JPH0513041B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） この発明は、寸法安定性、硬度、耐磨耗性、機
械的強度、耐久性等に優れる木材−プラスチツク
複合化材の製造方法に関する。 （従来の技術） この種木材−プラスチツク複合化材は、一般に
合成樹脂モノマーまたはオリゴマーを木材に含浸
させて重合せしめることによつて製造される。そ
してこの具体的な製造手段としては従来より加熱
空気浴法（オーブン法）と熱板加熱圧締法（ホツ
トプレス法）とが採用されており、特に後者の熱
板加熱圧締法は伝導熱と放射熱を利用でき比較的
に熱効率がよいと共にプレスによつて木材の反り
が抑えられるという利点があるため多用されてい
る。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記の熱板加熱圧締法にも次の
ような問題点がある。 ａ 大規模なホツトプレス設備を必要とすること
から初期の設備投資の負担が大きい。 ｂ 重合に高温加熱（100〜130℃程度）が必要で
エネルギーコストが高く付く。 ｃ 木材の厚みが薄い場合は短時間で重合できる
が、厚い場合は内部が重合可能温度に達するま
で長時間を要する。また、このために異なつた
材厚のものを同時に処理できず、生産効率が悪
い。 ｄ 木材の含水率が高い場合は、加熱時の気化水
分による膨脹および加熱前後の含水変化に伴う
体積変化等で割れや変形を生じる恐れがある。 ｅ 加熱による木材中の空気や含浸成分の膨脹に
よつて木口面から含浸成分が漏出し、これが重
合硬化物として付着することがあり、その除去
に多大の労力を要すると共にモノマーまたはオ
リゴマーの損失が大きい。 ｆ 加熱中に未硬化のモノマー蒸気が発散し、作
業衛生上で大きな問題となり、また火災の危険
性も大きい。 この発明は、上記従来における問題点を解決す
るためになされたもので、生産および設備コスト
が低く、製造中での割れや変形を生じず、しかも
作業性および安全性に優れる木材−プラスチツク
複合化材の製造方法を提供することを目的として
いる。 （問題点を解決するための手段） この発明は、上記目的において、木材への含浸
成分を中温ないし低温で重合可能な組成とすると
共に、これを含浸前に重合しない２液に分け、木
材に対して二段含浸を行つて重合せしめるように
したものである。 すなわちこの発明は、木材に重合開始剤と重合
促進剤のいずれか一方の成分を含浸させたのち、
他方の成分とビニル系モノマーとを含浸させて60
℃以下で重合させることを特徴とする木材−プラ
スチツク複合化材の製造方法、ならびに密閉式容
器内に木材を収容し、該容器内を脱気したのち、
第１貯槽より重合開始剤と重合促進剤のいずれか
一方の成分を含む溶液を容器内に注入して木材を
浸漬し、次いで余剰の上記溶液を第１貯槽に戻し
て容器内を再び減圧したのち、第２貯槽より上記
他方の成分とビニル系モノマーまたはオリゴマー
とを含む液を容器内に注入して60℃以下の温度で
木材を浸漬し、次いで余剰の液を第２貯槽に戻し
て更に上記温度下で所要時間放置したのち、容器
より木材を取り出すことを特徴とする木材−プラ
スチツク複合化材の製造方法である。 （発明の具体的構成） この発明において木材に含浸させる成分は、ビ
ニル系モノマーまたはオリゴマーと重合開始剤と
重合促進剤の少なくとも３成分系からなる。すな
わち、ビニル系モノマーまたはオリゴマーと重合
開始剤の２成分系を含浸成分とする場合は既述の
如く重合のために高温加熱が必要であるが、重合
促進剤を含む３成分系とすることによつて60℃以
下の中温ないし低温、通常は常温（20℃程度）に
て重合を行うことができる。従つて、この発明に
よれば、既述した従来方法における重合時の高温
加熱に起因する種々の問題が全て解消される。 またこの発明では、重合開始剤と重合促進剤の
いずれか一方をビニル系モノマーまたはオリゴマ
ーから分離した２液型とし、この分離した成分を
先に木材に含浸させたのち、他方の成分とビニル
系モノマーまたはオリゴマーとを含浸させる２段
含浸を行う。すなわち、上記３成分が同時に存在
すると直ちに重合が進行するが、２段含浸を採用
することによつて含浸に供した余剰成分をほぼ未
反応状態で回収して再利用することが可能とな
り、原料の利用率を最大限に高めてコスト低減を
図ることが可能となる。また上記２液型とするこ
とによつて保存中に重合が進行して使用不能にな
ることも回避される。 この発明で重合の主剤となるビニル系モノマー
としては、例えば（メタ）アクリル酸メチルの如
き（メタ）アクリル酸の低級アルキルエステル、
スチレン、酢酸ビニル、アクリロニトリル等の重
合性ビニル基を含む種々のモノマーを使用可能で
あり、これらは二種以上を併用しても差し支えな
い。またオリゴマーとしてはオリゴエステルアク
リレート類が好適であり、これは上記モノマーと
併用してもよい。 重合開始剤としては、メチルエチルケトンパー
オキサイドの如きケトンパーオキサイド、ｔ−ブ
チルハイドロパーオキサイドの如きハイドロパー
オキサイド、ベンゾイルパーオキサイドの如きジ
アシルパーオキサイド等の有機過酸化物、あるい
はアゾイソブチロニトリル等のアゾ化合物を始
め、従来よりビニル系モノマーまたはオリゴマー
の重合開始剤として知られるものをいずれも使用
可能であり、これらは二種以上を併用しても差し
支えない。またその使用量はビニル系モノマーま
たはオリゴマーに対して0.2〜1.0重量％程度が好
適である。 重合促進剤としては、上記重合開始剤に作用す
るキレート剤として知られるものをいずれも使用
でき、その代表例にはナフテン酸コバルト、ジメ
チルアニリン、有機バナジウム化合物、アスコル
ビン酸等が挙げられる。またその使用量はビニル
系モノマーまたはオリゴマーに対して0.5〜2.0重
量％程度が好適である。 なお、この発明方法において第１段の含浸に使
用する重合開始剤と重合促進剤のいずれか一方の
成分は、メタノール等の溶剤に溶解した溶液形態
で使用し、木材に含浸させたのちに該溶剤を揮散
させるのがよい。またこの溶剤揮散ののち、第２
段の含浸を木材内部まで充分にいきわたらせるた
めに真空吸引等で木材を脱気処理することが望ま
しい。 第１図はこの発明方法に使用する好適な装置構
成を示す。図中１は水平配置した密閉式の筒型容
器、２は真空ポンプ、３は第１貯槽、４は第２貯
槽であり、両貯槽３，４は容器１よりも下位に配
置されている。そして容器１内上部には真空ポン
プ２から吸気管５ａがバルブ６ａを介して接続さ
れ、容器１内下部には両貯槽３，４のそれぞれ下
部からのバルブ６ｂ，６ｃを介した導液管７ｂ，
７ｃに連結する導液管７ａが接続され、更に真空
ポンプ２と両貯槽３，４の上部とがそれぞれバル
ブ６ｄ，６ｅを介して吸気管５ｂ，５ｃにて接続
されている。 次に第１図の装置による木材−プラスチツク複
合化材の製造方法について説明する。まず第１貯
槽３内に重合開始剤と重合促進剤のいずれか一方
を含む溶液を収容し、第２貯槽４内に上記他方の
成分とビニル系モノマーまたはオリゴマーとを含
む混合液を収容する。そして容器１内に予め製品
としての所要の寸法、形状に加工した木材を収納
して容器１を密閉した上で、木材内部まで充分に
プラスチツク複合化を施すために、バルブ６ａを
開いて真空ポンプ２にて容器１内を真空吸引して
木材内部の空気を脱気する。続いてバルブ６ｂを
開くことによつて減圧下の容器１内に第１貯槽３
より溶液を自動的に導入してこれに木材を一定時
間浸漬したのち、バルブ６ａを閉じて容器１内を
常圧に戻すと共にバルブ６ｄを開いて第１貯槽３
内を減圧することにより、容器１内の余剰溶液を
全て第１貯槽３内に自動的に還流させ、バルブ６
ｂを閉じ、続いて一定時間放置して木材に含浸さ
れた溶液の溶剤成分を蒸発揮散させる。これによ
つて木材には重合開始剤または重合促進剤のみが
含浸された状態となる。次に再びバルブ６ａを開
いて容器１内を一定時間減圧したのち、バルブ６
ｃを開いて減圧下の容器１内に第２貯槽４より混
合液を自動的に導入してこれに木材を一定時間浸
漬したのち、バルブ６ａを閉じて容器１内を常圧
に戻すと共にバルブ６ｅを開いて第２貯槽４内を
減圧することにより、容器１内の余剰溶液を全て
第２貯槽４内に自動的に還流させたのち、更に一
定時間放置する。これによつて木材に含浸された
ビニル系モノマーまたはオリゴマーが重合開始剤
と重合促進剤の作用で重合して硬化する。なお、
この時、外気温が非常に低い場合や特に重合速度
を大きくする必要がある場合は、60℃までの温度
に容器１内を加温してもよい。 かくして容器１内より取出された木材は、内部
まで合成樹脂が含浸硬化した複合化材となり、寸
法安定性、耐磨耗性に優れ、かつ硬度が大きく、
機械的強度および耐久性の良好なものとなる。そ
して重合時に高温加熱を施していないため、含浸
重合前後の寸法変化がほとんどなく、処理前の木
材に予め加工を施すことによつて容器１より取出
した複合化材にそのまま表面に下塗り材や上塗り
材等の所要の塗装を施して製品化できる。従つて
固い複合化材に困難な加工を施す必要がない。 （実施例） 以下、この発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。なお、以下において部とあるは重量部を意
味する。また各実施例の処理はいずれも常温20℃
付近で行つた。 実施例 １ 接線方向10mm、半径方向70mm、繊維方向130mm
に寸法取りしたベイマツ材を、重合促進剤として
1.0重量％のアスコルビン酸を含むメタノール溶
液に10分間常圧下で浸漬したのち、メタノール成
分を蒸発揮散せしめた。次いでこのベイマツ材を
デシケータ中に入れて20分間真空脱気したのち、
テトラエチレングリコールジフタレート57部、エ
ネアエチレングリコールメタクリレート29部、ト
リメチロールプロパントリメタクリレート14部の
割合で混合した液に重合開始剤として過酸化ベン
ゾイル１部を加えてなる含浸液をデシケータ内に
導入し、10間減圧含浸させ、常圧に戻して10分間
静置したのち取り出した。得られた木材−プラス
チツク複合化材は、次式で示されるポリマー保持
率が16％であつた。 ポリマー保持率（％）＝ 処理材絶乾重量−無処理材絶乾重量／無処理材絶乾重量
×100 なお、上記操作を８回繰り返したところ、含浸
液の残液に異常は認められず、いずれもほぼ同品
質の複合化材が得られた。 次に得られた複合化材を24時間常温で放置した
のち、ポリウレタン系シーラーを下塗り材、フツ
化ビニリデン系クリヤーを上塗り材としてそれぞ
れ塗装した。 実施例 ２ 実施例１と同様に寸法取りしたスプルース材を
重合促進剤として0.5重量％のジメチルアニリン
を含むメタノール溶液に10分間常圧下で浸漬した
のち、メタノール成分を蒸発揮散せしめた。次い
で実施例１と同様組成の含浸液を用いて実施例１
と同様に含浸処理し、木材−プラスチツク複合化
材を得た。この複合化材のポリマー保持率は21％
であつた。 なお、上記操作を８回繰り返したところ、含浸
液の残液に異常は認められず、いずれもほぼ同品
質の複合化材が得られた。 実施例 ３ 実施例１と同様に寸法取りしたベイマツ材を重
合開始剤として0.5重量％の過酸化ベンゾイルを
含むメタノール溶液に10分間常圧下で浸漬処理し
たのち、メタノール成分を蒸発揮散せしめた。次
いで実施例１の含浸液組成中の過酸化ベンゾイル
に換えて重合促進剤としてジメチルアニリン１部
を加えた含浸液を用いて実施例１と同様に含浸処
理し、木材−プラスチツク複合化材を得た。この
複合化材のポリマー保持率は16％であつた。 実施例 ４ 第１図で示す装置において、容器１として内径
30cm、内部長さ４mmのものを使用し、第１貯槽３
内に重合促進剤としてアスコルビン酸の１重量％
メタノール溶液を収容し、また第２貯槽４内に実
施例１と同様組成の含浸液を収容した。そして容
器１内に接線方向30mm、半径方向80mm、繊維方向
500mmに寸法取りしたスプルース材を収容して密
閉したのち、容器１内を60トールで２分間真空吸
引して脱気処理を施した。続いて第１貯槽３の溶
液を前記バルブ操作により容器１内に導入して１
分間浸漬処理したのち、容器１内を常圧に戻して
余剰残液を第１貯槽３内に還流させ、10分間放置
してメタノール成分を蒸発揮散せしめた。次いで
容器１内を60トールで５分間真空吸引して脱気さ
せたのち、第２貯槽４の含浸液を容器１内に導入
し、１分間浸漬処理したのち、容器１内を常圧に
戻して余剰残液を第２貯槽４内に還流させ、更に
10分間放置したのち容器１内より取り出した。得
られた木材−プラスチツク複合化材のポリマー保
持率は５％であつた。 なお、上記操作を８回繰り返したところ、第２
貯槽４内の含浸液には異常が認められず、いずれ
もほぼ同品質の複合化材が得られた。 （性能試験） 次に実施例１で得られた表面塗装後の複合化材
と実施例２で得られた複合化材、ならびに実施例
１で使用したベイマツ材に直接実施例１と同様の
表面塗装を施したもの（参考例１）、同じく防腐
塗料を表面塗装したもの（参考例２）、同じく未
処理であるもの（参考例３）について、それぞれ
屋外暴露６ケ月後の抗膨脹能（ASE）と抗吸水
能（RWA）と割れの総長さを測定したところ、
表１に示す結果を得た。また同様にサンシヤイン
アーク灯によりウエザオメーターで600時間の耐
候促進試験を施した後のASE，RWA、割れの総
長さを測定したところ表２に示す結果を得た。

【表】 ○ 処理あり × 処理なし 割れ
の総長＝１つの割れの長
さ×割れの数

【表】 ○ 処理あり × 処理なし 割れ
の総長＝１つの割れの長
さ×割れの数
更に実施例１の複合化材、参考例１の表面塗装
ベイマツ材、参考例３の未処理ベイマツ材につい
て、前記ウエザオメーターによる耐候促進試験に
おける経時的変色度を色差計によつて測定した結
果を、第２図に示す。また実施例２の複合化材に
ついて、前記屋外暴露におけるRWAとASEの経
日変化を第３図に示す。なお第２図中の曲線Ａは
実施例１、曲線Ｂは参考例１、曲線Ｃは参考例３
をそれぞれ意味する。 表１、表２および第２図、第３図の結果から、
この発明方法によつて得られる木材−プラスチツ
ク複合化材は寸法安定性、機械的強度、耐久性等
において極めて優れたものであることが判る。 （発明特有の効果） この発明に係る木材−プラスチツク複合化材の
製造方法によれば、木材に対して重合開始剤と重
合促進剤のいずれか一方の成分を含浸させたの
ち、他方の成分とビニル系モノマーまたはオリゴ
マーとを含浸する２段含浸処理を行つて中温ない
し低温で重合させるから、従来のように重合に高
温加熱を要する方法に比較して、エネルギーコス
トが著しく低減されると共に大規模な加熱設備が
不要で設備コストも低くなり、かつ木材木口面に
おける含浸成分の漏出が防止でき、この漏出分の
重合付着物を除去する手間が省けると共に原料損
失も抑制され、しかも木材中の含水率変化がほと
んどなために割れや変形を生じにくく、かつ含浸
重合処理前後の寸法変化がないため、製品のプレ
スカツトつまり処理前に寸法・形状を最終仕上げ
品の形に加工することも可能となる。またこの発
明方法では、木材の厚みが異なる場合でもほぼ同
様に短時間で重合が完了するため、材厚の違うも
のを同時に処理することが可能であり、生産効率
を著しく向上させることができ、またモノマーの
蒸発飛散がほとんどないため、作業衛生上で問題
がなく、火災その他の危険性も小さく、取扱い性
も良好となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明方法に使用する装置構成例を
示す模式図、第２図は実施例および参考例にて得
られた試料のウエザオメーターによる耐候試験下
で経時的変色度を示す特性図、第３図は実施例に
て得られた試料の抗膨脹能（ASE）と抗吸水能
（RWA）の経日変化を示す特性図である。 １…密閉式容器、３…第１貯槽、４…第２貯
槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 木材に重合開始剤と重合促進剤のいずれか一
   方の成分を含浸させたのち、他方の成分とビニル
   系モノマーまたはオリゴマーとを含浸させて60℃
   以下で重合させることを特徴とする木材−プラス
   チツク複合化材の製造方法。 ２ 密閉式容器内に木材を収容し、該容器内を減
   圧して木材を脱気したのち、第１貯槽より重合開
   始剤と重合促進剤のいずれか一方の成分を含む溶
   液を容器内に注入して木材を浸漬し、次いで余剰
   の上記溶液を第１貯槽に戻して容器内を再び減圧
   したのち、第２貯槽より上記の他方の成分とビニ
   ル系モノマーまたはオリゴマーとを含む液を容器
   内に注入して60℃以下の温度で木材を浸漬し、次
   いで余剰の液を第２貯槽に戻して更に上記温度下
   で所要時間放置したのち、容器より木材を取り出
   すことを特徴とする木材−プラスチツク複合化材
   の製造方法。