JPH04259506A - 改質木材の製法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、住宅設備、建築材料
等として用いられる改質木材の製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】木材に耐候性を付与する従来の技術とし
ては、以下のようなものが挙げられる。 （ａ）化学修飾 木材成分のセルロースの水酸基を他の疎水基に置換させ
ることにより、木材の吸湿性や寸法変化を減少させる方
法である。化学修飾を行うための化合物としては、酸無
水物、ハロゲン化有機酸、エポキシド、ハロゲン化アル
キル、イソシアネート類、ホルマリン等が挙げられる。 問題点としては、未反応物あるいは反応残さが残留する
ことにより、異臭がしたり、酸による木材の強度劣化、
反応工程が複雑であることなどが挙げられる。 （ｂ）ＷＰＣ 木材内に、スチレンやメタクリル酸メチル等のモノマー
を溶媒下で含浸させた後、加熱あるいは電子線放射など
により、不溶化した樹脂を生成させる方法である。寸法
安定性以外に、硬度や摩耗性も向上させることができる
。問題点としては、モノマーが疎水性を持つために、木
材の細胞壁内に含浸しにくいこと、そのために、高い寸
法安定性を得るためには、５０〜１００％の樹脂含浸量
を有することや、木材表面の木質感がなくなることが挙
げられる。 （ｃ）水溶性樹脂によるバルキング ポリエチレングリコールあるいはポリエチレングリコー
ルモノメタクリレートなどの水溶性樹脂を木材の細胞壁
内に含浸させ、それらを乾燥、硬化させることにより、
寸法安定性を向上させる方法である。水溶性であるため
、扱い易く、細胞壁内まで含浸させることができるが、
樹脂が易溶性であるため、耐候性が低いという欠点を有
する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、以上の事
情に鑑みて、耐候性とくに寸法安定性に優れた改質木材
を、容易に、効率よく製造する方法を提供することを課
題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明にかかる改質木材の製法は、木材成分と反
応し得るカルボキシル基を持つポリマー化可能な化合物
の水溶液を木材に含浸させるようにする。この発明に用
いられる改質のための原料木材としては、特に限定され
ず、原木丸太、製材品、スライス単板、合板等が例示さ
れる。それらの樹種等についても限定されることはない
。

【０００５】この発明において用いられる化合物は、ジ
カルボン酸無水物と、この無水物と反応できるエポキシ
基を２つ以上持ち、さらに、それ自体ポリマー化可能な
化合物から合成したものである。そのような化合物とし
ては、例えばポリエチレングリコールジエポキシド、ポ
リプロピレングリコールジエポキシドなどが挙げられる
。

【０００６】この発明において用いられる化合物は、さ
らに、ジカルボン酸無水物と、この無水物と反応できる
水酸基を持ち、さらに、それ自体ポリマー化可能な化合
物から合成したものである。そのような化合物としては
、例えばメチロールアクリルアミド、メチロールメラミ
ン、メチロール尿素、ポリエチレングリコールモノ（ジ
）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（ジ）メ
タクリレートなどが挙げられる。

【０００７】これらの合成は、固相重合あるいは溶媒下
で行うことが可能である。ただし、合成物が、ポリマー
化してしまうと木材内に含浸しにくくなるため、合成は
、モノマーのポリマー化を防ぐため、重合禁止剤を加え
て行うことが望ましい。また、これらの合成は、木材内
で行うことも可能である。つまり、それらの混合液を木
材に含浸後、合成と木材との反応さらに樹脂のポリマー
化を行うこともできる。

【０００８】上記の木材成分との反応を促進させるため
には、触媒を添加することが有効である。例えば、酢酸
カリウム等の有機酸金属塩やアミン類等の塩基性触媒が
用いられるが、特に限定されない。処理液の木材への含
浸方法は、減圧、加圧による含浸方法あるいは、飽水状
態にある木材に浸漬置換する方法などがあるが、特に限
定されない。

【０００９】木材成分と反応し得るカルボキシル基を持
ちポリマー化可能な化合物、すなわちオリゴマーの木材
内での、重合と木材との反応は、木材の乾燥過程での加
熱により行うことができるが、この加熱温度は８０℃か
ら１５０℃程度が好ましい。これ以外にも、高周波乾燥
、電子線照射等によって反応させることができる。

【００１０】

【作用】この発明による改質木材の製法では、その処理
液が水溶性であるため、処理方法が容易であり、作業性
がよく、かつ臭気も少ない。化学修飾とバルキングの両
者による作用を加えることができて、木材に高い寸法安
定性を得させる。生成物が不溶物であるため、未反応物
を除去する必要がなく、耐候性の向上が十分に可能とな
り、処理効率も高い。

【００１１】

【実施例】次に、本発明を実施例と比較例によってさら
に具体的に説明する。 −実施例１− 無水マレイン酸とポリエチレングリコールジエポキシド
の試薬を、モル比１：１で、かつ固相で混練（条件：８
０℃、１時間）することによって、目的とする化合物を
得た。それを水に溶解させ３０％（重量％、以下同じ）
水溶液とし、さらに触媒として、酢酸カリウムを５％加
え、この処理液を、接線方向、半径方向３０ミリ、繊維
方向に５ミリのヒノキ材５枚に減圧（５０ｍｍＨｇ）注
入し、減圧下に３時間置いた。次に、処理液を含浸させ
た、この試験片を１２０℃で１時間加熱乾燥させること
により、改質木材を得た。

【００１２】−実施例２− 無水コハク酸とポリエチレングリコールジエポキシドを
、モル比１：１で、そして、これらに無水コハク酸に対
して１％のハイドロキノンを重合禁止剤としてを加えて
、固相で混練（条件：８０℃、１時間）することによっ
て、目的とする化合物を得た。それを水に溶解させて３
０％水溶液とし、さらに触媒として酢酸カリウムを５％
加え、この処理液を、接線方向、半径方向３０ミリ、繊
維方向に５ミリのヒノキ材５枚に減圧（５０ｍｍＨｇ）
注入し、減圧下に３時間置いた。次に、処理液を含浸さ
せた、この試験片を１２０℃で１時間加熱乾燥させるこ
とにより、改質木材を得た。

【００１３】−実施例３− 無水マレイン酸とポリプロピレングリコールジエポキシ
ドを、モル比１：１で、温水中で混合（条件：８０℃、
１時間）し、この混合物の３０％水溶液を得た。これに
触媒として酢酸カリウムを５％加え、この処理液を、接
線方向、半径方向３０ミリ、繊維方向に５ミリのヒノキ
材５枚に減圧（５０ｍｍＨｇ）注入し、減圧下に３時間
置いた。次に、処理液を含浸させた、この試験片を１２
０℃で１時間加熱乾燥させることにより、改質木材を得
た。

【００１４】−実施例４− 無水コハク酸とポリプロピレングリコールジエポキシド
を、モル比１：１で、そして、これらに無水コハク酸に
対して１％のハイドロキノンを重合禁止剤としてを加え
て、固相で混練（条件：８０℃、１時間）することによ
って、目的とする化合物を得た。それを水に溶解させて
３０％水溶液とし、さらに触媒として酢酸カリウムを５
％加え、この処理液を、接線方向、半径方向３０ミリ、
繊維方向に５ミリのヒノキ材５枚に減圧（５０ｍｍＨｇ
）注入し、減圧下に３時間置いた。次に、処理液を含浸
させた、この試験片を１２０℃で１時間加熱乾燥させる
ことにより、改質木材を得た。

【００１５】−実施例５− 無水マレイン酸とポリエチレングリコールジエポキシド
を、モル比１：１で、温水中で混合（条件：８０℃、１
時間）し、この混合物の３０％水溶液を得た。さらに触
媒として酢酸カリウムを５％加え、この処理液を、接線
方向、半径方向３０ミリ、繊維方向に５ミリのヒノキ材
５枚に減圧（５０ｍｍＨｇ）注入した。その後、このよ
うにして得た試験片を溶液中で１２０℃で１時間加熱す
ることにより反応と重合を行い、改質木材を得た。

【００１６】−比較例１− 無水マレイン酸を温水に溶解して３０％溶液とした。触
媒として酢酸ナトリウムを５％加え、この処理液を、接
線方向、半径方向３０ミリ、繊維方向に５ミリのヒノキ
材５枚に減圧（５０ｍｍＨｇ）注入した。その後、この
ようにして得た試験片を溶液中で１２０℃で１時間加熱
することにより反応と重合を行い、改質木材を得た。

【００１７】−実施例６− 無水マレイン酸とメチロールアクリルアミドの試薬を、
モル比１：１で、ニーダ混練（条件：８０℃、１時間）
することによって、目的とするエステル化物を得た。そ
れを水に溶解させて３０％水溶液とし、さらに触媒とし
て酢酸カリウムを５％加え、この処理液を、接線方向、
半径方向３０ミリ、繊維方向に５ミリのヒノキ材５枚に
減圧（５０ｍｍＨｇ）注入し、減圧下に３時間置いた。 次に、処理液を含浸させた、この試験片を１２０℃で１
時間加熱乾燥させることにより、改質木材を得た。

【００１８】−実施例７− 無水マレイン酸とメチロールメラミンを、モル比２：１
で、そして、これらに無水マレイン酸に対して１％のハ
イドロキノンを重合禁止剤としてを加えて、ニーダ混練
（条件：８０℃、１時間）することによって目的とする
エステル化物を得た。それを水に溶解させて３０％水溶
液とし、さらに触媒として酢酸カリウムを５％加え、こ
の処理液を、接線方向、半径方向３０ミリ、繊維方向に
５ミリのヒノキ材５枚に減圧（５０ｍｍＨｇ）注入し、
減圧下に３時間置いた。次に、処理液を含浸させた、こ
の試験片を１２０℃で１時間加熱乾燥させることにより
、改質木材を得た。

【００１９】−実施例８− 無水マレイン酸とポリエチレングリコールメタクリレー
トを、モル比１：１で、温水中で混合（条件：８０℃、
１時間）し、この混合物の３０％水溶液を得た。さらに
触媒として酢酸カリウムを５％加え、この処理液を、接
線方向、半径方向３０ミリ、繊維方向に５ミリのヒノキ
材５枚に減圧（５０ｍｍＨｇ）注入し、減圧下に３時間
置いた。次に、処理液を含浸させた、この試験片を１２
０℃で１時間加熱乾燥させることにより、改質木材を得
た。

【００２０】−実施例９− 無水コハク酸とメチロールアクリルアミドを、モル比２
：１で、そして、これらに無水コハク酸に対して１％の
ハイドロキノンを重合禁止剤としてを加えて、固相で混
練（条件：８０℃、１時間）して、目的とする化合物を
得た。それを水に溶解させて３０％水溶液とし、さらに
触媒として酢酸カリウムを５％加え、この処理液を、接
線方向、半径方向３０ミリ、繊維方向に５ミリのヒノキ
材５枚に減圧（５０ｍｍＨｇ）注入し、減圧下に３時間
置いた。つぎに、処理液を含浸させた、この試験片を１
２０℃で１時間加熱乾燥させることにより、改質木材を
得た。

【００２１】−実施例１０− 無水コハク酸とメチロールアクリルアミドを、モル比１
：１で、温水中で混合（条件：８０℃、１時間）し、こ
の混合物の３０％水溶液を得た。さらに触媒として酢酸
カリウムを５％加え、この処理液を、接線方向、半径方
向３０ミリ、繊維方向に５ミリのヒノキ材５枚に減圧（
５０ｍｍＨｇ）注入し、減圧下に３時間置いた。次に、
処理液を含浸させた、この試験片を１２０℃で１時間加
熱乾燥させることにより、改質木材を得た。

【００２２】−比較例２− 無水マレイン酸を温水に溶解して３０％溶液とした。触
媒として酢酸ナトリウムを５％加え、この処理液を、接
線方向、半径方向３０ミリ、繊維方向に５ミリのヒノキ
材５枚に減圧（５０ｍｍＨｇ）注入し、減圧下に３時間
置いた。次に、処理液を含浸させた、この試験片を１２
０℃で２時間加熱乾燥させることにより、改質木材を得
た。

【００２３】上記の実施例及び比較例について、飽水処
理及び全乾処理を行い、それぞれ重量、寸法を求めた。 それらの値から、以下の式により、含浸率、定着率、抗
膨潤能（ＡＳＥ）を求めた。

【００２４】

【数１】

【００２５】

【数２】

【００２６】

【数３】

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてお
り、処理剤が水溶性であるため、処理工程が容易であり
、また、木材の細胞壁内に含浸が容易であることと、木
材成分との化学修飾によって、高い寸法安定性、耐候性
を有する改質木材を容易に得させるものである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　木材成分と反応し得るカルボキシル基
   を持つポリマー化可能な化合物の水溶液を木材に含浸さ
   せる改質木材の製法。
2. 【請求項２】　　カルボキシル基を持つポリマー化可能
   な化合物が、ジカルボン酸無水物とジエポキシドを用い
   て構成されている請求項１記載の改質木材の製法。
3. 【請求項３】　　カルボキシル基を持つポリマー化可能
   な化合物が、ジカルボン酸無水物と反応性水酸基を持つ
   化合物を用いて構成されている請求項１記載の改質木材
   の製法。
4. 【請求項４】　　反応性水酸基をもつ化合物が、メチロ
   ールアクリルアミド、メチロールメラミン、メチロール
   尿素、ポリエチレングリコールモノ（ジ）アクリレート
   、ポリエチレングリコールモノ（ジ）メタクリレートの
   うちの少なくとも１種である請求項３記載の改質木材の
   製法。