JPH04142901A

JPH04142901A - 改質木質材

Info

Publication number: JPH04142901A
Application number: JP26739490A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yamamoto; 謙児山本; Tadashi Takahashi; 正高橋
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1990-10-04
Filing date: 1990-10-04
Publication date: 1992-05-15
Anticipated expiration: 2012-11-17
Also published as: JP2677000B2

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】組１３７）　４Ｕ１ヶ坪本発明は、木質材料に改質用樹脂組成物を含浸硬化させ
た改質木質材に関する。

従−来９七」ｔ」旦女解迭山、繍」とする−８諜Ｉ従来
、木質材料の改良法として木旧−プラスチック複合材料
化が知られている。例えば、特開昭＝１６３−７７７０３号、同６３−１０９００２号公報には
、木質材料にアルキルシリケート化合物や合成樹脂を含
浸させて木質材料中で重合硬化させる方法が提案されて
おり、このような方法で得られる木材−プラスチック複
合材料は、耐摩耗性、耐水性、耐候性、強度、寸法安定
性などに優れたものとなることが知られている。

しかしながら、上記方法では木質材料中に含浸させた合
成樹脂を十分に重合硬化させるのに加熱や減圧などの処
理が不可欠であるが、このような処理は木質材の劣化、
作業性の低下などを招くという問題があり、これらの問
題の改善が望まれていた。更に、上記方法で得られる複
合材料の性能は十分とは言い難いもので、−層の高強度
化、高耐久性などの性能向上も要望されていた。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、改質用樹脂組
成物が、常温常圧で湿気により短時間に硬化されるため
その製造が容易である上、耐候性、耐水性、耐溶剤性等
の優れた性能が付与された改質木質材を提供することを
目的とする。

一題を　決するための手段及び作用本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた
結果、（Ａ）　りん酸化合物とエポキシ基含有アルコキ
シシラン又はこれらの部分加水分解物もしくは部分共加
水分解物との反応物、更には（Ｂ）加水分解性アルコキ
シシリル基を含有する有機ケイ素化合物を含む樹脂組成
物を木質月料の改質剤どして使用することにより、かか
る４１１ＩＪ脂絹成物が木質材料に容易に含浸し、常温
常圧で湿気により短時間に硬化してタックフリーになり
、作業性に優れるので、樹脂含浸改質木質材の製造が容
易になり、かつ、木質」１を劣化させることがない」二
、高硬度で傷つき難く、しかも耐候性、耐水性（寸法安
定性、耐吸水性）、耐溶剤性に優れ、更に耐熱性、耐汚
染性、耐薬品性、耐腐食性が良好で耐久性に極めて優れ
た改質木質材が得られることを知見し、本発明をなすに
至った。

即ち、従来の改質用樹脂組成物は、通常、成分中に存在
する加水分Ｍ”’＋−ＩＪ能な官能基が酸、アミン、金
属の有機酸塩なとの縮合触媒の存在下で空気中：λ の湿気によって加水分解、縮重合して硬化するものであ
るが、この硬化機構では上述したように室温で短時間に
硬化させることは難しく、かつ、良好な性能を木質材料
に付与することは困難であった。これに対し、本発明の
改質用樹脂組成物は、木質材料への含浸性が良好である
上、エポキシ基含有アルコキシシラン又はこれらの部分
（共）加水分解物中のエポキシ基が、りん酸化合物中の
酸基としての水素原子と反応結合してなる反応体の存在
下において、（Ａ）、（Ｂ）成分中の加水分解可能な基
が空気中の湿気あるいは木質材料中の水分て容易に加水
分解、縮重合して三次元のシロキサン構造を形成して硬
化する機構で、常温で急速に硬化し、しかも、強靭で優
れた性能を木質材へ付与し得るものである。

従って、本発明は、木質材料に、（Ａ）りん酸化合物とエポキシ基含有アル
コキシシラン又はこれらの部分加水分解物もしくは部分
共加水分解物との反応物、更に必要により、（Ｂ）加水分解性アルコキシシリル基を含有する有機ケ
イ素化合物を含む樹脂組成物が含浸・硬化されてなることを特徴と
する改質木質材を提供する。

以下、本発明につき更に詳述する。

本発明の改質木質材は、」二連したように、有機ケイ素
化合物を含有する改質用樹脂組成物が含浸・硬化されて
なるものである。

ここで、この樹脂組成物の（Ａ）成分は、りん酸化合物
とエポキシ基含有アルコキシシラン又はこれらの部分加
水分解物もしくは部分共加水分解物（以下、これらの総
称として（エポキシ基含有）アルコキシシラン類という
）との反応生成物であり、この（Ａ）成分は（Ａ）と（
Ｂ）成分のアルコキシシリル基の加水分解重合を促進す
る触媒作用と、シロキサン結合を介して硬化物の構成部
分を形成する作用とを併せ持つもので、本組成物が常温
常圧で湿気により速やかに硬化し、かつ、強靭な改質木
質材を与えるための必須成分である。

この場合、リン酸化合物は、エポキシ基と反応すること
ができる酸基としての水素原子を１分子中に２個以上有
するもので、例えばりん酸、ポリリン酸、オルソりん酸
などが好適である。

また、エポキシ基含有アルコキシシランとしては、下記
一般式（１）％式％（１）（但し、式中Ｒは炭素数１〜］０のアルキル基、アルケ
ニル基等の有機基であるが、少なくとも１つがエポキシ
基を含有する炭素数１〜１０の有機基であり、Ｒ′は炭
素数１〜６のアルキル基又はアルケニル基である。また
、ｎは１≦ｎ≦３を満たす正数である。）で示される化合物が好適に用いられる。

上記（１）式において、エポキシ基含有有機基はγ−グ
リシドキシプロピル基、β−（３，４−エポキシシクロ
ヘキシル）エチル基等であり、他の有機基としてはメチ
ル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、
ヘキシル基等が挙げられ、Ｒ′は例えばメチル基、エチ
ル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基
、エチニル基、プロペニル基等である。

このような（１）式の化合物として具体的には、γ−グ
リシドキシプロピルメチルジアルコキシシラン、β−（
３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル１−リアルコ
キシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリアルコキシ
シラン等が例示される。

なお、エポキシ基含有アルコキシシランとして、上記（
１）式の化合物の部分加水分解縮合物、上記（１）式の
化合物とシラノール基、アルコキシシリル基等を有する
有機ケイ素化合物、例えばメチルｌ−ウメ１〜キシシラ
ン、フェニル１−ツメ１−キシシラン、メチル１−リエ
ｌ−キシシラン、メチルトリプロポキシシラン、フェニ
ルトリエトキシシラン、フェニルトリプロポキシシラン
、ナトラメ１−キシシラン、テ１−ラエＩヘキシシラン
、エチル１−リメトキシシラン、プロピル１−リスｌ−
キシシラン、ブチルｌ〜リメトキシシラン等の部分加水
分解物や部分共加水分解物を用いることもできる。

上記りん酸化合物とエポキシ基含有アルコキシシラン類
とは、りん酸化合物中の酸基としての水素原子とアルコ
キシシラン類中のエポキシ基とが反応し、かつ、アルコ
キシシラン類のケイ素原子に結合しているアルコキシ基
（−〇Ｒ′基）が水分よって容易に加水分解されて縮重
合するものである。

この場合、りん酸化合物とエポキシ基含有アルコキシシ
ランとの配合割合は、りん酸化合物の酸基としての水素
原子１当量に対してアルコキシシラン類のエポキシ基が
０．６〜１．４当量、特に０．９〜１．１当量となるよ
うな配合比であることが好ましい。０．６当量に満たな
い配合比ではりん酸化合物の酸基が過剰となってそのま
ま残存するので、改質木質材の耐水性、硬度が低下する
場合があり、１．４当量を越える配合比では反応残余の
エポキシ基が残って改質木質材の耐候性、耐汚染性が悪
化する場合がある。

なお、再化合物の配合割合は、上記配合比の範囲内で特
にりん酸化合物５〜４０部（重量部、以下同様）に対し
てエポキシ基含有アルコキシシラン類を９５〜６０部と
することがより好ましい。

更に、りん酸化合物の酸基としての水素原子とエポキシ
基含有アルコキシシラン類のエポキシ基との反応は、有
機溶媒、例えばメタノール、エタノール、イソプロパツ
ール、イソブタノール、ｎ−ブタノール等のアルコール
類、アセトン等のケトン類、エステル類、芳香族系炭化
水素類、ハロゲン化炭化水素類などの存在下で行なうこ
とが好ましく、また、反応条件は特に制限されないが、
２０℃で１時間以上反応させることが好ましい。

次に、上記改質用樹脂組成物を構成する（Ｂ）成分は、
加水分解性アルコキシシリル基を含有する有機ケイ素化
合物であり、アルコキシシリル基の加水分解縮合で硬化
物の構成部となるものである。

この加水分解性アルコキシシリル基含有の有機ケイ素化
合物としては、例えばメチルトリアルコキシシラン、ジ
メチルジアルコキシシラン、フェニル１〜リアルコキシ
シラン、ジフェニルジアルコキシシランやそれらの部分
加水分解物又は部分共加水分解物、加水分解性アルコキ
シ基含有官能性シリコーン樹脂などが挙げられるが、特
にメチルトリメトキシシランやその部分加水分解物、部
分共加水分解物が好適に使用される。なお、この（Ｂ）
成分の有機ケイ素化合物は、シラノール基を含有してい
てもよい。

更に、上記（Ｂ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００部
に対して（Ｂ）成分が１０００部以下、特に１０〜１０
００部、より好ましくは３０〜３５０部であることが好
適であり、１０００部を越えると強靭性が低下する場合
がある。

上記（Ａ）、（Ｂ）成分を含む樹脂組成物は、有機溶剤
溶液として使用することが好ましい。有機溶剤は上記（
Ａ）及び（Ｂ）成分が木質材料へ含浸するのを助けるも
ので、有機溶剤としては、（Ａ）及び（Ｂ）成分を溶解
し得、かつ、木質材料との親和性があり、木質材料へ浸
透し易い有機溶剤が好適に用いられる。このような有機
溶剤としては、例えばメタノール、エタノール、イソプ
ロパツール等のアルコール類、アセトン等のケトン類、
酢酸エチル等のエステル類などが挙げられこの場合、有
機溶剤の使用量は、（Ａ、）成分１００部に対して］、
　ＯＯＯ部具ド、特にｉ−００〜５００部とすることが
好ましい。なお、（Ａ）及び（Ｂ）成分の分子構造を選
択し、低粘度とすれば、木質材料へ各成分が十分に含浸
するが、使用性の点から有機溶剤を１０００部以下の割
合で用いるもので、ｉ、　ｏ　ｏ　ｏ部より多いと有用
性がなく、経済的な不利が生じる場合がある。

なお、樹脂組成物を調製するに際しての加水分解におい
て、加水分解に必要な水分量は別に制限されないが、加
水分解により縮合反応で組成物がゲル状にならない範囲
内の水分量であることが好ましく、通常、全成分中の加
水分解可能な基のモル数の約５０％以下に相当するモル
数の水分量であることが望ましい。

而して、本発明の改質木質材は、木質材料に」二記樹脂
組成物を含浸・硬化してなるものであるが、この樹脂組
成物は、上記（Ａ）成分のりん酸化合物中の酸基として
の水素原子とエポキシ基含有アルコキシシラン中のエポ
キシ基との反応結合体の存在下に、水分の存在で（Ａ）
、（Ｂ）成分中の加水分解可能な基が加水分解、縮重合
して三次元構造となり、硬化するものであり、常温常圧
下において湿気により容易に硬化する。例えば、木質材
料は、−上記樹脂組成物の溶液中に５〜３ｏ時間程度浸
し、風乾することで容易に樹脂組成物が３浸・硬化して
改質木質材とすることができる。なおこの場合、樹脂組
成物の含浸・硬化は常温かつ常温常圧で行なうことがで
きる。

この場合、木質材料に特に制限はなく、例えば松、杉、
桧、栂、ヒバなどの釧葉樹、ナラ、ブナ等の広葉樹、そ
してこれらの無垢材、合板、集成材等が挙げられる。

套団勿羞釆本発明の改質木質材は、加熱や減圧処理が不要で、改質
用樹脂組成物が常温常圧で湿気により短時間に硬化し得
るので、作業性に優れ、工程が簡単化されて、改質木質
材を低コス１へで容易に得ることができ、かつ、木質材
を劣化させることがない」二、高硬度で傷つき難く、し
かも、耐候性、耐水性、耐溶剤性に優れ、更に耐熱性、
耐汚染性、耐薬品性、耐腐食性が良好で、木質感を残し
ながら耐久性に極めて優れている。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない
。

〔実施例１゜〜］１、比較例１〜３〕攻光Ｎ吸糀炙成分へ−１：オルソリン酸（８５％品）をイソプロピルアルコールの
１−０％溶液とし、この溶液１００ｇにγグリシドキシ
プロピル１ヘリメ１へキシシラン７３ｇを添加して４０
’Ｃで２時間反応させた。

成分Ａ−２：オルソリン酸（８５％品）をイソプロピルアルコールの
１０％溶液とし、この溶液１００ｇにβ（３，４−エポ
キシシクロヘキシル）エチルトリメ１−キシシラン７５
ｇを加え、４０℃で２時間反応させた。

成分Ａ−３：ポリリン酸（平均重合度５、分子量４８）をイソプロピ
ルアルコールの１０％溶液とし、この溶液１．　ＯＯｇ
にγ−グリシドキシプロピル１〜リメトキシシラン４０
ｇを加え、４０°Ｃで２時間反応させた。

成分Ａ−４＝上記Ａ−１にメチルトリメトキシシラン８０ｇと水１７
ｇを加え、４．０　’Ｃで１時間共加水分解縮合させた
。

成分Ａ−５：上記Ａ−１にフェニル１〜リメ１−キシシラン７０ｇと
水ｌｕｇを加え、４０℃で１−時間共加水分解縮合させ
た。

成分Ａ−６＝上記Ａ、−１にメチル１−リス１−キシシラン４．０　
ｇ、ジフェニルヒドロキシシラン３０ｇ、水８ｇを加え
、４０’Ｃで１時間共加水分解縮合させた。

の　　　　ど　　　　　　の第１表に示す通り、成分Ａ、成分Ｂを配合し、イソプロ
ピルアルコールで不揮発分３０％とした含浸液（改質用
組成物）を調製した。

次に、この溶液中に１０　Ｘ　１０　Ｘ　６０　＋１１
１１１大の杉材を常温、常圧で１２時間沈めた後、風乾
し、試験、Ｉ’ｉ　（実施例−！〜９）を作成した。

また、比較のため、未処理の杉イ］（比較例Ｉ）、エチ
ルシリケート４０（コルコー１−　ｎ１ｌ）製）を材料
に１２時間含浸させ、風乾１２時間後、６０　”Ｃて２
時間加熱したもの（比較例２）、湿気硬化型メチルフェ
ニルメ１〜キシポリシロキサン（信越化学工業…Ｊ製）
を用い、」二記比較例２と同様に処理したもの（比較例
３）を作成した。

得られた試験片を下記方法で評価した。結果を第１表に
併記する。

評−価ブラ゛−祐弓「２燥　性　：室温（２５℃）でのタックフリー時間を下記基準で評価
した。

○：３０分未満 △：３０分以」二〜２時間未満 ×：２時間以上硬　度：バーコール硬度計（Ｎｏ、９３５）で測定した。

曲げ強度：］、　ＯＸ　１０　Ｘ　６０１１１１１１試験片を用い
、オー１〜グラフ（支点量比１５０ｎ＋ｍ）で測定し、
破壊時の最大荷重で表示した。

耐候性ニアトラス・ニブコン（■東洋精機製作所製、７０℃ＵＶ
照射８時間、湿潤度下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異常がＪ忍ぬられるものをＸで
示した。

耐水性：室温（２５°Ｃ）で１０日間浸漬と、］、　Ｏ０℃で２
時間浸漬の両テストで異常のないものを○、吸水などに
よる異常のみられるものを×とした。

耐溶剤性：室温（２５°Ｃ）で１−ルエンとアセトンに３０分間浸
漬し、異常のないものを○、異常の見られるものを×と
した。

第１表の結果より、本発明の改質木質材（実施例１〜９
）は、他の含浸液で処理した改質木質材（比較例１〜３
）に比べ、含浸液が室温で短時間に硬化し、耐候性、耐
水性、耐溶剤性等の優れた特性を有することがわかった
。

（Ｋ、Ｃ−８９）Ｃ−８ＫＣ８９）（ＫＢとの部分加水分解物（信越化学工業（４和製）

Claims

【特許請求の範囲】１、木質材料に、りん酸化合物とエポキシ基含有アルコ
キシシラン又はこれらの部分加水分解物もしくは部分共
加水分解物との反応物を含む樹脂組成物が含浸・硬化さ
れてなることを特徴とする改質木質材。２、樹脂組成物が加水分解性アルコキシシリル基を含有
する有機ケイ素化合物を含む請求項１記載の改質木質材
。