JPH03121804A - 樹脂注入木材の製造方法 - 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、木材とプラスチックスの複合体、通称ＷＰＣ
の製造方法の改良に関するものである。

（従来技術とその問題点） 現在、ＷＰＣは工業的に量産され、有用な材料となって
いるが、その製造方法は、不飽和ポリエステル樹脂やメ
チルメタアクリレートモノマを木材に含浸させて加熱や
放射線重合によって固化させて木材と一体化する方法が
行われている。

又、試験的には種々なビニル単量体やオリゴマーなども
ＷＰＣの製造に使用されているとして種々な特許や報又
もある。しかし、これらラジカル重合方式の在来方法で
は総ての樹種に適用する事は不可能で、チーク材やカリ
シ等のキノンやフェノール類の抽出成分の多い樹種につ
いては硬化＋ｔｇ害が大であって硬化阻害による粘着化
や白化など外観劣化が生し、それを防止しようとすると
樹脂の軟質化による硬度不足や樹脂液の可使時間が短く
、工業的に使用できないという欠点がある。

一方、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂な
ども種々試みられているが含浸が困難であるとか、硬化
に時間がかかるとか、液状樹脂の可使時間が短いとか、
毒性が強いなど各種の問題点があり、各々一長一短で満
足すべき方法が見いだされていないのが現状である。

尚、アクリルウレタン樹脂は、紫外線硬化塗料などに使
用されているが、木材中てこれらの樹脂を生成させなが
ら硬化させることは行われていな（発明の目的） 本発明は、懸かる従来の問題点の改善のために、液状樹
脂組成物としてイソシアネート基含量が２から８重量％
で分子量が１．０００から４．０００のイソシアネート
プレポリマー、分子内にヒドロキシル基１個と重合性不
飽和基１個以上を持つ単量体、その他の重合性不飽和単
量体、ラジカル重合開始剤を必須成分とする組成物を使
用し、該組成物を木材に含浸して木材中で重合固化する
事により、従来ては重合阻害の大であった樹種にも速や
かに固化する事か見いだされてなされた事を目的とする
ものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の注入木材は、上記問題点を解決するために請求
項（１）において、 分子量か１．０００から４．０００でイソシアネート基
の含量か概ね２から８重量％のイソシアネートプレポリ
マー、ヒドロキシル基１個と重合性不飽和基１個以上を
分子内に持つ単量体、その他の重合性不飽和単量体、硬
化剤を必須成分とする液状組成物を木材に含浸同化して
一体化する。

という技術的手段を採用している。

（作　　用） 本発明は、上記のような技術的手段を採用しているので
、含浸用液状組成物は低粘度液状組成物であるため厚材
への含浸性が優れ、加熱硬化の際、高い反応性を示す。

又、チーク材など通常のラジカル重合型の樹脂では硬化
阻害が起こり、表面かベタベタしたり、全く硬化しない
樹種を用いても良好なＷＰＣを得る事か出来、耐クラツ
ク性、耐水性、耐汚染性において非常に優れた物性を有
する。又、この含浸用液状組成物は、可使時間が非常に
長く工業生産上有用である。

更に、この含浸用液状Ｍ１５１５物で仕上げたＷＰＣの
外観は、油剤仕上げ調の化粧性に優れたものとなり、同
時に物性的にも優れたものであるため、床材、壁材、カ
ウンタートップ、階段、家具等に用いる事が出来る。そ
の他、硬化阻害による粘着性の残存や白化等の外観劣化
も生じず、表面硬度− も犬である。

（実施例） 本発明は、液状不飽和重合性組成物を木材に含浸して固
化一体化するＷＰＣの製造方法において、液状樹脂組成
物として、分子量が１．０００から４．０００でイソシ
アネート基の含量が眼ね２から８重量％のイソシアネー
トプレポリマー、ヒドロキシル基１個と重合性不飽和２
重結合１個以上を分子内に持つ単量体、その他の共重合
性不飽和単量体、硬化剤を必須成分とする液状組成物を
使用する事を特徴としたものであって通常ラジカル重合
の阻害作用を受ける樹種に適用しても容易に硬化させる
事ができるという効果を発揮する。

本発明に使用される液状樹脂組成物の必須成分であるイ
ンシアネート・プレポリマーは、ポリイソシアネートと
ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールの反
応でＮＣ０１０Ｈのモル比か２１の割合で反応せしめて
得られるものであるが、分子量は木材の含浸性を良好に
するために１、０００から４．０００程度か適当であり
、インシアネート基は液状樹脂の木材含浸時の可使時間
が長いことや作業の安全性、良好な含浸性などを得るた
めには８重量％以下が適当であり、又、ＷＰＣの硬さな
どの物性を良好ならしめるために２％以ヒが必要である
。インシアネートとしては現在市販のトリレンジイソシ
アネート（ＴＤＩ）、ナフタレンジイソシアネート（Ｍ
ＤＩ）、トリシンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ヘキ
サメチレンジイソシアネート（ＨＤＴ）、キシリレンジ
イソシアネート（ＸＤＩ）などがあり、ポリエーテルポ
リオールとしてはポリエチレングリコール、ポリプロピ
レングリコール、ポリエチレン−ポリプロピレングリコ
ール、ビスフェノールＡとプロピレンオキサイド、エチ
レンオキサイドの付加物グリコールなど種々のものがあ
り、更にポリエステルポリオールとしてはアジピン酸、
イソフタール酸等の２塩基酸とエチレングリコール、プ
ロピレングリコール、ジエチレングリコールなどとのグ
リコール過剰の反応物など多数のものが列挙出来るがい
ずれにしてもイソシアネート付加後の分子量は１．００
０〜４．０００の範囲となる事が必要である。これらイ
ソシアネートプレポリマーの液状樹脂Ｍｉ成物に占める
割合は１０〜７０重量％、好ましくは２０〜５０重量％
である。

次に分子中に１個の水酸基と１個以上の重合性不飽和２
型詰合を有する単量体としては（メタ）アクリル酸とモ
ノエポキシ化合物との付加物、例えばヒドロキシエチル
−（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）
アクリレート、ヒドロキシプル（メタ）アクリレート、
ヒドロキシヘンシル（メタ）アクリレート、ポリエチレ
ングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレ
ングリコールモノ（メタ）アクリレート、トリメチロー
ルプロパンシ（メタ）アクリレート、等がある。これら
の単量体は、インシアネートプレポリマーのイソシアネ
ート基に対してヒドロキシル基が約１／２モル比以上に
なるように配合する事か望ましい。これらの化合物は液
状樹脂組成物の調整においてイソシアネートプレポリマ
ーと予め付加反応していても、していなくとも差し支え
ない。その他の共重合性単量体としては、スチレン、ビ
ニル・トルエン（０ｍ、ｐ、）、ジビニルベンセン等の
芳香族化合物や、アクリル酸、メタアクリル酸のアルキ
ルエステル類、特にＣ４以上のアルコールのエステルや
グリコール類、グリセリン、トリメチロールプロパンな
どのジートリ＝（メタ）アクリレート類等は好ましく、
例えばトリメチロールプロパントリメタアクリレートが
用いられる。これらの不飽和単量体は、単独又は混合し
て液状樹脂組成物中に９ａ〜３０重量％、特に好ましく
は８０〜４０重量％の割合で使用する。単量体は、樹脂
液の木材への含浸性を良くするために必須である。硬化
剤は通常のラジカル重合の開始剤であるシクロヘキサノ
ンパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ｔ
−ブチルハイドロパーオキサイド、ペンゾイルバーオキ
ザイド、ラウロイルパーオキサイド、１・１−ビス（１
−ブチルパーオキシ）３・３・５〜トリメチルシクロヘ
キサン、ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパ
ーオキシオクトエート、ジクミル−パーオキサイド、シ
ーｔ−ブチルパーオキサイド、シミリスチルパーオキシ
−ジカーボネート、ビス（４−ｔ−ブチ８ ルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート等があり
、液状樹脂組成物１００重量部に対して０．５〜３重量
部、好ましくは１〜２重量部使用する。

本発明に使用する木材は単板、ムク板などいずれの形状
でも良く、又、種類はツガ、桧、カバ、メープル、アッ
シュ、クモ、オーク等、従来から良く使用されていたも
のの他、スギ、チーク、カリシ、ケヤキ、ローズウッド
、ウオールナツト等従来は硬化し難くて用いられな”か
った樹種にも適用可能であり、これらの高級材をより高
性能化する事が可能である。又、木材を予めアンモニア
ガスで、処理乾燥しておいてから適用すると木材組織の
膨潤や注入阻害因子の除去がなされ、含浸性や硬化性な
どにおいて更に改善される。

本発明の実施の態様は種々あるが、最も一般的な方法は
前記した液状Ｍ１銭物を所望するＷＰＣの特性に応じて
前記の割合で調合し、然る後乾燥した木材を単板、ムク
材などの形状で減圧容器内に入れて減圧脱気し、調合し
た液状組成物を注入してから常圧又は加圧下に静置して
木材中に液状組成物を含浸せしめ、所定の含浸率に達し
たら過剰の液状組成物を回収し、含浸木材を接触圧ない
し３０ｋｆ！ｆ／ｃｍ２以下の加圧と８０’Ｃ−１５０
’Ｃ（７）加熱下装置き含浸した液状組成物を木材と一
体となして固化する事により本発明を達成する事が出来
る。

以下、実施例により詳細に説明する。

（実施例１） イソシアネートプレポリマーとして、イソシアネート基
含量約３．２％、分子量的２．５００のボリブロビレン
グリコールーイソシアネートブレボリマ−３００重量部
を、ヒドロキシル基１個と重合性不飽和基１個以上を持
つ単量体として２−エチルへキシルアクリレート５０重
量部、ヒドロキシエチル・メタ・アクリレート５０重量
部を、その他重合性不飽和単量体としてスチレンモノマ
ー５００重量部、トリメチロールプロパントリメタアク
リレート１００重量部を良く撹拌して均一に溶解し、２
時間撹拌を続けてから更にペンゾイルノく−オキサイト
ｌＯ重量部を加えて３０分撹拌を行って溶解して含浸用
液状組成物を得た。次いで厚さ１．５ｍｍの＝１０＝ ナラ材単板と厚さ２ｍｍのチーク単板を１０５°Ｃで３
０分間乾燥した後に減圧容器に入れ、２０トールの減圧
て４０分間説脱気てから含浸用液状組成物を吸入して脱
気しながら単板を含浸して概ね気泡が出なくなってから
常圧に戻して３時間静置し、液切りを行ってから含浸単
板をテロンフイルムて包み込んて接触圧下に１０５°Ｃ
て２時間加熱を行ってＷＰＣ単板を得た。このＷＰＣ単
板の樹脂分含量は、ナラ材が８３〜９０％、チーク材が
８２〜９７％であった。

各々のパーコール硬さはナラ材が５０〜６０、チーク材
か４０〜５０であり、通常、ラジカル重合では硬化不良
部分のあるチーク材も均一によく硬化していた。

このＷＰＣ単板を１５ｍｍ厚の合板に接着して得られた
積層板は油剤仕上げの美しい外観を呈し、寒熱繰り返し
試験や水煮沸試験等においても外観の変化が観測されず
、優れた特性を有していた。又、含浸液の可使時間は常
温で１週間以上あり、工業的にも十分適用出来るもので
あった。

（実施例２） イソシアネートプレポリマーとしてイソシアネート基含
量約５０％、分子量約１．６００のイソシアネートプレ
ポリマー２５０重量部、ヒドロキシル基１個と重合性不
飽和基１個以上を分子内に持つ単量体として２−エチル
へキシルアクリレート　６００重量部、ヒドロキシエチ
ル・メタ・アクリレート５０重量部、その他重合性不飽
和単量体としてトリメチロールプロパントリメタアクリ
レート１００重量部を良く撹拌して均一に溶解し、２時
間後にベンゾイルパーオキサイド１０重量部を加えて３
０分撹拌溶解して含浸用液状組成物を得た。別に厚さ２
．０［Ｉｍのチーク単板を２０°Ｃのアンモニアガス飽
和容器中で３時間放置してからアンモニアを放散させた
単板と、アンモニアガスで処理しない同し厚さのチーク
単板を１０５°Ｃで３０分間乾燥し、その各々を減圧容
器に入れて３０トールの減圧下て脱気し、次いで含浸用
液状組成物を注入して概ね気泡が消失してから常圧に戻
して２時間ｂｉｔして液状Ｍｉ戎物を含浸せしめてから
液を切り、含浸単板をテトロンフィルムで包んで接触圧
て１０５°Ｃで２時間、フィルムを取ってから引き続き
１時間１０５゜Ｃで硬化を進めてＷＰＣ単板を得た。樹
脂含量は、アンモニア処理のものが９７％、処理しない
ものが７８％であった。このＷＰＣはじん性に富むもの
でありいずれも硬化阻害を受けることなく固化しており
アンモニア処理ＷＰＣ単板のパーコール硬さは２０〜３
０、一方比較例として処理なし単板のパーコール硬さは
１０〜２０てあり、アンモニアガス前処理か硬度の向上
に効果かあることか分かった。チーク材の感触も失う事
なく融剤仕上げの外観を呈しており、かつ積層板の耐ク
ランク性、耐水性、耐汚染性などは優れたものであった
。

含浸液の可使時間は常温で３週間であり工業生産上も適
用し得るものである。

（実施例３） インシアネートプレポリマーとしてイソシアネート基含
有量７．１％、分子量約１．２００のインシアネートプ
レポリマー３００重量部、ヒドロキシル基１個と重合性
不飽和基１個以上を分子内に持つ単量体としてヒドロキ
シエチル・メタ・アクリレート２０重量部、その他の重
合性不飽和単量体としてスチレンモノマー６００重量部
、トリメチロールプロパントリメチアクリレート８０重
量部、過酸化ベンゾイル１０重量部を良く撹拌して均一
に溶解して含浸用樹脂液を得た。次いて実施例−１と同
様にしてＷＰＣ単板を得た。このＷＰＣ単板の樹脂含量
はナラ材で８１％チークは９７％であった。又パーコー
ル硬さはナラ材が６０〜７０、チークは５０〜６０であ
りチーク材も均一によく硬化していた。このＷＰＣ単板
を１５＋＋＋ｍ厚の合板に接着して得られた積層板は油
剤仕上げの美しい外観を呈し、寒熱繰り返し試験や水煮
沸試験などにおいても外観の変化がなく優れた特性を有
した。又、含浸液は常温で１週間以上繰り返し使用可能
であった。

（比較例−１） 実施例３において、ヒドロキシル基１個と重合性不飽和
基１個以上分子内に持つ単量体であるヒドロキシエチル
・メタ・アクリレートを使用せず、トリメチロールプロ
パントリメタアクリレートを１００重量部とした以外は
全て同し条件でナラ、チ３ ４ −りのＷＰＣ単板を製作した。ナラ材ＷＰＣは白化して
外観不良を生し、チーク材ＷＰＣも部分的に白化現象が
あり、外観不良であった。

（比較例−２） インシアネートプレポリマーとしてインシアネート基含
量が多く、約１０％で分子量が小さく約８００のイソシ
アネートプレポリマー３００重量部を用い、スチレンモ
ノマー５５０重量部、トリメチロールプロパントリメタ
アクリレート１００重量部、ヒドロキシエチル−メタア
クリレート５０重量部、ベンゾイルパーオキサイド１０
重量部を配合し、常温で２．５時間撹拌して溶解し、含
浸処理液とした。

次いで、実施例（１）と同し操作でナラ材、チーク材の
単板に当該処理液を含浸して硬化し、ＷＰＣ単板を製作
した。しかしながら、部分的に白化現象かあって外観は
好ましくなく、また、含浸液も常温３日後にはケル状物
を生し不安定であった。

（比較例−３） イソシアネートプレポリマーとしてイソシアネート基含
量が少なく、２％弱で分子量か大きく、約４．５００の
インシアネートプレポリマー３００重量部、スチレンモ
ノマー５７０重量部、トリメチロールプロパントリメタ
アクリレート１０帽１部、ヒドロキシエチル−メタアク
リレート　３０重量部、ベンゾイルパーオキサイド１０
重量部を配合し、常温で２，５時間溶解して含浸処理液
とした。次いで、実施例（１）と同じ操作でナラ材単板
に当該処理液を含浸して硬化し、ＷＰＣ単板を製作した
。しかしながら、若干部分的に白化現象が認められ、端
部の粘着性大で離形フィルムの剥離性も劣っていた。又
、樹脂含有量は４０〜５０％で歩留りも悪くなった。

比較例１〜３でも分かるように重合性不飽和基１個以上
とヒドロキシ１個を有する単量体を欠くときは硬化時に
相分離が激しく外観不良となり、又、物性も脆さが出る
傾向になる。又、イソシアネートプレポリマ―のイソシ
アネート基が２％を切り、分子量が大となると樹脂が軟
質化し、木材への含浸性も悪くなり、ＷＰＣ単板には時
には粘着性が残るようになる。逆に、イソシアネートプ
レポリマーのイソシアネート基が８％を越えるとＭＡ成
物の硬化収縮が大となり、寒熱等の繰り返しによる耐ク
ランク性や液状組成物の安定性が低下し始め、更に大と
なると含浸中にも増粘・ゲル化などを起こして木材への
含浸が不可能になり、ＷＰＣか得られなくなると言う重
大な欠陥が生するようになる。

次に、工業上取り扱い易くするために、ベースレシンを
予め用意し、製造段階で調整する実施例を示す。

（実施例４） インシアネート基含有量的７，１％、分子量的１２００
のイソシアネートプレポリマー１．０００重量部、ヒド
ロキシル基１個と重合性不飽和基１個以上を分子内に持
つ単量体としてヒドロキシエチル・メタ・アクリレート
１１０重量部（イソシアネートプレポリマーのイソアネ
ート基に対して１／２モル当量）、希釈剤も兼ねてスチ
レンモノマー２９０重量部、禁止剤としてハイドロキノ
ンモノメチルエーテル０．１４重量部を混合し、４０℃
で４８時間反応させ、ベースレシンＡを得た。上記操作
で合成したベースレジン４２０重量部にスチレンモノマ
ー４８０重量部、トリメチロールプロパントリメタアク
リレ−１−１００重量部、ハイドロキノンモノメチルエ
ーテル０．０６重量部、硬化剤としてベンゾイルパーオ
キサイド１０重量部を良く撹拌して均一に溶解し、含浸
用液状組成物を得た。次いで厚さ１．５ｍｍのナラ材単
板と厚さ２．０ｍｍのチーク単板を１０５℃で３０分間
乾燥後に減圧容器に入れ、２０トールの減圧下で４０分
間脱気してから含浸用液状組成物を導入し、約５分間更
に減圧し続け、脱泡した後、常圧に戻した。その後１０
ｋｇｆ／ｃｍ２の加圧空気により１．５時間加圧した後
、常圧に戻し、液切りをした。

注入率は、ナラ材で約８０％、チーク材で約７０％であ
った。当該含浸液のポットライフは、１力月以上であっ
た。テトロンフィルムを離型材とし、ホットプレス間で
１２０℃、５　ｋｇｆ／ａｍ２．１５分間の硬化を行い
、ＷＰＣ単板を得た後、１５１厚さの７ブライラワン合
板に通常の方法にて接着を行い、表面仕上げをした後、
物性試験に供試した。結果は、＝１７ ８− 第１表に示す通り非常に優れていた。

（実施例５） インシアネート基金量５．０％分予歪的１．６００のイ
ソシアネートプレポリマー１．０００重量部、ヒドロキ
シル基１個と重合性不飽和基１個以上を分子内に持つ単
量体としてヒドロキシエチル・メタ・アクリレート２０
０重量部（イソシアネートプレポリマーのインシアネー
ト基に対して１．３モル当量）、希釈剤も兼ねてスチレ
ンモノマー２００重量部、禁止剤としてハイドロキノン
モノメチルエーテル０１４重量部を混合し、４０°Ｃて
４８時間反応させ、ベスレシンＢを得た。

含浸用液状組成物を上記方法で合成したベースレシン１
４（ｌｘＸ重量部ｘ＝２．　３．　４．　５）に、スチ
レンモノマー９００−１４０・Ｘ重量部、トリメチロー
ルプロパントリメタアクリレート１００重量部、ハイド
ロキノンモノメチルエーテル０．０６重量部、ベンゾイ
ルパーオキサイド１０重量部を用いた他は実施例４と同
一条件てＷＰＣ単板を作製し、仕上げた後、物性試験に
供試した。結果は、第１表に示す通り非常に優れていた
。

（比較例−４） 処理液として通常の不飽和ポリエステルを用いたＷＰＣ
の例として、オレスターＲＰ　−１０２３を４００重量
部、オレスターＲＰ　−１０３３６００重量部、硬化剤
としてベンゾイルパーオキサイド１０重量部を用い、単
板・注入・硬化条件を実施例４と同一条件でＷＰＣ単板
を作製し、仕上げた後、物性試験に供試した。尚、チー
ク材は硬化不良を起こし、ＷＰＣ毘板を得る事が出来ず
、粘着性を残し、使用に耐えるナラ材のみを供試した。

結果を第１表に示す。（以下余白） スチレン 第１表　（実施例とｗｐｃ物＠） ００ ＨＥＭＡ　　ヒドロキシメタアクリレートエーテルＭＥ
ＨＱ　ハイドロキノンモノメチルエーテルＢＰＯヘンヅ
ルパーオキサイト 耐クラック性：　ＪＡＳ特殊合板　寒熱繰り返しＡ試験
準拠 耐水Ａ試験：　ＪＡＳ特殊合板　耐水Ａ試験準拠４時間
煮沸試験：自社規格沸騰水中で４時間浸漬後、６０±３
°Ｃて２０時間乾燥する。

タイプ■試験・’４’　Ａ　Ｓ特殊合板１類浸漬剥離試
験準拠 湿熱試験・ＪＡＳ特殊台板湿熱試験 （効　　果） 本発明は、実施例に示す通り、含浸用液状＆［物は、木
材への注入性が良好である。又、チーク材等の通常のラ
ジカル重合型の樹脂では硬化阻害が起こり、表面がベタ
ベタしたり、全く硬化しない樹種を用いても良好なＷＰ
Ｃを得る事が出来、耐クラツク性、耐水性、耐汚染性に
おいて非常に優れた物性を有する。

本発明にがかるＷＰＣ製造のプロセスにおいても、低粘
度液状＆ＥＩ５ｊ２物であるため厚材への含浸性が優れ
、加熱硬化の際、高い反応性を示す。又、可使時間も非
常に長く工業生産上有用である。

ＷＰＣの外観は、油剤仕上げ調の化粧性に優れたものと
なり、物′性的にも優れたものであるため、床材、壁材
、カウンタートップ、階段、家具等に用いる事が出来る
。

硬化阻害による粘着性の残存や白化等の外観劣１Ｔ ２ 化が生じず、 表面硬度も大である。

３−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）分子量が１，０００から４，０００でイソシアネ
   ート基の含量が概ね２〜８重量％のイソシアネートプレ
   ポリマー、ヒドロキシル基１個と重合性不飽和基１個以
   上を分子内に持つ単量体、その他の重合性不飽和単量体
   、硬化剤を必須成分とする液状組成物を木材に含浸固化
   して一体化する事を特徴とする樹脂注入木材の製造方法
   。