JPH0596514A - イオン性界面活性剤を含む木質材料の後処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】イオン性界面活性剤を含有する木材並びに木質
材料にイオン交換能を有する物質を作用させ、欠点とさ
れる吸水性などを改善する。 【構成】ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド
を含む木材をラウリル硫酸ナトリウムを含む水溶液に６
０℃，２ａｔｍの条件下で１時間浸漬した。 【効果】ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド
を含む木材の吸水性並びに吸湿性が大きく改善された。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカチオン性又はアニオン
性界面活性剤を含有する木材並びに木質材料の後処理法
に関する。詳しくはカチオン性又はアニオン性界面活性
剤を比較的多量に含有する木材並びに木質材料にイオン
交換能を有する界面活性剤やポリマー等を作用させ、そ
の結果生ずる疎水性化合物により木材並びに木質材料の
吸水性、汚染性並びに塗装性などを改良する技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及その問題点】カチオン性又はアニオン性
界面活性剤を含有する木材並びに木質材料は、それらが
本来多孔質である上に界面活性を持ち合わせているため
水分や油分などの吸着性は大変高いものとなっている。
そのため手垢をはじめとする油分による汚れや汚泥など
水分中に含まれる汚れによる汚染が起こり易く、特に吸
湿性の高い界面活性剤を用いた場合などは高湿度下で木
材並びに木質材料表面は濡れ色となりベタつきが起きる
ようになる。またそれらに塗装を施す場合、木材並びに
木質材料と塗膜の間に木材並びに木質材料よりしみ出し
た界面活性剤が塗膜を侵し塗膜寿命を短くしていた。

【０００３】従来水分や油分に起因する汚染に対処する
ため、フッ素系・シリコン系をはじめとする溌水剤によ
るコーティングが行なわれてきたが、処理すべき木材並
びに木質材料に含まれる界面活性剤がしだいに内部より
表面にしみ出し、溌水剤の持つ溌水性が比較的早期に失
われ易く好ましい方法とは言えなかった。一方塗装を施
す場合などは、木材並びに木質材料への界面活性剤の導
入量を抑える程度の手だてしかなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】そこで本発明者は前
記したような従来技術に鑑みて、イオン性界面活性剤を
含む木材並びに木質材料の吸水性、汚染性並びに塗装性
等を改良する技術を見出すべく鋭意研究を重ねた結果、
かかる問題点をことごとく解決することのできる全く新
しい技術を見出し本発明を完成するに至ったのである。

【０００５】

【問題を解決するための手段】すなわち本発明はイオン
性界面活性剤を含んだ木材並びに木質材料を、イオン交
換能を有する界面活性剤やポリマー等の溶液やエマルジ
ョンへの浸漬、含浸ないしそれらを塗布することによ
り、木材並びに木質材料の内部あるいは表面に疎水性皮
膜を形成することを特徴とする方法による。

【０００６】

【作用】本発明におけるアニオン性界面活性剤の代表的
なものに次のものが挙げられる。 （１）高級脂肪酸塩及び第２級高級脂肪酸塩 （２）高級アルキルジカルボン酸塩 （３）第１級及び第２級高級アルコール硫酸エステル塩 （４）第１級及び第２級アルキルスルフォン酸塩 （５）高級アルキルジスルフォン酸塩 （６）硫酸化脂肪及び脂肪酸塩 （７）スルフォン化高級脂肪酸塩 （８）高級アルキル燐酸エステル塩 （９）高級脂肪酸エステルの硫酸エステル塩及びスルフ
ォン酸塩 （１０）高級アルコールエーテルの硫酸エステル塩及び
スルフォン酸塩 （１１）高級脂肪酸とアミノ酸及び蛋白質分解アミノ酸
の縮合物 （１２）高級脂肪酸アジドのアルキロール硫酸エステル
塩及びアルキルスルフォン酸塩 （１３）高級アルキルスルフォナミドのアルキルカルボ
ン酸塩 （１４）スルフォ琥珀酸エステル塩 （１５）アルキルベンゼンスルフォン酸塩 （１６）アルキルフェノールスルフォン酸塩 （１７）アルキルナフタリンスルフォン酸塩及びそのホ
ルマリン縮合物 （１８）アルキルジフェニール及びそのほか多数の環よ
りなるスルフォン酸塩 （１９）アルキルアリルスルフォン酸塩のケトン化合物 （２０）石油スルフォン酸塩 （２１）アルキルベンヅイミダゾールスルフォン酸塩 （２２）ナフテン酸塩 （２３）ナフテニルアルコール硫酸エステル塩 （２４）樹脂酸塩 （２５）樹脂酸アルコール硫酸エステル塩 （２６）リグニンスルフォン酸塩

【０００７】また本発明におけるカチオン性界面活性剤
の代表的なものに次のものが挙げられる。 （１）第１級、第２級及び第３級アミン塩 （２）イミダゾール塩 （３）アルキル第４級アンモニウム塩、スルフォニウム
塩及びフォスフォニウム塩 （４）炭素原子以外の元素を含有するアルキル第４級ア
ンモニウム塩、スルフォニウム塩及びフォスフォニウム
塩 （５）アルキルベンジル第４級アンモニウム塩、スルフ
ォニウム塩及びフォスフォニウム塩 （６）窒素環を有する第４級アンモニウム塩

【０００８】このようにイオン性界面活性剤を含む木材
並びに木質材料は多種に渡り考えられる。カチオン性界
面活性剤を含む木材並びに木質材料とは防カビ性、防腐
性、寸法安定性を与える用途に用いられることが多く、
アニオン性界面活性剤は木材並びに木質材料に対して他
の防腐剤や寸法安定化剤を導入する際の助剤として用い
られるケースが多い。また高級脂肪酸を含む木材などに
アルカリを用いるとアニオン性界面活性剤を副成する
が、木材並びに木質材料に化学処理あるいは化学修飾を
施すことによってアニオン性並びにカチオン性界面活性
剤を内部に生成する場合も考えられる。

【０００９】このなかでカチオン性界面活性剤を含んだ
木材並びに木質材料に対しては、 （１）アニオン性界面活性剤 （２）スルフォン酸樹脂及びその塩 （３）フェノール・スルフォン酸樹脂及びその塩 （４）カルボン酸樹脂及びその塩 （５）フェノール・カルボン酸樹脂及びその塩 （６）レゾルシン樹脂及びその塩 （７）スチレン・フォスフォン酸樹脂及びその塩 などがカチオン交換能をもった物質として木材並びに木
質材料に疎水性物質を作りあげることができる。ただし
このなかで（２）〜（７）に属するポリマーは分子量が
高くなったり高度に架橋しているものはカチオン性界面
活性剤のような巨大分子とは作用効率が低く、また分子
量が低すぎてもカチオン交換能を失うため好ましくな
い。そのため分子量５０００〜５００００程度の非架橋
ポリマーが好ましいが、弱酸性基であるフェノール基や
カルボン酸基のみでイオン交換部を構成する（４）〜
（６）に属するポリマーはこの程度の分子量域ではカチ
オン交換能が低く、５０００００〜１０００００００程
度の高分子量域ポリマーとして水系エマルジョンで用い
るとよい。

【００１０】またアニオン性界面活性剤を含んだ木材並
びに木質材料に対しては、 （１）カチオン性界面活性剤 （２）第四級アンモニウム塩型樹脂 （３）脂肪族アミン型樹脂 （４）芳香族アミン型樹脂 （５）脂肪芳香族混成アミン型樹脂 などがカチオン交換能をもった物質として木材並びに木
質材料に疎水性物質を作りあげることができる。アニオ
ン交換樹脂と呼ばれる（２）〜（５）も上記カチオン交
換樹脂と同様、分子量５０００〜５００００程度の非架
橋ポリマーであることが好ましいが、この場合も弱塩基
性基のみでイオン交換部を構成する（４）の芳香族アミ
ン型樹脂はイオン交換能が低く、高分子量ポリマーとし
てイオン交換能を高めた上で用いるとよい。

【００１１】こうしたイオン交換性物質に塩類を用いた
場合、木材並びに木質材料中に含まれる界面活性剤との
反応後そのなかには塩化ナトリウムなどの無機塩が副成
し金属汚染を起こし易い。そのため処理浴のｐＨに応じ
適当な金属イオン封鎖剤を選択し、数％以内の範囲で添
加するとよい。

【００１２】本発明は上記条件を満たしたイオン交換性
物質を木材並びに木質材料中に含まれるイオン性界面活
性剤に作用させるが、それらイオン交換性物質の処理液
濃度は０．５Ｃ〜２Ｃの範囲で用いる。

【００１３】

【式１】

【００１４】ｍ_ｃ：イオン交換性物質の単位分子当りの
分子量 ｍ_ｗ：木材並びに木質材料中に含まれる界面活性剤の分
子量 ｗ ：木材並びに木質材料中に含まれる界面活性剤の重
量 Ｗ ：木材並びに木質材料の気乾重量 ｄ_ｃ：木材並びに木質材料の気乾比重 ｄ_ｗ：イオン交換性物質を含む溶液の比重

【００１５】また処理温度は塗布する場合常温で良い
が、用途により比較的内部にまで後処理を行なわなくて
はならない場合、木材並びに木質材料中への拡散を促す
ため４０℃以上の温度にすることが望ましい。しかしな
がら生成した疎水性化合物の融点が処理温度以下である
場合、加圧下で処理を行ない疎水性化合物の流出を防が
なければならない。

【００１６】以下実施例に基ずいて詳細に説明するが本
発明はこの実施例のみに限定されるものではない。

【００１７】

【実施例】 実施例１ 米桧（１００×７５×５ｍｍ）気乾材にステアリルトリ
メチルアンモニウムクロライド（以下ＯＡＣと記す）２
０％、イソプロピルアルコール（以下ＩＰＡと記す）５
％を含む水溶液を含浸したあと乾燥しカチオン性界面活
性剤を含有する木材を作った。この木材をさらにラウリ
ル硫酸ナトリウム（以下ＤＳと記す）１０％水溶液を６
０℃に加温したものの中に浸漬し、ゲージ圧２ａｔｍの
圧力下１時間放置した。その後ＤＳ溶液より木材を取り
出しさらに天然乾燥を施し処理を終えた。

【００１８】この後処理した木材と後処理前の木材の吸
湿性（５０℃，９７％ＲＨ，４８ｈｒｓ）並びに吸水性
（４８ｈｒｓ水中浸漬）を調ベると次の通りであった。

【００１９】

【表１】

【００２０】実施例２ 米桧（１００×７５×５ｍｍ）気乾材を３試片用意し、
その内２試片にラウリルベンジルジメチルアンモニウム
クロライド（以下ＤＢＡＣと記す）１０％、ＩＰＡ２％
を含む水溶液を含浸し乾燥を施してカチオン性界面活性
剤を含有する木材を作った。さらにその中の１試片をラ
ウリルベンゼンスルフォン酸ナトリウム（以下ＤＢＳと
記す）５％，エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム０．
５％，シュウ酸０．５％を含む水溶液に常温下で２４時
間浸漬したあと天然乾燥を施した。

【００２１】これら３試片を浴室に６カ月間放置し汚染
性等を比較したが、その結果浴室内における汚染はカビ
によるもの、水道水中の金属イオンによるもの、浴室内
の汚れによるものの三つが発生しそれぞれ次の通りであ
った。

【００２２】カビの発生についてはＤＢＡＣによる処理
材、ＤＢＡＣ＋ＤＢＳによる処理材供に発生せず、未処
理材のみ木口付近より黒カビが発生した。

【００２３】水道水中の金属汚染はＤＢＡＣ＋ＤＢＳに
よる処理材と未処理材の表面にはそれらしき汚染は認め
られず、ＤＢＡＣによる処理材にのみ表面すべて暗色に
なり、Ｆｅ^３＋イオンによると思われる汚染が試験開始
数日後よ り観察された。

【００２４】浴室内の汚れの付着はすべての試片に見ら
れるが、ＤＢＡＣ＋ＤＢＳによる処理材は簡単な水洗い
のみで除去できたが、他の試片はこすらなくては汚染を
除去することはできなかった。

【００２５】実施例３ 米桧（１００×７５×５ｍｍ）気乾材を２試片用意し、
両方にラウリルジメチルアミン塩酸塩１０％（以下ＤＡ
と記す）、ＩＰＡ２％を含んだ水溶液を含浸し乾燥し
た。この内１試片に分子量約１００００のポリスチレン
スルフォン酸ナトリウム（以下ＰＳＳと記す）の１０％
水溶液を全面に塗布し乾燥させた後、他の試片と供に市
販の２液性ポリウレタンのクリアー塗料を全面に二度塗
りした。これら２試片を恒温恒湿器（ＡＤＶＡＮＴＥＣ
製、ＡＥ−２０４）に入れ５０℃，９７％ＲＨで４８時
間放置して表面を観察したところ、ＤＡで処理しただけ
の試片は全面濡れ色になっていたがＰＳＳで後処理を施
したものには木口部にわずかな濡れが認められるだけで
あった。

【００２６】実施例４ 実施例３で用いた２試片を再度乾燥したあと、サンシャ
インカーボン灯によるウェザーメーター（スガ試験機
製、ＷＥＬ−ＳＵＮ−ＤＣ）に入れ、機内温度４５℃、
相対湿度６５％、スプレーサイクル１２０分中１８分の
暴露条件下で促進耐候性試験を３００時間行なった。そ
の結果どちらの試片にも塗膜割れは認められなかった
が、ＰＳＳにより後処理を施さない試片は木材と塗膜と
の間にＤＡのしみ出しによると思われる濡れが観察さ
れ、その部分に塗膜の膨れ並びに剥離が見られた。一方
ＰＳＳによる後処理を施した試片にはＤＡのしみ出しや
塗膜の剥離など一切認められなかった。

【００２７】以上の実施例は木材中にカチオン性界面活
性剤を含んだもののみを示したが、アニオン性界面活性
剤を用いた場合も同様に行なうことができるのであえて
削除した。

【００２８】

【発明の効果】本発明は実施例を通して各種イオン性界
面活性剤を含んだ木材並びに木質材料の用途に応じて様
々な後処理ができることを具体的に示したが、それぞれ
実施例１では耐透水性を実証し、実施例２では一般に防
腐剤、防カビ剤として用いるＤＢＡＣの効果を妨げるこ
となくその欠点である汚染性を補い得ることを実証し、
実施例３及び４では塗装時の問題点を改善できることを
実証した。

【００２９】このように本発明は、イオン性界面活性剤
を含んだ木材並びに木質材料を用途に応じて後処理剤で
あるイオン交換性物質を選択し、処理条件を工夫するこ
とにより、イオン性界面活性剤を含んだ木材並びに木質
材料の特長を妨げることなく透水性、汚染性、塗膜剥離
等の諸欠点を容易かつ効果的に除くことの出来る全く新
しい処理方法であり、今後の木材産業を担う画期的な発
明と信じるものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】界面活性を有するカチオン性又はアニオン
   性物質を含む木材並びに木質材料にイオン交換能を有す
   る物質を作用させ、上記の木材並びに木質材料中又は表
   面に疎水性化合物を形成させることを特徴とする後処理
   方法。