JPS62183303A - 木材防腐剤溶液の安定化 - 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】 本発明は木材防腐剤溶液、特にクロム、銅及び砒素を含
む溶液の安定化、並びにかかる安定化溶液による木材の
防腐に関する。

クロム／銅／砒素溶液は一般にＣＣＡ防腐剤と呼ばれ、
菌の作用に対して木材を保護するするために広く使用さ
れている。貯蔵並びに実際の使用の際に、ＣＣＡ溶液中
のクロム、銅及び砒素の塩類が一部は木材からの抽出物
の影響によりまた還元性汚染物により、沈殿する傾向が
ある。この沈殿はＣＣＡ溶液の寿命を制限し又残留沈殿
物を生じ、それが人体及び環境に有害であるために特別
の処理及び貯蔵を必要とする。

本発明は塩の沈殿速度を減少せしめることによってＣＣ
Ａ溶液の安定性を改善する添加剤の使用を含む、この改
善により溶液の寿命が延びるので使用済み溶液の貯蔵及
び廃棄の費用が節減される。

本発明は又沈殿による損失を償うために使用するクロム
、銅及び砒素の酸化物の消費を節減する。

更に１本発明により貯蔵及び処理を必要とする残留物質
の量が減少し、公衆に暴露する危険が軽減される。又本
発明の添加剤は木材のパイロジン（ｐ目ｏｄｙｎｅ）貫
入を改善する。

このような改善を達成するために、本発明は水、六価ク
ロム、銅及び砒素及び少なくともクロムの沈殿に対して
溶液を安定化するに充分な量の弗素イオンを含む木材防
腐剤溶液を提供する０本発明の他の局面によれば、前記
木材防腐剤溶液による木材処理方法が提供される。好ま
しい態様では、木材防腐剤溶液は（１）水、（２）約２
〜３．０％濃度のクロム、銅及び砒素の塩類又は酸化物
類、（３）約０．５〜１０％濃度の分子量が約１．００
０のポリエチレングリコール、及び（４）溶液に弗素イ
オンを供与する約０．００１〜０．４％の弗化物塩から
なる。

又本発明の他の局面によれば、水、六価クロム、銅、砒
素及び該クロム、銅及び砒素の沈殿に対して溶液を安定
化するに充分な量の弗素イオンを含む木材防腐剤溶液を
用いて木材を処理することからなる方法によって製造さ
れる製品が提供される。好ましい態様では、このように
処理される木材は白木質からなり、その中に該溶液が実
質的に完全に貫入する。

本発明の他の目的、特徴及び利点は以下の詳細な説明か
ら明らかになるであろう。しかしながら、以下の詳細な
説明及び特定の実施例は１本発明の好ましい態様を示す
もので単に説明のためのものであり、この詳細な説明に
基いて当業者が本発明の範囲内で各種の変更及び修正が
可能であることは明らかである。

本発明によれば、ＣＣＡ溶液の安定性は弗化物塩の如き
弗素イオン源の添加により改善される。好ましい弗化物
は弗化セリウム（ＣｅＦａ）であるが、他の弗化物たと
えば弗化ナトリウム及び弗化カルシウムも使用可能であ
る。弗化物塩の添加量は特定の塩の溶解度の限界より僅
かに多いのが好ましい。

標準のＣＣＡ溶液はＡＳＴＭ　０１１１１２５−７１に
規定されており、そしてその好適例はｒＣＣＡ−ＣＪと
称するＣ型である。　０ＣＡ−Ｃの処方は次の通りであ
る二六価クロム、ＣｒＯ３として計算して、　４４．５
〜５０．５％；二価銅、ＧｕＯとして計算して、１７．
０〜２１．０％；五価砒素、ＡＳ２０５として計算して
、３０．０〜３８．０％。公称の組成はＣｒＯ３４７，
５％、ＣｕＯ１８，５％、ＡＳ２０５３４％と考えられ
る。よく知られ且つ広く使用されている基本的な０ＣＡ
−Ｃ標準溶液は、通常は基本溶液１部に対して４０〜８
０部の水の添加によって希釈され、それによって２〜３
％（好ましくは約２．５％）の水溶液になる。

０ＣＡ−Ｃ標準溶液の修正が１９８６年１月２８日発行
の米国特許第４，５８７，１１５号に記載されている。

この修正溶液はエチレングリコールのポリマー（ＰＥＧ
）を含む、　ＰＥＧ添加剤は標準溶液の表面硬化効果を
減少せしめるように作用する。修正溶液の好ましい態様
は標準ＣＣＡ−Ｃ処方物に分子量が約１００〜２゜００
０、特に５００〜２，０００　、より特に１，０００　
、のＰＥＧを添加することによって得られる。　　ＰＥ
Ｇは水−基本ＣＣＡ溶液に徐々に且つ着実に約０．５〜
１０％の濃度まで添加され、溶液は好ましく工程巾約２
９．４℃（８５°Ｆ）以下、特に約２１．１〜２８．４
℃（７０〜８５°Ｆ）に維持される。好ましくはｐＨは
２．０以下、特に約１．７〜２．０に維持される。

本発明によれば、弗化物塩はＣＣＡ−Ｃ溶液又はＰＥＧ
添加によって修正された０ＣＡ−Ｃ溶液のいずれかに添
加するのが好ましい。使用される特定の弗化物塩は夫々
の溶液中の溶解度によって選択される。限定された溶解
度の塩は少なくとも２つの理由のために望ましい。第１
に、溶解した弗化物塩の量の過度の増加は処理された木
材の電気伝導性に影響を与える。電気伝導性は電線及び
電話線を支持するために使用される電柱には望ましくな
い。電気伝導性が重要でない状態で使用される木材に対
しては、最終溶液中のＦ−″の全量が、溶液が適用され
てイオン成分が木材マトリックス中に貫入した後、木材
マトリックス中で六価クロムの三価への転換を防止する
のに充分でない限り、高レベルの弗化物塩を使用するこ
とができる。今一つの特徴は、低レベルの弗化物塩を使
用すると、溶液処方物の実質的な変更を必要とせず、従
って高価な使用確認試験の必要もなくなることである。

上述のように、本発明の防腐剤溶液に添加される弗化物
塩の割合は溶液中の塩の溶解度にほぼ等しいことが好ま
しい。−例として、ＣｅＦ　３の溶解度は０．４％より
小さい。ＣｅＦ３０．４％のレベルではＣｅＦ３は過剰
である。より低いＣｅＦ３のレベルが適当である。標準
溶液中で限定された溶解度を有する他の弗素含有化合物
も又改善された安定性を与える。低い溶解度は溶液中の
可溶性弗化物の生成を防止し、従って木材の電気伝導性
を増大せしめる塩の影響を最小にする。

表１に示す溶液は単なる例示であり、上述のような処理
液に対する弗化物塩の添加の影響を示す、抽出物及び他
の汚染物の影響を説明するために、クロムを遺児する砂
糖を弗化物塩を含む標準の防腐剤溶液に添加した。以下
の割合は重量割合であり、そして各種の添加剤（即ち、
弗化物塩及び使用する場合は砂ａ）　ｔ＊ｃｃＡ−Ｃ又
１＊ＣＣＡ−Ｃ／ＰＥＧの最初の溶液（１００％として
）に添加した。各溶液に対して、弗化物塩を使用した場
合（Ｂ）及び使用しない場合（Ａ）の夫々について特定
のレベルの沈殿が生ずる時間を（時間）で示した６本発
明によって達成される安定性の向上を一般的に示すもの
として、［（Ｂ−Ａ）／Ａｌ　Ｘ　１０Ｇとして計算し
た改善パーセント（Ｃ）を示す。

表　　　１ ２．！Ｊ　ＣＣＡ−Ｃ＋　０．４Ｘ　　ＣｅＦ３＋　１
０％砂糖２．５＄　ＣＣＡ−Ｃ／　１０％　ＰＥＧ　＋
０．４＄　ＣｅＦ３２．５＄　ＣＣＡ−Ｃ／　４＄　Ｐ
ＥＧ　＋０．４＄　ＣｅＦｓ　；２．５Ｘ　ＣＣＡ−Ｃ
＋０．４＄　　ＣｅＦ３＋　５％砂糖２．５％　ＣＣＡ
−Ｃ十０．０１Ｘ　　ＣｅＦ３＋　１０％　　砂糖２．
５＄　ＣＣＡ−Ｃ＋　０．０１％　　ＣｅＦ３４−５％
砂糖２．５％　ＣＩ：；Ａ−Ｃ＋　０．０１＄　　Ｎａ
Ｆ　＋　　５２砂糖２．５＄　ＣＣＡ−Ｃ＋　０．０１
＄　　ＮａＦ　十ＩＯ！砂糖２．５Ｘ　ＣＣＡ−Ｃ＋　
０．０５＄　　ＮａＦ　＋　　５％砂糖２．５＄　ＣＣ
Ａ−Ｃ十Ｇ、０５＄　　ＮａＦ　＋　ＩＨ砂糖２−５２
　ＣＣＡ−Ｃ＋　０．１駕ＮａＦ　＋　１０％　砂糖２
．５＄　ＣＣＡ−Ｃ＋０．２＄　　ＮａＦ　＋　１０％
砂糖２．５％　ＣＣＡ−Ｃ４−０，０１＄　　ＣａＦ２
◆５％砂糖２．５＄　ＣＣＡ−Ｃ＋　０．０１＄　　Ｃ
ａＦ２＋１０２　　砂糖Ａ＝弗化物塩を使用しない場合
の沈殿 Ｂ＝弗化物を使用した場合の沈殿 Ｃ＝改善の概略パーセント Ａ　　　　　　　　Ｂ　　　　　　　　Ｃ５Ｂ　　　　
　　　？７　　　　　　３７．５３８　　　　　　５０
　　　　　　３１．５５５　　　　　　７？　　　　　
　　４０３８　　　　　　４７　　　　　　２３．５５
５　　　　　　７４　　　　　　３４．５５５　　　　
　　６９　　　　　　２５．５３８　　　　　　４７　
　　　　　２３．５表１で例示した特定の塩は本発明に
おいて使用に適した各種の形態を示す、即ち弗化セリウ
ムは希土類弗化物の例であり、弗化カルシウムはアルカ
リ土類弗化物の例であり、弗化ナトリウムはアルカリ金
属弗化物の例である。弗化カルシウム及び弗化ナトリウ
ムは供給が容易で且つ安価であるために選ばれ、これら
はこの理由のために中でも魅力的な弗化物である。弗化
セリウムも同様に入手が容易で且つ比較的安価であるた
めに選ばれた。しかしながら、例示された群−希土類弗
化物、アルカリ土類弗化物、アルカリ金属弗化物−の他
の弗化物を使用することもできる。

上記米国特許に記載されているように、標準のＣＣＡ溶
液はこの標準溶液で処理された木材の外側部分の硬化を
生ずる。かかる硬化は実用の柱において重大な影響を有
し、柱をよじ登る人が彼等の靴のつめによってしっかり
つかむのに困難を経験する。弗化物塩の添加はこのよう
な硬化効果を少なくとも部分的に軽減する。

しかしながら、本発明に従って処理される木材のパイロ
ジン貫入の改善が達成される。（パイロジンは特定の形
状を有するスパイクを所定の荷重下で木材中に押込み、
スパイクの貫入を測定する試験に関係する。）−例とし
て、標準の０ＣＡ−Ｃ溶液で処理した木材では、平均貫
入は１４．８ｍｍであり、　０ＣＡ−ＣＩ弗化物溶液で
処理した木材では、平均貫入はｌＬ８＋ｓ＋ｓであり、
そしてＣＣＡ−Ｃ／ＰＥＧ／弗化物溶液で処理した木材
では、平均貫入は１９．８ｍｍであった。

上述のように沈殿の減少によって防腐剤溶液の安定性が
改善されるのに加えて、本発明は又かかる溶液から木材
へのクロム、銅及び砒素イオンの吸収、貫入、分布及び
保有の増大を提供する。この効果はこれらのイオンを木
材マトリックス内により深く位置せしめることによって
殺菌効果を向上せしめる。

表２に示す試験結果は、適用された防腐剤溶液から赤松
木材への各種のイオン種の貫入とその中での保有を示し
ている。各々長さ約１２２ｃｍ（４フイート）の赤松の
ボルトに中空ドリルを用いて半径方向に孔をあけめこと
によってコア試料を得た。

オクリモピッチ（Ｏｃｈｒｙ＋ｓｏｗｙｃｈ）　　ｒ木
材防腐技術、社線（ｐｏｌｅ　１ｉｎｅ）信頼性の向上
」テレフォニー（Ｔｅｌｅｐｈｏｎｙ）、１９８５年９
月１６日、　７２−８０頁参照。

コア試料採取操作に先立って第１のボルトを２．５％０
ＣＡ−Ｃ溶液で処理し、第２のボルトを０．０５％のＣ
ｅＦ３を含む２．５％ＣＣＡ−Ｃ溶液で処理し、第３の
ボルトを４．０％のＰＥＧ及び０．０５％のＣｅＦ　３
を含む２．５％ＣＣＡ−Ｃ溶液で処理した。各々のコア
試料をその長さに沿う１０ｍｍの部分に分割し、次いで
その各々を研磨しく４０メツシュ粒径）そしてエネルギ
ー分％Ｘ線分光分析による元素分析に供した。かくして
各々の１０ｍｍの部分は処理された木材の半径方向に沿
った異なった「分析領域」を示す。

表２のデータから、本発明に従って弗化物塩を添加した
時、弗素イオンを有しない溶液に比べて貫入及び保有の
向上が達成されることが分る。

本発明によって達成される安定化効果の物理的根拠は充
分明らかではない。しかしながら、上述の改善は、溶液
中のＦ−及びＣｒ（ｊ）の間の静電的相互作用又は水素
結合による錯体の生成に関係があり、それによってクロ
ムを沈殿に対して安定化することが考えられる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水、六価クロム、銅、砒素及び溶液を少なくとも該
   クロムの沈殿に対して安定化するに充分な量の弗素イオ
   ンを含むことを特徴とする木材防腐剤溶液。 ２、該弗素イオンが該溶液に添加される弗化物塩によっ
   て与えられる特許請求の範囲第１項記載の木材防腐剤溶
   液。 ３、該防腐剤溶液が、ＡＳＴＭ　Ｄ１６２５−７１に規
   定された如き、Ｃ型標準ＣＣＡ溶液を水で希釈して該標
   準ＣＣＡ溶液の２〜３％水溶液を形成することからなる
   工程の生成物である特許請求の範囲第２項記載の木材防
   腐剤溶液。 ４、該弗化物塩が希土類弗化物、アルカリ土類弗化物及
   びアルカリ金属弗化物からなる群から選ばれた少なくと
   も一つである特許請求の範囲第２項記載の木材防腐剤溶
   液。 ５、該弗化物塩が弗化セリウム、弗化ナトリウム及び弗
   化カルシウムからなる群から選ばれる特許請求の範囲第
   ４項記載の木材防腐剤溶液。 ６、更にポリエチレングリコールを含む特許請求の範囲
   第１項記載の木材防腐剤溶液。 ７、該ポリエチレングリコールが約１００〜約２，００
   ０の分子量を有する特許請求の範囲第６項記載の木材防
   腐剤溶液。 ８、該ポリエチレングリコールの分子量が約５００〜約
   ２，０００である特許請求の範囲第７項記載の木材防腐
   剤溶液。 ９、（１）水、（２）約２〜３％濃度のクロム、銅及び
   砒素の塩もしくは酸化物、（３）約０．５〜１０％濃度
   の分子量約１，０００ポリエチレングリコール、及び（
   ４）溶液に弗素イオンを与える約０．００１〜０．４％
   の弗化物塩を含む特許請求の範囲第６項記載の木材防腐
   剤溶液。 １０、約２．０以下のｐＨ及び約２９．４℃（８５°Ｆ
   ）以下の温度を有する特許請求の範囲第１項記載の木材
   防腐剤溶液。 １１、約１．７〜２．０のｐＨ及び約２１．１〜２９．
   ４℃（７０〜８５°Ｆ）の温度を有する特許請求の範囲
   第１０項記載の木材防腐剤溶液。 １２、木材を、水、六価クロム、銅、砒素及び防腐剤溶
   液を少なくとも該クロムの沈殿に対して安定化するに充
   分な量の弗素イオンを含む木材防腐剤溶液にさらす工程
   からなることを特徴とする木材を処理する方法。 １３、該弗素イオンが該溶液に添加される弗化物塩によ
   って与えられる特許請求の範囲第１２項記載の方法。 １４、該防腐剤溶液が、ＡＳＴＭ　Ｄ１６２５−７１に
   規定された如き、Ｃ型標準ＣＣＡ溶液を水で希釈して該
   標準ＣＣＡ溶液の２〜３％水溶液を形成することからな
   る工程の生成物である特許請求の範囲第１３項記載の方
   法。 １５、該弗化物塩が希土類弗化物、アルカリ土類弗化物
   及びアルカリ金属弗化物からなる群から選ばれた少なく
   とも一つである特許請求の範囲第１３項記載の方法。 １６、該弗化物塩が弗化セリウム、弗化ナトリウム及び
   弗化カルシウムからなる群から選ばれる特許請求の範囲
   第１５項記載の方法。 １７、該防腐剤溶液が更にポリエチレングリコールを含
   む特許請求の範囲第１２項記載の方法。 １８、該ポリエチレングリコールが約１００〜約２，０
   ００の分子量を有する特許請求の範囲第１７項記載の方
   法。 １９、該ポリエチレングリコールの分子量が約５００〜
   約２，０００である特許請求の範囲第１８項記載の方法
   。 ２０、該防腐剤溶液が（１）水、（２）約２〜３％濃度
   のクロム、銅及び砒素の塩もしくは酸化物、（３）約０
   ．５〜１０％濃度の分子量約１，０００ポリエチレング
   リコール、及び（４）溶液に弗素イオンを与える約０．
   ００１〜０．４％の弗化物塩を含む特許請求の範囲第１
   ７項記載の方法。 ２１、該防腐剤溶液が約２．０以下のｐＨ及び約２９．
   ４℃（８５°Ｆ）以下の温度を有する特許請求の範囲第
   １２項記載の方法。 ２２、該防腐剤溶液が約１．７〜２．０のｐＨ及び約２
   １．１〜２９．４℃（７０〜８５°Ｆ）の温度を有する
   特許請求の範囲第２１項記載の方法。 ２３、木材を、水、六価クロム、銅、砒素及び防腐剤溶
   液を少なくとも該クロムの沈殿に対して安定化するに充
   分な量の弗素イオンを含む木材防腐剤溶液を用いて処理
   することからなる工程によって製造された製品。 ２４、該木材が白木質でありその中に該防腐剤溶液が実
   質的に完全に貫入している特許請求の範囲第２３項記載
   の製品。 ２５、該弗素イオンが該溶液に添加される弗化物塩によ
   って与えられる特許請求の範囲第２３項記載の製品。 ２６、該防腐剤溶液が、ＡＳＴＭ　Ｄ１６２５−７１に
   規定された如き、Ｃ型標準ＣＣＡ溶液を水で希釈して該
   標準ＣＣＡ溶液の２〜３％水溶液を形成することからな
   る工程の生成物である特許請求の範囲第２５項記載の製
   品。 ２７、該弗化物塩が希土類弗化物、アルカリ土類弗化物
   及びアルカリ金属弗化物からなる群から選ばれた少なく
   とも一つである特許請求の範囲第２５項記載の製品。 ２８、該弗化物塩が弗化セリウム、弗化ナトリウム及び
   弗化カルシウムからなる群から選ばれる特許請求の範囲
   第２７項記載の製品。 ２９、該防腐剤溶液が更にポリエチレングリコールを含
   む特許請求の範囲第２３項記載の製品。 ３０、該ポリエチレングリコールが約１００〜約２，０
   ００の分子量を有する特許請求の範囲第２９項記載の製
   品。 ３１、該ポリエチレングリコールの分子量が約５００〜
   約２，０００である特許請求の範囲第３０項記載の製品
   。 ３２、該防腐剤溶液が（１）水、（２）約２〜３％濃度
   のクロム、銅及び砒素の塩もしくは酸化物、（３）約０
   ．５〜１０％濃度の分子量約１，０００ポリエチレング
   リコール、及び（４）溶液に弗素イオンを与える約０．
   ００１〜０．４％の弗化物塩を含む特許請求の範囲第２
   ９項記載の製品。 ３３、該防腐剤溶液が約２．０以下のｐＨ及び約２９．
   ４℃（８５°Ｆ）以下の温度を有する特許請求の範囲第
   ２３項記載の製品。 ３４、該防腐剤溶液が約１．７〜２．０のｐＨ及び約２
   １．１〜２９．４℃（７０〜８５°Ｆ）の温度を有する
   特許請求の範囲第３３項記載の製品。 ３５、木材防腐剤溶液に弗素イオン源を添加する工程か
   らなる、クロム、銅及び砒素の塩を含む木材防腐剤溶液
   を安定化する方法。 ３６、該弗素イオン源が弗化物塩からなる特許請求の範
   囲第３５項記載の方法。 ３７、該弗化物塩が該防腐剤溶液中で低い溶解度を有す
   る特許請求の範囲第３６項記載の方法。 ３８、該弗化物塩が該防腐剤溶液中の該弗化物塩の溶解
   度にほぼ等しい量で防腐剤溶液に添加される特許請求の
   範囲第３７項記載の方法。 ３９、該弗化物塩が希土類弗化物、アルカリ土類弗化物
   及びアルカリ金属弗化物からなる群から選ばれた少なく
   とも一つである特許請求の範囲第３６項記載の方法。 ４０、該弗化物塩が弗化セリウム、弗化ナトリウム及び
   弗化カルシウムからなる群から選ばれる特許請求の範囲
   第３９項記載の方法。 ４１、該防腐剤溶液が、ＡＳＴＭ　Ｄ１６２５−７１に
   規定された如き、Ｃ型標準ＣＣＡ溶液を水で希釈して該
   標準ＣＣＡ溶液の２〜３％水溶液を形成することからな
   る工程の生成物である特許請求の範囲第３５項記載の方
   法。 ４２、該防腐剤溶液がポリエチレングリコールを含む特
   許請求の範囲第３５項記載の方法。 ４３、該ポリエチレングリコールが約１００〜約２，０
   ００の分子量を有する特許請求の範囲第４２項記載の方
   法。 ４４、該水溶液がポリエチレングリコールを含む特許請
   求の範囲第４１項記載の方法。 ４５、該ポリエチレングリコールが約０．５〜１０％の
   濃度で存在する特許請求の範囲第４４項記載の方法。 ４６、該弗化物イオン源が弗化物塩からなる特許請求の
   範囲第４１項記載の方法。 ４７、該弗化物塩が希土類弗化物、アルカリ土類弗化物
   及びアルカリ金属弗化物からなる群から選ばれた少なく
   とも一つである特許請求の範囲第４６項記載の方法。 ４８、該弗化物塩が弗化セリウム、弗化ナトリウム及び
   弗化カルシウムからなる群からの少なくとも一つである
   特許請求の範囲第４７項記載の方法。 ４９、該弗化物塩が約０．４％までの濃度で存在する弗
   化セリウムである特許請求の範囲第４８項記載の方法。 ５０、該弗化物イオン源が弗化物塩からなる特許請求の
   範囲第４２項記載の方法。 ５１、該弗化物塩が希土類弗化物、アルカリ土類弗化物
   及びアルカリ金属弗化物からなる群から選ばれた少なく
   とも一つである特許請求の範囲第５０項記載の方法。 ５２、該弗化物塩が弗化セリウム、弗化ナトリウム及び
   弗化カルシウムからなる群からの少なくとも一つである
   特許請求の範囲第５１項記載の方法。 ５３、該弗化物塩が約０．４％までの濃度で存在する弗
   化セリウムである特許請求の範囲第５２項記載の方法。