JPH0482707A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、住宅設備、建築材料等に用いられる改質木
材の製法に関する。

〔従来の技術〕

従来、木材に寸法安定性を付与する方法としては、たと
えば、下記■〜■の方法がある。

■　木材内に無水酢酸と酢酸カリウム等の触媒とを含浸
させた後、１００〜１３０°Ｃで加熱することによって
、木材セルロールの水酸基をアセチル基で置換（アセチ
ル化）する方法。この方法によれば、木材セルロースの
親水性の水酸基が疎水性のアセチル基で置換されるため
、木材の吸湿（水）性が低減する結果、木材の寸法変化
が低減する。

■　木材内にスチレンやメタクリル酸メチル等の七ツマ
−を含浸させた後、加熱または電子線放射を行うことに
よって、木材内に樹脂を生成させる方法（ＷＰＣの製法
）。この方法によれば、寸法安定性が向上する他、硬度
や耐摩耗性が向上する。

■　木材内にイソシアネート基やエポキシ基を有する樹
脂を含浸させ、同樹脂を木材と反応させることによって
、高い寸法安定性を付与する方法〔発明が解決しようと
する課題〕 ところが、前記■〜■の方法は、それぞれ、下記（ａ）
〜（Ｃ）の問題があった。

（ａ）　　前記■の方法では、木材内部のセルロースま
で完全にアセチル化反応させるのは困難であるため、木
材内部までは寸法安定化できない。また、充分なアセチ
ル化率が得られず、未反応の酢酸が木材内に残留するた
め、酢酸の臭いがしたり、酢酸によって木材組織が破壊
されて木材の強度が劣下したりする。

ｆｂ）　　前記■の方法では、木材に含浸させる七ツマ
−が疎水性であるため、同モノマーが木材の細胞壁内ま
では含浸されない。そのため、高い寸法安定性を付与す
るためには、含浸前の木材重量に対し５０〜１００重量
％もの多量のモノマーを含浸させる必要がある。その結
果、木材表面の木質感がなくなる。

（Ｃ１前記■の方法では、木材に含浸させ、木材成分と
反応させた樹脂が硬化する可能性があり、もしも樹脂が
硬化した場合は、その硬化収縮の度合が大きいため、木
材組織が破壊されて、未処理木材以上の膨潤が起きるの
で、寸法安定性が低下する。

このような事情に鑑み、この発明は、木材内部まで寸法
安定化し、未反応薬剤の残存臭が少なく、木材組織が破
壊されておらず、しかも表面の木質感が失われていない
改質木材を効率良く得ることができる方法を提供するこ
とを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するため、この発明にかかる改質木材の
製法は、アクリル酸金属塩類とメタクリル酸金属塩類の
うちの少なくとも１種、ポリアルキレングリコール類の
うちの少なくとも１種、およびアクリルアミド誘導体の
うちの少なくとも１種を、水に熔解した状態で原料木材
に含浸させた後、前記木材の組織内に不溶性の硬化樹脂
を生成・定着させるようにするものである。

この発明で用いられる原料木材としては、特に限定はさ
れず、たとえば、原木丸太、製材品、スライス主根、ロ
ータリー単板、合板等が挙げられる。それらの樹種等に
ついては、何ら限定されない。

この発明で用いられるアクリル酸金属塩類としては、特
に限定はされないが、たとえば、アクリル酸のカルボキ
シル基の水素が後で例示する金属で置換されたもの等が
挙げられる。前記金属としては、特に限定はされないが
、原子価が２〜６のものが好ましい。具体的には、たと
えば、マグネシウム、カルシウム、バリウム、鉄、二・
７ケル、コバルト、銅、亜鉛、アルミニウム等が挙げら
れる。これらの金属の種類によっては、木材の難燃性、
耐摩耗性、表面硬度等を向上させることも可能である。

このようなアクリル酸金属塩類は、１種のみ、または、
複数種混合して用いられる。また、アクリル酸金属塩類
は、一般に、弱い毒性を有するため、木材に防腐・防虫
性を付与する効果も有する。前記アクリル酸金属塩類は
、たとえば、金属の原子価が２〜６の場合、原子価に応
して、２量体〜６量体を形成しており、錯体のような構
造を持つと考えられる。アクリル酸金属塩類は、七ツマ
−の段階では水溶性であるため、水に熔解した状態で含
浸することによって、木材細胞壁内まで容易に含浸され
る。含浸後は、同金属塩類中のビニル基を介して単独重
合もしくは共重合させることによって３次元架橋（硬化
）し、水に不溶性の硬化樹脂を形成して、木材内部まで
寸法安定化させる。

なお、前記アクリル酸金属塩類の代わりムこ、もしくは
、前記アクリル酸金属塩類と一緒にメタクリル酸金属塩
類を用いるようにしてもよい。メタクリル酸金属塩類は
、前記アクリル酸金属塩類のα炭素原子上の水素原子が
メチル基で置換されたものである。

この発明で用いられるポリアルキレングリコール類とし
ては、特に限定はされないが、たとえば、ポリエチレン
グリコールモノメタクリレート、ポリエチレングリコー
ルジメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノメ
タクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレ
ートなどのポリアルキレングリコールメタクリレート類
、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチ
レングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコ
ールモノアクリレート、ポリプロピレングリコールジア
クリレートなどのポリアルキレングリコールアクリレー
ト類等が挙げられる。これらは、１種のみ、または、複
数種混合して用いられる。これらの、ポリアルキレング
リコール類は、重合度３〜１０程度の直鎖状の高分子化
合物であり、水溶性であるため、水に熔解した状態で含
浸することによって、木材細胞壁内まで容易に含浸され
る。含浸後は、他の含浸成分と共重合させることによっ
て３次元架橋（硬化）し、水に不溶性の硬化樹脂を形成
して、木材内部まで寸法安定化させる。

この発明で用いられるアクリルアミド誘導体としては、
特に限定はされないが、たとえば、アクリルアミド、メ
チロールアクリルアミド、ジメチロールアクリルアミド
、メタクリルアミド、メチロールメタクリルアミド、ジ
メチロールメタクリルアミド等が挙げられる。これらは
、１種のみ、または、複数種混合して用いられる。これ
らのアクリルアミド誘導体は、七ツマ−の段階では水溶
性であるため、水に熔解した状態で含浸することによっ
て、木材細胞壁内まで容易に含浸される。

含浸後は、同アクリルアミド誘導体中のビニル基を介し
て単独重合もしくは共重合させたり、同アクリルアミド
誘導体中の官能基を反応させたりすることによって３次
元架橋（硬化）し、水に不溶性の硬化樹脂を形成して、
木材内部まで寸法安定化させる。

アクリル酸金属塩類および／またはメタクリル酸金属塩
類、ポリアルキレングリコール類、アクリルアミド誘導
体（以下、これらを「含浸成分−□と称する）を、水に
熔解した状Ｆ９．（以下、これを「含浸処理液Ｕと称す
る）で原料木材に含浸させる方法としては、特に限定は
されないが、たとえば、減圧含浸法、加圧含浸法、素工
浸漬法、塗布法等が挙げられる。含浸処理液を含浸させ
る前には、あらかしめ原料木材に飽水処理を施しておく
ことが推奨される。これによって、木材中の水を媒体と
して含浸処理液に含まれている含浸成分が速く木材中に
含浸（拡散）されていくようになるため、含浸時間を短
縮できるからである。飽水処理の方法としては、特に限
定はされないが、水中貯木、スチーミング、減圧含浸、
加圧含浸などで行う。なお、含浸処理液を減圧含浸させ
る場合には、この飽水処理を行う必要は必ずしもない。

なお、含浸成分の含浸処理は、処理効率を良くするため
、通常は、必要な全含浸成分を一つの含浸処理液中に含
ませておいて、同含浸処理液を木材に含浸させることに
よって行われるが、これに限定されず、たとえば、各含
浸成分を、別個に含む複数種の含浸処理液を別個に含浸
させるようにしてもよい。すなわち、各含浸成分の含浸
時期は、不溶性の硬化樹脂の生成前であれば、何ら限定
されないのである。

原料木材に含浸させる含浸成分の含浸割合としては、特
に限定はされないが、たとえば、アクリル酸金属塩類お
よび／またはメタクリル酸金属塩類の（合計）含浸重量
をＡ、ポリアルキレングリコール類の含浸重量をＢ、ア
クリルアミド誘導体の含浸重量をＣとすると、Ａ／Ｂお
よびＡ／Ｃの重量比が０，９〜９程度であることが好ま
しい。

含浸処理液の濃度としては、特に限定はされないが、た
とえば、全含浸成分を一つの含浸処理液によって含浸さ
せる場合、含浸成分の合計濃度が１０〜５０重量％程度
であることが好ましい。

以上のようにして含浸処理された原料木材に不溶性の硬
化樹脂を生成、定着させる方法としては、特に限定はさ
れないが、あらかしめ原料木材にラジカル重合開始剤も
含浸させておいて、加熱を行うようにすることが好まし
い。これによって、不溶性の硬化樹脂が高反応率で効率
良く木材内に生成するからである。

加熱温度としては、特に限定はされないが、５０〜１０
０℃程度が好ましい。

原料木材にラジカル重合開始剤を含浸させる方法として
は、特に限定はされないが、たとえば、ラジカル重合開
始剤を前記含浸処理液に添加し、含浸処理液と一緒に原
料木材に含浸させる方法、あるいは、含浸処理液とは別
個に、ラジカル重合開始剤のみを含む水溶液を原料木材
に含浸させる方法等が挙げられる。すなわち、ラジカル
重合開始剤の含浸時期は、不溶性の硬化樹脂を生成させ
る前であれば、何ら限定されないのである。

前記ラジカル重合開始剤としては、特に限定はされない
が、たとえば、過酸化水素、過硫酸カリウム、過硫酸ア
ンモニウムなどの過酸化物等が挙げられる。これらは、
単独で、または、複数種混合して用いられる。また、還
元剤との組み合わせによるレドックス系開始剤として用
いることも可能である。

このようにして、木材内に不溶性の硬化樹脂を生成させ
た後、必要に応じては、木材表面の水洗等を行い、乾燥
させることによって、所望の改質木材が得られる。

〔作　　　用〕

木材を寸法安定化させる含浸成分を水に熔解させた状態
で原料木材に含浸させた後、前記含浸成分を反応させる
ようにすると、水溶液は、木材への浸透性が良いため、
木材組織内まで前記含浸成分が含浸された後、水に不溶
性の硬化樹脂に変化する結果、木材内部まで寸法安定化
する。前記含浸成分は、高反応率で反応するため、未反
応薬剤の残存具が少なくなる。前記含浸成分の硬化物は
、硬化収縮の程度が小さいため、木材組織を破壊しない
。前記含浸成分は、前述したように、木材内部まで効率
良く含浸されるため、寸法安定化に必要な含浸量が少な
くてすみ、しかも、含浸後は水に不溶化し木材内部に固
定されて木材表面にしみ出す恐れがないので、木材表面
の木質感が保たれる。

〔実　施　例〕

以下に、この発明の具体的な実施例を比較例とあわせて
詳しく説明するが、この発明は、下記実施例に限定され
ない。

一実施例１− 水：アルミニウムアクリレート（アクリル酸アルミニウ
ム）：ポリエチレングリコールモノメタクリレート：メ
チロールアクリルアミド＝６：１：１：ｌ　　（重量比
）の割合で各成分を配合して調製した水溶液に、同水溶
液に含まれるアルミニウムアクリレートに対して０．５
重量％の過硫酸カリウムを加え混合した。この水溶液を
、５０（Ｔ方向）Ｘ５０（Ｒ方向）Ｘ４ｍ（Ｌ方向）の
寸法のアガチス単板に減圧（５０ｉｎＨｇ）含浸させた
後、常圧浸漬法により−８間含浸させた。

その後、単板を６０℃で２４時間加熱乾燥させて、改質
木材を得た。

一実施例２− 水：ジンクジアクリレート（アクリル酸亜鉛）：ポリエ
チレングリコールモノメタクリレート：メチロールアク
リルアミド＝５：ｌ：ｌ：ｌ（重量比）の割合で各成分
を配合して調製した水溶液に、同水溶液に含まれるジン
クジアクリレートに対して０．５重量％の過硫酸カリウ
ムを加え混合した。この水溶液を、５０　（Ｔ方向）ｘ
５０（Ｒ方向）×４鶴（Ｌ方向）の寸法のアガチス単板
に減圧（５０＋ｎＨｇ）含浸させた後、常圧浸漬法によ
り−８間含浸させた。

その後、単板を１００℃で２４時間加熱乾燥させて、改
質木材を得た。

一実施例３ 水：マグネシウムジアクリレート（アクリル酸マグネシ
ウム）：ポリエチレングリコールジメタクリレート：メ
チロールアクリルアミド＝６＝Ｉ：１：０．５（重量比
）の割合で各成分を配合して調製した水溶液に、同水溶
液に含まれるマグネシウムジアクリレートに対して０．
５重量％の過硫酸カリウムを加え混合した。この水溶液
を、５０　（Ｔ方向）ｘ５０（Ｒ方向）ｘ４ｍｍ（Ｌ方
向）の寸法のアガチス単板に減圧（５０ｍＨｇ）含浸さ
せた後、常圧浸漬法により−８間含浸させた。

その後、単板を１００℃で２４時間加熱乾燥させて、改
質木材を得た。

一実施例４− 水：マグネシウムジアクリレート：ポリプロピレングリ
コールモノアクリレート：メチロールアクリルアミド＝
１０：１：３：１　　（重量比）の割合で各成分を配合
して調製した水溶液に、同水溶液に含まれるマグネシウ
ムジアクリレートに対して０．５重量％の過硫酸カリウ
ムを加え混合した。

この水溶液を、５０　（Ｔ方向）Ｘ５０（Ｒ方向）Ｘ４
ｉｎ（Ｌ方向）の寸法のアガチス単板に減圧（５０ｍＨ
ｇ）含浸させた後、常圧浸漬法により一日間含浸させた
。

その後、単板を１００℃で２４時間加熱乾燥させて、改
質木材を得た。

実施例５− 水：アルミニウムアクリレート：ポリプロピレングリコ
ールモノメタクリレート：メチロールアクリルアミド＝
１０：３：ｌ：１　　（重量比）の割合で各成分を配合
して調製した水溶液に、同水溶液に含まれるアルミニウ
ムアクリレートに対して０．５重量％の過硫酸カリウム
を加え混合した。この水溶液を、５０　（Ｔ方向）Ｘ５
０（Ｒ方向）Ｘ４ｍ（Ｌ方向）の寸法のアガチス単板に
減圧（５Ｑ＋ｎＨｇ）含浸させた後、常圧浸漬法により
一日間含浸させた。

その後、単板を１００℃で２４時間加熱乾燥させて、改
質木材を得た。

比較例− 水：ポリエチレングリコールモノメタクリレート（ＰＥ
ＧＭＡ）＝３　：　１　　（重量比）の割合で各成分を
配合して調製した水溶液に、同水溶液に含まれるＰＥＧ
ＭＡに対して１重量％の過硫酸カリウムを加え混合した
。この水溶液を、５０　（Ｔ方向）Ｘ５０（Ｒ方向）Ｘ
４ｍ（Ｌ方向）の寸法のアガチス単板に減圧（５０ｗＨ
ｇ）含浸させた後、常圧浸漬法により一日間含浸させた
。

その後、単板を６０℃で２４時間加熱乾燥させて、改質
木材を得た。

実施例１〜５および比較例で得られた改質木材について
、含浸率、バルキング、抗膨渭（収縮）率を求めた。

含浸率は、処理木材の、未処理木材に対する重量増加率
（％）である。

バルキングは、下記式（１）で表されるものである。

第　　１　　表 〔式（Ｉ）中、Ｄｌは未処理木材の乾燥寸法を表し、Ｄ
、は未処理木材の飽水寸法を表し、Ｄ、は処理木材の乾
燥寸法を表す、〕 抗膨潤（収縮）率（ＡＳＥ）は、下記式（ｎ）で表され
るものである。

〔式（ｎ）中、Ｓ、は未処理木材の膨潤（収縮）率を表し、Ｓ、は処理木材の膨潤（収縮）率を表す。〕

以上の結果を第１表に示した。

第１表にみるように、実施例１〜５で得られた改質木材
は、比較例で得られた改質木材に比べて、含浸率とバル
キングについては、あまり変わらないが、寸法安定性が
優れている（Ａ　Ｓ　Ｅが高い）ことがわかる。

〔発明の効果〕 この発明にかかる改質木材の製法によれば、木材内部ま
で寸法安定化し、未反応薬剤の残存臭が少なく、木材組
織が破壊されておらず、防腐・防虫性に優れ、しかも表
面の木質感が失われていない改質木材を効率良く得るこ
とができる。

前記改質木材の内部に生成した有効成分は、水に不溶で
あるため、水や湿気等により木材表面にしみ出す恐れが
ないため、前記改質木材は、耐水性・耐湿性も有する。

また、前記改質木材内に化成させる有効成分の種類によ
っては、木材の離燃性、耐摩耗性、表面硬度等も向上さ
せることが可能である。

代理人　弁理士　　松　本　武　彦 手続補正書（自発 １、事件の表示 精秤２−１９７３６１号 ２、発明の名称 改質木材の製法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　　所　　　　大阪府門真市大字門真１０４８番地名
　称（５８３）松下電工株式会社 ４、代理人 氏　　　名　　（７３４６）弁理士　　松　　本　　武
　　彦−５、補正により増加する項数 な　　　　し ６、　　？ｉｌｉ正の対象 明１Ｂ書 ７、　補正の内容 ■　明細書第４頁第８〜１１行に「（ａ）前記■の方法
では・・・得られず、未反応の酢酸」とあるを「（ａ）
前記■の方法では、副生成物である酢酸」と訂正する。

■　明１ＩＩＩ書第４頁第３〜４行に「反応させた樹脂
が硬化する・・・場合は、その硬化収縮」とあるを１反
応させた樹脂自体の硬化収縮」と訂正する■　明細書第
４頁第８〜９行に「この発明は、木材内部まで寸法安定
化し、未反応薬剤の残存臭が少なく」とあるを、「この
発明は、高度に寸法安定化し、臭気が少なく」と訂正す
る。

■　明細書第６頁第１０〜１１行、同第７頁下から第４
〜３行、および同第８頁下から第８〜７行の計３箇所に
「硬化樹脂を形成して、木材内部まで寸法安定化させる
」とあるを、いずれも「硬化樹脂を形成して、木材を寸
法安定化させる」と訂正する。

■　明細書第１２頁第７〜９行に「結果、木材内部まで
寸法・・・未反応薬剤の残存臭が少なくなる」とあるを
、「結果、木材が高度に寸法安定化する。前記含浸成分
は、高反応率で臭気の少ない前記樹脂に変化するため、
改質木材の臭気が少なくなる」と訂正する。

■　明細書第１８頁下から第５〜３行に「この発明にか
かる改質・・・残存臭が少なく、木材組織が破壊」とあ
るを、「この発明にかかる改質木材の製法によれば、高
度に寸法安定化し、臭気が少なく、木材組織が破壊」と
訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　アクリル酸金属塩類とメタクリル酸金属塩類のうち
   の少なくとも１種、ポリアルキレングリコール類のうち
   の少なくとも１種、およびアクリルアミド誘導体のうち
   の少なくとも１種を、水に溶解した状態で原料木材に含
   浸させた後、前記木材の組織内に不溶性の硬化樹脂を生
   成・定着させるようにする改質木材の製法。 ２　ポリアルキレングリコール類が、ポリアルキレング
   リコールアクリレート類および／またはポリアルキレン
   グリコールメタクリレート類であり、かつ、原料木材組
   織内に不溶性の硬化樹脂を生成・定着させる際、あらか
   じめ原料木材にラジカル重合開始剤も含浸させておいて
   、加熱を行うことにより、前記樹脂を生成・定着させる
   ようにする請求項１記載の改質木材の製法。