが、この方法では
臭気が著しく使用箇所が限定されるとともに、木
質材の可燃性をさらに増す等の欠点がある。

また、上記変形に関する問題の改善には、木質
材にアセチル化等の化学的処理を行つて、その成
分中の水酸基を化学的に修節すると効果のあるこ
とは知られている。しかしながら、木質材は単一
成分からなるものでなく、複雑な成分構成と複雑
な組織構造を有するものであるために、木質材に
上記化学的処理を行うのに用いられていた種々の
方法は、反応に極めて長時間を要するとともに、
余剰の反応液や触媒の除去が極めて困難であり、
また木質材の強度的性質が著しく低下する等よ
り、工業生産的に行うことは困難で実用性がない
という問題を有している。

本発明はかかる諸問題に鑑みてなされたもの
で、各種菌類の侵蝕や白蟻等の虫害を受け難く、
耐久性に優れてなるとともに、反り、ねじれ、伸
縮等の変形を生じ難い改質された木質材を極めて
生産性よく製造することができる木質材の改質方
法を提供するものである。

すなわち、本発明方法は、木質材に酢酸塩水溶
液を含浸した後、乾燥しこの木質材にアセチル化
反応液を適宜方法により注入し、しかるのちこの
反応液注入木質材を更に、加温されたアセチル化
反応液中に浸漬して反応させ、木質材成分中の水
酸基をアセチル化することを特徴とする木質材の
改質方法である。

以下、本発明に係る方法について説明する。

本発明に用いる木質材とは、木材、木材単板、
木材チツプ等のことで、先ずこの木質材に触媒で
ある酢酸塩水溶液を含浸させる。このような含浸
は、例えば上記酢酸塩水溶液中に木質材を浸漬す
る等の方法で行うこともできるが、含浸を迅速に
行うために40℃〜80℃程度に加温した酢酸塩水溶
液を用いたり、減圧加圧釜内で酢酸塩水溶液を減
圧注入、加圧注入、減圧加圧注入により含浸させ
れば複雑な組織構造を有する木質材であつても効
率的に含浸させることができるので望ましい。

ここに用いる酢酸塩とは酢酸ナトリウム、酢酸
カリウム等であり、このような酢酸塩は木質材を
劣化させることがなく、また水洗により除去が容
易であり、しかも後述する反応を良好にかつ迅速
に行うことができるので好適なものである。

なお、上記酢酸塩水溶液の濃度は、特に限定す
るものではないが、通常、５〜30％程度の濃度の
ものを用いればよい。

次に、上記酢酸塩水溶液を含浸した木質材を乾
燥する。乾燥は、上記木質材中の水分を適度に除
去するために行い、ドライヤ等の乾燥装置を用い
て行つてもよく、木質材の含水率が10％以下とな
るように行うのがその後の反応を効率よく行う上
で特に望ましい。

乾燥された触媒含有木質材は、続いてアセチル
化反応液で処理して木質材成分の水酸基と反応さ
せる。アセチル化反応液としては、無水酢酸又は
無水酢酸と有機溶媒との混合液を用いることがで
き、後者の場合、有機溶媒にトルエン、キシレ
ン、ベンゼン等の芳香族炭化水素類やケトン類を
用いることができる。

このような有機溶媒を無水酢酸に混入すること
は高価は無水酢酸の必要量以上のものを安価な有
機溶媒で置換することができ、経済性に優れてな
るとともに、無水酢酸の強い刺激臭を軽減させて
作業環境をよくしたりあるいは無水酢酸による木
質材の強度低下を軽減できる等の利点がある。

本発明方法では、木質材とアセチル化反応液と
の反応を次のようにして行う。

先ず、前記で得られた触媒含浸後乾燥した木質
材に上記反応液を注入する。注入は単に反応液中
に木質材を浸漬することにより行つてもよいが、
木質材空隙中には空気が存在して注入ムラが生ず
るので、減圧注入、減圧加圧注入により行うのが
確実且つ迅速である。特にこのような減圧注入、
減圧加圧注入を行う前に木質材だけを予め減圧下
で真空吸引し脱気して木質材空隙中の空気を除い
ておくのが望ましい。

次に反応液が注入された木質材を反応液中に浸
漬して反応させる。このような浸漬による反応は
単に浸漬するだけでは反応時間が長くなるので、
通常100℃〜150℃程度の加温した反応液中で行う
のが好適であり、又このような反応を減圧加圧釜
内で加圧下で行うこともできる。更には浸漬によ
る方法以外にも反応液の蒸気浴中で行う方法も可
能である。

このように反応液を木質材内に一旦注入処理し
ておき、引き続き反応液中で反応させることは複
雑な組織構造を有する木質材にあつて、良好で迅
速なアセチル化反応を行わせる上で特に有用であ
る。

すなわち、一旦注入処理を行つておくことで、
木質材内部から迅速且つ確実に反応が進み、反応
に伴つて副生される酢酸は濃度傾斜によつて反応
液中に浸出し代つて木質材内に無水酢酸分が浸入
するという現象が生じて均一な反応が行え、前処
理で含浸してある触媒としての酢酸塩と合俟つて
良好な反応性を示すものである。

尚、注入に用いる反応液と、注入後の反応とに
用いる反応液の成分組成は、同一であつても異な
つたものを用いてもよいのは勿論である。尚、こ
のような注入に用いる反応液及び反応液はいずれ
も繰返し使用できるものであり、繰返しによつて
副生される酢酸、酢酸と酢酸塩との複塩、あるい
は木質材中の抽出成分等を若干含んでいる。

従つて、本発明方法においては、木質材に予め
酢酸塩が水溶液として含浸しているため、酢酸塩
が木質材中に均一かつ効率良く付着し、しかも乾
燥により水分を除去するので、木質材内に浸入し
た無水酢酸は良好に木質材成分と反応することが
できる。

特に、酢酸塩水溶液を含浸後、一旦乾燥するこ
とは木質材内に浸入した無水酢酸が、木質材中の
水分と反応して酢酸に転化するのを極力少なくす
るのに有効である。すなわち、無水酢酸が木質材
成分中の水酸基との反応とは無関係に酢酸に転化
した場合、酢酸は木質材成分とほとんど反応しな
いので無水酢酸の反応に寄与する効率が低下する
ことになり、従つて一旦乾燥することでこのよう
な反応効率の顕著な低下を防ぐことができるもの
である。

また、このような酢酸が反応系に多く存在する
と木質材内部にまで入り、木質材を膨潤劣化する
作用を有するが、あらかじめ施される木質材の乾
燥により酢酸への転化が抑制されるために、この
ような木質材の強度低下をも軽減できるものであ
る。

尚、触媒である酢酸塩を無水酢酸中に混合して
おくことも考えられるが、酢酸塩が無水酢酸に溶
解しないことから反応液中の酢酸の除去には効果
があるが、木質材の如く複雑な組織構造を有する
材料の場合には、酢酸塩の良好な触媒効果を期待
することは困難である。

さらに、触媒として酢酸塩を用いているので、
汎用触媒である硫酸や過塩素酸の如く木質材の強
度を著しく低下させることがなく、また余剰の酢
酸塩は、木質材を洗浄することで簡単に除去でき
る。

又、本発明方法では、木質材に予め反応液を、
触媒含有木質材中に注入したのち加温した反応液
中で反応を行つているので、従来の如く長い時間
を要さず短時間の内に生産性よく木質材を改質す
ることができしかも木材成分の抽出を防止できる
為に強度低下のない処理材が得られるという実用
上多大な効果をも合せ持つものである。

実施例 ３mm厚60mm×55mmのエゾ松単板10枚を５重量％
濃度の酢酸ナトリウム水溶液中に浸漬し、減圧加
圧注入して単板内に酢酸ナトリウム水溶液を含浸
せしめた後、絶乾状態にまで乾燥し15重量％の酢
酸ナトリウムを含有してなる触媒処理単板を得
た。

次いで、この単板を約10分間減圧脱気したの
ち、メタキシレン：無水酢酸＝60：40の重量割合
からなる反応液中に浸漬し減圧加圧して混合液を
単板内に注入せしめた。

続いてこの注入処理単板を約125℃に加温され
た上記と同様の混合割合からなる反応液中に浸漬
し、加温状態を保ちつつ約20分間反応させ反応終
了後単板内に残存する混合液を乾留により除去
し、温水洗浄後乾燥して見掛けのアセチル化率が
平均約25％のアセチル化単板を得た。

更にこのような単板のアセチル化を、反応液を
繰返し使用しながら同一条件下で10回行つたが、
いずれも平均約20％以上のアセチル化率を示すア
セチル化単板を得た。このアセチル化単板は割れ
等がなく良好なものであつた。

比較例 上記実施例と同様の10枚の触媒処理単板を約
125℃の実施例と同一の反応液中に浸漬し加温状
態を保ちつつ、20分間反応し乾留、洗浄、乾燥し
たがアセチル化率は平均18％であつた。

一方、同一条件にて40分間反応したものはアセ
チル化率は24％のものが得られた。

尚、40分間の反応を反応液を繰返し使用した所
重量増加率（見掛けのアセチル化率）は漸減し、
５回目のものは20％以下に低下した。

又、５回の繰返しの使用により反応液は木質材
の抽出成分により濃色に汚染され、反応液を冷却
したら多量の複塩が析出した。

このように本願発明はアセチル化処理時間を短
縮出来、生産性を向上出来ると共に、反応液の使
用回数を大巾に増加することでコストの低減が可
能となり、又、処理時間の短縮に伴い、木質材の
成分抽出が防止され、木質材の強度低下等が阻止
できるものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 木質材に酢酸塩水溶液を含浸した後乾燥しこ
   の木質材にアセチル化反応液を適宜方法により注
   入し、しかるのちこの反応液注入木質材を更に、
   加温されたアセチル化反応液中に浸漬して反応さ
   せ、木質材成分の水酸基をアセチル化することを
   特徴とする木質材の改質方法。 ２ 反応液が芳香族炭化水素等の有機溶媒と無水
   酢酸との混合液からなる特許請求の範囲第１項記
   載の木質材の改質方法。