JPH01174404A - 改質木材 - 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〕 本発明は木質材料を化学的に処理すると同時に木材空隙
内に高分子化合物を充填硬化させることにより、木質材
料の美観性等の特性を損なわずに耐久性、硬度、並びに
靭性等を改良した改質木材に関するものである。

〔従来技術滋その問題点〕

木質材料と合成樹脂を複合する方法には、大別して木質
材の空隙中に重合性物質を充填する方法（いわゆるＷＰ
Ｃと云われるもの）と、木質材成分中の水酸基等の官能
基にオキサイド類、酸無水物を反応させてエーテル化、
エステル化する方法いわ　ゆる化学修飾木材と云われる
方法がある。

上記重合性物質や化学修飾剤は種々のものがあり、耐久
性や物性安定性の点から強固な化学結合を有するエポキ
シ系化合物の研究が進められている。即ち、前者ＷＰＣ
にあってはエポキシアクリレートを木材中に含浸、硬化
させるものであり、特開昭６０−１４７３０３に開示さ
れているが、エポキシアクリレートはプレポリマーの状
態では高粘度で木材内への注入が困難であり、別途スチ
レン等の木材成分と親和性の小さい溶媒等で希釈して注
入させる必要があり、親水性の木材成分と反応しに（（
、そのため、樹脂の大部分は木材の空隙中でコポリマー
として物理的に充填されているだけであり、硬度は増す
が、木材組織との密着性が悪いので軟性、可撓性が小さ
くなり、上記先行技術のように可塑剤等を添加しなけれ
ばクラックや白化が生じたり、切削加工性が悪くなると
いう問題点があった。

又、エポキシアクリレート等の重合物質では木質材料成
分中のフェノール類、キノン類によりとニルモノマーの
重合硬化が阻害されることがあり、チーク材、カポール
材、スギ芯材やウオールナツト材等の種類には適用でき
ない場合があった。

一方、フェノール系の重合物質は極性が高（、水系の溶
媒を用いて木質材料を膨潤させて注入硬化させる事が出
来るので、古くから強化米として用いられているが、フ
ェノール樹脂自体やこれらを重合させるための強酸触媒
等で木質材料が脆弱化してクラックを生じたり、変色や
色むら等を生じるという欠点があった。

一方、後者の化学修飾木材にも特願昭５９−９０４１号
のごとくエポキシ化合物と木質材中の水酸基を反応させ
るものがあるが、上記エポキシ化合物はビスフェノール
Ａ−エピクロルヒドリンとのグリシジルエーテル型のも
のであり、固型もしくは高粘度で木粉等の木材小片と混
線ロール操作を行い、フォーミング後熱圧する事により
、やっと木材と化学的結合を生じさせる事が出来るもの
である。

従って、木材ブロックや木材薄板に含浸させる事は困難
であり、まして木材内において木材成分中の水酸基と化
学修飾させ、木材の化粧性、加工性を損なわずに改質す
ることはできないという欠点があった。

そのため、発明者はあらかじめ化学修飾した後、重合性
物質を注入固化する方法（特開昭６０−２４２００２号
公報）により、耐汚染性や寸法安定性にすぐれる改質木
材を得ることを発明したが２段階の処理が必要であり、
生産性の点で問題点があった。

〔目　　　的〕

本発明は上記欠点に鑑みてなされたものでその目的とす
る処は、木質材料内に容易に浸透し、木材成分中の活性
基と反応しつつ自ら開環重合固化するこキにより、木質
材料中に定着固化し、木質材料本来の化粧性を損なわず
に木質材料を化学的に改質せしめて硬度と軟性を合わせ
持ち、長期にわたり耐久性や美観性を保持せしめた改質
木材を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、かかる問題点を解決するために；■木材成分
中の水酸基等の活性基のエポキシ化高級脂肪酸エステル
を化学修飾させ、 ■該木材内空隙で上記エポキシ化高級脂肪酸エステルと
ノボラック樹脂とを重合硬化させる。

；という技術的手段を採用している。

〔作　　用〕

■　本発明に用いるエポキシ化高級脂肪酸エステルは、
内部オレフィンエポキサイドであるので、ノボラック類
との混液乃至必要に応じて反応触媒を添加した混液は、
低粘度で、常態では安定であるので木質系材料に容易に
均一に浸透するものである。

■　該エポキシ基がノボラック樹脂のフェノール性水酸
基と反応するものであるが、この時強酸触媒を用いない
ので、木質材料の変色が少なく脆弱も小さいものである
。加えて硬化樹脂は可撓性、靭性を具有するために改質
木材にクラックを生じにくくさせると共に耐衝撃性も改
良される。更に、木材成分中のフェノール類、キノン類
等の抽出成分が多い樹種でも重合阻害が生じず、従来Ｗ
２Ｃ化できなかったものにも適用できるので新意匠の化
粧材や低級材の利用も出来るものである。

■　又、木材空隙中に固化されたエポキシ化高級脂肪酸
エステルとノボラック樹脂の重合硬化体があたかも油脂
をすり込んだ様な状態となり、オイルフィニツシユの如
く深みのある濡れ色の毛羽立ちが押さえられた外観を呈
する。

■　又、上記エポキシ化高級脂肪酸エステルが木材成分
と反応するとあたかも木材成分間に滑剤が侵入した状態
を呈し、可撓性、靭性が付与される。

■　又、上記高分子化合物はその側鎖が木材成分と反応
一体化しているので、水やアルコール等で溶出しない。

■　尚、上記化学修飾と油脂注入及び社内の反応が一回
の操作で完了するので、生産性が良く、又、反応に際し
、副生物質が発生せず、しかも処理液がすべて社内で反
応するので余剰の処理液を脱液したり、洗浄したりする
必要がない。

以、上より深みのある靭性並びに耐久性の良好な改質木
材が容易に得られ、外装材は勿論、床材、内装材等の建
築材や家具材等に利用できる。

〔実　施　例〕

以下、本発明について詳述する。

改質木材について今迄種々研究を行った結果、エポキシ
化高級脂肪酸エステルと未硬化フェノールノボラック類
との混液に木質系素材を含浸すると、該混液は木質系素
材に容易に浸透し、その含浸材を加熱するとエポキシ基
が活性化されて木質材料の活性基と反応すると同時にノ
ボラック樹脂の活性基とも反応して木質材料と一体とな
って硬化する。その結果、悪臭の発生もなければ、低分
子化合物の浸出、移行もなく、しかも木質感は十分に保
持し、色調においても在来のフェノール樹脂のように暗
色化せず且つ、靭性にも冨んでいる事を見出して本発明
を完成した。即ち、本発明はエポキシ化高級脂肪酸エス
テルと未硬化フェノールノボラツ７り類の混液を木質系
素材に含浸して反応せしめ、木質材料と一体として固化
することを特徴とする化学修飾とＷＰＣ化を同時に行っ
た化学修飾木質複合材である。

本発明に用いるエポキシ化合物とノボラック類の混液は
常温では比較的安定で加熱によって硬化反応が進行し硬
化物は軟性、耐摩耗性に冨んだものとなる。又、ノボラ
ック類はフェノール性水酸基がエポキシ基と反応するの
で改質木材の色の安定性においても優れたものとなる。

上記処理液は従来のＷＰＣに用いられているビニルモノ
マー型と異なり、木材成分中のフェノール類、キノン類
等とも親和性も良り、砒化阻害を生じない。

木質系素材は樹種、形態は小片状等何れのものであって
もよいが、板状、ブロック状、特に木材薄板において生
産性９作業性、経済性から本発明が有効に利用できる。

又、何れの形態、樹種であっても反応剤の固化物の性質
を均一に保つためには可能な限り一定水分以下（含水率
１０％以下）に保たせることが望ましい。

本発明の実施に使用するエポキシ化高級脂肪酸にはアマ
ニ油、大豆油などを過酸でエポキシ化したエポキシ化ト
リグリセライド類や同じくアマニ油脂肪酸、大豆油脂肪
酸などの不飽和高級脂肪酸モノエステル又は、ジエステ
ルを過酸でエポキシ化したエポキシ化高級脂肪酸のモノ
エステル又はジエステルなどがあり、これらは単独又は
混合しても使用する事が出来る。又、木質材料への含浸
性を妨げない範囲でビスフェノール類のグリシジルエー
テル、フェノールノボラック、タレゾールノボラックの
グリシジルエーテル、グリシジルフェノール、アリルグ
リシジルエーテル、グリシジルメタアクリレートなどや
その他者色剤などを併用することもできる。　次にノボ
ラック類とはフェノールノボラック、タレゾールノボラ
ック、イソブチルフェノールノボラック、ノニルフェノ
ールノボラック、ρ−ｔ　オクチルフェノールノボラッ
クなどで、これらはフェノールおよびアルキル置換フェ
ノールとホルマリンを酸性触媒で反応するか、又はアル
カリ触媒で反応後これを中和乃至酸性化して脱水縮合反
応により合成される。フェノール類は単独使用でも混合
使用したものでも差支えないが望ましいのはアルキル置
換されたフェノール類のノボラックである。

本発明の実施において反応を促進する触媒はルイス酸類
、三級アミン、ホスフィン、スチビン化合物、金属アル
コキシドなどである０例えば三弗化硼素、モノエチルア
ミン錯塩、ジメチルベンジルアミン、トリチルアミン、
トリフェニルホスフィン、トリフェニルスチビン、テト
ラインプロポキシチタネート、テトラブトキシチタネー
ト、アルミニウムトリイソプロポキサイドなどである。

これらは木質系素材に予め含浸しておくか、又はエポキ
シ化高級脂肪酸エステルに溶解しておいて使用する。

本発明の実施の態様は木質材料の形態に左右されるが、
基本的には被処理木質材料を工業的に可・　　能な限り
一定以下（含水率０．２〜１０％）になるように乾燥し
、これを含浸槽に入れ、エポキシ化高級脂肪酸エステル
類とノボラック類の混液、必要により反応触媒を加えた
ものを含浸する。含浸の粘度で木質材料の親和性も良い
ので、常圧含浸でも可能であるという特長がある。含浸
は目的量だけ実施し、木質材料がブロック状、板状の時
は表面をよく拭ってそのまま、又は離型紙、フィルムな
どで覆ってから常圧、又は加圧で　６０〜１５０℃の温
度に数分乃至数時間加熱すると、反応が終了し、化学修
飾したＷＰＣが得られる。

尚、ブロック乃至単板の場合は、熱圧プレス以外に塗料
などの塗布装置で塗布してから連続硬化装置に導入し、
含浸・硬化を加熱下にて連続して行う事も出来る。何れ
の場合も製品は美しい光沢のオイル仕上げの外観を呈し
、耐圧性、靭性、耐水性などに優れたものとなるが、本
発明の効果を最もよく発揮するのは単板やブロック材な
どである。以下実施例により更に詳細に説明するが、こ
れが本発明の全てを包合するものではない。

（実施例　１） 厚さ１．５ｍｍ、巾１００　Ｍ、長１００　ｕｎｉのベ
イマツ単板５枚を１０５°Ｃで２時間乾燥して含水率を
３％に調整した。別にエポキシ化アマニ油（オキシラン
酸素９．２％を含む）　５００　ｇにｐ−ｔ−オクチル
フェノールとホルマリンとを酸性条件で反応させた。

固形ノボラック予備縮合物２００ｇを加熱・溶解し、こ
の混液１００重量部にテトライソプロポキシチタネート
３重量部の割合で溶解して含浸液とした。

含浸液は６０℃に加熱した状態で前記の乾燥単板に減圧
下に含浸して注入率１２０％のベイマツ単板を得た。余
剰の含浸液は回収して常温で貯蔵した。

含浸液の可使時間は１０日間以上であり、工業的にも使
用出来ることがわかった。

一方、処理液含浸単板は１４０℃で２時間加熱硬化し、
得られた処理単板は淡褐色で在来のフェノール樹脂処理
米のような暗褐色になることもなく、美しい木目を保持
しており、且つ、無処理生材と同等の可撓性、靭性に富
むものであった。

（実施例　２） 実施例１の含浸液を用い、厚さ３日、巾１００鶴、長１
００　ｍｍの含水率４％のローズウッド単板を（実施例
１）と同様に含浸し注入率６２％で、ローズウッドの木
目を強調した固化単板を得た。このものは無処理生材と
同等の靭性に冨み切削加工性にも優れたものであった。

〔効　　　果〕

本発明は畝上のように、木材成分中の水酸基等の活性基
のエポキシ化高級脂肪酸エステルを化学修飾せしめると
共に該木材内の空隙で上記エポキシ化高級脂肪酸エステ
ルとノボラック樹脂とを重合硬化させた改質木材に係る
ものであるが、ここで使用するエポキシ化高級脂肪酸エ
ステルは、従来のグリシジルエーテルタイプ等のエポキ
シ化合物と異なり、内部オレフィンエポキサイドである
ので、ノボラック類との混液乃至必要に応じて反応触媒
を添加した混液は、低粘度で常態では安定であり、木質
系材に容易に均一に浸透するという利点がある。

該エポキシ基がノボラック樹脂のフェノール性水酸基と
反応するものであるが、この時強酸触媒を用いないので
、木質材料の変色が少なく脆弱化も小さいものである。

加えて、この高分子化合物は可撓性、靭性を具有するた
めに改質木材にクラックを生じにくくさせると共に耐衝
撃性も改良される。更に木材成分中のフェノール、キノ
ン類等が多い樹種でも重合阻害が生じず、従来ＷＰＣ化
できなかったものにも適用できるので新意匠の化粧性や
低級材の利用も出来るものである。

又、木材空隙中に固化されたエポキシ化高級脂肪酸とノ
ボラック樹脂の重合硬化体があたかも油脂をすり込んだ
様な状態となり、オイルフィニッシュの如く澄水性を発
揮し、毛羽立ちが押さえられて深みのある濡れ色の外観
を呈する。

又、上記エポキシ化高級脂肪酸エステルがノボラック樹
脂と共に木材成分と反応するとあたかも木材成分間に滑
剤が侵入した様なもので木材の変形応力が減じられ、靭
性が付与されクランクが生じにくいという利点がある。

又、上記高分子化合物はその側鎖において木材成分と反
応一体化しているので、水やアルコール等で溶出するこ
となく耐久性も良好である。

尚、上記化学修飾と樹脂注入及び社内の反応が一回の操
作で完了するので、生産性が良く、又、反応に際し副生
物質が発生せず、しかも処理液がすべて社内で反応する
ので余剰の処理液を脱液したり、洗浄したりする必要が
ない。　　゛以上より深みのある靭性並びに耐久性の良
好な改質木材を容易に得られ、外装材は勿論、床材、内
装材等の建築材や家具材等に利用できる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）木材成分中の水酸基等の活性基のエポキシ化高級
   脂肪酸エステルを化学修飾せしめると共に該木材内空隙
   で上記エポキシ化高級脂肪酸エステルとノボラック樹脂
   とを重合硬化させてなることを特徴とする改質木材。
2. （２）エポキシ化高級脂肪酸エステルがエポキシ化アマ
   ニ油である事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の改質木材。
3. （３）エポキシ化高級脂肪酸エステルがエポキシ化大豆
   油である事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   改質木材。
4. （４）ノボラック類がアルキル置換フェノールのノボラ
   ックである事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の改質木材。