JPS60242002A - 改質木材の製造方法 - 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】 本発明は、特に寸法安定性と耐汚染性に優れた改質木材
の製造方法に関し、更に詳しくは、木材をアセチル化剤
で代表されるエステル化剤、エーテル化剤なと、木材成
分の水酸基と反応し得る反応体で化学的に処理すること
によりｌ！ｉ／ｌｌｊ化し、かくして得られた処理木材
に、有機溶媒に溶解せしめた重合性物質を含浸させ、次
いで木材内に浸透した有機溶媒を穏やかな条件下で除去
した後、滞留している重合酸物質を加熱硬化せしめろこ
とからなる、特に寸法安定性と耐汚染性に優れた改質木
材の製造方法に関する。

木材は、古くから建築材料、家具用材料、およびその他
の広範な用途に使用されているが、各種菌類の侵蝕や白
蟻などの虫害を受けて腐朽し易いという欠点を有するほ
か、汚染しやすいうえに、水、湿気などの吸収、放散の
繰り返しによって、反り、割れ、ねし４］、伸縮なとの
変形を生じ易いとい・）、構造材料、表面材料としての
決定的な欠陥を有している。このことは、専ら木材成分
が水分を吸収しやすい性質に起因する。

この様な耐汚染性および寸法不安定性を改善する手段と
して、木材に樹脂を含浸さ０°て硬化させる方法か既に
知られている。

しかし、木材に樹脂を含浸、硬化さＵる方法は、多量の
樹脂を含浸させた場合でも、・ｊ法衣定性や耐ｌら染性
はさほど改善されない。これは、樹脂が本＋Ａ中の大き
な空隙にのみ侵入し、かつ、樹脂とうしかホモ重合する
に過ぎず水や汚染性物質か容易に細胞壁内に侵入して定
着オろからである。叩ら、樹脂が細胞壁まで侵入したり
、細胞壁に密着してこそ、：ｊ法衣定性や耐汚染性か大
幅に改善されろと期待されるのであるか、従来法では木
材成分中の水酸基のγｆ、在がこれを妨げ、所期の目的
を達成４−ろことができない。他方、水溶性樹脂やポリ
」−チし・ンタリコールを含浸させた乙のは、例外的に
−・１法安定性か改善されるか、易溶性てあり、永続性
がなく適用範囲か大ｒｌ＋に制限さイする。また、樹脂
含浸率を高くして乙、木材の強度や硬度は改善されるが
、前述の如く、寸法安定性や耐汚染性はあまり改善され
ず、一方では木材か高比重化するとＪ＋：に多孔質性が
損なわれ、木材の本質的ム特性が失われるごとになる。

一方、木材を）′ノル化剤で処理４′ることにより、木
材成分の水酸祇をアシル化し、１−記の欠陥を軽減しＪ
、うとするものかあるか、水や汚染性物質の侵入をとめ
るには不充分である。これは依然として木材成分中に水
酸基が残っているからである。

又、置換率を上げるためにセル〔Ｊ−ス結晶領域を非晶
化してアノル化効率を−Ｌげろという手段がとられてい
るか、アシル化率は１−Ｆｆｌｌｌろしのの、同時に、
使用した非晶化剤の作用により木材の木質的な特長゛ζ
ある軽重性、靭性、Ｉ＋ｕ　ＪＬ性、比強度が損なわれ
、自然な杢目かなくなるという不利益が生し、χ１法安
定性、耐汚染性しさほど改善されない。

本発明省′らは、」−記の樹脂含浸木材の０１１処理と
して木（イの性質を変性する手段を用い、かつ、これに
補足的なゴ゛程を付加することにより、寸法安定性と耐
汚染性に優れた改質木材を得ることに成功し、本発明を
完成するに至った。

即し、本発明は、木材の結晶領域を実質的に残した条件
下で木材成分を親油化し、この様にして得た処理木材に
、有機溶媒に溶解した重合性物質を含浸さｌ、次いで有
機溶媒を木材から揮散ｕしめ、最後に木材中に滞留して
いる重合＋１物質を加熱硬化さＵるらのてめろ。

この様な方法ｊこより木材の汚染性物質や水、水蒸気等
が侵入しやすく、汚染や１１法変化の原因となっていｆ
コ木材組織の細胞壁内中の微細空隙が、ます、現油化さ
れ、更に、現油化さイ］ろことに、１、す、Ｋ、）、り
ら極性の低い有機溶媒の該微細空隙への侵入か容易に行
なわれ、該有機溶媒に溶解シ５ノー非水溶性の重合性物
質の該微細空隙への含浸か進む。

又、浸入した３存機溶媒は含浸した重合性物ＴＪｊと適
当に置換しながら除去さイ１ろので、該微細空隙中や細
胞壁面に残ったまま重合硬化イ゛ろご七かり能になる。

従−て、微視的な充填効果やシール効果により、木材の
多孔質性を残したままでらマ１法安定性と耐ｌＬｊ染性
を昔しく改善することかできろ。

以上に本発明を３しり詳細に説明セろ。

本発明で使用し得ろ木材の樹種や形状には特に制限はな
く、かり、本発明の処理ｌ稈に付４前に特別の１１１１
処理を族４°必跨らない。しかし、化学的修飾を容易に
したり、重合性物質の含浸をより容易に４ろために、ｐ
め煮沸、蒸煮したり、アルカリ水溶液または熱水で可溶
成分を除去しておいてらよい。

木（イ成分の親４１１化に使用Ａろ反応体は、木材１戊
分、特にセルＵ　スの水酸」Ｉ、表化′ｆ的に反応し７
て疎水性を（：ｌ与する物質であわばいかなろしのてあ
−、でらよいか、通゛畠は、アセデル化剤を用い、その
他エステル化剤（アノル化剤）またはエーテル化剤を（
赤用して乙よい。アセチル化処理で本発明に最ム好まし
いのは無水酢酸を使用する場合で無触媒ｊ・若＜＋ｒ市
酸廿トリウノ・〜）耐酸カリウノ、を触媒として使用り
、８０−２００℃の条ｆ’ｌて数分〜数時間反応さ０゛
ろと了セチル化率（重量増加率）５〜３０％の処理水（
オか得られろ。

その他のエステル化削としてはａ機酸無水物（例えば、
プロピオン酸、酪酸などの酸無水物）、有機酸ハロゲン
化物（例えば−に記の酸の他カブ【Ｊン酸、ラウリン酸
、ステアリン酸およびメタクリル酸なとの酸ハロゲン化
物、特に酸塩化物）、および何機酸無水物と脂肪酸の混
合物（例えば無水クロル酢酸と酢酸、プロピオン酸、カ
プロン酸よ１−はラウリン酸などとの混合物）なとを挙
げることができる。これらのエステル化剤は単独で、あ
るいは２種以に混合して使用することかできる。

上記エステル化剤には、木材成分との反応を促進するた
めの触媒および／または、エステル化剤の木材細胞壁内
への浸透を促進ｉ〜る丸めの溶媒を添加してもよいか、
既述した理由で、木材の結晶領域を非晶化するような強
力な触媒の使用は避（」る方が望ましい。

エーテル化剤としては、例えばスチレノオキサイド、プ
ロピレンオキザイト等の１．２−エポキシト、塩化メヂ
ル、塩化エヂル等のハロケノ化アルキル、塩化ヘンノル
等の芳香族ハロゲン化物、ジメヂル硫酸等のジアルキル
硫酸、シアン化ヒニル等の陰性基で活性化されたビニル
化合物、ホル１、アルデヒド等のアルデヒドなどを用い
ろことかできる。

エーテル化剤の場合も、」、ステル化剤の場合と同様、
触媒や溶媒を適宜添加４−ろ二とかできるが、Ｊ、ステ
ル化剤の場合と同様、強力な触媒の使用を避けるのか望
ましい。

水酸基と反応させる反応体として（Ｊ、上記のエステル
化剤およびエーテル化剤の（まか、イソノγネー１−類
（例えばメチルイソノアネ−１−、エチルイソノアネー
トなと）を使用オろことしてきる。

以に述へた反応体を木材と接触さＵろには、例えば木材
を反応体中に浸漬するか、あるいは反応体を気化ｕしめ
、これに木材をさらせばよい。また、この様な方法を減
圧下、加圧下あるいは減圧加圧法により行い、木材への
反応体の含浸を促進さｌるごとができろ。アセチル化剤
以外の反応でし木材の著しい強度低下や熱軟化性を防ぐ
為、反応体で処理することによって得られる処理木材の
重量増加率が３０％を超えない様に、調節するのが好ま
しい。

この様にして反応体で処理した木材を、要すれば適当な
溶媒で洗浄した後乾燥し、次の重合性物質含浸工程に付
す。

この工程は、非水溶性の重合性物質を水よりし極性の低
い適当な有機溶媒に溶かした溶液に処理水材を浸漬する
か、あるいは処理水相にこの溶液を塗布、注入すること
からなり、この操作は減圧下、加圧下あるいは減圧加圧
下に行なうことかできる。

この工程で使用されろ重合性物質としては、多官能系ア
クリレート、アクリルメラミン樹脂、ウレタン樹脂、エ
ポキシ樹脂、油性フェノール樹脂、油性メラミン樹脂な
ど、付加重合、開環重合または縮重合により形成される
重合体のモノマー、オリゴマーおよびプレポリマーが挙
げられろ１゜これらの重合性物質を溶解するための有機
溶媒には、メタノール、アセトン、酢酸エチル、トリク
ロロエタン、スヂレン、トルエン、キンレノ、メヂルメ
タクリレート、およびセロソルブなとか含よれろ。尚、
重合ヤ１物質をイＪ″機溶媒に溶解した溶液には、適宜
、反応開始剤、ＩＩＪ塑剤、着色剤および／または難燃
剤を添加することができる。１゜記重合性物質の濃度は
特に制限４′る乙のではないが、木材の多孔質性を残す
こと、及び含浸を容易にずろためには６０％以下に４″
ろごとが好ましい。

上記の方法で重合性物質を含浸させた処理水（Ａを、次
の有機溶媒除去］−程に付４−ｏこの工程は、上記処理
水４４を加温雰囲気下（常温〜約１００℃）に保持し、
何機溶媒を木（４中から揮散ｕしめることからなる。こ
の工程を省略して次の加熱硬化工程に付］と、木材深部
にまで浸透し７九重合性物ｆ４が何機溶媒に件な〜て木
材から流出したり、木材中の一定箇所に局在化したりし
て、所期の］」的を達成することかできない場合かある
。従ってこの工程は、可能な限り緩和な条件−トて行な
つごとが望ましく、常温に近い温度で、減圧ドに行なう
のが最ら好ましい。

有機触媒を除去した木材を、次に最終工程の加熱硬化処
理に付す。この工程は、要すれば加圧−ドに、木材を８
０〜２５０℃で加熱することからなるか常■゛ドで加熱
してらよい。この処理により、木（Δ中の微細空隙にま
で浸透したり、細胞壁に密着した重合性物質か互いに重
合し、あるいは樹脂の種類によっては木材成分とクラフ
トポリマーを彩成−４′るに至り、微視的な充填効果や
ノール効果か発揮でき、水や汚染性物質か細胞壁内中へ
侵入４゛ろごとかはとＡ、となくなる。

以Ｊ、の一連の操作によって、寸法女工性、耐汚染性の
みならず、構造材料、表面月利よしての望ましい諸性質
、例えば耐水性、強度、耐腐朽性なとが茗しく改善され
）こ多孔質の改質本（オを得ろことかできる。

諷１廿１−−１ ０．６ｍｍ厚のヘイツカ単板を、５重量％の酢酸ナトリ
ウムを含有する１３０℃の無水酢酸中に１０分間浸漬し
、重量増加率（絶乾重承比）２０％のアセデル化単板を
得た。このアセデル化単板に、オリゴエステルアクリレ
−ト　キンレノ−４０６０の混液に少量の重合開始剤（
過酸化ベノゾイル）を添加した溶液を、減圧加圧下に注
入した。

注入後、単板を３０分間８０℃に保ち、溶媒を除去した
。次いて１３０°Ｃて３０分１１ＪＩ　Ｑ　（）、’　
ｒＩ！化さｏ、改質中板（Ａ）を得た。

実施例　２ 多官能型アクリレ川・およびキンレノの代わりにアルキ
ルフェノールメタノ　ルー５０５０の混液を用いるほか
は実施例１と同様の操作を行ない、改質中板（Ｃ３）を
得た。

試験例　１ 実施例１の中間物質であるアセチル化単板を各種溶媒に
常温で２４時間浸漬しノ一時の伸び率を無処理のらのと
比較した。結果を息子の表１に小ず３、表　１ に１の結果は、本発明の中間物質であるアセチル化単板
は、Ｃ１＠溶媒の細胞壁内・＼の侵入によって膨潤オろ
が、水の侵入によろ膨潤には抵抗し、親油性になったこ
とを示している。

試験例　２ 本発明方法で処理した改質単板（Ａ）並びに（Ｉ３）、
ｊｌｌ（処理中板（Ｃ）、１ｊよびド記の方法で処理し
た！１１板（１））、（Ｅ）Ｊ）よび（Ｆ）を、温度を
８０℃にかλるＩＪかは試験例）と同様にして水に浸漬
し、その伸び７４−を比較した。結果を表２？こ示ず。

表　２ ＊（＋））実施例１に従い、アセチル化処理のみを施し
た単板。

＊（Ｅ）実施例Ｉに従い、前処Ｊｌｌｊ　ｊｐ仮に重合
性物質含浸後、溶媒を除去し、加熱硬化 を施しへｑ３．板。

＊（Ｆ）無処理単板に従来法で不飽和ポリエステル／ス
チレン含浸後熱用硬化した 単数。

表２から、本発明に係る改質Ｉ＋’！板の・１法安定ヤ
１は、ｉＩＬ宋θ、に相当４る方θ、て処理しへ改τ′
Ｘ＋＊仮、）、リム逼かに優れていることかわかる。

込騨り爬 本発明方法で処理した改質中板（Ａ　）　、ｔ；　、）
、び前記の方法−ζ処理した中板（■シ）の（品断曲を
４００１：この顕微鏡にて拡大して撮影した結末を第１
図および第２１ス１に、ｊ、ケ。

改質中板（Δ）は、その高充填部を撮影、したので、多
孔質性は顕著に現れていないか、第１図と第２図とを比
較した結果、単板（Ｉ−、）（第２図）においては、細
胞壁空腔中に充填された樹脂と細胞内壁面との界面か明
瞭であるにらがかわらす、改質単板（Ａ）（第１図）で
はそれが比較的明瞭でないごとから、改質単板（Ａ）の
方か密着性に優イ１−ζいるごとがわかろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法で処理した改質単板の横断面組織を
示す顕微鏡写真、第２図は従来の方法で処理した単板の
横断面組織を示す顕微鏡写真であろ９、 特許出願人　人建工業株式会社 代理人　弁理士　前出　葆　ばか２名 第１− 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、木（オ成分の水酸基と反応し得る反応体で木（４を
   処理することにより親油化された処理木材を得、何機溶
   媒に溶解させた重合性物質をこの処理木材に含浸させ、
   次いで含浸した重合性物質を加熱硬化上しめることから
   なる改質木材の製造方法であって、 Ｉ）反応体による処理を、木材中のセルロース結晶領域
   を実質的に残した条件下で行なうこと、および ２）含浸した重合性物質の加熱硬化工程の前に有機溶媒
   を揮散せしめる工程を設υること、を特徴とする方法。 ２、上記処理木材が重量増加率５〜３０％のアセデル化
   処理木材であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の改質木材の製造方法。