JPH01141701A - 樹脂含浸木材 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイソボルニルアクリレートまたはイソボルニル
メタクリレート〔以下、アクリレートとメタクリレート
とを合わせて（メタ）アクリレートという〕を用いて寸
法安定性を改良した樹脂含浸木材に関する。

〔従来の技術〕

一般に、木材は吸湿、放湿に際し膨潤収縮する性質があ
り、このためそりや割れを生じる欠点がある。この理由
としては、木材中の水分が移動する場合、木材の表面近
傍の所がまず蒸発して、乾燥収縮を生じるが、内部にお
いてはまだ高い含水率の状態で未収縮となっており、こ
の乾燥収縮と未収縮との境界において応力が生じ、この
応力を緩和しようとした形でそりや割れが生じるものと
考えられている。

従来より、これらの現象を防止し、木材の寸法安定性を
向上させる方法として、ホルマール化法、アセチル化法
、シアノエチル化法、アルキルケテンダイマー処理など
が知られているが、これらの方法はいずれも木材の脆弱
化あるいは工程が複雑で実施困難や多大のコストアップ
となるなどの難点があり、実用的とはいえない。

他方、ポリエチレングリコール処理やモノマー含浸法も
提案されている。前者は木材の空隙部内にポリエチレン
グリコールを含浸充填させるものである。また、後者は
木材の空隙部内に重合性上ツマ−を含浸させてこれを重
合させるものであって、この方法は特に木材の硬度、引
張強度、曲げ強度などの物性を改良できるといった特徴
を有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記掃案法のうち、前者のポリエチレン
グリコール処理は、吸湿時の膨潤性の低下つまり抗膨潤
能の向上に寄与して５、木材の寸法安定性に好結果をも
たらすが、ポリエチレングリコールは親水性で吸湿防止
効果に劣るために抗吸湿能が低く、このため経日的に親
水性でかつ比較的低分子量であるＪ二記ポリエチレング
リコールが木材表面に溶出して木材表面の濡れやにじみ
といった現象を生じやすく、この場合木材の美観や保護
のために通常施される各種塗料の塗装性を著しく悪化さ
せるという問題かあ、つた。

また、モノマー含浸法では、含浸用モノマーとして、通
常メチルメタクリレート、スチレン、ヒドロキシエチル
メタクリレート、ポリアルキレングリコールモノメタク
リレートなどが用いられているが、このうち親水性モノ
マーを用いたものでは、前記のポリエチレングリコール
処理の場合と同様に、抗吸湿能を充分に満足させに（く
、一方抗吸湿能の比較的良好なメチルメタクリレートや
スチレンなどを用いたものでは、抗膨潤能に劣ったもの
となって寸法安定性の改善に好結果を得にくいという問
題があった。

本発明は、」−記の如き従来技術の問題点に鑑み、抗吸
湿能および抗膨潤能をいずれも満足する寸法安定性の非
常に改善された樹脂含浸木材を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討し
た結果、モノマー含浸法における含浸用モノマーとして
、従来用いられたことのない特定のモノマーを用いるこ
とにより、このモノマーを含浸させ重合させた木材の抗
吸湿能および抗膨潤能が共に満足できるものとなって、
すぐれた寸法安定性および良好な塗装性が得られること
を知り、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、木材に、イソボルニル（メタ）ア
クリレートまたはこれと他の共重合性モノマーとの混合
モノマーを含浸させ、重合させてなる樹脂含浸木材に係
るものある。

本発明に用いられる木材としては、針葉樹、広葉樹、あ
るいは国産材、外国産材の区別を全く要しない、また、
用途により、原木、丸太、あるいは角柱、円柱、板状製
材などのあらゆる形態の木材に適用できる。

本発明において上記の木材に含浸させる主モノマーとし
ては、イソボルニル（メタ）アクリレート、つまりイソ
ボルニルアクリレートまたはイソボルニルメタクリレー
トのいずれか一方また両方が用いられる。これらは市販
品であっても、合成したものであってもよい。

この主モノマーと併用できる他の共重合性モノマーの例
としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ
）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−
ブチル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレ
ート、ドデシル（メタ）アクリレート、テトラデシル（
メタ）アクリレート、ペンタデシル（メタ）アクリレー
ト、ヘキサデシル（メタ）アクリレート、オクタデシル
（メタ）アクリレート、トコシル（メタ）アクリレート
などの直鎖アルキル（メタ）アクリレート、イソプロピ
ル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレ
ート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、イソ
ステアリル（メタ）アクリレートなどの分枝アルキル（
メタ）アクリレート、オレイル（メタ）アクリレートな
どのアルケニル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ
エチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル
（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メタ）
アクリレートなどのヒドロキシアルキル（メタ）アクリ
レート、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコー
ル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコー
ルなどの炭素数２〜４のアルキレングリコールの２〜１
００モル縮金物であるポリアルキレングリコールの（メ
タ）アクリレート、スチレン、アクリロニトリル、メタ
クリロニトリル、アクリル酸、メタクリル酸、グルシジ
ル（メタ）アクリレート、グリセロール（メタ）アクリ
レート、トリメチロールプロパン（メタ）アクリレート
、ペンタエリスリトール（メタ）アクリレートなどが挙
げられる。

これら他の共重合性モノマーを併用する場合、全モノマ
ー中に占める生モノマーつまりイソボルニル（メタ）ア
クリレートの割合が通常５重量％以上、好適には２０重
世％以上となるようにするのがよい。主モノマーの使用
量が過少となると本発明の効果、すなわち抗吸湿能およ
び抗膨潤能を共に満足する寸法安定性および塗装性にす
ぐれた木材を得にくくなるため、好ましくない。

本発明において、イソボルニル（メタ）アクリレート単
独あるいはこれと他の共重合性モノマーとの混合モノマ
ーを木材にそのまま含浸させてもよいし、上記のモノマ
ーを有機溶媒に溶解させた溶液を木材に含浸させてもよ
い。

ここで使用する有機溶媒としては、メタノール、エタノ
ール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチ
ルケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン
、キシレン、シクロヘキサンなどの溶媒が挙げられる。

なお、含浸用のモノマーまたはこれを有機溶媒に溶解さ
せた溶液には、必要に応じて、他の添加剤、たとえば防
腐剤、防虫剤、紫外線吸収剤などを加えてもよい、また
、モノマーや有機溶媒に溶解するオリゴマーやポリマー
などを加えることもできる。

上記のモノマーまたはその溶液を木材に含浸させ、重合
させて樹脂含浸木材を得るには、たとえばミまず木材を
容器内に密封し、容器内を真空ポンプなどで減圧にした
のち、この容器内にモノマーまたはその溶液を注入して
これを木材の空隙部内に含浸させる。有機溶媒を用いた
場合は、上記含浸漬自然乾燥、加熱乾燥または減圧乾燥
などの乾燥処理を施して、有機溶媒だけを木材より除去
する。ついで、木材中に含浸させたモノマーを重合させ
る。

重合方法は特に限定されず、たとえば、窒素ガス中など
の酸素を遮断した状態で、モノマー含浸木材を加熱炉内
で加熱重合させる方法、放射性コバルト６０などを用い
た放射線重合を行わせる方法、予め前記の含浸用上ツマ
−またはその溶液にベンゾイルペルオキシド、メチルエ
チルケトンペルオキシドなどの過酸化物またはこれとナ
フテン酸コバルト、ジメチルアニリンなどの還元剤との
組み合わせなどによる重合開始剤を含ませておき、この
開始剤により重合させる方法、過酸化物と電子線との組
み合わせによる方法などを適用することができる。

このようにして得られる本発明に係る樹脂含浸木材は、
そのポリマー保持率が一般に５〜２５０重量％、好まし
くは５〜１５０重量％程度のものである。上記のポリマ
ー保持率とは、樹脂含浸木材の木材に対するポリマーの
重量割合、すなわち、下記の式にて算出される値を意味
する。

Ｘ：樹脂含浸木材の絶乾重量 Ｙ：未処理木材の絶乾重量 〔作　用〕 本発明で用いるイソボルニル（メタ）アクリレートはそ
の分子内にバルキーで炭素数の多い脂環式の基を含む高
親油性のものであるため、これを含浸させ重合させた木
材は、高い撥水性を示し、その結果木材の吸湿性が大幅
に減少する、つまり高い抗吸湿能が得られるものと思わ
れる。

また、上記のモノマーは、上述の如きバルキーな置換基
を持つために従来のメチルメタクリートやスチレンなど
に比較して重合時の体積収縮が少なく、そのぶん木材の
内部応力が小さくなって吸湿時の膨潤が抑制される、つ
まり高い抗膨潤能が得られるものと考＆られる。

さらに、上記のモノマーは、木材中での重合によって、
高分子量で高いガラス転移点を有しかつバルキーな構造
である親油性のポリマーを与えるために、従来のポリエ
チレングリコールの含浸充填とは異なり、このポリマー
が重合後に経口的に木材の表面に溶出するおそれは特に
ない。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係る樹脂含浸木材は、抗吸湿能
および抗膨潤能が共に良好で、木材特有の吸湿膨潤や放
湿収縮に起因した割れやそりが抑制された、すぐれた寸
法安定性を示し、また含浸樹脂が経口的に木材の表面に
溶出するおそれがないため、その後の塗装性を損なうと
いった問題も生じない。

したがって、本発明に係る樹脂含浸木材は、常に湿気と
乾燥による影響を受ける外壁剤として、床材、木製美術
品、その他寸法安定性が高度に要求される建築材料など
として特に好適であり、またこれら以外の各種用途にも
広く使用することができる。

〔実施例〕

つぎに、本発明を実施例、比較例および試験例により具
体的に説明する。

実施例１〜４ 木材含浸用Ｑ処理液としてつぎの第１表に記載のものを
用い、以下の方法で本発明に係る５種の樹脂含浸木材を
得た。まず、接線方向３０ｆ１．半径方向３０鶴、繊維
方向７０Ｍの寸法に木取りした試験材（静岡県内産）を
デシケータ−中で５分間、ｌＱｍｍＨｇに減圧した。つ
ぎに、処理液をデシケータ−中に注入し、常圧に戻して
２４時間放置した。この含浸木材をアルミニウム箔によ
りラッピングし、８０℃の加熱オーブン中で２４時間加
熱重合させて、樹脂含浸木材を得た。得られた各木材の
ポリマー保持率は第１表に示されるとおりであった。

試験例１〜４ 木材含浸用の処理液として第１表に記載のものを用いた
以外は、実施例１〜４と同様にして４種の樹脂含浸木材
を得た。ただし、ポリエチレングリコールを用いた比較
例４は加熱オーブン中での重合処理は行わなかった。各
木材のポリマー保持率は第１表に示されるとおりであっ
た。

第　　１　　表 以上の実施例および比較例の各樹脂含浸木材の吸湿率及
び体積膨潤率を測定し、これらの測定値から処理材の抗
吸湿能および抗膨潤能を算出した結果を後記の第２表に
示す。なお、吸湿率および体積膨潤率の測定は、以下の
方法で行った。

く吸湿率〉 絶乾試料としての樹脂含浸木材を、２０℃、相対湿度９
３％の雰囲気中で吸湿させ、そのときの重量＜Ｘｔ　）
と吸湿前の絶乾重量（Ｘ）とから、下記の式にて吸湿率
を算出した。

〈体積膨潤率〉 絶乾試料としての樹脂含浸木材を、２０℃、相対湿度９
３％の雰囲気中で吸湿させ、そのときの体積（Ｍｔ　）
と吸湿前の体積（Ｍ）とから、下記の式にて体積膨潤率
を算出した。

また、抗吸湿能および抗膨潤能は、上記樹脂含浸水材の
場合と同様にして未処理木材の吸湿率および体積膨潤率
を測定し、これと樹脂含浸木材の吸湿率および体積膨潤
率とから、下記の式より算出した。なお、いうまでもな
いが、下記の抗吸湿能および抗膨潤能は、これらの数値
が大きいほど木材として良好な性質を有していることを
示すものである。

Ｗｃ　：未処理木材の吸湿率 Ｗｔ　：樹脂含浸木材の吸湿率 ■、：未処理木材の体積膨潤率 ｖｔ　：樹脂含浸木材の体積膨潤率 なお、吸湿率および体積率の測定における放置日数は、
それぞれ１日、５日および１５日としたが、上述の測定
条件にて算出される吸湿率および体積膨潤率は、一般に
約２週間後に平衡に達するものである。

第　　２　　表 上記第２表の結果から明らがなように、木材含浸用モノ
マーとしてメチルメタクリレートやスチレンを用いたも
の（比較例１，２）では、抗吸湿能は比較的良好である
が、抗膨潤能が小さくなっており、これは木材の細部に
水蒸気が入って体積が増大するためと思われる。

また、木材含浸用モノマーとしてポリエチレングリコー
ルモノメタクリレートを用いたもの（比較例３）および
ポリエチレングリコールを単に含浸充填させたもの（比
較例４）では、抗膨潤能は良好であるが、抗吸湿能が小
さくなっており、これは含浸重合させた樹脂やポリエチ
レングリコールが強い親水性を有しているためである。

なお、これら比較例３，４は上記抗吸湿能の悪さから、
吸湿時に木材表面にぬれやにじみが認められ、特にこの
傾向は比較例４において顕著であった。

これに対して、実施例１はスギ辺材における比較例１お
よび比較例２との比較から、抗吸湿能は同等以上であり
、抗膨潤能は大きくて寸法安定性にすぐれていることが
わかる。処理液中のイソボルニル（メタ）アクリレート
の濃度の小さい実施例２〜４は抗吸湿能は低下するが、
５日後および１５日後の抗膨潤能はほとんど変わらず、
良好な寸法安定性を保っている。なお、これら実施例１
〜４は、いずれも吸湿によるにじみの現象はおこらず、
通常の塗装においてまったく問題は生じなかった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）木材に、イソボルニルアクリレートもしくはイソ
   ボルニルメタクリレート、またはこれと他の共重合性モ
   ノマーとの混合モノマーを含浸させ、重合させてなる樹
   脂含浸木材。