JPH04193502A

JPH04193502A - 改質木材の製法

Info

Publication number: JPH04193502A
Application number: JP32724090A
Authority: JP
Inventors: Arihiro Adachi; 有弘足立; Hiroaki Usui; 宏明碓氷; Hiroyuki Ishikawa; 博之石川; Satoru Konishi; 悟小西; Kenji Onishi; 兼司大西
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1990-11-27
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 1992-07-13

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〕この発明は、住宅設備、建築材料等に用いられる改質木
材の製法に関する。

〔従来の技術〕

従来、木材に寸法安定性を付与する方法としては、たと
えば、下記■〜■の方法等がある。

■　酸無水物、ハロゲン化有機酸、エポキシド、ハロゲ
ン化アルキル、イソシアネート類、またはホルマリン等
の化合物を木材に含浸させた後、前記化合物と、木材セ
ルロースの水酸基とを木材中で反応させることにより、
木材セルロースの水酸基を疎水基に置換する方法。この
方法によれば、木材セルロースの親水性の水酸基が疎水
基に置換されることにより、木材の吸湿・吸水性が低減
する結果、木材の寸法変化が低減する。

■　スチレンやメタクリル酸メチル等のモノマーの溶液
を木材内に含浸させた後、加熱あるいは電子線照射等を
行うことにより、木材内に不溶性樹脂を生成させる方法
。この方法によれば、寸法安定性を向上させる他、硬度
や耐摩耗性も向上させることができる。

■　ポリエチレングリコールやポリエチレングリコール
モノメタクリレート等の水溶性樹脂の水溶液を木材に含
浸させた後、前記水溶性樹脂を乾燥、硬化させる方法。

この方法で含浸させる樹脂は、水溶性であるため、扱い
やすく、しかも木材の細胞壁内まで含浸させることがで
きるという利点がある。そして、細胞壁内まで含浸され
た前記水溶性樹脂は、そのバルキング効果により、木材
の寸法安定性を向上させることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前記■〜■の方法は、それぞれ、下記（７）
〜佇）の問題を有していた。

（７１前記■の方法では、木材に含浸させる化合物の未
反応物あるいは反応残さが木材内に残留することにより
異臭がする。また、副生成物として酸が生成する場合が
あり、その場合は、酸により木材の組織が破壊されて強
度が劣下する。さらに、反応工程が複雑である。

（イ）前記■の方法では、木材に含浸させるモノマーが
疎水性であるため、同士ツマ−を木材の細胞壁までは含
浸させにくい。そのため、高い寸法安定性を得るために
は、含浸前の木材重量に対し、５０〜１００重量％もの
多量のモノマーを含浸させる必要がある。その結果、木
材に特有の「やわらかさ」や「あたたかさ」といった木
質感かなくなる。

（つ）前記■の方法では、木材に含浸させる樹脂が水溶
性であるため、その樹脂が、木材の吸湿・吸水時に木材
外にしみ出して、木材表面がべとついたり寸法安定性効
果が低下したりしやすい。したがって、この方法により
得られた改質木材は、耐湿・耐水性に劣る。

このような事情に鑑み、この発明は、寸法安定性、耐候
性等に優れ、未反応薬剤の残存臭が少なく、強度劣下の
程度が小さく、しかも木質感の失われていない改質木材
を効率良く得ることができる方法を提供することを課題
とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するため、この発明にかがる改質木材の
製法は、原料木材に対し、加熱により無水物となる有機
酸（以下、これを単に「有機酸」と称することがある。

）を水溶液の状態で含浸させた後、木材成分と前記有機
酸とを反応させることにより、前記有機酸を木材内に定
着させるようにするものである。

この発明で用いられる改質のための原料木材としては、
特に限定されず、原木丸太、製材品、スライス単板、合
板等が挙げられる。これらの樹種についても、特に限定
されない。

この発明で用いられる有機酸は、水溶性であることが必
要である。水溶性であれば、水を媒体として木材の細胞
壁内まで容易に含浸させることができるからである。ま
た、前記有機酸は、加熱により脱水縮合して無水物とな
るものであることが必要である。このようなものであれ
ば、木材成分中のセルロースの水酸基と反応して、その
水酸基を疎水化することができ、そのため、木材の寸法
安定性を向上させることができるからである。

使用できる有機酸の具体例としては、特に限定されるわ
けではないが、たとえば、マレイン酸、グリコール酸等
の２塩基酸が挙げられる。有機酸は、１種のみを用いて
もよいし、あるいは、２種以上を併用してもよい。

なお、必要に応じては、有機酸と木材成分との反応を促
進させるために、有機酸とともに触媒を水溶液の状態で
含浸させてもよい。使用できる触媒としては、特に限定
はされないが、たとえば、酢酸カリウム、酢酸ナトリウ
ム等の有機酸金属塩、アミン類等の塩基性物質等が挙げ
られる。

原料木材に含浸させた有機酸を、木材成分と反応させる
方法としては、特に限定はされないが、たとえば、加熱
乾燥法、高周波乾燥法等が挙げられる。反応温度として
は、特に限定はされないが、たとえば、有機酸として、
マレイン酸を使用した場合は、１５０〜１６０℃程度、
もしくは、それ以上が好ましく、グリコール酸を使用し
た場合は、１００°Ｃ程度、もしくは、それ以上が好ま
しい。

なお、この発明では、前述した有機酸とともに、その有
機酸と反応して水に不溶化する有機化合物（以下、これ
を単に「有機化合物」と称することがある。）を水溶液
の状態で原料木材に含浸させ、前記有機酸を木材成分と
反応させて木材内に定着させるとともに、前記有機酸と
前記有機化合物とを木材内で反応させて木材内に定着さ
せるようにすることが好ましい。このような方法を行っ
た場合は、前述したように、有機酸と木材成分との反応
により、木材の寸法安定性が向上する。しかも、有機化
合物が、有機酸とともに、水を媒体として木材の細胞壁
内まで容易に含浸され、そこで有機酸と反応することに
より、水に不溶化して木材細胞壁内に定着し、その結果
、バルキング効果により木材の寸法安定性がさらに向上
するからである。

使用できる有機化合物としては、水溶性であり、かつ、
有機酸と反応して水に不溶化するものであれば、特に限
定はされないが、たとえば、メチロールアクリルアミド
、ジメチロールアクリルアミド、メチロールメタクリル
アミド、ジメチロールメタクリルアミド等が好ましい。

これらは、自己の有するメチロール基を介して、有機酸
の有するカルボキシル基と反応して不溶化することがで
きるとともに、単独でも自己架橋することにより不溶化
することができるからである。有機化合物は、１種のみ
用いてもよいし、あるいは、２種以上を併用してもよい
。

なお、有機酸とともに有機化合物を含浸させる場合には
、必要に応じて、それらの反応を促進させるために、そ
れらとともに触媒を水溶液の状態で含浸させてもよい。

使用できる触媒としては、特に限定されないが、たとえ
ば、塩化アンモニウム、リン酸水素アンモニウム等が挙
げられる。

また、有機酸と有機化合物の含浸順序は、特に限定はさ
れない。たとえば、有機酸を含む水溶液を含浸させた後
で、有機化合物を含む水溶液を含浸させてもよいし、逆
に、有機化合物を含む水溶液を含浸させた後で、有機酸
を含む水溶液を含浸させてもよい。あるいは、有機酸と
有機化合物を両方とも含む水溶液を含浸させてもよい。

有機酸と有機化合物を両方とも含む水溶液を含浸させる
場合は、有機酸と有機化合物とを同時に含浸させること
ができ、含浸処理が一段階で才むため、処理効率が上が
り、好ましい。

有機酸を水溶液の状態で含浸させる際、あるいは、有機
酸とともに有機化合物を水溶液の状態で含浸させる際の
含浸方法については、特に限定されないが、たとえば、
含浸させたい成分を含む水溶液を、減圧または加圧下で
木材内に強制的に含浸させる方法、飽水処理を施した原
料木材を前記水溶液中に浸漬する方法、前記水溶液を原
料木材表面に塗布する方法、等が挙げられる。

有機酸と有機化合物とを反応させる方法としては、特に
限定はされないが、たとえば、加熱乾燥法、高周波乾燥
法、電子線照射法等が挙げられる。反応温度は、特に限
定はされないが、１２０〜１５０℃程度が好ましい。

〔作　　　用〕

加熱により無水物となる有機酸を水溶液の状態で原料木
材に含浸させた後、木材成分と有機酸とを反応させるよ
うにすると、有機酸が木材成分中のセルロースの水酸基
と反応して、この水酸基を疎水基に置換することにより
、木材の吸湿・吸水性が低下し、その結果、木材の寸法
安定性が向上する。

また、前記有機酸とともに、この有機酸と反応して水に
不溶化する有機化合物を水溶液の状態で原料木材に含浸
させ、前述した有機酸と木材成分との反応を行わせると
ともに、有機酸と有機化合物とを木材内で反応させるよ
うにすると、前述したように、有機酸と木材成分との反
応により寸法安定性が向上する。しかも、有機酸と有機
化合物が、水を媒体として木材の細胞壁内まで容易に含
浸され、そこで反応することにより、木材の細胞壁内に
不溶性の物質が生成・定着し、その結果、バルキング効
果により木材の寸法安定性がさらに向上する。

前述したように、有機酸および有機化合物は、木材の細
胞壁内まで容易に含浸される。そのため、含浸の効率と
作業性がよくなる。しかも、それらの含浸量が少なくて
すむので、木材に特有の木質感が保たれる。

有機酸は、木材セルロースとの反応により、木材セルロ
ース上に固定される。また、有機酸は、有機化合物との
反応により、不溶性物質を生成して木材内に定着する。

セルロース上に固定された有機酸、および前記不溶性物
質は、木材の吸湿・吸水時に、木材外にしみ出すことに
より改質木材の性能を低下させることがないので、木材
の耐候性が向上する。

有機酸と木材セルロースとの反応、および有機酸と有機
化合物との反応は容易に起こるため、得られた改質木材
中に残存する未反応薬剤の量が少ない。そのため、未反
応の薬剤に起因する臭気と強度劣下の程度が小さくなる
。しかも未反応薬剤を除去する処理が省けるので、処理
効率が上がる〔実　施　例〕以下に、この発明の具体的な実施例および比較例を示す
が、この発明は、下記実施例に限定されない。

一実施例１− 有機酸としてマレイン酸を３０重量％含む水溶液に、触
媒として酢酸カリウムを５重量％加えて得られた処理液
を、接線方向３０ｍｍ、半径方向３０ｘ、ｔＩｈＩｈ同
方向５ｍｍ法のヒノキ材からなる原料単板に、減圧（５
０ｍＨｇ）下で３時間含浸させた。

含浸処理された単板を１６０℃で１時間加熱乾燥させる
ことにより、改質木材を得た。

一実施例２− 有機酸としてグリコール酸を３０重量％含む水溶液に、
触媒として酢酸ナトリウムを５重量％加えて得られた処
理液を、実施例１と同様の原料単板に、実施例１と同様
の方法で含浸させた。

含浸処理された単板を１００℃で３時間加熱乾燥させる
ことにより、改質木材を得た。

一実施例３− 有機化合物としてメチロールアクリルアミドを２０重量
％含む水溶液に、触媒として塩化アンモニウムを３重量
％加えて得られた処理液を、実施例１で得られた改質木
材に、実施例１と同様の方法で含浸させた。

含浸処理された単板を１５０℃で２時間加熱乾燥させる
ことにより、改質木材を得た。

一実施例４− 有機酸としてマレイン酸を２０重量％含むとともに、有
機化合物としてメチロールアクリルアミドを１０重量％
含む水溶液に、触媒として酢酸カリウムを５重量％加え
て得られた処理液を、実施例１と同様の原料単板に、実
施例１と同様の方法で含浸させた。

含浸処理された単板を１６０℃で２時間加熱乾燥させる
ことにより、改質木材を得た。

一実施例５− 有機酸としてグリコール酸を２０重量％含むとともに、
有機化合物としてメチロールアクリルアミドを１０重量
％含む水溶液に、触媒として酢酸ナトリウムを５重量％
加えて得られた処理液を、実施例１と同様の原料単板に
、実施例１と同様の方法で含浸させた。

−比較例− 有機化合物としてメチロールアクリルアミドを３０重量
％含む水溶液に、触媒として酢酸ナトリウムを５重量％
加えて得られた処理液を、実施例１と同様の原料単板に
、実施例１と同様の方法で含浸さ′せた。

以上の実施例１〜５および比較例で得られた改質木材に
ついて、飽水処理および絶乾処理を行い、それぞれ、重
量と寸法を測定した。そして、得られた値から、下記（
１）〜（３）に従って、含浸率、定着率、および抗膨澗
能（ＡＳＥ）を求めた。その結果を第１表に示した。な
お、定着率が高い程、耐水性に優れていることを表し、
抗膨清能が高い程、寸法安定性に優れていることを表す
。

（式（１１中、Ｗｌは原料木材の絶乾重量を表し、Ｗ２
は改質木材の絶乾重量を表す。）（式（２）中、Ｇ１は飽水処理前の改質木材の絶乾重量
を表し、Ｇ２は飽水処理後の改質木材の絶乾重量を表す
。）（式（３）中、Ｓｌは原料木材の膨潤率を表し、Ｓ２は
改質木材の膨潤率を表す。）第１表第１表から、下記（ａ）、（ｂｌが確認された。

（ａｌ　　有機酸のみを含浸させて得られた実施例１〜
２の改質木材、および、有機酸とともに有機化合物を含
浸させて得られた実施例３〜５の改質木材は、有機化合
物のみを含浸させて得られた比較例の改質木材に比べて
、含浸率は、はぼ同等であるが、いずれも寸法安定性に
優れている。

（ｂ）　　有機酸とともに有機化合物を含浸させて得ら
れた実施例３〜５の改質木材は、有機酸のみを含浸させ
て得られた実施例１〜２の改質木材に比べて、耐水性お
よび寸法安定性がさらに優れている。

〔発明の効果〕

この発明の製法によれば、寸法安定性、耐候性等に優れ
、未反応薬剤の残存具が少なく、強度劣下の程度が小さ
く、しかも木質感の失われていない改質木材を効率良く
得ることができる。

代理人　弁理士　　松　本　武　彦

Claims

【特許請求の範囲】１　原料木材に対し、加熱により無水物となる有機酸を
水溶液の状態で含浸させた後、木材成分と前記有機酸と
を反応させることにより、前記有機酸を木材内に定着さ
せるようにする改質木材の製法。２　原料木材に対し、加熱により無水物となる有機酸と
、この有機酸と反応して水に不溶化する有機化合物とを
水溶液の状態で含浸させ、前記有機酸を木材成分と反応
させて木材内に定着させるとともに、前記有機酸と前記
有機化合物とを木材内で反応させて木材内に定着させる
ようにする改質木材の製法。３　有機酸が、マレイン酸およびグリコール酸のうちの
少なくとも１種である請求項１または２記載の改質木材
の製法。４　有機化合物が、メチロールアクリルアミド、ジメチ
ロールアクリルアミド、メチロールメタクリルアミド、
およびジメチロールメタクリルアミドからなる群の中か
ら選ばれた少なくとも１種である請求項２記載の改質木
材の製法。