JPH01226302A - 改質された木材表層部を有する板状物の製造方法 - 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
材に新規に富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
冨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台板に一体化し、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
目的とした改質された木材表層を有する板状物の製造方
法を提供するもめである。

〔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竹材に含浸させ、この
木質材に含浸した上記処理液の硬化前に該木質材を適宜
な台板上に載置し、加熱加圧することにより生成する熱
硬化性物質を硬化させると共に、該木質材を台板に一体
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１發水性が向上するものである。

その際、上記処理液を含浸した木質材を処理液が硬化す
る前に台板上に載置し、上述したように圧密化のための
加熱加圧処理を行えば、生成する熱硬化性物質の接着性
を利用して台板に木質材を一体化させることができるも
のである。

又、前記処理液により可塑状態になった木質材は台板に
比べてはるかに圧縮変形し易いので、加熱加圧すると、
台板に変形や破壊を生じさせずに表面の木質材層を圧密
化して一体化することができるという利点を有する。

〔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質材に
含浸させる工程と、この木質材を含浸処理液による湿潤
状態のま一加熱加圧して処理液の反応と同時に木質材を
圧密化する工程とからなるものであり、改質される木質
材としては挽板、単板などの薄板が適する。

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。

水以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、含浸させることかできる。

木質材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、処理液を木質材に塗布する方法、処理
液中に木質材を浸漬する方法、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、木質材の内部に
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質材をその
ま＼、又は予備加熱を行い、台板、パーティクルボード
、繊維板等の木質基材、セメント板、石膏板、ケイカル
板等の無機質基板、金属板、合成樹脂板などの適宜な台
板に載置し、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″Ｃ２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＋ｆ１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。従って、無処理木質
材に比べて圧縮応力が減じられて容易に圧縮変形される
状態となり、台板上に載置して圧縮すると処理木質材が
選択的に圧密化される。

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目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。この塑性変形は木質材の圧密
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１／２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、木質材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、木質材に割れ
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質材の圧密化を行うと
、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。

以上の実施例においては、改質される木材として木材板
状物について説明したが、予め台板を配すると板状物に
限らず、フレークやチップ等の木材小片や薄板片或いは
木粉などの木質材でも作業性よく改質処理を行えるもの
である。

この場合、木質材がフレークやチップ等の木材小片や薄
板片よりなるものであれば、台板上に複数枚、適宜配列
状態で配置すればよく、木粉、木材繊維の場合には台板
上に一定厚さの堆積層を形成するように積層させておけ
ばよい。

台板が木質材や合成樹脂材であれば、その上に積層した
木質材内に生成する熱硬化性物質の滲み出しによって該
台板表面も化学処理され、両者の界面での密着力が良好
となるものである。この場合、処理液含浸木質材は台板
上で加熱加圧処理されるので、フレークやチップ等の木
材小片であっても生成される熱硬化性物質の自己接着性
によって台板に強固に接着し、木質材の改質表層を形成
することになる。

なお、加熱加圧処理を行う際に、台板裏面に反り防止用
のバックアツプ材を配設しておいてもよい。

一方、台板が金属板のように熱硬化性物質によって接着
が不充分なものにおいては、このような台板上にウレタ
ン、フェノール樹脂等の接着剤を介して処理液含浸木質
材を積層したのち、加熱加圧処理を行えばよい。このよ
うに、台板として金属板を使用した場合には、処理液含
浸木質材を加熱加圧処理して該台板と一体化する際に、
木質材の可塑化を利用して該木質材に割れを生じさせる
ことなく熱器型材による絞り加工や適宜の凹凸模様を形
成することができる。

なお、このような凹凸模様の形成は、台板が木質材や樹
脂材からなる場合でも可能である。

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＝２：１：１（重量比
）の割合で混合してなる処理液を厚さｌ。

５ａ＋ｍ　、幅及び長さが１０Ｏｎ＋ｍのベイツガ単板
に減圧・加圧法によって注入したのち、２１０°Ｃ１非
圧締状態で１０分間予備加熱した。

この処理液注入単板を厚さ９Ｒ１１Ｉｌ、幅１００ＩＩ
ＩＩＩ＋、長さ１００ｍｍの台板よりなる台板上に載置
して上下熱盤間に四方に８ｍｍ厚のスペーサを介して挿
入し、温度２００　’Ｃ１設定圧力１００ｋｇ／ｃＩ１
１、で６０分間熱圧して単板を圧密化させると共に台板
に単板が一体的に接着した積層材を得た。

こうして得られた積層材は、表面の単板の木目が流れ模
様（摺曲模様）を形成していると共に透明性が付与され
た深味と光沢のある外観を呈するものであった。

又、表層部を形成する単板は、緻密な平滑面を有し、耐
摩耗性、撥水性、寸法安定性、耐久性に優れたものであ
った。さらに、水中に浸漬しても剥離や反りが生じなか
った。

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。

実施例２ ベイツガ木粉に上記実施例１と同じ処理液を塗布量１０
０％（木粉重量比）の割合でスプレーにより塗布、含浸
させた。

この処理液含浸木粉を上記実施例１と同じ台板よりなる
台板表面に堆積させ、上下熱盤間に挿入して温度２００
°Ｃ１設定圧力１００ｋｇ／ｃＩ１１．で６０分間熱圧
した。この際、上下熱盤間に適宜高さのスペーサを介在
させて、処理液含浸木粉の圧縮厚さを所望厚となるよう
に調整した。

この結果、台板表面に、透明性を有すると共に木粉の溶
融流動した模様を有する木質材層が一体に層着している
積層材が得られた。木粉によって形成された積層材の木
質材層は、緻密であり、硬度も極めて高いものであった
。

〔発明の効果〕

以上のように本発明における改質された木材表層部を有
する板状物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
材成分と結合した熱硬化性物質を生成し、木材を圧密化
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。

その上、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、木材間及び台板と強固に一体化し
ており、水等に浸漬しても殆ど変形や剥離が生ぜず、優
れた寸法安定性を発揮するものである。

又、上記処理液が木材内で木材成分と結合して接着性を
有する熱硬化性物質を生成することを利用し、この熱硬
化性物質を生成する処理液含浸木材板状物や木材小片等
の木質材を台板上に加熱、加圧によって容易に一体化さ
せることができるものであり、上記改良された物性を有
する変化に冨んだ化粧板を得ることができる。

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質材に含浸させ、この木質材
   を台板表面に載置して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と共に
   台板に一体化させることを特徴とする改質された木材表
   層部を有する板状物の製造方法。