JPH0563281B2

JPH0563281B2 -

Info

Publication number: JPH0563281B2
Application number: JP26091289A
Authority: JP
Inventors: Masao Niki; Kaname Ootani; Toshuki Takagi; Naomi Yamamoto
Original assignee: Daiken Trade and Industry Co Ltd
Current assignee: Daiken Trade and Industry Co Ltd
Priority date: 1989-10-05
Filing date: 1989-10-05
Publication date: 1993-09-10
Also published as: JPH03121804A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、木材とプラスチツクスの複合体、通
称WPCの製造方法の改良に関するものである。（従来技術とその問題点）現在、WPCは工業的に量産され、有用な材料
となつているが、その製造方法は、不飽和ポリエ
ステル樹脂やメチルメタアクリレートモノマを木
材に含浸させて加熱や放射線重合によつて固化さ
せて木材と一体化する方法が行われている。又、試験的には種々なビニル単量体やオリゴマ
ーなどもWPCの製造に使用されているとして
種々な特許や報文もある。しかし、これらラジカ
ル重合方式の在来方法では総ての樹種に適用する
事は不可能で、チーク材やカリン等のキノンやフ
エノール類の抽出成分の多い樹種については硬化
阻害が大であつて硬化阻害による粘着化や白化な
ど外観劣化が生じ、それを防止しようとすると樹
脂の軟質化による硬度不足や樹脂液の可使時間が
短く、工業的に使用できないという欠点がある。一方、エポキシ樹脂、フエノール樹脂、ウレタ
ン樹脂なども種々試みられているが含浸が困難で
あるとか、硬化に時間がかかるとか、液状樹脂の
可使時間が短いとか、毒性が強いなど各種の問題
点があり、各々一長一短で満足すべき方法が見い
だされていないのが現状である。尚、アクリルウレタン樹脂は、紫外線硬化塗料
などに使用されているが、木材中でこれらの樹脂
を生成させながら硬化させることは行われていな
い。（発明の目的）本発明は、懸かる従来の問題点の改善のため
に、液状樹脂組成物としてイソシアネート基含量
が２から８重量％で分子量が1000から4000のイソ
シアネートプレポリマー、分子内にヒドロキシル
基１個と重合性不飽和基１個以上を持つ単量体、
その他の重合性不飽和単量体、ラジカル重合開始
剤を必須成分とする組成物を使用し、該組成物を
木材に含浸して木材中で重合固化する事により、
従来では重合阻害の大であつた樹種にも速やかに
固化する事が見いだされてなされた事を目的とす
るものである。（問題点を解決するための手段）本発明の注入木材は、上記問題点を解決するた
めに請求項１において、分子量が1000から4000でイソシアネート基の含
量が概ね２から８重量％のイソシアネートプレポ
リマー、ヒドロキシル基１個と重合性不飽和基１
個以上を分子内に持つ単量体、その他の重合性不
飽和単量体、硬化剤を必須成分とする液状組成物
を木材に含浸固化して一体化する。という技術的手段を採用している。（作用）本発明は、上記のような技術的手段を採用して
いるので、含浸用液状組成物は低粘度液状組成物
であるため厚材への含浸性が優れ、加熱硬化の
際、高い反応性を示す。又、チーク材など通常の
ラジカル重合型の樹脂では硬化阻害が起こり、表
面がベタベタしたり、全く硬化しない樹種を用い
ても良好なWPCを得る事が出来、耐クラツク性、
耐水性、耐汚染性において非常に優れた物性を有
する。又、この含浸用液状組成物は、可使時間が
非常に長く工業生産上有用である。更に、この含浸用液状組成物で仕上げたWPC
の外観は、油剤仕上げ調の化粧性に優れたものと
なり、同時に物性的にも優れたものであるため、
床材、壁材、カウンタートツプ、階段、家具等に
用いる事が出来る。その他、硬化阻害による粘着
性の残存や白化等の外観劣化も生じず、表面硬度
も大である。（実施例）本発明は、液状不飽和重合性組成物を木材に含
浸して固化一体化するWPCの製造方法において、
液状樹脂組成物として、分子量が1000から4000で
イソシアネート基の含量が２から８重量％のイソ
シアネートプレポリマー、ヒドロキシル基１個と
重合性不飽和２重結合１個以上を分子内に持つ単
量体、その他の共重合性不飽和単量体、硬化剤を
必須成分とする液状組成物を使用する事を特徴と
したものであつて通常ラジカル重合の阻害作用を
受ける樹種に適用しても容易に硬化させる事がで
きるという効果を発揮する。本発明に使用される液状樹脂組成物の必須成分
であるイソシアネート・プレポリマーは、ポリイ
ソシアネートとポリエーテルポリオール、ポリエ
ステルポリオールの反応でNCO／OHのモル比が
２：１の割合で反応せしめて得られるものである
が、分子量は木材の含浸性を良好にするために
1000から4000程度が適当であり、イソシアネート
基は液状樹脂の木材含浸時の可使時間が長いこと
や作業の安全性、良好な含浸性などを得るために
は８重量％以下が適当であり、又、WPCの硬さ
などの物性を良好ならしめるために２％以上が必
要である。イソシアネートとしては現在市販のト
リレンジイソシアネート（TDI）、ナフタレンジ
イソシアネート（NDI）、トリジンジイソシアネ
ート（TODI）、ヘキサメチレンジイソシアネー
ト（HDI）、キシリレンジイソシアネート（XDI）
などがあり、ポリエーテルポリオールとしてはポ
リエチレングリコール、ポリプロピレングリコー
ル、ポリエチレン−ポリプロピレングリコール、
ビスフエノールＡとプロピレンオキサイド、エチ
レンオキサイドの付加物グリコールなど種々のも
のがあり、更にポリエステルポリオールとしては
アジピン酸、イソフタール酸等の２塩基酸とエチ
レングリコール、プロピレングリコール、ジエチ
レングリコールなどとのグリコール過剰の反応物
など多数のものが列挙出来るがいずれにしてもイ
ソシアネート付加後の分子量は1000〜4000の範囲
となる事が必要である。これらイソシアネートプ
レポリマーの液状樹脂組成物に占める割合は10〜
70重量％、好ましくは20〜50重量％である。次に分子中に１個の水酸基と１個以上の重合性
不飽和２重結合を有する単量体としては（メタ）
アクリル酸とモノエポキシ化合物との付加物、例
えばヒドロキシエチル−（メタ）アクリレート、
ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒド
ロキシブル（メタ）アクリレート、ヒドロキシベ
ンジル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリ
コールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレ
ングリコールモノ（メタ）アクリレート、トリメ
チロールプロパンジ（メタ）アクリレート、等が
ある。これらの単量体は、イソシアネートプレポ
リマーのイソシアネート基に対してヒドロキシル
基が約1/2モル比以上になるように配合する事が
望ましい。これらの化合物は液状樹脂組成物の調
整においてイソシアネートプレポリマーと予め付
加反応していても、していなくとも差し支えな
い。その他の共重合性単量体としては、スチレ
ン、ビニル・トルエン（o.m.p）、ジビニルベン
セン等の芳香族化合物や、アクリル酸、メタアク
リル酸のアルキルエステル類、特にC₄以上のア
ルコールのエステルやグリコール類、グリセリ
ン、トリメチロールプロパンなどのジ−トリ−
（メタ）アクリレート類等は好ましく、例えばト
リメチロールプロパントリメタアクリレートが用
いられる。これらの不飽和単量体は、単独又は混
合して液状樹脂組成物中に90〜30重量％、特に好
ましくは80〜40重量％の割合で使用する。単量体
は、樹脂液の木材への含浸性を良くするために必
須である。硬化剤は通常のラジカル重合の開始剤
であるシクロヘキサノンパーオキサイド、クメン
ハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパ
ーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ラウ
ロイルパーオキサイド、１，１−ビス（ｔ−ブチ
ルパーオキシ）３・３・５−トリメチルシクロヘ
キサン、ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブ
チルパーオキシオクトエート、ジクミル−パーオ
キサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジミ
リスチルパーオキシ−ジカーボネート、ビス（４
−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカー
ボネート等があり、液状樹脂組成物100重量部に
対して0.5〜３重量部、好ましくは１〜２重量部
使用する。本発明に使用する木材は単板、ムク板などいず
れの形状でも良く、又、種類はツガ、檜、カバ、
メープル、アツシユ、タモ、オーク等、従来から
良く使用されていたものの他、スギ、チーク、カ
リン、ケヤキ、ローズウツド、ウオールナツト等
従来は硬化し難くて用いられなかつた樹種にも適
用可能であり、これらの高級材をより高性能化す
る事が可能である。又、木材を予めアンモニウム
ガスで、処理乾燥しておいてから適用すると木材
組織の膨潤や注入阻害因子の除去がなされ、含浸
性や硬化性などにおいて更に改善される。本発明の実施の態様は種々あるが、最も一般的
な方法は前記した液状組成物を所望するWPCの
特性に応じて前記の割合で調合し、然る後乾燥し
た木材を単板、ムク材などの形状で減圧容器内に
入れて減圧脱気し、調合した液状組成物を注入し
てから常圧又は加圧下に静置して木材中に液状組
成物を含浸せしめ、所定の含浸率に達したら過剰
の液状組成物を回収し、含浸木材を接触圧ないし
30Kgｆ／cm²以下の加圧と80℃〜150℃の加熱下に
置き含浸した液状組成物を木材と一体となして固
化する事により本発明を達成する事が出来る。以下、実施例により詳細に説明する。実施例１イソシアネートプレポリマーとして、イソシア
ネート基含量約3.2％、分子量約2500のポリプロ
ピレングリコール−イソシアネートプレポリマー
300重量部を、ヒドロキシル基１個と重合性不飽
和基１個以上を持つ単量体として２−エチルヘキ
シルアクリレート50重量部、ヒドロキシエチル・
メタ・アクリレート50重量部を、その他重合性不
飽和単量体としてスチレンモノマー500重量部、
トリメチロールプロパントリメタアクリレート
100重量部を良く攪拌して均一に溶解し、２時間
攪拌を続けてから更にベンゾイルパーオキサイド
10重量部を加えて30分攪拌を行つて溶解して含浸
用液状組成物を得た。次いで厚さ1.5mmのナラ材
単板と厚さ２mmのチーク単板を105℃で30分間乾
燥した後に減圧容器に入れ、20トールの減圧で40
分間脱気してから含浸用液状組成物を吸入して脱
気しながら単板を含浸して概ね気泡が出なくなつ
てから常圧に戻して３時間静置し、液切りを行つ
てから含浸単板をテロンフイルムで包み込んで接
触圧下に105℃で２時間加熱を行つてWPC単板を
得た。このWPC単板の樹脂分含量は、ナラ材が
83〜90％、チーク材が82〜97％であつた。各々の
バーコール硬さはナラ材が50〜60、チーク材が40
〜50であり、通常、ラジカル重合では硬化不良部
分のあるチーク材も均一によく硬化していた。このWPC単板を15mm厚の合板に接着して得ら
れた積層板は油剤仕上げの美しい外観を呈し、寒
熱繰り返し試験や水煮沸試験等等においても外観
の変化が観測されず、優れた特性を有していた。
又、含浸液の可使時間は常温で１週間以上あり、
工業的にも十分適用出来るものであつた。実施例２イソシアネートプレポリマーとしてイソシアネ
ート基含量約5.0％、分子量約1600のイソシアネ
ートプレポリマー250重量部、ヒドロキシル基１
個と重合性不飽和基１個以上を分子内に持つ単量
体として２−エチルヘキシルアクリレート600重
量部、ヒドロキシエチル・メタ・アクリレート50
重量部、その他重合性不飽和単量体としてトリメ
チロールプロパンメタアクリレート100重量部を
良く攪拌して均一に溶解し、２時間後にベンゾイ
ルパーオキサイド10重量部を加えて30分攪拌溶解
して含浸用液状組成物を得た。別に厚さ2.0mmの
チーク単板を20℃のアンモニアガス飽和容器中で
３時間放置してからアンモニアガスアンモニアを
放散させた単板と、アンモニアガスで処理しない
同じ厚さのチーク単板を105℃で30分間乾燥し、
その各々を減圧容器に入れて30トールの減圧下で
脱気し、次いで含浸用液状組成物を注入して概ね
気泡が消失してから常圧に戻して２時間放置して
液状組成物を含浸せしめてから液を切り、含浸単
板をテトロンフイルムで包んで接触圧で105℃で
２時間、フイルムを取つてから引き続き１時間
105℃で硬化を進めてWPC単板を得た。樹脂含量
は、アンモニア処理のものが97％、処理しないも
のが78％であつた。このWPCはじん性に富むも
のでありいずれも硬化阻害を受けることなく固化
しておりアンモニア処理WPC単板のバーコール
硬さは20〜30、一方比較例として処理なし単板の
バーコール硬さは10〜20であり、アンモニアガス
前処理が硬度の向上に効果があることが分かつ
た。チーク材の感触も失う事なく油剤仕上げの外
観を呈しており、かつ積層板の耐クラツク性、耐
水性、、耐汚染性などは優れたものであつた。含浸液の可使時間は常温で３週間であり工業生
産上も適用し得るものである。実施例３イソシアネートプレポリマーとしてイソシアネ
ート基含有量7.1％、分子量約1200のイソシアネ
ートプレポリマー300重量部、ヒドロキシル基１
個と重合性不飽和基１個以上を分子内に持つ単量
体としてヒドロキシエチル・メタ・アクリレート
20重量部、その他の重合性不飽和単量体としてス
チレンモノマー600重量部、トリメチロールプロ
パントリメチアクリレート80重量部、過酸化ベン
ゾイル10重量部を良く攪拌して均一に溶解して含
浸用樹脂液を得た。次いで実施例−１と同様にし
てWPC単板を得た。このWPC単板の樹脂含量は
ナラ材で81％チークは97％であつた。又バーコー
ル硬さはナラ材が60〜70、チークは50〜60であり
チーク材も均一によく硬化していた。このWPC
単板を15mm厚の合板に接着して得られた積層板は
油剤仕上げの美しい外観を呈し、寒熱繰り返し試
験や水煮沸試験などにおいても外観の変化がなく
優れた特性を有した。又、含浸液は常温で１週間
以上繰り返し使用可能であつた。比較例１実施例３において、ヒドロキシル基１個と重合
性不飽和基１個以上分子内に持つ単量体であるヒ
ドロキシエチル・メタ・アクリレートを使用せ
ず、トリメチロールプロパントリメタアクリレー
トを100重量部とした以外は全て同じ条件でナラ、
チークのWPC単板を製作した。ナラ材WPCは白
化して外観不良を生じ、チーク材WPCも部分的
に白化現象があり、外観不良であつた。比較例２イソシアネートプレポリマーとしてイソシアネ
ート含量が多く、約10％で分子量が小さく約800
のイソシアネートプレポリマー300重量部を用い、
スチレンモノマー550重量部、トリメチロールプ
ロパントリメタアクリレート100重量部、ヒドロ
キシエチル−メタアクリレート50重量部、ベンゾ
イルパーオキサイド10重量部を配合し、常温で
２、５時間攪拌して溶解し、含浸処理液とした。
次いで、実施例１と同じ操作でナラ材、チーク材
の単板に当該処理液を含浸して硬化し、WPC単
板を製作した。しかしながら、部分的に白化現象
があつて外観は好ましくなく、また、含浸液も常
温３日後にはゲル状物を生じ不安定であつた。比較例３イソシアネートプレポリマーとしてイソシアネ
ート基含量が少なく、２％弱で分子量が大きく、
約4500のイソシアネートプレポリマー300重量部、
スチレンモノマー570重量部、トリメチロールプ
ロパントリメタアクリレート100重量部、ヒドロ
キシエチル−メタアクリレート30重量部、ベンゾ
イルパーオキサイド10重量部を配合し、常温で
2.5時間溶解して含浸処理液とした。次いで、実
施例１と同じ操作でナラ材単板に当該処理液を含
浸して硬化し、WPC単板を製作した。しかしな
がら、若干部分的に白化現象が認められ、端部の
粘着性大で離形フイルムの剥離性も劣つていた。
又、樹脂含有量は40〜50％で歩留りも悪くなつ
た。比較例１〜３でも分かるように重合性不飽和基
１個以上とヒドロキシ１個を有する単量体を欠く
ときは硬化時に相分離が激しく外観不良となり、
又、物性も脆さが出る傾向になる。又、イソシア
ネートプレポリマーのイソシアネート基が２％を
切り、分子量が大となる樹脂が軟質化し、木材へ
の含浸性も悪くなり、WPC単板には時には粘着
性が残るようになる。逆に、イソシアネートプレ
ポリマーのイソシアネート基が８％を越えると組
成物の硬化収縮が大となり、寒熱等の繰り返しに
よる耐クラツク性や液状組成物の安定性が低下し
始め、更に大となる含浸中にも増粘・ゲル化など
を起こして木材への含浸が不可能になり、WPC
が得られなくなると言う重大な欠陥が生ずるよう
になる。次に、工業上取り易くするために、ベースレジ
ンを予め用意し、製造段階で調整する実施例を示
す。実施例４イソシアネート基含有量約7.1％、分子量約
1200のイソシアネートプレポリマー1000重量部、
ヒドロキシル基１個と重合性不飽和基１個以上を
分子内に持つ単量体としてヒドロキシエチル・メ
タ・アクリレート110重量部（イソシアネートプ
レポリマーのイソシアネート基に対して1/2モル
当量）、希釈剤も兼ねてスチレンモノマー290重量
部、禁止剤としてハイドロキノンモノメチルエー
テル0.14重量部を混合し、40℃で48時間反応さ
せ、ベースレジンＡを得た。上記操作で合成した
ベースレジン420重量部にスチレンモノマー480重
量部、トリメチロールプロパントリメタアクリレ
ート100重量部、ハイドロキノンモノメチルエー
テル0.06重量部、硬化剤としてベンゾイルパーオ
キサイド10重量部を良く攪拌して均一に溶解し、
含浸用液状組成物を得た。次いで厚さ1.5mmのナ
ラ材単板と厚さ2.0mmのチーク単板を105℃で30分
間乾燥後に減圧容器に入れ、20トールの減圧下で
40分間脱気してから含浸用液状組成物を導入し、
約５分間更に減圧し続け、脱泡した後、常圧に戻
した。その後10Kgｆ／cm²の加圧空気により1.5時
間加圧した後、常圧に戻し、液切りをした。注入率は、ナラ材で約80％、チーク材で約70％
であつた。当該含浸液のポツトライフは、１カ月
以上であつた。テトロンフイルムを離型材とし、
ホツトプレス間で120℃、５Kgｆ／cm²、15分間の
硬化を行い、WPC単板を得た後、15mm厚さの７
プライラワン合板に通常の方法にて接着を行い、
表面仕上げをした後、物性試験に供試した。結果
は、第１表に示す通り非常に優れていた。実施例５イソシアネート基含量5.0％、分子量約1600の
イソシアネートプレポリマーー1000重量部、ヒド
ロキシル基１個と重合性不飽和基１個以上を分子
内に持つ単量体としてヒドロキシエチル・メタ・
アクリレート200重量部（イソシアネートプレポ
リマーのイソシアネート基に対して1.3モル当
量）、希釈剤も兼ねてスチレンモノマー200重量
部、禁止剤としてハイドロキノンモノメチルエー
テル0.14重量部を混合し、40℃で48時間反応さ
せ、ベースレジンＢを得た。含浸用液状組成物を上記方法で合成したベース
レジン140・ｘ重量部（ｘ＝２，３，４，５）に、
スチレンモノマー900−140・ｘ重量部、トリメチ
ロールプロパントリメタアクリレート100重量部、
ハイドロキノンモノメチルエーテル0.06重量部、
ベンゾイルパーオキサイド10重量部を用いた他は
実施例４と同一条件でWPC単板を作製し、仕上
げた後、物性試験に供試した。結果は、第１表に
示す通り非常に優れていた。比較例４処理液として通常の不飽和ポリエステルを用い
たWPCの例として、オレスタ−RP−1023を400
重量部、オレスターRP−1033 600重量部、硬化
剤としてベンゾイルパーオキサイド10重量部を用
い、単板・注入・硬化条件を実施例４と同一条件
でWPC単板を作製し、仕上げた後、物性試験に
供試した。尚、チーク材は硬化不良を起こし、
WPC単板を得る事が出来ず、粘着性を残し、使
用に耐えるナラ材のみを供試した。結果を第１表
に示す。

【表】（効果）本発明は、実施例に示す通り、含浸用液状組成
物は、木材への注入性が良好である。又、チーク
材等の通常のラジカル重合型の樹脂では硬化阻害
が起こり、表面がベタベタしたり、全く硬化しな
い樹種を用いても良好なWPCを得る事が出来、
耐クラツク性、耐水性、耐汚染性において非常に
優れた物性を有する。本発明にかかるWPC製造のプロセスにおいて
も、低粘度液状組成物であるため厚材への含浸性
が優れ、加熱硬化の際、高い反応性を示す。又、
可使時間も非常に長く工業生産上有用である。 WPCの外観は、油剤仕上げ調の化粧性に優れ
たものとなり、物性的にも優れたものであるた
め、床材、壁材、カウンタートツプ、階段、家具
等に用いる事が出来る。硬化阻害による粘着性の残存や白化等の外観劣
化が生じず、表面硬度も大である。

Claims

【特許請求の範囲】

１分子量が1000から4000でイソシアネート基の
含量が２〜８重量％のイソシアネートプレポリマ
ー、ヒドロキシル基１個と重合性不飽和基１個以
上を分子内に持つ単量体、その他の重合性不飽和
単量体、硬化剤を必須成分とする液状組成物を木
材に含浸固化して一体化する事を特徴とする樹脂
注入木材の製造方法。