JPS6395902A

JPS6395902A - 改質木質材料

Info

Publication number: JPS6395902A
Application number: JP24397486A
Authority: JP
Inventors: 清美田川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-10-13
Filing date: 1986-10-13
Publication date: 1988-04-26

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〕この発明は、木材−プラスチック複合体を得るためのＷ
　Ｐ　Ｃ（Ｗｏｏｄ　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｃｏｍｂｉｎａ
ｔｉｏｎまたばＷｏｏｄ　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｃｏｍｐｏ
ｓｉｔｅの略）加工を利用した改質木質材料に関するも
のである。

〔背景技術〕

従来より、木質材料に重合性のモノマーまたは初期重合
物、さらにこれらにポリエステル樹脂等を組み合せた重
合性樹脂を含浸させ木材中で重合硬化させて得られる木
材−プラスチック複合化材は、通常の木質材料に比べて
耐摩耗性、耐水性。

耐候性１強度１甘法安定性等が優れるため、単独あるい
は他の材料と組み合せて種々の用途へ利用されている。

重合性樹脂を硬化させる方法としては、放射線重合法、
触媒重合法等があるが、通常は重合性樹脂と重合開始剤
を予め減圧または加圧等の操作方法によって木材中に含
浸し、加熱重合させる触媒重合法が主流である。しかし
ながら、いずれの方法でも、木材中で重合硬化させるた
めに、重合性樹脂の硬化に伴う収縮が起こり、木材中に
注入された硬化樹脂と木材組織との間に隙間が生し、水
分がこの間隙に浸入し、その部分が白く見える現象（白
化）が生じ、耐水性が悪くなるという問題があった。

また、加熱重合には、均一な一定時間の加熱操作が必要
で、材料の厚さ１重合開始剤の量などの一定条件を保持
しなければ、完全硬化に至らない。

この時、未反応の重合性樹脂が残存した場合は、得られ
た木材−プラスチック複合化材に未反応物の臭気が残っ
たり、あるいは未反応物が浸出したりして、様々な問題
を生じさせる。

さらに、これら木材−プラスチック複合化材は通常１２
０％以上の含浸率〔（重合性樹脂重量／木材重量）ｘｌ
ＯＯ）になり、非常に硬化が高く、プラスチック感の強
いものとなり、木質材料本来の木質感（木肌、暖か味、
やわらか味、風合い）が消失してしまう。また、重合性
樹脂の充填硬化により、吸水性は改良されるが、木質の
特質である吸湿性は完全になくなる。さらに、切削加工
性も悪化するなどの問題点がある。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、木質材料が木来有する木質感（木味
、風合い等）やその特質である吸放湿性を損なうことな
く、木質材料の改質を図った改質木質材料を提供するこ
とである。

〔発明の開示〕

この発明の改質木質材料は、溶剤可溶型の親水性ポリマ
ーをその溶剤と共に木質材料内に含浸し乾燥させてなる
ものである。

すなわち、この発明によれば、親水性ポリマーは木材組
織中で細胞膜を構成する主成分であるセルロースの存す
る水酸基と親和性を有するため、木質材料内に親水性ポ
リマーを含浸させると、細胞膜に密着した膜をつくり、
その結果木質細胞内への水分の浸入が防止され、高い寸
法安定性を付与することができる。しかも、親水性ポリ
マーは湿気を透過させる性質を存し、かつ木材組織内の
導管や仮導管は壁面が前記ポリマーによってコーティン
グされただけで内部の空間はそのまま維持されているの
で、通常の木材とほぼ同等の吸・放湿性を有し、かつ木
質感も消失することがない。

また、木質材料には親水性ポリマーが含浸されているた
めに、反り、ねじれ、割れ等が発生せず、耐汚染性や耐
水性が向上し、木質材料を改質することができる。加え
て、従来のように重合性樹脂を含浸硬化させるものでは
ないので、樹脂の硬化時の収縮により木材組織との間に
隙間ができ、白化現象を起こすなどの欠点が解消され、
また未反応物が浸出したり、悪臭が発生したりすること
も完全になくなる。

従って、この発明の木質材料は通常の壁材、床材、天井
材等としての用途はもちろん、耐水性。

耐朽性が要求される浴室の壁、天井、窓枠、換気口等の
施工部材や浴槽にも好適に採用することができる。

この発明の改質木質材料は、親水性ポリマー溶液を含浸
し、溶剤を揮発または蒸発させた状態で、その硬度（バ
ーコール硬度）が４０以下となるようにポリマーの含浸
量を調整する。これは、木質材料が木来有する木質感（
木味、風合い、素材感等）が消失してしまった従来の木
材−プラスチック複合材の硬度が５０〜９０であるのに
対して、硬度を４０以下に保持できれば、木質材料が本
来存する木質感は損なわれず、また親水性ポリマーを含
浸させているために反り、ねじれがなく、割れに＜＜、
汚れが付きに＜＜、耐水性が向上し、腐りにくいなど、
木質材料の欠点を改質する上で、とくに好ましいからで
ある。

木質材料としては、住宅等の建築材料として従来より広
く使用されている松、杉、桧、栂、ヒバなどの針葉樹、
あるいは、ナラ、ブナ、クモ、シオジなどの広葉樹の無
垢材や合板あるいはそれらの集成材が使用可能である。

また、これらの木質材料に含浸する親水性ポリマーとし
ては、たとえばポリアクリル酸エステル。

ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸アミド、ポ
リメタクリル酸アミド、ポリビニルアルコール、ポリ酢
酸ビニル、ポリアクリル酸、ポリウレタン、ポリエチレ
ンイミン、セルロース誘導体などであって、特に分子構
造内に、Ｃ＝Ｏ（カルｊボニル基）、−０Ｈ（水酸基）　、−Ｃ−Ｎ　Ｈ−（ア
ミド基）、−ＣＯＯＨ（カルボキシル基）。

−Ｎ−（アミノ基）、−−ＣＨ２−０−−ＣＨ２−−（
エーテル基）などの親水性基（極性基）を有したものが
あげられ、これらの１種または２種以上の混合物、ある
いはこれらの共重合体や他の親水性基を有さないモノマ
ー、オリゴマー、プレポリマー、ポリマーとの共重合体
等の形態で使用可能である。また、平均分子量は含浸性
のうえから５万以下であることが望ましい。そして、そ
れぞれの親水性ポリマーと相溶性の良い溶剤をその溶剤
として選定し単独あるいは混合溶剤として溶解する。

溶剤としては、たとえば、メタノール、ｎ−ブチルアル
コールなどのアルコール類、酢酸エチル。

酢酸ｎ−ブチル、乳酸エチルなどのエステル類。

ジオキサンなどのエーテル類３　トルエン、キシレンな
どの炭化水素類あるいはアセトン、メチルエチルケトン
などのケトン類などである。希釈濃度は含浸性１作業性
などから５０％以下が好ましい。

親水性ポリマー溶液を木質材料に含浸するための含浸方
法としては、常圧下でポリマー溶液内に木質材料を浸漬
する常圧浸漬法の他、減圧下で木質材料をポリマー溶液
に浸漬し、ついで常圧または加圧下で浸漬する減圧常圧
法または減圧加圧法などがいずれも採用可能であり、目
的とする含浸度合いあるいは木質材料の種類などにより
適宜選択する。常圧含浸法の場合、ポリマー溶液内に木
質材料を数時間以上浸漬する必要がある。また減圧下で
の浸漬は木質材料を減圧釜に入れて減圧（たとえば１０
トール以下で１時間以上排気）を行ったのち、釜内にポ
リマー溶液を注入して行う。

樹脂液の注入後、釜内を常圧にもどし、そのまま数時間
以上浸漬を続行するか、あるいは加圧して浸漬を行う。

また、含浸操作にあたっては、木質材料をあらかじめよ
く乾燥（平衡含水率以下）させておくことが好ましい。

親水性ポリマーの含浸量は、これによって木質材料の硬
度が決定されるために重要であり、目的とする最適の硬
度が得られるように含浸量を定める必要がある。この場
合、親水性ポリマーを含浸した木質材料に末法や木の風
合いを残すためには、硬度をバーコール硬度で４０以下
に保持することが必要となる。従って、親水性ポリマー
自体の性質あるいは木質材料の種類にもよるが、含浸率
としては約５〜５０％の範囲が適当であり、この範囲で
あれば、バーコール硬度を４０以下に保持できる。

含浸操作を終えた後、木質材料を乾燥させて溶媒を揮発
または蒸発させ親水性合成樹脂ポリマーを固化させる。

揮発または蒸発方法としては、風乾法のほか、温風や熱
風の雰囲気で行う強制乾燥法、減圧下で行う減圧乾燥法
またはこれらを組み合せたものなどがあるが、親水性合
成樹脂ポリマーが溶媒と共に溶出しないように徐々に揮
発または蒸発させることが好ましい。

このようにして得られた木材−プラスチック複合による
改質木材は、親水性合成樹脂ポリマーの有する極性基（
親水性基）により、木材組織との間に高い親和性（具体
的にはセルロースの一〇Ｈ基との結合）が得られ、硬化
に伴う収縮によるポリマーと木材組織との間の隙間の発
生は全く見られない。したがって、従来の白化現象は生
しない。

また木材中に注入された親水性ポリマーは木材組織内の
導管あるいは仮導管の壁面部をコーティングし、各種の
壁孔（ビット）を塞いでいるために、寸法変化に寄与す
る木材細胞壁への水分の浸入は防止され、寸法安定性が
非常に高い値を示す。一方、親水性ポリマー溶液に直接
触れた改質木材の表層部はその内部よりも高い含浸率と
なるため、それらの部分からの水の浸入は防止されるた
め、吸水率は低い値を示す。すなわち、重合性樹脂を注
入、硬化してなる木材−プラスチック複合材に比べ、寸
法安定性で約２倍、吸水性で１．５〜２．０倍の効果が
ある。更に、これらの親水性合成樹脂ポリマーは、水蒸
気を透過させる性質を有し、かつ木材組織内の導管、仮
導管は空間が維持されているので、従来の木質材料と同
様の吸放湿性を有している。このことは、木材の特質で
ある防結露性の効果がある。

さらに、ポリマーは５〜５０％の含浸率で含浸されるた
め、改質木質材料の切削加工性は良好で、従来の木質材
料と同様の加工性がある。また、従来の重合性樹脂で問
題となる残存モノマーの悪臭や浸出のおそれはポリマー
タイプのために全くない。

なお、耐候性、耐汚染性、耐朽性等を向上させるために
、フッ素系塗料を用いて、フッ素コーティングを施すよ
うにしてもよい。

また、樹脂として、前記親木性ポリマーに溶剤可溶性の
熱硬化性樹脂を混合し、架橋反応を行わせるようにして
もよい。これにより、耐熱性、耐候性、防朽性等が向上
する。

つぎに実施例をあげてこの発明の改質木質材料を詳細に
説明する。

実施例１：　木質材料（米松の柾目板、厚み×１１１Ｘ
長さ一３０Ｘ３０Ｘ６０、含水率１４．３％）を減圧含
浸釜に入れ、釜内を１０トール以下に排気減圧したのち
、ポリウレタン樹脂（平均分子量１６．０００）のメチ
ルエチルケトンン容液（ポリウレタン樹脂濃度４１．８
％）を注入した。ついで釜内を常圧にもどし、浸漬した
状態を保ちながら１５時間浸漬を行った。その後、含浸
釜より取り出し、７０℃の温風乾燥機内に５０時間保持
して乾燥させ溶媒（メチルエチルケトン）を揮発させた
。その結果、樹脂含浸率が４１．２〜４５．８％で、バ
ーコール硬度が３４．３の改質木質材料が得られた。

実施例２：　木質材料（米松の柾目板、厚みＸ巾×長さ
一３０Ｘ３０Ｘ６０、含水率１２．５％）を減圧含浸釜
に入れ、釜内を７．０トール以下に排気減圧したのち、
ポリメチルメタクリレート樹脂（平均分子１１３９，０
００）の酢酸エチル溶液（ポリメチルメタクリレート樹
脂濃度３４．１％）を注入した。ついで、釜内を常圧に
もどし、更に１０〜１２Ｋｇ／ｃＪに加圧して１０時間
加圧含浸した。その後、含浸釜より取り出し、８０℃熱
風乾燥機内に４０時間保持して溶媒（酢酸エチル）を揮
発させた。

その結果、樹脂含浸率が３２．５〜３７．６％でバーコ
ール硬度が２８．４の改質木質材料が得られた。

実施例３：　木質材料（米杉の柾目板、厚み×ｒ１１ｘ
長さ一３０Ｘ３０Ｘ６０、含水率１５．９％）を減圧含
浸釜に入れ、釜内を５トール以下に排気減圧したのち、
ポリ酢酸ビニル樹脂（平均分子量４２．０００）をメタ
ノール；　キシレンが８０＝２０の混合溶媒に濃度２８
．３％で溶解した溶液を注入した。ついで、釜内を常圧
にもどし、更に１５〜１．１Ｋｇ／ｃｄ＝に加圧して、
８時間加圧含浸した。その後、含浸釜より取り出し８５
℃熱風乾燥機内に６０時間保持し、溶媒を揮発させた。

その結果、樹脂含浸率が３８．２〜４３，３％でバーコ
ール硬度が２１．３の改質木質材料が得られた。

比較例１〜３：　実施例１．　２．　３で使用したのと
同じ木質材料をそれぞれ減圧加圧釜に入れ、釜内を１０
トール以下に排気減圧（２５時間）し、重合性樹脂（不
飽和ポリエステル樹脂１００部、スチレンモノマー２０
部、過酸化ベンゾイル２．０部）を注入し、減圧状態を
２時間保持し、更に１３〜１５Ｋｇ／ｃｒＡにて８時間
加圧含浸したのち、樹脂液を除去し、１４０〜１５０℃
のホントブレスで圧カフ〜１０Ｋｇ／ｃＪにて４〜５分
間圧締加熱し硬化させた。その結果、樹脂含浸率が１２
０〜１５０％でバーコール硬度が８０．０〜８４．０の
改質木質材料が得られた。

比較例４：　実施例１と同様の操作で、釜内を常圧にも
どした後、１５〜２０Ｋｇ／ｃＪに加圧して、２０時間
加圧含浸した。その結果、樹脂含浸率が６９．３〜７５
．０％でバーコール硬度が５３．２の改質木質材料が得
られた。

実施例１〜３および比較例１〜４で得られた各改質木質
材料をそれぞれの未処理木質材料と比較して「風合い」
を評価した。比較はパネラ−１０人の官能検査によって
行った。その結果を次表に示す。なお表において、「風
合いあり」とは未処理木質材料に風合いが近いことを意
味し、「風合いなし」とは、風合いがないことを意味す
る。

また、実施例１と比較例１におけるそれぞれの米松の改
質木質材料を同サイズの未処理米松と共に常温水浸漬試
験を行い吸水率と寸法変化を測定した。その結果を第１
図および第２図に示す。さらに吸放湿性を調べるために
、６０℃で８時間の乾燥雰囲気と６０°Ｃで湿度９０％
の多湿雰囲気との間のサイクルをくり返して、各サイク
ルごとの吸放湿率を求めた。その結果を第３図に示す。

第１図および第２図から、実施例１の改質木質材料は寸
法変化率および吸水性がいずれも比較例１のものよりも
低いことがわかる。また、第３図から、実施例１の改質
木質材料は樹脂処理しない通常の木質板と変わらない吸
湿・放湿性を有していることがわかる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、親水性ポリマーは木材組織中で細胞
膜を構成する主成分であるセルロースの有する水酸基と
親和性を有するため、木質材料内に親水性ポリマーを含
浸させると、細胞膜に密着した膜をつくり、その結果木
質細胞内への水分の浸入が防止され、高い寸法安定性を
付与することができる。しかも、親水性ポリマーは湿気
を透過させる性質を有し、かつ木材組織内の導管や仮導
管は壁面が前記ポリマーによってコーティングされただ
けで内部の空間はそのまま維持されているので、通常の
木材とほぼ同等の吸・放湿性を有し、かつ木質感も消失
することがない。

また、木質材料には親水性ポリマーが含浸されているた
めに、反り、ねじれ、割れ等が発生せず、耐汚染性や耐
水性が向上し、木質材料を改質することができる。加え
て、従来のように重合性樹脂を含浸硬化させるものでは
ないので、樹脂の硬化時の収縮により木材組織との間に
隙間ができ、白化現象を起こすなどの欠点が解消され、
また未反応物が浸出したり、未反応物による悪臭が発生
したりすることも完全になくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明における改質木質材料の寸法変化率の
測定結果を示すグラフ、第６図は吸水性試験の結果を示
すグラフ、第７′図は吸・放湿性の試験の結果を示すグ
ラフである。響≠斑　ド　□ 手続ネ甫正書　（自発昭和６１年１２月１０日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）溶剤可溶型の親水性ポリマーをその溶剤と共に木
質材料内に含浸し乾燥させてなる改質木質材料。
（２）前記親水性ポリマーを含浸した木質材料の硬度（
バーコール硬度）が４０以下である特許請求の範囲第（
１）項記載の改質木質材料。
（３）前記親水性ポリマーが木質材料１００重量部に対
して５〜５０重量部の割合で含浸された特許請求の範囲
第（１）項または第（２）項記載の改質木質材料。