JPH0639809A

JPH0639809A - 改質木材の製法

Info

Publication number: JPH0639809A
Application number: JP17162092A
Authority: JP
Inventors: Yuji Iwatsuka; 祐二岩塚; Hideo Tsukitou; 秀夫月東
Original assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Current assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Priority date: 1992-06-04
Filing date: 1992-06-04
Publication date: 1994-02-15

Abstract

(57)【要約】【目的】木材あるいは木質材料の反り、狂いを簡易な
方法で改良し、寸法安定性に優れた改質木材を得る。【構成】木材あるいは木質系材料に、β−プロピオラ
クトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトンなど
の環状エステル化合物を主成分とする薬剤を含浸、浸漬
あるいは塗布して得た被処理木材あるいは被処理木質系
材料を加熱処理する。また、薬剤に触媒、溶媒を添加す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、木材あるいは木質材料
（以下、木材という。）の寸法安定化、及び高耐久化に
関する。

【０００２】従来より、木材の寸法安定性を改良するた
めにポリエチレングリコールやメタアクリレートなどの
寸法安定性付与剤を木材へ注入し、然る後、乾燥あるい
は硬化させる方法や、木材を無水酢酸などとアセチル化
反応をさせたり、アルデヒド類を用いて架橋反応させた
りすることによって木材の寸法安定性を改良する試みが
なされてきた。

【０００４】さらに、木材の強度や表面硬度といった物
性を向上させるためにスチレン、ＭＭＡ、不飽和ポリエ
ステルといったモノマーあるいはオリゴマーなどを木材
中へ注入の後、硬化させるといった試みもなされてき
た。

【発明が解決しようとする課題】

【０００５】しかしながら、ポリエチレングリコールな
どにより、木材の寸法安定性を十分に付与するために
は、木材への十分な注入を行う必要があるため、処理剤
のコストや処理にかかるコストの面で問題があり、ま
た、木材のアセチル化では副成物の除去などの問題から
処理に要するコストが割高になり経済的ではなかった。

【０００６】また、アルデヒドなどによる木材の架橋反
応では、アルデヒドが人体に有毒なため公害防止上、複
雑な装置を必要とし、これらの処理においては寸法安定
性は得られたとしても強度や表面硬度などの向上には殆
ど寄与しておらず、さらに、スチレン、ＭＭＡ、不飽和
ポリエステルなどによるＷＰＣ化は強度物性などは改良
されるものの、これらのポリマーは木材との相互作用が
小さいために十分な寸法安定性を付与することは極めて
困難であった。

【０００７】かかる従来の問題点を解決する手段とし
て、我々は新しい試みとして、木材中に環状エステル化
合物を含浸、加熱することにより木材のエステル化やエ
ーテル化が起こると同時に木材中でのポリマー化が同時
に起こることを見いだした。

【０００８】環状エステル化合物は水あるいは適当な触
媒の存在下では以下に示す式１のように開環反応が起こ
ると同時に重合反応を起こし、ポリエステルを生成す
る。

【０００９】また、その反応が木材中で行われる場合
は、木材中のヒドロキシル基などと容易に反応し、エス
テル化やエーテル化を起こす。この反応はモノマーの状
態のみで起こるだけでなく、式１に示したポリマーとも
グラフト反応する。

【００１０】このような反応によって改質された木材
は、従来より行われてきたエーテル化、あるいはエステ
ル化木材と同様に寸法安定性が十分に付与されるばかり
でなく、さらに、ＷＰＣのもつ強度や表面硬度などとい
った性質をも向上させるに至っている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、先
の課題を解決するために、木材あるいは木質系材料に、
β−プロピオラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプ
ロラクトンなどの環状エステル化合物を主成分とする薬
剤を含浸、浸漬あるいは塗布して得た被処理木材あるい
は被処理木質系材料を加熱処理することにより、該木材
の改質を行うものである。

【００１２】本発明に用いる薬剤としては、例えば、β
−プロピオラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロ
ラトン、クマリン、テトロン酸、ピロン、フタリドなど
の環状エステル化合物や、あるいはこれらの誘導体が挙
げられるが、より好ましくは、コスト的に有利で反応性
に富むβ−プロピオラクトン、ε−カプロラトンを用い
るのが望ましい。

【００１３】薬剤は触媒を用いなくても十分に反応する
が、更に反応を迅速、且つ効率よく行うために触媒を少
量加えてもさしつかえない。触媒としては、以下に示す
アニオン系の重合触媒、カチオン系の重合触媒、配位ア
ニオン系の重合触媒などを用いることができるが、特に
これらに限定するものではない。

【００１４】アニオン系の重合触媒としては、例えば、
アルカリ金属、あるいはアルカリ金属の水素化物、水酸
化物、炭酸塩、酢酸塩、アルキル金属、脂肪族アミンな
どが挙げられ、具体的には、リチウム、ナトリウム、カ
リウム、水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カ
リウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリ
ウム、酢酸ナトリウム、アルキルリチウム、アルキルナ
トリウム、メチルアミン、エチルメチルミン、α−ナフ
チルナトリウムなどを例示しうる。

【００１５】カチオン系の重合触媒としては、例えば、
酸、金属ハロゲン化物などが挙げられ、具体的には、塩
酸、硫酸、リン酸、トルエンスルホン酸、シュウ酸、塩
化アルミニウムなどを例示しうる。

【００１６】配位アニオン系の重合触媒としては、例え
ば、亜鉛、マグネシウムなどの金属とアルキルとの化合
物、ハロゲン化アルキル金属、アルコキシドなどが挙げ
られ、具体的には、アルキル亜鉛、アルキルマグネシウ
ム、ハロゲン化アルキルマグネシウム、ハロゲン化アル
キルアルミニウム、ナトリウムアルコキシド、リチウム
アルコキシド、アルミニウムアルコキシド、マグネシウ
ムアルコキシドなどを例示することができる。

【００１７】さらに、コストなどの面から木材への含浸
量をコントロールするために薬剤にを種々の溶媒を添加
して希釈して用いてもよく、この場合、溶媒としては、
薬剤と反応性が低いほどよく、具体的には、ヘキサン、
ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼン、
トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、ジエチルエ
ーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラ
ン、ジオキサンなどのエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブ
チルなどのエステル類、ジメチルケトン、メチルエチル
ケトン、メチルイゾブチルケトンなどのケトン類が挙げ
られるが、これらに限定するものではない。

【００１８】また、水やアルコール類などは、薬剤との
反応性が常温ではそれほど高くないので、これらについ
ても使用することが出来る。

【００１９】薬剤を木材あるいは木質系材料へ含浸ある
いは浸漬した後、木材と薬剤あるいは薬剤同士を反応さ
せるために加熱処理することにより改質木材を得ること
ができる。加熱処理する手段としては、熱風加熱、赤外
線加熱、遠赤外線加熱、熱圧プレスなどを挙げることが
出来るが、特にこれらに限定するものではない。

【００２０】この際、加熱温度は４０〜２００℃、処理
時間０．１〜７２時間の範囲とするのが望ましく、加熱
温度、処理時間が下限に満たないと充分な改質が行われ
ず、また、上限を超えると、木材の組織に損傷を与えや
すくなり好ましくない。より効率的に処理するために
は、処理温度を８０〜１２０℃、処理時間を０．５〜４
時間の範囲とするのが望ましい。

【００２１】

【作用】本発明における木材の寸法安定化のメカニズム
は木材と親和力の強い環状エステル化合物を木材中へ導
入した後、加熱されることにより木材内部の環状エステ
ル化合物は開環した後、木材へのエーテル化あるいはエ
ステル反応をするばかりでなく、薬剤自身の重合反応お
よび木材へのグラフト反応が容易に行われる。

【００２２】このような反応によって生成したエーテル
化あるいはエステル化物、およびポリエステルやグラフ
ティングポリマーは化学的に安定ものとなり、水やアル
コールなどによる溶脱にも充分に耐え得るものとなる。

【００２３】

【実施例１】薬剤の調製 ε−カプロラクトン２０００ｇを薬剤（Ａ）とした。処理木材の調製薬剤（Ａ）を５mmのスギ単板に、減圧加圧含浸法により
重量増加率１１２％の被処理木材を得た。次いで、該被
処理木材を８０℃で２時間、熱風乾燥器中で加熱処理
し、実施例１の改質木材を得た。

【００２４】

【実施例２】薬剤の調製 β−プロピオラクトン５００ｇに触媒として水酸化ナト
リウム１．０ｇを加え薬剤（Ｂ）を得た。処理木材の調製薬剤（Ｂ）を５mmのスギ単板に、減圧加圧含浸法により
重量増加率１０２％の被処理木材を得た。次いで、該被
処理木材を１００℃で２時間、熱風乾燥器中で加熱処理
し、実施例２の改質木材を得た。

【００２５】

【実施例３】薬剤の調製 ε−カプロラクトン５００ｇに触媒として塩酸０．２ｇ
を加え、溶媒として水２０００ｇを加え濃度２０％の薬
剤（Ｃ）を得た。処理木材の調製薬剤（Ｃ）を５mmのスギ単板に、減圧加圧含浸法により
重量増加率２７％の被処理木材を得た。次いで、該処理
木材を１２０℃で１時間、熱風乾燥器中で加熱処理し、
実施例３の改質木材を得た。

【００２６】

【実施例４】薬剤（Ａ）にトルエンを溶媒として加え、
処理液濃度を３０重量％とした薬剤（Ｄ）を減圧加圧含
浸法により重量増加率４１％の被処理木材を得た。次い
で、該処理木材を１００℃で２時間、熱風乾燥器中で加
熱処理し、実施例４の改質木材を得た。

【００２７】

【実施例５】薬剤（Ｂ）にジメチルケトン１５００ｇを
溶媒として加え、処理液濃度を２５重量％とした薬剤
（Ｅ）を減圧加圧含浸法により重量増加率３２％の被処
理木材を得た。次いで、該処理木材を１２０℃で２時
間、熱風乾燥器中で加熱処理し、実施例５の改質木材を
得た。

【００２８】比較例１比較例１として、１％の過酸化ベンゾイルを含む１００
％のスチレンを５mmのスギ単板へ注入し、８０℃で２時
間、熱風乾燥器中で加熱処理させて、重量増加率１２２
％のＷＰＣを得た。

【００２９】比較例２比較例２として、１００％の無水酢酸によって５mmのス
ギ単板を無触媒で１２０℃、２時間の液相処理を施し、
重量増加率１８％のアセチル化木材を得た。

【００３０】比較例３比較例３として、平均分子量約１０００のポリエチレン
グリコ−ルの３０重量％水溶液を厚さ５ｍｍのスギ単板
へ注入し、１００℃で２時間、熱風乾燥器中で加熱処理
し、重量増加率４４％のポリエチレングリコ−ル処理木
材を得た。

【００３１】吸湿性及び寸法安定性試験該改質木材を４０℃−３０％ＲＨ、４０℃−９０％ＲＨ
の恒温恒湿槽に平衡になるまで静置し、高吸湿能（Mois
ture Excluding Efficiency：ＭＥＥ）及び抗膨潤能
（Anti Swelling Efficiency：ＡＳＥ）により吸湿性
および寸法安定性を評価した。

【００３２】曲げ試験該改質木材をＪＩＳ−Ｚ２１１３に準じて曲げ試験を行
い、曲げ強さを求めた。寸法安定性試験及び曲げ試験の
結果を表１に示す。

【００３３】

【００３４】

【発明の効果】本発明によって得られた改質木材は木材
の寸法安定性および強度物性を改良されたものであり、
その製法は実施例のように極めて簡便な方法により行わ
れる。

【００３５】さらに該改質木材は、木材とのエーテルあ
るいはエステル化反応を起こすと共に、木材中にはポリ
エステルの生成及び木材とのグラフト化が行われている
ために、水、アルコールなどの溶脱にも十分に耐え、化
学的にも物理的にも極めて安定な改質木材となる効果も
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】木材あるいは木質系材料に、β−プロピ
オラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン
などの環状エステル化合物を主成分とする薬剤を含浸、
浸漬あるいは塗布して得た被処理木材あるいは被処理木
質系材料を加熱処理することを特徴とする改質木材の製
法。
【請求項２】請求項１記載の薬剤にアニオン系の重合
触媒、カチオン系の重合触媒、または配位アニオン系の
重合触媒の内、少なくとも１種以上を添加することを特
徴とする改質木材の製法。