JPH0412806A

JPH0412806A - 木材改質剤

Info

Publication number: JPH0412806A
Application number: JP11629790A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Takarada; 充弘宝田; Kenji Yamamoto; 謙児山本
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1990-05-02
Filing date: 1990-05-02
Publication date: 1992-01-17

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、ポリシロキサンを主成分として含有する木材
改質剤に関する。

（従来技術）一般に木材は、機械的強度、耐候性、耐防腐性等の改善
や美装、表面保護等のために、各種の水性塗料、油性塗
料等が塗装されて使用に供されているが、その改善効果
は十分でな（、特に機械的強度や耐候性に至っては全く
改善されていない。

このために、特開昭６３−１０９００２号公報では、親
水性ポリマー中に木材を含浸し、木材表面に耐候性塗料
の塗膜を形成することにより、耐久性を向上させること
が提案されている。

また特開昭６３−７７７０３号公報や特開昭６３−２６
５６０１号公報には、アルキルシリケートやアルコキシ
シラン中に木材を含浸し、硬化させて耐熱性、耐候性、
難燃性等を改善することが提案されている。

（発明が解決しようとする問題点）然しなから、特開昭６３−１０９００２号公報で提案さ
れている方法においては、耐候性は改善されるが、機械
的強度は全く向上せず、また特開昭６３−７７７０３号
公報や特開昭６３−２６５６０１号公報で提案されてい
る方法では、難燃性等の特性は改善されるが、固くなり
すぎて脆くなるという問題があった。

従って本発明は、耐候性、耐熱性、難燃性、耐水性、防
腐性、機械的強度等の特性を全体として有効に改善させ
ることが可能な木材改質剤を提供することを目的とする
ものである。

（問題点を解決するための手段）本発明によれば、次の木材改質剤が提供される。

■下記一般式％式％（）式中、Ｒは置換又は非置換の一価有機基、ａ及びｂは、
それぞれ、Ｑ＜ａ＜２゜０＜ｂ＜４．ａ＋ｂ＜４．を満足する数を示す、で表さ
れるオルガノポリシロキサンを含有する木材改質剤。

■不飽和基含有オルガノポリシロキサン、オルガノハイ
ドニジ４１ンポリシコキサン及び白金触媒を含有する木
材改質剤。

■不飽和基含有オルガノポリシロキサン及び有機過酸化
物を含有する木材改質剤。

■シラノール基含有オルガノポリシロキサン、オルガノ
ハイドロジエンポリシロキサン及び脱水素縮合性触媒を
含有する木材改質剤。

■シラノール基含有オルガノポリシロキサン、下記一般
弐ｒＩＩ）、Ｒ’ｃ　５ｉ（ＯＲ”）ｎ−ｃ　　　　　　　　　ＣＩ
［］式中、Ｒ゛は置換または非置換のＩ価炭化水素基Ｒ
”は、アルキル基、アルケニル基、アルコキシアルキル
基、アセチル基、又はケイ素原子に結合した酸素原子と
組合せで形成されたオキシム残基を示し、Ｃは、０．１又は２の数を示す、で表される架橋性シラン及び硬化触媒を含有する木材改
質剤。

本発明の改質剤は、主成分であるポリシロキサンをその
種類に応じて適宜他の配合成分と組み合わせて、常温硬
化型または加熱硬化型として、無溶剤型として、あるい
は有機溶剤に溶解した形で、若しくはエマルジョン型と
して、種々の形で使用される。

本発明の改質剤を用いて改質された木材は、木材を構成
するセルロース、ヘミセルロース、リグニン等の水酸基
とポリシロキサン成分の官能基とが縮合反応して共有結
合を形成することにより、耐久性が向上する。また木材
組織とポリシロキサンとの間に隙間が形成されず、木材
組織内の導管あるいは板溝管の壁面部がポリシロキサン
で塞がれているため、水分の侵入が防止され、寸法安定
性が優れたものとなり、吸水率も著しく改善され、防腐
性が顕著に向上する。

以下、本発明の改質剤を、主成分として用いるポリシロ
キサンの種類に分けて説明する。

■下記一般式％式％（１）式中、Ｒは置換または非置換の一価有機基、ａ及びｂは
、それぞれ、０〈ａ〈２０＜ｂ＜４．を満足する数を示す、で表されるオルガノポリシロキサンを主成分とする改質
剤。

このオルガノポリシロキサンとしては、−ｇに２５°Ｃ
における粘度が２ｃＳｔ以上、特に５〜１００，０００
Ｃ５ｔの範囲にあるものが好適であり、またＲとしては
、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、フ
ェニル基、トリル基等のアリール基、ビニル基、アリル
基等のアルケニル基、トリフルオロプロピル基、グリシ
ドキシプロビル基、メタクリロイルプロピル基等の置換
アルキル基等を挙げることができ、工業的には、メチル
基やフェニル基等が好適である。

このオルガノポリシロキサンは、無溶剤型として使用し
てもよいし、木材への含浸性を高めるために、有機溶剤
で希釈して用いることもできる。

かかる有機溶剤としては、メタノール、エタノール、イ
ソプロピルアルコール、メチルセロソルブ、エチルセロ
ソルブ等のアルコール類、ヘキサン、ヘプタン、オクタ
ン、イソオクタン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トル
エン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素、
トリクロロエチレン、パークロルエチレン、トリクロロ
エタン、クロロホルム、四塩化炭素等の有機塩素系溶剤
を挙げることができ、特にトルエン、キシレン、メタノ
ール、エタノール等が一般的に使用される。

更に、耐摩耗性、機械的強度、難燃性等の特性について
の改善効果を向上させるために、上記オルガノポリシロ
キサンと組合せで、無機微粒子を使用することもできる
。この様な無機微粒子としては、木材の導管や板溝管に
侵入して細胞壁を被覆するものであれば特に限定されな
いが、木材の外観、美粧性を考慮すると、１〜２００ｍ
μの粒子径のものが好適であり、具体的には、シリカ、
チタニア、酸化アンチモン、ジルコニア、アルミナ等が
用いられる。特に好ましいのは、水あるいはアルコール
系溶剤に分散したコロイダルシリカである。これら無機
微粒子の使用量は、その種類、木材の材質等によっても
異なるが、−船釣には、前記オルガノポリシロキサン１
００重量部当り、３００重量部以下とされる。３００重
量部を越えると、木材が脆くなり、好ましくない。

またオルガノポリシロキサンの硬化性を高めるために、
各種の硬化触媒を使用してもよい。かかる硬化触媒とし
ては、オクチル酸亜鉛、オクチル酸コバルト、オクチル
酸鉄、オクチル酸鉛、ジブチル錫ジオクトエート、アル
ミニウムアセチルアセトナート、アルミニウムトリイソ
プロポキシド、テトラブチルチタ名−ト、ジルコニラム
チトラフトキシド、酢酸ナトリウム等の有機金属化合物
、イミダゾール、ジアザビシクロウンデセン、ピリジン
、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、テト
ラメチルアンモニウムヒドロキシド等のアミン類、３−
アミノプロピルトリエトキソシラン、３−（２’−アミ
ノエチルプロピル）トリメトキシシラン等のシランカッ
プリング剤などを挙げることができる。これらの硬化触
媒は、通常、前記オルガノポリシロキサン１００重量部
当り、０．０１〜２０重量部の割合で使用するのがよい
。

■不飽和基含有ポリシロキサンを主成分とし、オルガノ
ハイドロジエンポリシロキサン及び白金触媒とを併用し
た改質剤。

ここで使用され得る不飽和基含有ポリシロキサンは、１
分子中に、ビニル基、アリル基等のアルケニル基が２個
以上、ケイ素原子に結合したものであり、他の有機基は
、前記一般式〔Ｉ〕の基Ｒについて例示した基と同様の
ものである。この不飽和基含有ポリシロキサンは、一般
に２５°Ｃにおける粘度が５ｃＳｔ以上、特に１０〜１
０，０００　ｃＳｔ　（７）範囲にあるものが好適であ
る。

かかる不飽和基含有ポリシロキサンとオルガノハイトロ
ジエンポリシロキサンとは、白金触媒の存在下で付加反
応して硬化するものである。

ここで使用するオルガノハイドロジエンポリシロキサン
は、１分子中に、２個以上の水素原子がケイ素原子に結
合しているものであり、一般に２５’ＣＬおける粘度が
５ｃＳｔ以上、特ニ１０〜１０，０００　ｃＳｔの範囲
にあるものが好適である。このオルガノハイトロジエン
ポリシロキサンは、前記不飽和基含有ポリシロキサンの
不飽和基１個当り、ケイ素原子に結合した水素原子の数
が１〜４個となる割合で使用される。

また白金触媒としては、０価あるいは４価の何れの白金
化合物も使用することができるが、塩化白金酸が一般的
である。かかる白金触媒は、不飽和基含有ポリシロキサ
ン当り、５〜５００　ｐｐａ＋（白全換算）の割合で使
用され、その配合量に応じて室温若しくは加熱すること
により硬化を生しる。

■不飽和基含有ポリシロキサンを主成分とし、有機過酸
化物を併用した改質剤。

ここで使用する不飽和基含有ポリシロキサンは、不飽和
基として、ビニル基、アリル基等のアルケニル基や、ア
クリロイル基、メタクリロイル基などのラジカル重合性
の不飽和基を有している限り、特に制限されない。

有機過酸化物としては、ベンゾイルパーオキシド、ジク
ミルパーオキシド、ジ−ｔ−ブチルパーオキシド、２，
４−ジクロロ過酸化ベンゾイル、ｔ−フチルパーオキシ
ベンヅエート等が用いられ、不飽和基含有ポリシロキサ
ン当り、０．１〜２０重量％、好ましくは０．５〜１０
重量％の割合で使用される。

０．１重量％未満であると、ラジカル重合性に乏しく、
また２０重量％を越えると、ポットライフが短（、作業
性が低下する。

■シラノール基含有オルガノポリシロキサンを主成分と
し、オルガノハイドロジエンポリシロキサン及び脱水素
縮合性触媒を併用した改質剤。

ここで使用するシラノール基含有オルガノポリシロキサ
ンは、１分子中に少なくとも２個のシラノール基を有す
るものであり、例えばα、ω−ジヒドロキシジアルキル
ポリシロキサンや、前述した一般弐Ｎ）で示されるオル
ガノポリシロキサンが例示される。このシラノール基含
有オルガノポリシロキサンは、一般に２５°Ｃにおける
粘度が５ｃＳｔ以上、特に１（１−１０，０００ｃＳｔ
の範囲にあるものが好適である。

オルガノハイドロジエンポリシロキサンとしては、前記
改質剤■において使用されるものと同様のものが例示さ
れる。このオルガノハイドロジエンポリシロキサンは、
通常、前記オルガノポリシロキサン１００重量部当り、
５〜２００重量部の割合で使用するのがよい。

更に脱水素縮合性触媒としては、前記オルガノポリシロ
キサンのシラノール基と、オルガノハイドロジエンポリ
シロキサンの水素原子との間の脱水素縮合を有効に促進
するものであれば特に限定されないが、−船釣には、有
機錫化合物、各種アミン類、白金化合物、塩基性物質等
が使用される。

具体的には、ジブチル錫ジオクトエート、ジプチル錫ジ
ラウレート、ジアルキルヒドロキシアミン、ピリジン、
ジアザビシクロウンデセン、塩化白金酸、水酸化ナトリ
ウム、酢酸ナトリウム、水酸化カリウム等が例示される
。これらの脱水素縮合性触媒は、前記オルガノポリシロ
キサンとオルガノハイドロジエンポリシロキサンとの合
計量当り、０．０５〜１０重量％の割合で使用される。

０．０５重量％未満の場合は硬化性が乏しく、また１０
重量％を越えるとポットライフが短く、作業性が低下す
る。

■シラノール基含有オルガノポリシロキサンを主成分と
し、下記一般式〔■〕、Ｒ’ｃ　５ｉ（ＯＲ”）、−ｃ（ＩＩ　）式中、Ｒ′は
置換または非置換の１価炭化水素基Ｒ”は、アルキル基
、アルケニル基、アルコキシアルキル基、アシル基、又
はケイ素原子に結合した酸素原子と組合せで形成された
オキシム残基を示し、Ｃは、０．１又は２の数を示す、で表される架橋性シラン及び硬化触媒とを併用した改質
剤。

ここで使用されるシラノール基含有オルガノボッシロキ
サンは、１分子中に少なくとも２個のシラノール基を有
するものであり、前記■で例示されたシラノール基含有
オルガノポリシロキサンと全く同しものが例示される。

前記一般弐Ｃｎ）で表される架橋性シランは、前記シラ
ノール基含有オルガノポリシロキサンのシラノールを架
橋させるために使用するものであり、例えば前記Ｒ゛と
じては、メチル基、エチル基。

プロピル基、ブチル基等のアルキル基、フェニル基、ト
リル基等のアリール基、ビニル基、アリル基等のアルケ
ニル基、トリフルオロプロピル基クロロメチル基等のハ
ロアルキル基等が例示され、Ｒ”としては、メチル基、
エチル基、プロピル基。

イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等のアルキル
４、ビニル基、イソプロペニル基、アリル基等のアルケ
ニル基、メトキシエチル基、メトキジプロピル基、エト
キシエチル基、エトキシプロピル基、ブトキシエチル基
、ブトキシプロピル基等のアルコキシアルキル基、アセ
チル基、ベンゾイル基等のアシル基、またケイ素原子に
結合した酸素原子との組合せの形でメチルエチルケトキ
シム、アセトキシム　メチルイソブチルケトキシム等の
オキシム残基が例示される。

具体的には、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエ
トキシシラン、メチルトリス（２−メトキシエトキシ）
シラン、メチルトリアセトキシシラン、テトライソプロ
ペノキシシラン、メチルトリス（メチルエチルケトキシ
ム）シラン、ジメチルジイソプロペノキシシラン、ジメ
チルビス（メチルエチルケトキシム）シラン等が例示さ
れる。

かかる架橋性シランは、前記シラノール基含有オルガノ
ポリシロキサン１００重量部当り、０．５〜５０重量部
の割合で使用される。

また硬化触媒としては、有機錫化合物、有機チタネート
、アルミニウムキレート、アミノシランカップリング剤
等を使用することができ、上記シラノール基含有オルガ
ノポリシロキサンの架橋を促進するものであれば、特に
制限なく使用することができる。特に湿気で硬化させた
時の促進剤が好適であり、例えばジブチル錫ジオクトエ
ート、アルミニウムアセチルアセトナート、テトラブチ
ルチタネート、Ｎ−アミノエチルアミノプロピルトリメ
トキシシラン等が好適であり、これらは前記シラノール
基含有オルガノポリシロキサンに対して、０．０５〜５
重量％の割合で使用されることが望ましい。０．０５重
量％未満では硬化性に乏しく、また５重量％を越えると
触媒混合後のポットライフが短くなり、作業性が低下す
るので好ましくない。

尚、上述した■〜■の改質剤においても、■の改質剤と
同様に、適宜有機溶剤を使用して、木材に対する含浸性
を高めることができる。

木材本発明において、改質の対象とする木材は、例えば建材
用として汎用されている松、杉、楓、檜、ヒバ等の針葉
樹、ナラ、ブナ等の広葉樹、これらの無垢材、合板、集
成材等である。

致ＪしＬ段本発明において、上記木材の改質は、前述した■〜■の
組成を有するオルガノポリシロキサン組成物を木材に塗
布あるいは含浸させることによって容易に行うことがで
きる。オルガノポリシロキサン組成物の塗布は、刷毛、
スプレー、浸漬等の手段により行われ、また含浸は、加
圧、常圧あるいは減圧条件下で行い得るが、例えば減圧
と加圧とを交互に繰り返すことにより含浸を行う減圧・
加圧連続含浸法が好適である。

オルガノポリシロキサン組成物の塗布あるいは含浸が行
われた後、常温若しくは加熱により、該オルガノポリシ
ロキサン組成物の硬化が行われ、改質された木材が得ら
れる。

（実施例）裏腹皿上１０　Ｘ　１０　Ｘ　６０ｍｍの杉材を減圧含浸釜に入
れ、釜内を１０　ｍｍ　）ｌ　ｇ以下に減圧し、ＫＰ−
８５（信越化学工業■製画品名、メチルトリシラノール
のオリゴマーとコロイダルシリカのアルコール溶液、不
揮発分２０χ）を注入した。

次いで釜内を常圧に戻し、更に２Ｋｇ／ｃｍ２で１０時
間加圧含浸し、その後、含浸釜より木材を取り出し、１
時間風乾した後、１２０°Ｃで２時間加熱して試験片を
作成した。

この試験片について、曲げ強度、難燃性、耐候性の測定
を行い、測定結果を第１表に示した。

災旌拠）ＫＲ−１６５（信越化学工業■製画品名、メチルハイド
ロジエンポリシロキサン、ビニルメチルポリシロキサン
及び無機充填剤のキシレン溶液、不揮発分３０χ）　　
　　　　　　１００重量部、Ｄ−１６８（信越化学工業
■製画品名、塩化白金酸のキシレン溶液）　　　　　　
　　２重量部、及び、キシレン　　　　　　　　　１００重量部、からなる混
合物を、実施例１と同様にして杉林に含浸、硬化させて
試験片を作成し、各種物性を測定した。測定結果を第１
表に示す。

実ｍ１０　Ｘ　１０　Ｘ　６０ｍの杉材に、ＫＲ−１５５（
信越化学工業■製画品名、シラノール末端のメチルフェ
ニルシリコーン樹脂のキシレン溶液、シラノール含有率
０．３重量％、不揮発分５０χ）を刷毛塗りし、１時間風乾後、１５０°Ｃで２時間硬化
させて試験片を作成し、各種物性を測定した。

測定結果を第１表に示す。

裏施■土ＫＲ−２０１−９（信越化学工業■製画品名、パーオキ
シド硬化型ビニルメチルフェニルポリシロキサン）１０
０重量部、及び、Ｄ−２０１９（信越化学工業■製画品名、有機過酸化物
とビニルメチルフェニルポリシロキサンの混合物）　　
　　　　　　　　　１０重量部、からなる混合物を、実
施例１と同様にして杉材に含浸し、１５０°Ｃで６時間
加熱して試験片を作成し、各種物性を測定した。測定結
果を第１表に示す。

実星拠１ＫＦ９９　（信越化学工業■製画品名、メチルハイドロ
ジエンポリシロキサン）　　　２０重量部、α、ω−ジ
ヒドロキシジメチルポリシロキサン（粘度７００　ｃＳ
ｔ、　　２５°Ｃ）　　　　８０重量部、及び、ジブチル錫ジラウレート　　　　２重量部、からなる混
合物を、実施例１と同様にして杉材に含浸、硬化させて
試験片を作成し、各種物性を測定した。測定結果を第１
表に示す。

災旌貰旦ＫＥ　−４５ＴＳ　（信越化学工業■製画品名、脱オキ
シム型ジメチルポリシロキサンのトルエン溶液、不揮発
分５０χ）を、実施例１と同様にして杉材に含浸し、室温下７日間
放置後、１２０°Ｃで２時間加熱して試験片を作成し、
各種物性を測定した。測定結果を第１表に示す。

比較Ｎ１改質処理を全（行わず、杉材のみからなる試験片を用い
て各種物性を測定した。測定結果を第１表に示す。

比較１アクリディックＡ−８０Ｂ大日本インキ化学工業■製ア
クリル樹脂）　　　　　１００重量部、及び、バーノックＤＮ　−９５０（大日本インキ化学工業■製
ポリイソシアナート樹脂）　　　３０重量部、からなる
混合物を用いて、実施例６と同様に試験片を作成し、各
種物性を測定した。測定結果を第１表に示す。

尚、上記物性の測定は、以下の方法により行った。

曲げ強度ニオートゲラフ（支点間距離５０閣）により測定した。試
験片が折れた時の荷重で示す。

難燃性：試験片を１０秒間、炎に接触させたとき、炎をだして燃
えたものを×、炎から遠ざけたときに消炎したものを○
、で示した。

耐候性ニアトラス・ニブコン（＠Ｊ東東洋精機製作調製７０°Ｃ
１紫外線照射８時間、湿潤下５０°Ｃ１４時間サイクル
テスト）暴露５００時間後の、木目表面の外観を目視で
観察し、異常のないものをＯ１外観に異常が認められる
ものを×、で示した。

第　　１　　表（発明の効果）本発明によれば、木材の耐候性、耐熱性、難燃性、耐水
性、防腐性、機械的強度等の特性を全体として有効に改
善させることができた。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下記一般式Ｒ＿ａ（ＯＨ）＿ｂＳｉＯ￥＿４＿−＿ａ＿ｂ￥〔 I
〕式中、Ｒは置換又は非置換の一価有機基、ａ及びｂは、それぞれ、０＜ａ＜２、０＜ｂ＜４、ａ＋ｂ＜４、を満足する数を示す、で表さ
れるオルガノポリシロキサンを含有する木材改質剤。
（２）不飽和基含有オルガノポリシロキサン、オルガノ
ハイドロジエンポリシロキサン及び白金触媒を含有する
木材改質剤。
（３）不飽和基含有オルガノポリシロキサン及び有機過
酸化物を含有する木材改質剤。
（４）シラノール基含有オルガノポリシロキサン、オル
ガノハイドロジエンポリシロキサン及び脱水素縮合性触
媒を含有する木材改質剤。
（５）シラノール基含有オルガノポリシロキサン、下記
一般式〔II〕、Ｒ’＿ＣＳｉ（ＯＲ”）＿４＿−＿Ｃ〔II〕式中、Ｒ’
は置換又は非置換の１価炭化水素基、Ｒ”は、アルキル
基、アルケニル基、アルコキシアルキル基、アシル基、
又はケイ素原子に結合した酸素原子と組合せで形成され
たオキシム残基を示し、ｃは、０、１又は２の数を示す、で表される架橋性シラン及び硬化触媒を含有する木材改
質剤。
（６）請求項（１）〜（５）の何れかの木材改質剤によ
って改質された木材。
（７）請求項（１）〜（５）の何れかの木材改質剤を、
減圧・加圧連続含浸法によって木材に含浸させ、次いで
硬化を行うことからなる木材の改質方法。