JPS60122104A - 木材の有機溶媒着色方法 - 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】 技術分野 本発明は、木材の、有機溶媒を用いる着色方法に関する
ものである。更に詳しく述べるならば、本発明は、揮発
性有機溶媒に溶解された不揮発性染料とポリマーとの溶
液を用い、これら染料およびポリマーを木材中に均一に
含浸せしめるとともに、有機溶媒を高収率をもって回収
することのできる、安全性と経済性にすぐれた、木材の
＠機溶媒着色方法に関するものである。

技術の背景 木材は、人造木材では得られない幾多の特性、例えば、
すぐれた加工性、美しい外観、好ましい触感、および強
靭性、などを有するものであって、人類生活の極めて重
要な資材である。しかじながら、近年、森林等木材資源
の枯渇が世界的に危惧されるようになっており、このた
め、このような木材を大切に使用することが現代人類に
課せられた義務でおるとさえ考えられている。

木材を着色する方法としては、所望の色彩の漸色科、（
染料、顔料）をペンキ、又はニスなどの塗料に混合して
塗布する方法が一般に行われている。この工うな塗装法
による木材の着色においては、得られた着色表面に所望
の光沢が得られないこと、木材の吸湿膨張性を低下させ
ることができないので寸法安定性が不満足なものである
こと、および塗装皮膜の強度が不十分で、はげやすいこ
となどの欠点がある。

また、従来の塗装法においては、（１）材表面のみの着
色で内部迄の着色が出来ない、（２）顔料を用いると木
材の木目が生かせなくなる、（３）使用する溶媒の回収
ができない、（４）塗装皮膜の加熱固足処理が必要な場
合がある、および（５）環境汚染の問題や加工コストが
高いという問題などがある、などの問題点がおった。

このため、従来の塗装着色法の欠点を解消した新らしい
木材着色法の開発が強く散望されていた。

発明の目的 本発明の目的は、上記従来の塗装着色法の欠点を解消し
、良好な光沢と所望の色彩を有し、はげ落ちることがな
く、木材内部迄着色し、木目を生かした木材の有機溶媒
着色方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、木材の処理膨張性を低減嘔セ、そ
の寸法安定性を向上させることができ、かつ、その曲げ
強度、圧縮強度、および表面の硬度を向上させることの
できる、木材の有機溶媒層合法を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、所望染料およびポリ１−を溶
解することのできる有機溶媒を用いて、木材を安全、か
つ、効率よく着色処理し、かつ、この有機溶媒を高収率
で回収することができ、環境を汚染することのない、木
材の有俊溶媒着色法を提供することにある。

発明の構成 本発明の、木材の有機溶媒着色方法は、木材に染料およ
びポリマーを含浸させるために、Ａ）木材を凹閉型含浸
罐同に装入し、 Ｂ）　前記含皮罐を密閉して罐内全減圧し、Ｃ）揮発性
有機溶媒に溶解した不揮発性染料とポリマーとの溶液を
、前記含浸罐内に送入して、この階液を前記木材中に含
浸せしめ、Ｄ）前記含浸罐から残余の前記浴液を排出し
、Ｅ）前記宮浸ｌ１ｌｉＩＩｔ−再び密閉し、端内を諷
圧して木材中の有機溶媒を蒸気化吸引し、 Ｆ）前記吸引された有機溶媒蒸気を加圧圧縮して七の温
度を上昇せしめ、 Ｇ）前記温度上昇した圧縮有機溶媒蒸気を、当該圧力下
におけるその沸点より低い温度に冷却してこれを液化し
、 ■）前記液化した有機溶媒を回収し、かつ、■）前記処
理された木材を前記含浸罐から取り出す、ことを含むも
のである。

３、発明の詳細な説明 本発明方法は、木材内部迄着色染料とポリマーとを含浸
し、これを固定し、かつ、この含浸に用いられた有機溶
媒を効率よく回収する工程を含むものである。

本発明方法に用いられる染料は本発明の目的を達しし得
る限り格別の限定はないが、特に、下記要件を満足する
ものであることが好ましい。

耐光性および耐水性が良好であること。

木材内部まで浸入し均一に着色することのできること。

木質感を失わないものであること。

固着のために特殊な工程や条件を必要としないこと。

木材の乾燥性、塗装性、接着性などに悪影響がないこと
。

木材の強度を低下させないこと。

上記の要件を満足する染料、例えば、油溶性染料を選択
して使用することが好ましい。

本発明方法に染料とともに用いられるポリマーとしてμ
、本発明の目的を達成し得る限り格別の限定はないが、
例えばポリスチレン、ポリビニルエーテル、ポリビニル
トルエン、ポリ塩化ビニル、。

ポリメタクリル酸およびそのエステル類、ポリアクリル
酸およびそのエステル類、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化メ
チレン、ポリブタノエン、および上記ポリマーの対応モ
ノマーの２種以上の共重合体などから選ばれた少くとも
１種からなるものを用いることができる。

本発明方法に用いられる有機溶媒は、上述の染料および
ポリマーを溶解することができ、かつ揮発しやすいもの
であれば格別の限定はない。このような有機溶媒として
は、大気圧下で１１０℃以下の沸点を有することが好ま
しく、２０〜７０℃の沸点を有することが更に好ましい
。

本発明に使用することのできる有機溶媒としては、ｎ−
ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘゲタンなどの脂肪族炭
化水素類、例えば塩化メチレン、クロロフォルム、トリ
クロルエタン、トリクロロエチレンなどの−・ログン化
炭化水素類、例えばトリ弗化トリ塩化エタンなどの弗化
炭化水素類、例えばアセトニトリルなどのニトリル類、
例えばアセトン、メチルエチルケトン、などのケトン類
、例、ｔＪｆエチルエーテル、イングロビルエーテル、
ジオキサンなどのエーテル類、ギ酸メチル、ギ酸エチル
などのエステル類、などをあげることができる。

本発明方法に用いられる着色処理液は、揮発性有機溶媒
に、染料を、所望の濃度、好ましくは０．１％から５チ
（京りまでの濃度、更に好ましくは、０．５チから２％
（重量）までの濃度で、また、ポリマーを、所望の濃度
好ましくは、１チから５０チ（重量）までの濃度、災に
好ましくは５チから４０係（重量）までの濃度で溶解し
て調製する。

以下添付図面を参照しながら、本発明方法を詳しく説明
する。

第１図において、密閉型含浸罐ｌは被処理木材２を装入
および排出するための薔３を有している。

この含浸１ｌｉＩＩｉ１は例えば、ステンレス製もしく
は接液部をステンレス製とし、その大きさは処理すべき
木材の寸法によって適宜の太きさとし、また内部に複数
本或いは多数本の木材２を装入して処理することができ
るようになっていてもよい。

この密閉型含浸＠ｉは、弁４を介して、木材屑、色加工
用染料およびポリマーの有機溶媒溶液を収容している溶
液タンク１０に連結され溶液注入口１ａを有しており、
また、弁５を介して溶液循環ポン７’ｌｌに連結されて
いる浴液排出口１ｂを有している。含浸罐ｌは、更に、
弁７を介して減圧用真空ポンダ９に連通する蒸気排出口
ＩＣを有している。

溶液循環ボンデｌｌは導管によフ処理液タンク１０に連
通している。

真空ポンプ９は、弁１２を介して、蒸気圧縮機１３に連
結されており、また、弁８を介して大気に連通ずるよう
になっている。

蒸気圧縮機１３は蒸気凝縮装置１４に連結されている。

この蒸気凝縮装置」４は、冷却器１４ａを有している。

蒸気凝縮装置１４の液体排出口１４ｂは、弁１６を介し
て、液化有機溶媒回収タンク１５に連通している。

回収タンク１５は、第１図に示されているように有機溶
媒循環ポンプ１７を経て、処理液タンクｌＯに連結され
ていてもよい。

第１図に例示された！［を用いて、本発明方法は、下記
のようにして実施される。

先づ蓋３を開して、木材２を含浸罐ｌに装入し、蓋３を
閉じ、かつ、弁４、および５並びに１２を閉じた状態で
弁７および８を開き、真空ボンｆ９を駆動して含浸罐ｌ
内を減圧する。このときの部内の真空度は、木材の種類
、寸法、形状なでによって異るが一般には６０１１！１
Ｈｇ　（真空度）以下で十分である。部内を所定真空度
に所定時間、例えば１０分〜３０分間保持すると、木材
内部の空気、および揮発性物質が除去される◇ 次に弁７を閉じ、真空ポンプ９を停止し、弁４を開いて
％溶液を、処理液タンク１０から部内に送入する。端内
に、木材を十分に浸漬するに足る量の処理液を送入した
後、弁４を閉じ木材を処理液中に所定時間、例えば１０
分〜３０分間浸漬し、処理液の一部分を木材内部に浸漬
させる。

上記含浸操作が完了したならば、弁５を開き、処理液循
環ポンプ１１を作動させて部内の残余の処理液を処理液
タンク１０に還流する。この操作が完了したら４ンゾ１
１を停止し、弁５を閉じる。

次に弁８が閉じた状態で弁７および１２ｉ開き、７真空
ポング９を駆動し、かつ蒸気圧縮機１３も駆動する。す
ると、含浸罐１の内部は減圧され、木材中の揮発性有機
溶媒の沸点が低下し、容易に蒸発する。しかし、不揮発
性の染料およびポリマーは気化せずに木材内部に保持さ
れる。このと−き、木材および溶液の初期温度は、有機
溶媒の減圧下の低下した沸点よりも高く、従って、有機
溶媒の蒸発の潜熱は、木材および処理液自体の保有する
熱から供給されるようにする。このためには罐同の真゛
空度を有機溶媒の種類に応じて１０ＱｌｌｊＨｇ以上、
好ましくは５０〜５１１Ｈｇにすることが好ましい。

有機溶媒の蒸気は、ポンプ９から弁１２を経て蒸気圧縮
機１３に送入され、ここで圧縮される。

このときの圧力に限定はないが一般に、０．２〜０．５
ｋｍｄ程度の圧力を示すまで圧縮石れる。すると、当然
圧縮蒸気の温度が上昇する。このときの温度は一般に３
０〜５０℃である。このような加圧下においては、有機
溶媒の沸点（蒸気の液化温度）ＩＩ′ｉ上昇するから、
この圧縮蒸気を、七の液化温度以下に冷却すれば、これ
を液化することができる。従って、圧縮機による蒸気の
圧力は、この圧縮操作によって上昇した圧縮蒸気の温度
が凝縮装置に用いられる冷媒（冷水等）の温度よりも高
くなるように設足される。次に圧縮蒸気を凝縮装置１４
に送入し、ここで冷却器１４ｍにより、圧縮蒸気を、轟
該圧力下における有機溶媒の沸点（蒸気の液化点）より
も低い温度に冷却し、これを液化する。

液化した有機溶媒は、排出口１４ｂから開かれたパルｆ
１６ｔ１″経て有機溶媒回収タンク１５に送入される。

回収された有機溶媒は、必要に応じ、循環ポンプ１７に
より浴液タンクｌＯに送入され、再使用される＠また、
処理された木材は含浸罐ｌから取り出場れる。

凝縮装置において、蒸気を、冷却凝縮して得られた液化
有機溶媒の温度が、大気圧下における有ＩＩ！溶媒の沸
点よりも高い場合は、第２図に示されているように、＃
Ｉｋｉｉｆｃ置１４から装七の排出口１４ｂ％およびパ
ル７”１６を経て液化された有機溶媒を冷却装置１８に
送り、ここで有機溶媒の温度を、大気圧下におけるその
沸点より低い温度に調節してもよい。このようにすると
、回収された有機溶剤を大気圧下で取扱うことができる
。

本発明方法により、染料およびポリマーは、木材内部、
少くともその表層部分に浸入し、揮発性有機溶媒の除去
により、木材内部に１足される。

このようにして処理された木材は、均一に着色されてお
り、かつその表面を簡単にパフリングするだけで美しい
光沢を生ずる。本発明方法において、一般にポリマーの
加熱処理は不要であるが、必要に応じて更に他の処理を
施すこともできる。以下に本発明を実施例によって説明
する。

Ｘ厘皿上 含水率１８％の５ｃｒＩＬ角、長さ１ＯＯｃＩｒＬのブ
ナ材５本を第１図に図示した装置の含浸罐ｌに装入し、
蓋３を閉じ密閉した。弁４．５を閉め、弁７．８を開け
て真空ボンｆ９を稼動させ、部内會６０朋−Ｈｇに減圧
し、端内及び木材中の空気を３０分間排気した。次いで
弁７を閉じ、弁４を開けて、あらかじめ処理液タンクｌ
Ｏに調製しておいた下記組成： 塩化メチレン　７９チ（重量） ポリメタクリレート樹脂　２０％（重ｔ）の処理液を、
含浸端内に導入し、端内が浴液で満たされた後、約３０
分間放置して木材中に薬液を浸透させた。この時の浴液
の注大振は２００ｋｇ／ｒｎ３であった。

次いで弁５を開きポングｌｌ？ｉ−駆動し過剰の薬液ｆ
：桑液液タンク０に返送し、弁４．５及び６を閉じた。

次いで弁７及び１２を開きＡ−窒ポング９及び圧縮機１
３を駆動し、−内を３　ＱｒａｖＨｇ　（真壁度）に減
圧して蒸発した溶媒を吸引し更に、圧縮機により０．５
　ｋＭ７＋１２に加圧して温度を４３℃に上昇せしめ、
此を凝縮器１４によ！１２５℃に冷却して液化し、これ
を回収タンク１５に回収した。これ迄の作業時間は約２
時間でるり、この時の塩化メチレンの回収率は９２．４
％処理後の木材の含水率は１５％であった。

処理された木材は、中濃度のブラウンに着色されており
、その表面をパフリングしたところ美しい光沢を生じた
。

実施例２ 実施例１記載の方法と同様の方法を実施した。

但し、処理液の組成は下記の通りであった。

トリ弗化トリ塩化エタン　９１．５％（重賞）ポリブチ
ルメタクリレ−）　７．５％（＃　）また吸引した有機
溶媒の圧縮機による加圧において温度は３５℃に上昇し
、その冷却液化温度は１２℃でめった。

得られた処理木材は、黒色に着色されており、パフリン
グにより良好な光沢を示した。

実施例３ 実施例１と同様の操作を行った。但し処理液の組成は下
記の通りであった。

トルエン　８９９６（重量） ポリスチレン　１０％（＃　） 得られた処理木材は美しいオレンジ色を示し、パフリン
グにより良好な光沢を示した。

実施例４ 実施例１〜３で得られた着色木材の物性試験結果は下記
の通りであった。

註（試験法） 表面硬度は　ＪＩＳ　Ｚ　２１１７による曲げ強度は　
ＪＩＳ　Ｚ　２１１３による発明の効果 本発明によジ、木材を水を使用せずに所望の色彩に均一
かつ迅速に着色することができる。この着色は堅牢であ
り、かつ表面パフリングにより良好な光沢を生ずる。し
かも加工間に木材が吸水膨潤することがなく、木材内部
まで染料とともにポリマーが浸透し固定されるため木材
の寸法安定性を改善し、表面硬度、曲げ強度、お裏〜び
圧縮強度などの様械的物性を著るしく向上名ぜることが
できる。

災に、本発明方法において有機溶媒は収率お工び効率よ
く回収され循環使用されるから環境を汚染することがな
く、着色別エコス）？低減させることができる。

更にまた、本発明方法においては、ポリマーの固定のた
めの特別の加熱などが不要であり、この点においても着
色加工コストが低い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の一例の説明図であり、第２図は
、本発明装置の他の一例の説明図である。 １・・・含浸罐、２・・・木材、９・・・真窒ポング、
１０・・・処理液タンク、１１・・・溶液循環ポンプ、
１３・・・圧縮機、１４・・・蒸気凝縮装置、１５・・
・回収有機溶媒タンク、１７・・・回収有機溶媒循環ポ
ンプ、１８・・・冷却装置・ 特許出願人 日産農林工業株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士　西　舘　和　之 弁理士　山　口　昭　之 弁理士　西　山　雅　也 第１ＵｉＪ 亭２回 １ｂ］／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、木材に染料およびポリマーを含浸させるために、 Ａ）木材を密閉型言浸端内に装入し、 Ｂ〕　前記含浸罐を密閉して端内を減圧し、−〇）揮発
   性有機溶媒に溶解した不揮発性染料と、ポリマーとの溶
   液を、前記含浸部内に送入して、この浴液を前記木材中
   に含浸せしめ、Ｄ）前記含Ｉ！！罐から残余の前８ピ溶
   液を排出し、Ｅ）前記言浸罐を再び密閉し、端内を減圧
   して木材中の有機溶媒を蒸気化吸引し、 Ｆ）前記吸引された有機溶媒蒸気を加圧圧縮してその温
   度を上昇せしめ、 Ｇ）前記温度上昇した圧縮有機溶媒蒸気を、当該圧力下
   におけるその沸点より低い温度に冷却してこれを液化し
   、 Ｈ）前記液化した有機溶媒を回収し、かつ、Ｉ）前記処
   理された木材を前記含浸罐から取り出す、 ことを含む、木材の有機溶媒着色方法。 ２、前記液化した７ＫＪａ浴媒の温度を、大気圧下にお
   けるその沸点よりも低い温度に調節する、特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３、前記染料が油溶性染料から選はれる、％許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ４、前記染料の濃度が０．１％から５％（重量）までの
   範囲内にある、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５、前記染料濃度が０．５チから２チ（重量）までの範
   囲内にある、特許請求の範囲第４項記載の方法。 ６、前記Ｉリマーが、ポリスチレン、ポリビニルエーテ
   ル、ポリビニルトルエン、ポリ塩化ビニル、ポリメタク
   リル酸およびそのエステル類・ポリアクリル酸およびそ
   のエステル類、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化メチル、ポリ
   ブタジェンおよび、上記ポリマーの対応モノマーの２ａ
   ［Ｊ−Ｊ上の共菖合体から選ばれた少くとも１種からな
   る、特許請求の範囲第１ｆＪｉ記載の方法。 ７、前記ポリマーの濃度が、１％から５０％（Ｎ景）ま
   での範囲内にある、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ８、前記ポリマー濃度が５％から４０％（重１までの範
   囲内にある、特許請求の範囲第７項記載の方法。 ９、前記有機溶剤が大気圧下において１１０℃以下の沸
   点を有する、特許請求の範囲第１項記載の方法。 １０、前記有機浴剤の沸点が大気圧下において、２０℃
   から７０℃までの範囲内にある、特許請求の範囲第９項
   記載の方法。