JPH03268902A - Modification method of lumber - Google Patents

Modification method of lumber

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JPH03268902A
JPH03268902A JP6680890A JP6680890A JPH03268902A JP H03268902 A JPH03268902 A JP H03268902A JP 6680890 A JP6680890 A JP 6680890A JP 6680890 A JP6680890 A JP 6680890A JP H03268902 A JPH03268902 A JP H03268902A
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wood
etherification
esterification
reaction
agent
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Shigeru Ando
安東 茂
Toshiaki Teraoka
寺岡 利明
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  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は木材の改質方法に関し、特に木材の寸法安定性
を改善するための改質方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for modifying wood, and particularly to a method for improving the dimensional stability of wood.

(従来の技術) 従来、木材中の水酸基をエーテル化又はエステル化する
ことにより木材を改質する方法は古くから知られており
、特にエステル化する方法は木材の寸法安定性を高める
方法として一般的である。
(Prior art) Methods of modifying wood by etherifying or esterifying the hydroxyl groups in wood have been known for a long time, and esterification in particular has been commonly used as a method to increase the dimensional stability of wood. It is true.

しかしながら、この方法によって改質に十分なエステル
化反応を行うためには、極めて長時間を要するという欠
点があった。
However, this method has the disadvantage that it takes an extremely long time to carry out the esterification reaction sufficient for modification.

一方、エーテル化反応とエステル化反応を交互に行い木
材を可塑化する方法も知られているが、。
On the other hand, there is also a known method of plasticizing wood by carrying out alternating etherification and esterification reactions.

このように、エーテル化反応は一般に木材の寸法安定性
の改善には不向きである。
Thus, etherification reactions are generally unsuitable for improving the dimensional stability of wood.

(発明が解決しようとする課題) 本発明者等は、簡易でかつ高い寸法安定性を有する改質
木材の製造方法について種々検討した結果、あらかじめ
木材中の水酸基をエーテル化剤でエーテル化せしめるこ
とにより活性度の高い水酸基を新たに生成させ次いで該
水酸基をエステル化させることにより木材のエステル化
を短時間に達成することができるとともに、エーテル化
したにもかかわらず水に対する木材細胞の膨潤度を大き
く低下させることができ、これによって木材の寸法安定
性を改善することができることを見出し本発明に到達し
た。。
(Problem to be Solved by the Invention) As a result of various studies on a method for producing modified wood that is simple and has high dimensional stability, the present inventors have found that the hydroxyl groups in the wood are etherified in advance with an etherification agent. By newly generating highly active hydroxyl groups and then esterifying the hydroxyl groups, it is possible to achieve esterification of wood in a short time. The inventors of the present invention have discovered that the dimensional stability of wood can be significantly reduced, thereby improving the dimensional stability of wood. .

従って、本発明の第1の目的は、材質劣化を伴うことの
ない木材の改質方法を提供することにある。
Therefore, a first object of the present invention is to provide a method for modifying wood that does not cause material deterioration.

本発明の第2の目的は、木材細胞の膨潤度を大きく低下
させることのできる木材の改質方法を提供することにあ
る。
A second object of the present invention is to provide a method for modifying wood that can significantly reduce the degree of swelling of wood cells.

本発明の第3の目的は、エステル化による木材の改質を
短時間で行うための方法を提供することにある。
A third object of the present invention is to provide a method for modifying wood by esterification in a short time.

(課題を解決するための手段) 本発明の上記の諸口的は、木材の水酸基をエーテル化剤
でエーテル化した後、エーテル化反応によって生成した
水酸基をエステル化剤でエステル化することを特徴とす
る木材の改質方法によって達成された。
(Means for Solving the Problems) The above aspects of the present invention are characterized in that after etherifying the hydroxyl groups of wood with an etherifying agent, the hydroxyl groups generated by the etherification reaction are esterified with an esterifying agent. This was achieved through a wood modification method.

以下本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明で使用する木材には特に制限はなく、本発明の改
質方法は全ての木材に対して通用可能である。
The wood used in the present invention is not particularly limited, and the modification method of the present invention can be applied to all types of wood.

本発明において使用するエーテル化剤としては、゛反応
後の材質の点からエポキシ系化合物を使用することが好
ましい。
As the etherification agent used in the present invention, it is preferable to use an epoxy compound from the viewpoint of the quality of the material after the reaction.

このようなエポキシ化合物としては、例えばエチレンオ
キサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド
、エピクロルヒドリン及びスチレンオキサイド等を挙げ
ることができる。
Examples of such epoxy compounds include ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, epichlorohydrin, and styrene oxide.

上記のエーテル化剤を使用して木材をエーテル化するに
際しては、通常塩基性物質が触媒として使用されるが、
本発明においては木材に対する膨潤係数が水よりも大き
いアミン系又はアミド系化合物の中から選択された少な
くとも1種以上の化合物を使用することが好ましい、こ
れらの塩基性化合物は木材中の水酸基とエポキシ化合物
によるエーテル化の反応触媒として機能するのみならず
木材の膨潤剤としても機能するので、速やかにエーテル
化を行う上で好都合である。
When wood is etherified using the above-mentioned etherification agent, a basic substance is usually used as a catalyst.
In the present invention, it is preferable to use at least one compound selected from amine-based or amide-based compounds whose swelling coefficient for wood is larger than that of water. Since it functions not only as a reaction catalyst for etherification using a compound but also as a swelling agent for wood, it is convenient for performing etherification quickly.

本発明で使用することのできるアミン又はアミド系化合
物としては、例えば、n−ブチルアミン、ピペリジン、
ピリジン、ジメチルホルムアミド、トリエチルアミン等
を挙げることができる。エポキシ化合物に対するアミン
又はアミド系化合物の混合比率は容量比で70/30〜
9515の範囲で使用する。エポキシ化合物とアミン又
はアミド系化合物とからなるエーテル化反応溶液による
木材の処理に際しては、木材を反応溶液中に浸漬する等
の方法で行う。上記処理は、エーテル化反応を促進する
ために、通常100°C以上に加温して行う。
Examples of amine or amide compounds that can be used in the present invention include n-butylamine, piperidine,
Examples include pyridine, dimethylformamide, triethylamine, and the like. The mixing ratio of amine or amide compound to epoxy compound is 70/30 to 70/30 by volume.
Use in the range of 9515. When treating wood with an etherification reaction solution consisting of an epoxy compound and an amine or amide compound, it is carried out by a method such as immersing the wood in the reaction solution. The above treatment is usually carried out at a temperature of 100° C. or higher to promote the etherification reaction.

木材のエーテル化度は、反応時間の長短によってコント
ロールすることが可能であり、特にエーテル化度を木材
の重量増加で10〜15%とすることがその後のエステ
ル化処理、更には改質木材の寸法安定性の向上の観点か
ら好ましい。エーテル化度が10%より低いと、木材中
の水酸基のエポキシ基置換度が低いためにその後のエス
テル化が短時間には進行せず木材の改質度合いを高くす
ることが困難である。
The degree of etherification of wood can be controlled by changing the length of the reaction time, and in particular, it is important to adjust the degree of etherification to 10 to 15% in terms of weight increase of the wood. Preferable from the viewpoint of improving dimensional stability. When the degree of etherification is lower than 10%, the degree of substitution of hydroxyl groups in the wood with epoxy groups is low, and subsequent esterification does not proceed in a short time, making it difficult to increase the degree of modification of the wood.

逆に、エーテル化度が15%より高いと、その後のエス
テル化が短時間で過度に進行し、木材に対する(エーテ
ル化+エステル化)による重量増加率が極端に高くなっ
て膨潤度が非常に大きくなる結果、木材の劣化が引き起
こされるので、強度物性の低下を来す。
On the other hand, if the degree of etherification is higher than 15%, the subsequent esterification will proceed excessively in a short period of time, and the weight increase rate due to (etherification + esterification) to the wood will become extremely high, resulting in a very high degree of swelling. As a result of the increase in size, the wood deteriorates, resulting in a decrease in strength and physical properties.

反応終了後、木材抽出成分及び未反応エーテル化剤の除
去を兼ねて熱水及びアセトンにより夫々80℃、8時間
の条件で1回ずつ抽出処理を行った後、加熱乾燥処理を
行う。
After completion of the reaction, extraction treatment is performed once with hot water and acetone at 80° C. for 8 hours to remove wood extract components and unreacted etherification agent, and then heat drying treatment is performed.

次いで上記エーテル化反応の際のエポキシ環の開環によ
って生じた水酸基をエステル化剤を用いてエステル化す
る。
Next, the hydroxyl group generated by the opening of the epoxy ring during the etherification reaction is esterified using an esterifying agent.

反応に使用するエステル化剤としては、通常水酸基と反
応するものとして知られている公知の化合物の中から適
宜選択して使用することができる。
The esterification agent used in the reaction can be appropriately selected from known compounds that are known to react with hydroxyl groups.

改質後の材質劣化の観点から、特に無水酢酸を使用する
ことが好ましいが、例えば、ケテン、酸塩化物等のその
他のエステル化剤を使用しても良い。
From the viewpoint of material deterioration after modification, it is particularly preferable to use acetic anhydride, but other esterifying agents such as ketene and acid chloride may also be used.

上記のようなエステル化剤を使用したエステル化反応に
際しては、エーテル化反応に際して使用したものと同様
の塩基性物質を触媒として使用することができる。エス
テル化剤と塩基性物質の混合札率はエステル化剤60な
いし90重量%に対して塩基性物質40ないし10重量
%の範囲内で使用する。
In the esterification reaction using the above-mentioned esterification agent, the same basic substance as that used in the etherification reaction can be used as a catalyst. The mixing ratio of the esterifying agent and the basic substance is 60 to 90% by weight of the esterifying agent and 40 to 10% by weight of the basic substance.

エステル化剤とアミン又はアミド系化合物等の触媒とか
らなるエステル化反応溶液による木材の処理に際しては
、木材を反応溶液中に浸漬する等の方法で行うことがで
きる。この場合、エステル化反応を促進するために、通
常100°C以上に加温する。
When treating wood with an esterification reaction solution consisting of an esterification agent and a catalyst such as an amine or an amide compound, it can be carried out by a method such as immersing the wood in the reaction solution. In this case, the temperature is usually heated to 100°C or higher to promote the esterification reaction.

反応終了後、木材抽出成分、未反応エステル化剤及び生
成した酢酸等の除去を兼ねて熱水及びアセトンにより夫
々80℃、8時間の条件で1回ずつ抽出処理を行った後
、加熱乾燥処理を行い目的とする改質木材を得る事がで
きる。
After the reaction was completed, extraction was performed once with hot water and acetone at 80°C for 8 hours to remove wood extract components, unreacted esterifying agent, and acetic acid produced, followed by heat drying. By doing this, the desired modified wood can be obtained.

以上のエステル化処理により木材中の水酸基をエステル
化することができる。
By the above esterification treatment, hydroxyl groups in wood can be esterified.

(発明の効果) 以上、詳述した如く、本発明の木材の改質方法によれば
、予め木材中の水酸基をエーテル化剤で置換することに
より新たに活性の高い水酸基を生成させ、この活性の高
い水酸基をエステル化するので従来のエステル化の場合
に比し、エステル化反応の処理時間を著しく短縮化する
ことができる。
(Effects of the Invention) As detailed above, according to the wood modification method of the present invention, hydroxyl groups in the wood are replaced with an etherifying agent in advance to generate new highly active hydroxyl groups, Since hydroxyl groups with a high concentration are esterified, the processing time for the esterification reaction can be significantly shortened compared to conventional esterification.

又、エーテル化反応とエステル化反応を併用したことに
よりバルキング効果も増大するので、水に対する木材細
胞の膨潤度が従来より大きく低下し、高い寸法安定性を
得ることができる。
Further, since the bulking effect is increased by using the etherification reaction and the esterification reaction in combination, the degree of swelling of wood cells with respect to water is greatly reduced compared to the conventional method, and high dimensional stability can be obtained.

(実施例) 以下、本発明を実施例により更に詳述するが、本発明は
これによって限定されるものではない。
(Examples) Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例1゜ アセトン抽出(80″C18時間×1回)及び熱水抽出
(80°C18時間×1回)処理を行ったアガチス四方
柾ブロック材及び米松四方柾ブロック材(夫々5X35
x35m+)をエビクロロヒドリン95重量部及びトリ
エチルアミン5重量部からなるエーテル化反応溶液中に
浸漬し、120°C18,5kg/crAの条件で0.
5時間エーテル化した後、無水酢酸70重量部及びピリ
ジン30重量部からなるエステル化反応溶液中で120
°C10゜5時間エステル化を行った。次いで反応溶液
を回収した後、試験片を送風乾燥機により絶乾状態まで
乾燥し、下記の如くして、改質後の重量増加率(WP 
G=Weight Percent Ga1n ) 、
バルキング率及び抗膨潤能(A S E =Anti−
Swelling Efficiency )を測定し
た。
Example 1 Agatis square block material and Japanese pine square block material (5x35 each
x35m+) was immersed in an etherification reaction solution consisting of 95 parts by weight of shrimp chlorohydrin and 5 parts by weight of triethylamine, and heated to 0.5 kg/crA at 120°C.
After etherification for 5 hours, 120% of
Esterification was carried out at 10°C for 5 hours. Next, after collecting the reaction solution, the test piece was dried to an absolutely dry state using a blow dryer, and the weight increase rate after modification (WP) was determined as follows.
G=Weight Percent Ga1n),
Bulking rate and anti-swelling ability (ASE = Anti-
Swelling Efficiency) was measured.

第1表 ここで、Waは処理木材の絶乾重量、Wbは処理面木材
の絶乾重量である。
Table 1 Here, Wa is the bone dry weight of the treated wood, and Wb is the bone dry weight of the treated wood.

ここで、RT、は処理木材の絶乾寸法、RT。Here, RT is the bone-dry dimension of treated wood, RT.

は処理面木材の絶乾寸法である。is the bone-dry dimension of the treated wood.

ここで、VRT、は未反応木材の寸法変化率、VRT、
は反応木材の寸法変化率である。
Here, VRT is the dimensional change rate of unreacted wood, VRT,
is the dimensional change rate of the reacted wood.

測定結果は第1表に示した通りである。The measurement results are shown in Table 1.

T:接線方向、R:半径方向(以下、第2表及び第3表
も同じ)。
T: tangential direction, R: radial direction (hereinafter, the same applies to Tables 2 and 3).

実施例2゜ 実施例1で使用したエピクロロヒドリンの代わりにスチ
レンオキサイドを使用し、エーテル化時間を0.25時
間から2.0時間の範囲で変化させ、エステル化時間を
0.5時間とした他は全〈実施例工と同様にして試験片
を作製した。
Example 2゜Styrene oxide was used instead of epichlorohydrin used in Example 1, the etherification time was varied from 0.25 hours to 2.0 hours, and the esterification time was 0.5 hours. A test piece was prepared in the same manner as in the example except for the following.

得られた試験片について、エーテル化度に対するASE
を測定した結果は第1図及び第2図に示した通りである
Regarding the obtained test piece, ASE for the degree of etherification
The measurement results are as shown in FIGS. 1 and 2.

この結果から、エーテル化度が10〜15%であるとき
に、特に良好な結果が得られることが実証された。
The results demonstrate that particularly good results are obtained when the degree of etherification is between 10 and 15%.

比較例1゜ 実施例1と同様の条件でエーテル化反応のみを行った。Comparative example 1゜ Only the etherification reaction was carried out under the same conditions as in Example 1.

結果は第2表に示した通りである。The results are shown in Table 2.

第2表 比較例2゜ 実施例1と同様の条件でエステル化反応のみを行った。Table 2 Comparative example 2゜ Only the esterification reaction was carried out under the same conditions as in Example 1.

結果は第3表に示した通りである。The results are shown in Table 3.

第3表 以上の実施例及び比較例の結果は、本発明の方法によっ
て得られた改質木材の寸法安定性が極めて良好であるこ
とを実証するものである。
The results of the Examples and Comparative Examples shown in Table 3 and above demonstrate that the dimensional stability of the modified wood obtained by the method of the present invention is extremely good.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の改質方法で処理したアガチスのエー
テル化度に対するASEを測定した結果を示したもので
ある。 第2図は、本発明の改質方法で処理した米松のエーテル
化度に対するASEを測定した結果を示したものである
。 図中、Oは接線方向、・は半径方向を示す。
FIG. 1 shows the results of measuring ASE with respect to the degree of etherification of agathis treated by the modification method of the present invention. FIG. 2 shows the results of measuring ASE with respect to the degree of etherification of Japanese pine treated by the reforming method of the present invention. In the figure, O indicates the tangential direction, and * indicates the radial direction.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)木材中の水酸基をエーテル化剤でエーテル化した後
、エーテル化反応によって生成した水酸基をエステル化
剤でエステル化することを特徴とする木材の改質方法。 2)エーテル化剤によるエーテル化度が、木材の重量増
加率で10〜15%であることを特徴とする請求項1に
記載の木材の改質方法。
[Scope of Claims] 1) A method for modifying wood, which comprises etherifying hydroxyl groups in wood with an etherifying agent, and then esterifying the hydroxyl groups generated by the etherification reaction with an esterifying agent. 2) The method for modifying wood according to claim 1, wherein the degree of etherification by the etherification agent is 10 to 15% in weight increase rate of the wood.
JP2066808A 1990-03-19 1990-03-19 Wood modification method Expired - Lifetime JPH07118971B2 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023163184A1 (en) * 2022-02-28 2023-08-31 国立大学法人京都大学 Thermoforming composition

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JPH01306202A (en) * 1988-06-04 1989-12-11 Okura Ind Co Ltd Preparation of modified wood

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