JPH07118970B2 - 木材保存剤 - Google Patents

木材保存剤

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JPH07118970B2
JPH07118970B2 JP5217134A JP21713493A JPH07118970B2 JP H07118970 B2 JPH07118970 B2 JP H07118970B2 JP 5217134 A JP5217134 A JP 5217134A JP 21713493 A JP21713493 A JP 21713493A JP H07118970 B2 JPH07118970 B2 JP H07118970B2
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zinc
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智紀 小林
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、防虫・殺虫効果及び防
腐・防黴効力に優れる金属成分を含有する木材固着型の
水溶性木材保存剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】木材固着型の水溶性木材保存剤として
は、クロム、銅、砒素化合物系のCCA(JIS K
1554)が主流を占めている。このCCAは木材に注
入されると木材成分による酸化還元反応によってクロム
化合物や銅化合物、砒素化合物が化学反応を起こし、ク
ロム酸銅や砒酸銅等の錯塩を形成し、水不溶性物に変わ
って木材に固着される。従って耐水性や耐溶脱性が高
く、長期に亘って効力の持続を期待することができる。
ところがCCAにはクロム(6価クロム)や砒素という
有害元素を含むために、人畜への毒性や環境汚染等が問
題になっている。
【0003】そこでCCAの代替の水溶性薬剤として、
第四級アンモニウム化合物(例えばジデシルジメチルア
ンモニウムクロライド)あるいは第四級アンモニウム化
合物と銅化合物との混合剤が、また水希釈乳化型の薬剤
として、脂肪酸の金属塩(例えばナフテン酸亜鉛、ナフ
テン酸銅等)がそれぞれ提供されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、第四級アンモ
ニウム化合物を主体とする薬剤は木材中に固着しないた
めに、水に溶脱され易く、水分の多い場所や土壌中に埋
設するような場合には効力の持続を期待することができ
ない。一方、脂肪酸の金属塩は金属を主成分とするため
に効力持続性はある程度期待することができる。しか
し、脂肪酸の金属塩は油溶性であるために水希釈使用に
するためには乳化型にする必要があるが、一般に油性剤
を乳化して得られた乳化液は粒子が大きく、木材中へ浸
透させるには、粒子を小さくするための特殊な技術が必
要となってコスト高になるという問題があり、また乳化
前の液は消防法上の危険物であって保管が難しいという
問題もある。さらにこの脂肪酸の金属塩をで処理した木
材を乾燥不十分な状態で使用すると再乳化現象によって
薬剤成分が水に再乳化し、溶出するおそれがあるという
問題もある。
【0005】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、毒性や環境汚染のおそれなく、また消防法上の危
険なく、安全に使用することができると共に、水の容易
に溶解させて使用することができ、しかも木材に浸透処
理した後は長期に亘って効力を持続させることができる
木材保存剤を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る木材保存剤
は、キトサンと銅、亜鉛、銀から選ばれる金属との錯塩
を主体として成ることを特徴とするものである。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。キトサン
は、カニやエビ等の甲殻類や昆虫類などの外殻に豊富に
含有される多糖類の一種であるキチンを脱アセチル化す
ることによって得られるものであり、その化学構造の骨
格は木材の繊維成分であるセルロースに非常に類似した
天然高分子物質である。本発明においてキトサンとして
は脱アセチル化度50〜90、分子量500以上のもの
であれば特に制限されることなく使用することができる
が、できれば分子量50000以下の低分子のものが望
ましく、特に分子量20000以下のものがさらに好ま
しい。
【0008】このキトサンと金属錯塩を作る金属として
は、木材保存のための防虫・殺虫効力及び防腐・防黴効
力に極めて優れていると認められており、世界的にも実
証されている銅や亜鉛、銀用いることができる。キト
サンの金属錯塩は、キトサンとこれらの金属の水溶性金
属塩を反応させることによって調製することができる。
水溶性金属塩として、銅塩では塩化第二銅や硫酸銅等
を、亜鉛塩では塩化亜鉛や硫酸亜鉛等を、銀塩では硝酸
銀等を用いることができるが、水溶性であるならばこれ
ら以外の各種の金属塩を用いることもできる。
【0009】そしてまず、水溶性金属塩を塩濃度として
3〜10重量%程度になるように水に溶解させて金属塩
水溶液を準備する。次に、金属塩水溶液を攪拌しながら
金属塩と同重量から半分程度の重量のキトサンを添加
し、攪拌を続けて反応させる。そしてガラス製のフィル
ター等でろ別して十分に水洗することによって、金属濃
度4〜20重量%程度のキトサンの金属錯塩を得ること
ができる。このようにしてキトサンの金属錯塩を調製す
ることができるが、勿論この方法に限定されるものでな
く任意の方法を採用することができるものであり、例え
ば3〜10重量%の金属塩水溶液の代わりに金属塩の飽
和溶液を使用してもよく、またろ過材としてガーゼや布
等の目の荒い繊維製品を使用することもできる。
【0010】上記のようにして得られたキトサンの金属
錯塩は、有機酸あるいは無機酸の存在下、水に溶解させ
て水溶液として使用することができるものであり、キト
サンの金属錯塩の水溶液を木材に浸透させることによっ
て、キトサンの金属錯塩に含有される金属の作用で優れ
た防虫・殺虫効力や防腐・防黴効力を発揮させることが
でき、またキトサンは上記のようにセルロースに非常に
類似した化学骨格構造を有すると共に、セルロースが電
気的にマイナス(負の電荷)を持つポリアニオン物質で
あるのに対してキトサンはプラス(正の電荷)を持つポ
リカチオンであるために、キトサンは木材繊維との固着
性が高く、金属を木材に高く固着させることができる。
従って耐水性、耐溶脱性が高く、長期に亘って効力を持
続させることができるものである。そして、キトサンの
金属錯塩は、クロムや砒素のような有害元素を含有する
必要がなく、人畜への毒性や環境汚染等のおそれはな
く、また脂肪酸の金属塩のような消防法上の問題もない
ものである。
【0011】また、キトサンの金属錯塩は、キトサンが
木材組織の空隙に充満することによって、木材収縮や膨
張を緩和して寸法安定化を図ることができるものであ
る。尚、上記のようにして調製したキトサンの金属錯塩
は、キトサン単独のものよりも溶解性に優れていると共
に、また粘度測定から推定するとキトサンの分子量が反
応当初のものから1/2〜1/3程度に減少しており、
この結果木材中に浸透し易い形態に変化している。この
キトサンの分子量の減少は、反応操作中に生成される塩
酸等の酸による加水分解に起因すると推定される。
【0012】
【実施例】次に、本発明を実施例によって例証する。 (実施例1)水道水955gに塩化第二銅(純度95
%)を45g投入し、攪拌しながら45〜50℃に加熱
して完全溶解させて4.5重量%濃度の塩化第二銅水溶
液を調製した。次に、塩化第二銅水溶液を加熱したまま
攪拌しながらキトサン(分子量10000〜2000
0、脱アセチル化度87)を50g投入して2時間反応
させた。この後、生成物をろ別し、水で十分に洗浄して
50℃の循環式オーブン内で48時間乾燥させてキトサ
ンの銅塩を得た。このようにして得たキトサンの銅塩の
一部を採って原子吸光分析法にて銅金属の含有率を分析
したところ、6.67重量%であった。
【0013】(実施例1−2、1−3)また、キトサン
と反応させる塩化第二銅の量を表1のように変え、あと
は実施例1と同様にしてキトサンの銅塩を得た。このキ
トサンの銅塩における銅金属の含有率は表1の通りであ
った。
【0014】
【表1】
【0015】(実施例2)水道水955gに塩化亜鉛
(純度96%)を45g投入し、攪拌しながら45〜5
0℃に加熱して完全溶解させて4.5重量%濃度の塩化
亜鉛水溶液を調製した。次に、塩化亜鉛水溶液を加熱し
たまま攪拌しながらキトサン(分子量10000〜20
000、脱アセチル化度87)を50g投入して2時間
反応させた。この後、生成物をろ別し、水で十分に洗浄
して50℃の循環式オーブン内で48時間乾燥させてキ
トサンの亜鉛塩を得た。このようにして得たキトサンの
亜鉛塩の一部を採って原子吸光分析法にて亜鉛金属の含
有率を分析したところ、8.62重量%であった。
【0016】(実施例2−2、2−3、2−4)また、
キトサンと反応させる塩化亜鉛の量を表1のように変
え、あとは実施例2と同様にしてキトサンの亜鉛塩を得
た。このキトサンの亜鉛塩における亜鉛金属の含有率は
表1の通りであった。
【0017】
【表2】
【0018】(キトサンの金属錯塩の粘度測定)実施例
1で得たキトサンの銅塩を1g採り、酢酸0.5gと共
に水98.5gに45℃の条件で溶解させた。また比較
のために未処理のキトサンを1g採り、同様にして酢酸
と共に水に溶解させた。これらの完全溶解時間と溶解後
の粘度をそれぞれ測定した。
【0019】結果は、未処理キトサンの場合は、完全溶
解に37分を要し、粘度は18センチポイズ(45℃)
であったが、一方、実施例1のキトサンの銅塩の場合
は、21分で完全に溶解し、粘度は8センチポイズ(4
5℃)であった。キトサンの粘度−分子量関係のグラフ
から分子量を推定すると、18センチポイズは約480
00、8センチポイズは約30000であり、実施例1
のものは未処理キトサンよりも分子量が小さくなってい
ることが確認される。実施例2のキトサンの亜鉛塩にお
いても同様な傾向がみられる。
【0020】(キトサンの金属塩の溶脱試験)実施例1
で得たキトサンの銅塩、実施例2で得たキトサンの亜鉛
塩、及び比較のために塩化第二銅、硫酸銅、塩化亜鉛を
それぞれ用い、JIS A 9201に準じて溶脱試験
をおこなった。まず、実施例1で得たキトサンの銅塩
(銅含有量6.67重量%)、塩化第二銅(純度95
%、銅含有量47.3重量%)、硫酸銅(純度99%、
銅含有量25.5重量%)については、それぞれ銅金属
濃度が0.29重量%になるように水に溶解して水溶液
を調製して木材保存剤として使用した。尚、このとき実
施例1のキトサンの銅塩は同量の酢酸を溶解補助剤とし
て添加した。
【0021】また、実施例2で得たキトサンの亜鉛塩
(亜鉛含有量8.62重量%)、塩化亜鉛(純度96
%、亜鉛含有量48.0重量%)については、それぞれ
亜鉛金属濃度が0.33重量%になるように水に溶解し
て水溶液を調製して木材保存剤として使用した。尚、こ
のとき実施例2のキトサンの亜鉛塩は同量の酢酸を溶解
補助剤として添加した。
【0022】上記のように調製した木材保存剤を2cm
×2cm(木口)×1cm(厚さ)のスギ試験材に減圧
注入し、これを供試材料とし、半分をJIS A 92
01に準じて耐候操作をして溶脱試験した。そして溶脱
試験をおこなう前の残りの半分と、この溶脱試験をした
半分の供試材料についてそれぞれ原子吸光分析法によっ
て銅金属や亜鉛金属の濃度を測定し、金属の溶脱率を求
めた。結果を表3に示す。
【0023】
【表3】
【0024】表3にみられるように、水溶性の金属塩で
ある塩化第二銅、硫酸銅、塩化亜鉛では溶脱率が35%
を超えるのに対して、キトサンの金属錯塩である実施例
1,2のものは溶脱率が7%以下であり、キトサンの金
属錯塩中の金属は木材に固着していることが確認され
る。 (防腐効力試験)上記「キトサンの金属塩の溶脱試験」
の項で作成した木材保存剤及びスギ試験材を使用し、J
IS A 9201に準拠して、金属含有量として銅金
属ではほぼ1.2kg/m3 、亜鉛金属ではほぼ2.2
kg/m3 となるように、スギ試験材に木材保存材を注
入処理して、耐候操作をおこなった後、この試験材をオ
オウズラタケ及びカワラタケの菌そうに3ヵ月放置して
腐朽させてその際の質量減少率を求める防腐効力試験を
実施した。また比較のためにCCA3号(JISK 1
554)を用いて処理したもの、無処理のものについて
も同様に試験した。結果を表4に示す。
【0025】
【表4】
【0026】表4にみられるように、水溶性金属塩であ
る塩化第二銅、硫酸銅、塩化亜鉛では、質量減少率がい
ずれも13%以上であり、合格値の3.0%以下に比べ
て極めて悪い結果を示したが、キトサンの金属錯塩であ
る実施例1,2のものは質量減少率がいずれも1.8%
以下であり、CCA3号を使用する場合と同等の良好な
結果が得られるものであった。
【0027】(野外効力試験)実施例1のキトサンの銅
塩、実施例2のキトサンの亜鉛塩、硫酸銅、塩化亜鉛を
用いて上記「キトサンの金属塩の溶脱試験」の項で作成
した木材保存剤と、木口3cm×3cm、長さ35cm
の寸法の先端を尖らせたアカマツ辺材を用い、金属含有
量として銅金属ではほぼ1.2kg/m3 、亜鉛金属で
はほぼ2.2kg/m3 となるように、アカマツ辺材に
木材保存剤を加圧注入処理した。そして各木材保存剤に
ついて5本づつ鹿児島県日置郡上浜の国有林内にて5年
間の野外試験効力試験を実施した。結果を表5に示す。
【0028】
【表5】
【0029】表5にみられるように、水溶性金属塩であ
る硫酸銅や塩化亜鉛では、表面に明らかな腐朽及び食害
が観察されたが、キトサンの金属錯塩である実施例1,
2のものは5年経過した現在でも全く腐朽やシロアリに
よる食害を受けていないものであった。
【0030】
【発明の効果】上記のように本発明に係る木材保存剤
は、キトサンと銅、亜鉛、銀から選ばれる金属との錯塩
を主体とするものであるから、酸と共に水に容易に溶解
させて水溶液として使用することができると共に、キト
サンの金属錯塩に含有される金属の作用で防虫・殺虫効
力や防腐・防黴効力を発揮させることができるものであ
り、またキトサンは木材繊維との固着性が高く、この金
属を木材に高く固着させることができるものであって、
長期に亘って効力を持続させることができるものであ
る。しかもキトサンの金属錯塩は、クロムや砒素のよう
な有害元素を含有する必要がなく、人畜への毒性や環境
汚染等のおそれがないと共に、また脂肪酸の金属塩のよ
うな消防法上の問題もないものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キトサンと銅、亜鉛、銀から選ばれる金
    属との錯塩を主体として成ることを特徴とする木材保存
    剤。
JP5217134A 1993-09-01 1993-09-01 木材保存剤 Expired - Lifetime JPH07118970B2 (ja)

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JPH0768508A JPH0768508A (ja) 1995-03-14
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