JPH01182002A - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は木材を化学的に改質すると同時に圧密化して木
材に新規に冨んだ化粧性を付与することのできる改質木
材の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、木材の天然木目を緻密化する方法としては、
木材に水分を含浸させて木材全体を膨潤させたのち、加
圧すると共に乾燥、固化させる方法が採用されている。

しかしながら、この方法によれば、水分により膨潤した
木材を単に物理的に圧縮変形させて固定するものである
から、水分を吸収すると復元することになり、形状の安
定化に劣ると共に木目を緻密化するだけであるから透明
感や光沢等に何らの変化がなく、化粧性に乏しいもので
あった。

このため、本願出願人等は、特公昭６２−４７６８６号
公報に記載しているように、木材を化学的に処理する方
法を開発した。

この方法は、木材薄板を木材成分中の水酸基と反応し得
る反応体で処理して木材成分を非晶化したのち、加熱圧
締することにより、透明性、耐摩耗性、耐クラツク性に
富んだ木材薄板に変化させるものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながらこの方法によれば、木材薄板をエステル化
剤やエーテル化剤などの木材成分中の水酸基と反応し得
る反応体によってセルロースを非晶化する段階と、この
ように化学的な処理を施した木材薄板を加熱加圧する段
階とを必要とし、特に、化学的処理に長時間を要して生
産性が悪いものであり、さらに、エステル化剤などの反
応体と木材成分との反応を促進させるためには硫酸、過
塩素酸等の触媒を必要として処理が煩雑化するばかりで
なく、エステル化剤として有機酸無水物を使用した場合
には、木材成分の水酸基等が反応すると副生物質が材中
に残存して洗滌、乾燥処理を要する等の生産上の問題点
があった。

本発明は木材の化学修飾と圧密化処理を同時に行って木
材を容易に塑性変形させると共に透明性や光沢の付与、
及び耐摩耗性、耐クラツク性の向上を目的とした改質木
材の製造方法を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の改質木材の製造方
法においては、水又はアルコールに多塩基酸と多価アル
コールを混合してなる処理液を木材板状物に含浸させ、
この木材板状物を含浸処理液による湿潤状態のま＼加熱
加圧して生成した熱硬化性物質を硬化させることを特徴
とするものである。

〔作　　用〕

処理液は水又はアルコール溶媒であるから、親水性であ
る木材との親和性に富んで木材中の微細空隙まで容易に
浸透し、木材成分中の水酸基等の活性基と接触する。

この状態で木材を加熱加圧すると、上記処理液中の多塩
基酸が酸無水物と水とに分解し、酸無水物が木材成分中
の活性基とエステル化反応し、可塑化すると共に多価ア
ルコールと架橋して木材内で熱硬化性物質を生成し、木
材が圧密化された状態で固定する。

この際、多塩基酸の酸無水物が木材成分中の活性基とエ
ステル化反応する時に木材成分のリグニン等が酸性高温
下におけるソルボリシスにより低分子化して流動を生じ
る。その結果、木目が流れて摺曲したようになり、加熱
加圧前とは異なった新規な木目模様に変化すると共に木
材の空隙中に上記低分子化したリグニンと上記熱硬化性
物質とが浸入した状態で固化して透明感が増し、深みと
光沢を有する緻密な層が形成され、耐摩耗性、耐クラツ
ク性及び撥水性が向上するものである。

〔実　施　例〕

本発明の実施例を詳述すると、水又はアルコールに多塩
基酸と多価アルコールを混合してなる処理液を木材板状
物に含浸させる工程と、この木材板状物を含浸処理液に
よる湿潤状態のま＼加熱加圧して処理液の反応と同時に
木材板状物を圧密化する工程とからなるものであり、改
質される木材板状物としては挽板、単板などの薄板が適
するが比較的厚みを有する板状物、或いはブロック体で
あってもよい。

又、処理液としての多塩基酸は、マレイン酸、フマル酸
、コハク酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、
トリメリット酸、ピロメリット酸、シトラコン酸、エチ
レン酸等が使用され、又、無水マレイン酸、無水コハク
酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸、テトラヒドロ
無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチ
ルへキサヒドロ無水フタル酸などの多塩基酸無水物に水
又はアルコールを反応させて多塩基酸としたものを使用
してもよい。

多価アルコールとしては、プロピレングリコール、エチ
レングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコー
ル、ジプロピレングリコール、エチレンジオール、ペン
タジオール、トリメチレングリコール、グリセリン、ト
リメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、フェニ
ルグリセリン等がある。

処理液の調製は、水又はアルコールに多塩基酸（多塩基
酸無水物の場合には水又はアルコールを反応させて多塩
基酸とする）と多価アルコールを混合することによって
行われるものであり、溶媒である水に溶解可能な組合わ
せを適宜選択して使用するのが好ましいが、水に溶けな
い場合にはアルコールを使用して溶解させる。

水板外のアルコールを溶媒として使用することはコスト
面で不利であるが、水に不溶、難溶の多塩基酸であって
も、木材と又は木材中で充分に反応できる高濃度の反応
溶液を作成することができる利点がある。同様なことは
多価アルコールについてもいえることができ、水に不溶
のものでも溶媒にアルコールを使用すれば溶解するので
、木材板状物に容易に注入、含浸させることができる。

木材板状物に対する処理液の注入方法としては木材の樹
種、板厚等によって、処理液を木材板状物に塗布する方
法、処理液中に木材板状物を浸漬する方法、或いは減圧
下、加圧下又は減圧加圧法を適宜採用すればよいが、木
材板状物の内部にまで処理液を充分含浸させなければ、
効果が低減するため、減圧・加圧法によって注入するこ
とが望ましい。

なお、減圧・加圧注入の場合には、溶解度や融点、溶媒
の沸点などの関係で注入が困難な場合が生じるので、溶
媒や溶質の組み合わせを適宜に考慮する必要がある。

こうして内部にまで処理液を注入含浸した木材板状物は
、木材成分中の水酸基等の活性基と処理液とが接触した
湿潤状態のま＼加熱加圧処理を行う。

この時の加熱温度は１００〜２５０°Ｃ１好ましくは１
４０〜２１０°Ｃであり、圧力や処理時間は樹種や木材
板状物の厚みによって変更されるが、圧力は数１０ｋｇ
／ｃ＋Ｉｔ以上、処理時間は数分〜数時間、好ましくは
５分〜１２０分に設定する。

このように処理液を含浸した木材板状物を加熱加圧処理
すると、処理液中の多塩基酸が酸無水物と水とに分解し
、酸無水物が木材成分中の活性基とエステル化反応し、
可塑化して変形し得る状態となる。

この時、通常、多塩基酸は酸無水物と水に分解するには
常圧において高温下で反応させる必要があるが、木材内
において高圧状態で行われるため、分解反応温度以下の
加熱温度でも分解が可能である。

多塩基酸の酸無水物が木材成分中の活性基とエステル化
反応する時に木材成分のリグニン等が酸性高温下におけ
るソルボリシスにより低分子化して流動を生じる。その
結果、木目が流れて摺曲したようになり、加熱加圧前と
は異なった新規な木自模様に変化した状態で前記熱硬化
性物質により固定される。この塑性変形は木材板状物の
圧密化の程度によって異なり、圧力を大きくすると、木
材の空隙中に侵入する熱硬化性物質が多くなり、透明性
が増大すると共に緻密化することができる。

その透明性を付与する上記生成熱硬化性樹脂分は溶媒で
ある水の配合割合を多くすると希薄となってリグニン等
の流動性が低下し、材色が淡色化する傾向を示すように
なる。

例えば、厚みが１．５ｍｍのベイツガ単板の場合にその
板厚の１７２程度にまで圧密化を行えば、摺曲した木目
模様が得られる。

なお、木材板状物に処理液を含浸させたのち、圧密処理
前に非圧締状態で数分〜数１０分子備加熱を行っておけ
ば均一な圧密化が容易となるものである。又、熱圧によ
り水等の溶媒が抜ける際に、木質板状物に割れやピンホ
ール、反りを生じる場合は、熱圧と脱気を組合せたりク
ツション材を介することで防止する。

このように、処理液を含浸した木材板状物の圧密化を行
うと、上述したように、木材成分中の水酸基等の活性基
と多塩基酸の酸無水物とがエステル化反応すると同時に
多価アルコールと架橋して木材内で木材成分と化学結合
した熱硬化性樹脂が生成され、木材の空隙中にこの熱硬
化性物質が浸入した状態で固化して透明感が増した深み
と光沢を有する緻密な層が形成される。

この処理において、圧力や温度を高くし、処理時間を多
くすると、上記木目の流動性や透明性が一層高められて
プラスチック状の外観を呈するようになり、木材の秋材
部分が濃く、春材部分が淡い特殊な外観が得られるもの
である。

次に本発明の具体的な実施例を示す。

実施例１ 無水マレイン酸：グリセリン：水−２：１：２（重量比
）の割合で混合してなる処理液を１．５（厚さ）Ｘ１０
０（幅）Ｘ１００（長さ）のベイツガ単板に減圧・加圧
法によって注入した。

この処理液注入単板を温度１７０°Ｃで非圧締状態下で
５分間、予備加熱したのち、上下熱器間に挿大して圧力
５０ｋｇ／ｃＩＮ、温度２１０°Ｃで１００分間熱圧し
て１／２厚程度によって圧密化を行った。

この結果、単板の木目が摺曲模様を呈すると共。

に一部が透明化された意匠性に冨んだ硬質単板が得られ
た。

さらにこの硬質単板は、表面が緻密な平滑面を呈すると
共に耐摩耗性に富み、その上、水中に浸漬しても殆どス
プリングバックが生じない等の寸法安定性に優れたもの
であった。

実施例２ 上記実施例１と同じ処理によって得られた処理液注入単
板を温度２１０°Ｃで非圧締状態下で５〜１０分間予備
加熱したのち、圧力３００　ｋｇ　／　ｃｆ、温度２１
０°Ｃで３０分間熱圧して圧密化を行った。

この結果、全体が透明性を有すると共に木目の流れ模様
を有する化粧性に冨んだシート状の硬化単板が得られた
。

このように、処理圧を大きくすることによって透明性を
向上させることができるものである。

なお、上記処理液を注入したのち予備加熱処理を施した
だけの単板でも赤外線吸収スペクトル分析を行ったとこ
ろ、木材へのカルボキシル基の化学修飾が認められた。

従って、処理液注入単板が加熱圧締していく段階では、
木材内部においてマレイン酸が無水マレイン酸と水とに
分解し、生じた無水マレイン酸が木材と容易にエステル
化反応を起こすと共にグリセリンとの架橋反応を起こし
ているものと思われる。

（発明の効果］ 以上のように本発明における改質木材の製造方法によれ
ば、使用する処理液は水又はアルコール溶媒であるから
、親水性である木材との親和性に冨んで木材中の微細空
隙まで容易に浸透し、木材成分中の水酸基等の活性基と
良好に接触させることができるものであり、この処理液
含浸木材板状物を加熱加圧すると、上記処理液中の多塩
基酸が酸無水物と水とに分解し、酸無水物が木材成分中
の活性基とエステル化反応して可塑化すると同時に多価
アルコールと架橋して木材内で木材成分と−１１＝ 結合した熱硬化性物質を生成し、木材板状物を圧密化さ
れた状態で固定させることができる。

さらに、この圧密化時に木材成分のリグニンが低分子化
して流動を生じ、その結果、木目が摺曲したように流れ
て加熱加圧前とは異なった新規な木目模様に変化させる
ことができると共に木材の空隙中に低分子化したリグニ
ンと上記熱硬化性物質が浸入した状態で固化して透明感
が増し、深みと光沢を有する緻密な層を形成することが
でき、耐摩耗性、耐クラツク性及び撥水性が向上した改
質された木材が得られるものである。

又、上記熱硬化性物質は、木材成分と化学的に結合した
樹脂であるから、木材と強固に一体化しており、水等に
浸漬しても殆ど変形せず、優れた寸法安定性を発揮する
ものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、水又はアルコールに多塩基酸と多価アルコール
   を混合してなる処理液を木材板状物に含浸させ、この木
   材板状物を含浸処理液による湿潤状態のまゝ加熱加圧し
   、生成する熱硬化性物質を硬化させることを特徴とする
   改質木材の製造方法。