JPH0596512A - 改質木材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 木質材に対する合成樹脂液の注入を容易にす
ると共に化粧性の優れた樹脂注入処理木質材を能率よく
製造する。 【構成】 木質材にオゾン混入ガスを注入、浸透させて
木材細胞組織をオゾンにより侵し、該細胞壁に無数の微
小孔を形成して合成樹脂液の注入を容易に行えるように
したのち、合成樹脂液の注入硬化処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は床材や壁材、或いは家具
類などの化粧材として使用される合成樹脂注入処理木材
を製造するに際して、木質材に対する合成樹脂液の含浸
性や生産性、化粧性を向上させ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。

【０００２】

【従来の技術】木質材の強度や耐久性、化粧性を改善す
るために、従来から木質材の材内の空隙部分に合成樹脂
液を注入、硬化させて樹脂注入処理木質材（以下、ＷＰ
Ｃと称する）とする製造方法は知られている。しかしな
がら、木質材は天然物であってその樹種や生長の度合い
によって細胞組織の状態が異なり、一定の条件で該木質
材に合成樹脂液を含浸させても、その含浸性にかなりの
ばらつきが生じることになる。

【０００３】このため、予め木質材中の樹脂含浸阻害物
質を薬剤等で抽出したり、インサイジング等によって機
械的に木材組織を破壊して合成樹脂液の注入促進を容易
にすることが行われている。また、出願人等は特公平２
ー３７８４２号公報に記載しているように、木質材を予
め腐朽菌により侵蝕させて樹脂液の含浸性を向上させる
ことも行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、木質材
中の樹脂含浸阻害物質を薬剤等で抽出する方法では、薬
剤の洗浄や乾燥に手間を要するばかりでなく作業環境が
悪くなり、機械的な木材組織の破壊方法では木質材に対
する押圧力や押圧機械先端面の形状等の調整を必要とす
る上に、処理すべき木質材の形状によって均一な木材組
織の破壊が行えない場合が生じて木質材の形状が限定さ
れるという問題点がある。

【０００５】又、木質材材を腐朽菌により処理する方法
では、その処理に著しい時間を要すると共に木質材の変
色や濃色化等の副作用が生じ、得られるＷＰＣの化粧性
を損なうという問題点があった。本発明はこのような問
題点を解消し、樹脂注入処理性や作業性に優れ、且つ美
麗なＷＰＣを得ることのできる改質木材の製造方法の提
供を目的とするものである。

【０００６】

【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は、木質材にオゾン混入
ガスを注入して該木質材をオゾン混入ガス中のオゾンに
より侵蝕させたのち、合成樹脂液を該木質材に含浸、硬
化させることを特徴とするものである。また、本発明の
請求項２に記載した発明は、木質材にオゾン混入ガスを
注入したのち、合成樹脂液を該木質材に含浸し、木質材
を圧締した状態で含浸樹脂液を硬化させることを特徴と
するものである。

【０００７】

【作用】木質材に合成樹脂液を含浸処理する前に、該木
質材にオゾン混入ガスを注入、浸透させると、そのガス
中のオゾンによって木材組織の分子鎖がランダムに分断
され、細胞壁に無数の微小孔が生じて細胞壁の空隙率が
増大する。しかるのち、この木質材に合成樹脂液を含浸
させると、該樹脂液が高粘度であっても木質材の内部に
までその含浸が促進される。また、溶媒によって希釈し
ている合成樹脂液であっても、含浸後において溶媒揮散
が促進されるので、樹脂の偏在が少なくなる。

【０００８】木質材の組織がオゾンにより侵されて木質
材本来の硬度や強度、耐傷性等が劣化するが、その後の
合成樹脂液の注入により補強されるばかりでなくそれら
の物性が増強されるものであり、さらに、オゾンにより
木質材が酸化脱色して、白木のような木質材本来の色や
化粧性、木目などが損なわれず処理することができ、白
木調や注入、含浸樹脂による着色、色調がそのまゝ現出
し、化粧性が向上するものである。

【０００９】また、木質材の表面が予め凹凸面に形成さ
れていたり、木質材が３次元立体加工を施されている場
合においても、オゾン混入ガスによる上記木材細胞組織
の侵蝕作用が確実に行われると共に上記同様に合成樹脂
液の含浸が促進され、均一な樹脂含浸処理が行われる。
さらに、木質材に注入、浸透させるオゾン混入ガス中の
オゾンの濃度や圧力、注入時間などを調整することによ
って木質材表層部のみの樹脂含浸処理も可能である。

【００１０】又、本発明の請求項２に記載の方法によれ
ば、合成樹脂液の含浸処理後、木質材を圧締状態で合成
樹脂液の硬化をはかるものであるから、加圧によって木
質材が圧縮変形し、表面硬度が増大すると共に木目が圧
密化して高級感のある化粧が発現するものであり、その
上、凹凸型材による表面エンボス加工が可能となるもの
である。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例を詳しく述べると、ま
ず、製材品や単板等の木質材、望ましくは繊維飽和点
（含水率が略30％）程度以下に乾燥させた木質材を圧力
容器内に入れたのち、該容器内にオゾンが混入している
ガスを供給することにより木質材に該オゾン混入ガスを
注入させる。なお、木質材の含有水分がある方がオゾン
ガスにより材中の水分が活性化され、オゾン混入ガスに
よる処理効果が向上するので好ましい。

【００１２】また、木質材に対するオゾン混入ガスの注
入は加圧によって行ってもよく、或いは減圧加圧法で注
入処理してもよい。オゾン混入ガスは空気、或いは窒素
ガス等の不活性ガスに適量のオゾンガスを混入してなる
ものであり、空気や窒素ガス等の混入量によってオゾン
の濃度が調整される。このオゾン濃度や注入条件等は木
質材に対するオゾンの浸透、処理深さに応じて調整さ
れ、オゾン濃度については５％以下、好ましくは１％以
下とする。

【００１３】一方、注入条件については、常温または加
温状態のいずれにおいても、その注入圧力を常圧から20
kg／cm²=の範囲内にすると共に注入処理時間をオゾン濃
度や圧力に応じて数秒〜数時間とし、いずれも木質材を
内部まで処理する程、その圧力を大きくし且つ注入時間
が多くなるように調整する。

【００１４】図１は木質材に注入するオゾン混入ガスの
発生、注入装置の簡略図であって、オゾン発生装置１を
配管２を通じて加圧ポンプ３の吸引側に連通させ、この
加圧ポンプ３の吐出側を配管４を通じて圧力容器５に連
通させてなるものであり、オゾン発生装置１内で発生す
るオゾンを常圧で加圧ポンプ２に送り込むと共に、該加
圧ポンプ３内に空気または窒素ガスを供給してオゾンガ
スに混入させる。この際、空気または窒素ガスの供給量
を変化させることにより所望のオゾン濃度の混合ガスに
調整する。

【００１５】こうして、加圧ポンプ内で混合調整された
オゾン混入ガスは、圧力容器５内に所望の圧力でもって
供給され、該容器５内に収容している木質材に対してオ
ゾンの注入処理を行うものである。なお、木質材として
は、ベイマツ、スギ、ホワイトオーク、ケヤキ等の製材
品、加工品、或いは合板、単板など、いずれであっても
よく、また、針葉樹、広葉樹等、樹種は問わない。

【００１６】圧力容器５内にオゾン混入ガスを供給する
と、該ガスが容器内の木質材表面に接触すると共に圧力
の大小に応じて材内に浸透、注入され、そのガス中のオ
ゾンによって木材組織が侵されてその分子鎖がランダム
に分断、分解され、木材の細胞壁に無数の微小孔が生じ
る。その結果、木材内部の空隙率が増大することにな
る。

【００１７】こうして、木質材をオゾンにより処理した
のち、次いで該木質材に合成樹脂液を含浸させる。合成
樹脂液としては、不飽和ポリエステル、イソシアネー
ト、アクリル、ＭＭＡ、スチレン等からなる単体又は複
合体のラジカル重合型樹脂液や該樹脂液をキシレンなど
の有機溶媒で適宜に希釈してなる樹脂液、或いは、フェ
ール、メラミン、ユリア等の縮合型樹脂液等、いずれの
合成樹脂液液であってもよく、さらに、これらの樹脂液
に必要に応じて適宜な可塑剤、着色剤、硬化促進剤等を
添加しておいてもよい。

【００１８】また、合成樹脂液の含浸方法は、浸漬法、
圧力容器内における減圧法、減圧・加圧法等の公知な注
入方法を単独又は適宜に組み合わせて行う。こうして木
質材に合成樹脂液を含浸させると、上記のように木質材
は予め、オゾンの注入処理によってその細胞壁に無数の
微小孔が設けられていて空隙率が増大しているので、合
成樹脂液の含浸が容易に且つ処理深さの全体に亘って均
一に行われ、合成樹脂液が材内の細胞空隙部の隅々まで
充填する。

【００１９】木質材に対する合成樹脂液の含浸処理後、
直ちに又は溶媒揮散工程を経て樹脂液含浸木質材を加圧
することなく加熱するか、圧締した状態で加熱して含浸
樹脂液を硬化させることによりＷＰＣを得る。なお、加
熱処理を施す前の溶媒揮散工程は、木質材の反りや爆裂
を防止するためである。木質材を加圧することなく含浸
樹脂液を硬化させる方法としては、例えば、該樹脂液含
浸処理木質材を熱盤によって接触加熱したり、高周波加
熱を用いたり、或いは、内部に加熱源を有する二重ジャ
ッケット上に載置して間接加熱を行う方法等がある。

【００２０】一方、圧締状態で加熱硬化処理を行う方法
としては、熱圧プレスを使用して行う。この場合、樹脂
液含浸処理木質材は、プレス圧によって元の材厚の１／
20〜１／２の厚みになるまで圧縮されて圧密化し、表面
化粧を変えたり強度や耐摩耗性、寸法安定性等の物性が
一段と向上する。なお、木質材の細胞組織がオゾン処理
によって脆弱化しているので、特に高いプレス圧をかけ
ることなく上記の厚みまで容易に圧縮処理することがで
きるものである。

【００２１】次に、本発明の具体的な実施例と比較例を
示す。 実施例１ 厚さ３mm、含水率が15％のベイツガ単板を圧力容器内に
収容したのち、該ベイツガ単板に5000ppm のオゾン濃度
を含んだ空気を常温下で４kg／cm²=の圧力でもって２時
間、加圧、注入した。こうして、オゾン処理したベイツ
ガ単板はその辺材部、心材部共に脱色されていた。次い
で、この処理単板を0.3 重量％の過酸化ベンゾイルを含
むＭＭＡ樹脂液に30分間浸漬することにより、樹脂注入
率が全乾重量基準で28％の樹脂含浸単板を得た。この単
板を樹脂液が飛散しないようにアルミ箔でラッピングし
たのち、常圧下において70℃の温風にて３時間加熱し、
含浸樹脂液を硬化させた。しかるのち、単板表面をサン
ダーがけしたところ、樹脂注入のムラのない外観表面を
有する白色系の美麗を化粧を呈したＷＰＣが得られた。

【００２２】比較例１ 厚さ３mm、含水率が15％のベイツガ単板をオゾン処理す
ることなく、実施例１と同様のＭＭＡ樹脂液に30分間浸
漬したところ、樹脂注入率が全乾重量基準で12％の樹脂
含浸単板が得られた。この単板を樹脂液が飛散しないよ
うにアルミ箔でラッピングしたのち、70℃の温風にて３
時間加熱して含浸樹脂液を硬化させ、しかるのち、単板
表面をサンダーがけしたところ、樹脂の注入ムラが見ら
れる化粧性を呈したＷＰＣが得られた。

【００２３】実施例２ 厚さ4.5cm 、含水率が12％のベイツガ板を圧力容器内に
収容したのち、該ベイツガ単板に7000ppm のオゾン濃度
を含んだ空気を常温下で５kg／cm²=の圧力でもって２時
間、加圧、注入した。こうして、オゾン処理したベイツ
ガ板はその辺材部、心材部共に脱色されていた。次い
で、この処理板の木口から樹脂液が浸入しないように該
木口をシールしたのち、該板を減圧釜に入れて50トール
の減圧下で30分間、さらに、常圧下で１時間の条件でも
って、実施例１と同様のＭＭＡ樹脂液を注入したとこ
ろ、樹脂注入率が全乾重量基準で33％の樹脂含浸板が得
られた。この板を樹脂液が飛散しないようにアルミ箔で
ラッピングし、常圧下において60℃の温風で12時間加熱
して含浸樹脂液を硬化させた。しかるのち、該板表面を
サンダーがけしたところ、樹脂注入のムラのない外観表
面を有する白色系の美麗を化粧を呈したＷＰＣが得られ
た。

【００２４】比較例２ 厚さ4.5cm 、含水率が12％のベイツガ板の木口をシール
したのち、該板を減圧釜に入れて50トールの減圧下で30
分間、さらに、常圧下で１時間の条件でもって実施例１
と同様のＭＭＡ樹脂液を注入したところ、樹脂注入率が
全乾重量基準で13％の樹脂含浸板が得られた。この板を
樹脂液が飛散しないようにアルミ箔でラッピングし、常
圧下において60℃の温風で12時間加熱して含浸樹脂液を
硬化させた。しかるのち、該板表面をサンダーがけした
ところ、樹脂の注入ムラが見られる化粧性を呈してい
た。

【００２５】実施例３ 厚さ4.5cm 、含水率が12％のベイツガ板を上記実施例２
と同一条件でもってオゾン処理とＭＭＡの樹脂注入処理
とを行って樹脂注入率が全乾重量基準で33％の樹脂含浸
板を得たのち、この板を熱圧プレスにより５kg／cm²=の
圧力下において100 ℃、20分間、熱圧して含浸樹脂液を
硬化させた。しかるのち、該板表面をサンダーがけした
ところ、樹脂注入のムラのない外観表面を有する白色系
の美麗を化粧を呈したＷＰＣが得られた。また、このＷ
ＰＣの耐摩耗度をテーパ摩耗試験機によって＃180 、15
μm ／100revの条件で行ったところ、ブリンネル硬度は
3.75kg／mm²=であった。

【００２６】比較例３ 厚さ4.5cm 、含水率が12％のベイツガ板を上記比較例２
と同一条件でもってＭＭＡ樹脂液を注入処理して樹脂注
入率が全乾重量基準で13％の樹脂含浸板を得たのち、こ
の板を熱圧プレスにより５kg／cm²=の圧力下において10
0 ℃、20分間熱圧して含浸樹脂液を硬化させた。しかる
のち、該板表面をサンダーがけしたところ、樹脂の注入
ムラが見られる化粧性を呈していた。また、このＷＰＣ
の耐摩耗度をテーパ摩耗試験機によって＃180 、20μm
／100revの条件で行ったところ、ブリンネル硬度は2.01
kg／mm²=であった。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明の改質木材の製造方
法によれば、木質材にオゾン混入ガスを注入し（て木材
細胞壁をオゾン混入ガス中のオゾンにより侵蝕させ）た
のち、合成樹脂液を該木質材に含浸、硬化させることを
特徴とするものであるから、オゾンガスによって木質材
の細胞壁が侵蝕、破壊されて該細胞壁に無数の微小孔を
形成することができ、従って、該木質材内に対する合成
樹脂液の含浸が円滑且つ確実に行えるものであり、合成
樹脂液が高粘度であってもオゾン処理された木質材の内
部にまでその含浸を促進させて樹脂注入処理が能率よく
且つ均一に行えるものである。又、オゾンガスによる処
理装置が簡単であると共に公害の発生もなく処理でき
る。

【００２８】さらに、木質材の組織がオゾンにより侵さ
れて木質材本来の硬度や強度、耐傷性等が劣化するが、
その後の合成樹脂液の注入により補強されることは勿
論、オゾンガスの注入により木質材が酸化脱色して白木
色を発現したり、濃色化を防止して化粧性、木目などが
損なわれず処理することができ、従って、白木調や注
入、含浸樹脂による着色、調色をすることができてて、
化粧性の優れたＷＰＣを得ることができる。

【００２９】また、木質材の表面が凹凸面に形成されて
いたり、木質材が３次元立体加工を施されている場合に
おいても、オゾン混入ガスによる上記木材細胞組織の侵
蝕作用が確実に行われると共に上記同様に合成樹脂液の
含浸を促進させることができて均一な樹脂含浸処理が可
能となり、その上、木質材に注入、浸透させるオゾン混
入ガス中のオゾンの濃度や圧力、注入時間などを調整す
ることによって木質材表層部のみの樹脂含浸処理による
圧密化も可能となるものである。

【００３０】また、合成樹脂液の含浸処理後に該樹脂液
の硬化処理を行う際に、上記のように木質材の組織がオ
ゾンガスによって脆弱化されているから、木質材を所望
の圧力でもって圧締することによって木質材を容易に圧
縮変形させることができ、従って、表面硬度が増大する
と共に木目が圧密化して高級感のある化粧性を得ること
ができ、さらに、凹凸型材による表面エンボス加工も容
易に行えて変化に富んだＷＰＣを得ることができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】木質材に注入するオゾン混入ガスの発生、注入
装置の簡略図。

【符号の説明】

１ オゾン発生装置 ３ 加圧ポンプ ５ 圧力容器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 木質材にオゾン混入ガスを注入して該木
   質材をオゾン混入ガス中のオゾンにより侵蝕させたの
   ち、合成樹脂液を該木質材に含浸、硬化させることを特
   徴とする改質木材の製造方法。
2. 【請求項２】 木質材にオゾン混入ガスを注入して該木
   質材をオゾン混入ガス中のオゾンにより侵蝕させたの
   ち、合成樹脂液を該木質材に含浸し、木質材を圧締した
   状態で含浸樹脂液を硬化させることを特徴とする改質木
   材の製造方法。