JPH0647712A - 木材改質用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 フェノール１モルに対し、ホルマリン０．１
〜０．４モルの低モル比ノボラック型フェノール樹脂５
〜２５重量％と、このノボラック１０重量部に対して、
２．５〜４．５重量部のヘキサメチレンテトラミンと、
１０〜５０重量％のメタノール含有水溶剤７５〜９５重
量％とからなる木材改質用組成物。 【効果】 短時間に木材に含浸、硬化させることがで
き、安価に木材の寸法安定性、耐朽性、機械特性を改善
でき、変色も少ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は木材改質用組成物に関す
る。詳しくは、土木、建材、鉄道等に使用される木材に
寸法安定性、耐朽性、機械特性等を付与する改質木材用
の改質組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、木材はその特性に応じて種々の分
野に使用されているが、木材の有する本来の特性から、
耐水性、耐朽性、機械特性等を要求される分野には使用
が限定されていた。

【０００３】その欠点を改善する方法として、低分子量
レゾール型フェノール樹脂（以下レゾールと称する）を
単板に含浸させ、乾燥後、積層し、高温高圧で熱圧し、
硬化積層材を得る方法や、素材に該樹脂を注入し、高温
で熱処理して、樹脂注入処理材を得る方法等が一般的で
ある。更に、ホルマリン源とフェノール類の２液タイプ
とし、そのどちらか一方、もしくは両方にアルカリ性触
媒を混合して、順次含浸させ木材内で反応させる方法等
も提案されている。更には、本発明者が先に提案したヘ
キサメチレンテトラミンとフェノール類の２液タイプと
し、順次含浸させ木材内で錯体を作り固定化させた後、
加熱反応させる方法等がある。

【０００４】レゾールを注入用樹脂として用いる場合
は、含浸速度を速めるためレゾールの粘度を低下させる
方法として、レゾールに苛性ソーダ等のアルカリ性物質
を加え、水希釈率を高める方法が取られている。この場
合、使用されるアルカリ性物質が、木材の機械的強度を
劣化させるばかりでなく、残存アルカリによる着色の問
題もあり、使用分野が限定されていた。更に、アルカリ
性レゾールは自己縮合性に富んでいるため、経時変化が
著しく一度使用した溶液は再利用しがたく、経済性から
も問題がある。又、レゾール製造時に残留するホルマリ
ンのため、乾燥時や硬化時にホルマリン臭が発生するた
め、環境対策を行わなければならない等の問題もある。

【０００５】もう一方の２液タイプの方法は、含浸工程
が煩雑になる問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、木材
原材の木肌感触を失うことなく、木材の寸法安定性、耐
朽性、機械特性等を簡易に改善することを可能とする木
材改質用の組成物を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記の課題
を解決するため鋭意研究を行った結果、アルカリ性レゾ
ールを使用するのではなく、低モル比で縮合されたノボ
ラック型フェノール樹脂をヘキサメチレンテトラミンを
硬化剤として木材中で硬化させる組成物とすることによ
り、前記課題を一挙に解決できることを見い出し、本発
明を完成した。

【０００８】即ち本発明は、フェノール１モルに対し、
ホルマリン０．１〜０．４モルの低モル比ノボラック型
フェノール樹脂５〜２５重量％と、該ノボラック型フェ
ール樹脂１０重量部に対して、２．５〜４．５重量部の
ヘキサメチレンテトラミンと、１０〜５０重量部のメタ
ノール含有水溶剤７５〜９５重量％とからなる木材改質
用組成物であり。また、硬化触媒として、酸性化合物を
配合した前記木材改質用組成物である。

【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。まず、本
発明に用いられる低モル比ノボラック型フェノール樹脂
（以下単にノボラックと称す）は、フェノール１モルに
対して、ホルマリン０．１〜０．４モル、触媒として蓚
酸を用いて、残存ホルマリンが検出できなくなるまで縮
合反応を行って得られる。縮合反応終了後、減圧下に脱
水処理を行ってもよく、又そのまま含水状態のままでも
よい。得られたノボラックの平均分子量は、１００〜３
００程度の液状ノボラックである。フェノール１モルに
対してホルマリン０．１モル未満では未反応フェノール
モノマーがヘキサメチレンテトラミン（以下ヘキサミン
と称す）との錯体を形成し、白沈を生じ、一液化ができ
ない。又、ホルマリン０．４モル超であるとほとんどノ
ボラックの水溶性が失われるため、溶媒としてのメタノ
ールの必要量が増加し経済的かつ有害性の見地から好ま
しくない。

【００１０】本発明のヘキサミンの量は、前記ノボラッ
ク１０重量部に対して、ヘキサミンを２．５〜４．５重
量部、好ましくは３〜４重量部を用いる。

【００１１】ノボラック１０重量部に対して、ヘキサミ
ン２．５重量部未満では、樹脂硬化反応が不十分であ
り、４．５重量部超では、ノボラックを架橋反応させる
に充分以上のホルマリン源量となり、経済的に無意味で
ある。本発明に用いられる溶剤は、１０〜５０％メタノ
ール含有水溶剤であり、使用量は７５〜９５重量％であ
る。メタノール含有水溶剤７５重量％未満では樹脂濃度
が高くなり、樹脂含浸が木材全体に均一に含浸されず、
また９５重量％超では、樹脂濃度が低くなりすぎて、樹
脂の含浸率が低下する。このように用いられる溶液の樹
脂濃度は、木材中の樹脂含浸率に関わり、所定の含浸率
に応じて適宜決定される。溶液中のメタノール含有量
は、低分子フェノール樹脂を水に均一に溶解させるため
に用いるもので、メタノール１０％未満では樹脂を溶媒
中に均一溶解することが困難なため、好ましくなく、又
５０％超では、経済性の面から好ましくない。又メタノ
ールを溶媒として使用する利点として、木材に含浸後、
先にメタノールが揮発する事により、樹脂が水に不溶化
となり、水分乾燥時に樹脂が木材中に固定され、均一な
含浸状態を保ち得ることである。

【００１２】次に、本発明の硬化反応は、ヘキサミンを
硬化剤に使用するため、ヘキサミンの分解反応時に発生
するアンモニアが硬化反応の触媒として作用し、無触媒
で行なえるが、更に硬化時間を短縮する目的で塩酸、蓚
酸、リン酸等の酸性化合物をノボラックに対して１〜１
０重量％用いてもよいが、好ましくは、弱酸性物質、更
に好ましくは、熱で分解しうる蓚酸の如き酸が好まし
い。強酸触媒の場合、硬化速度は早くすることができる
が、残存触媒による木材の変質や変色等の問題があり、
好ましくない。

【００１３】本発明の木材改質用組成物を用いて、木材
を改質するには、減圧含浸、常圧含浸或いは加熱加圧含
浸等の各種含浸方法が可能な減圧加圧加熱できる含浸機
を用いて、木材中に前記木材改質用組成物を注入含浸さ
せ、次いで風乾或いは６０℃以下の低温で予備乾燥す
る。この際まず組成物中のメタノールが蒸発する事によ
って、ノボラックが不溶性となり木材中に固定され、木
材中に樹脂が均一に含有される。

【００１４】含浸時間は数十分〜数十時間、処理圧力は
３０mmHg〜１０Kg／cm² 、処理温度は常温〜７０℃であ
る。含浸条件は、木材の種類により異なるため適宜木材
種により、適正な条件を選択することが好ましい。

【００１５】次に、予備乾燥された樹脂含浸木材を１０
０〜１５０℃の熱風乾燥機に入れ反応硬化させる。反応
時間は数時間〜数十時間であり、反応触媒の有無及び木
材の大きさや厚さにより適宜変えられる。反応温度が低
い場合は、反応時間が長くなり実用的でない。又、反応
温度が高すぎる場合は、木材の組成に悪影響を与える恐
れがあるので好ましくない。

【００１６】木材に対する樹脂の含浸率は、使用用途に
よって異なるが、寸法安定性、耐朽性等の物性を改質す
るためには５〜４０重量％（含浸樹脂量／未処理木材重
量×１００）に成るよう調整されることが好ましい。

【００１７】

【作用】従来の木材改質法であるレゾール型フェノール
樹脂を含浸させる方法では、注入時間や硬化時間が長
く、コスト高になるばかりでなく、残存触媒による木材
の変質変色等の物性においても問題があった。また、２
液タイプの場合は、含浸工程が煩雑になる問題もあっ
た。本発明の組成物を用いると、注入される溶液の粘度
が極端に低いため注入時間が従来の数分の一に短縮され
る。また、硬化時間においても、ヘキサミン‐ノボラッ
ク反応のため、レゾール反応にくらべ数分の一に短縮さ
れ、製造コストの低減が可能となる。更に、用いられる
触媒が無いか、分解性のため木材の組織に対しての化学
変化を伴わず木材の持つ特性の劣化を最小限に止めると
共に、フェノール樹脂の変色も防止できる。加えて、本
発明に於いて生成されるノボラックの硬化物の骨格の中
に窒素化合物が含有されるため、樹脂の変色防止に更に
効果があるばかりでなく、樹脂自体の撥水性が高く、吸
湿特性にも優れた改質木材を得ることができる。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明するが、本発明
はこの実施例によって何等限定されるものではない。 （製造例１）２０ｌフェノール反応釜に、フェノール１
０Kgと３７％ホルマリン２．５Kg（モル比約０．３）と
蓚酸１００ｇを投入し、還流下で５時間反応させた。反
応終了後、ホルマリンが検出されないことを確認した。
この樹脂を含浸用樹脂として用いた。 （製造例２）製造例１の３７％ホルマリン量を０．９Kg
（モル比約０．１）に変える以外同様な方法で含浸用樹
脂を得た。

【００１９】（実施例１）含浸用ノボラック２．８Kg、
ヘキサミン１Kg、水１１Kg、メタノール８Kg、蓚酸０．
１Kgを混合溶解して含浸溶液を調製した。粘度は５cp／
20℃であった。減圧加圧加熱できる含浸機に、１００mm
径、長さ５００mmの杉材を入れ、６５０mmHgまで減圧し
２時間脱気した後、調製された含浸溶液を投入し、次い
で、１０Kg／cm² まで加圧し５時間含浸した。処理前の
杉材の重量に対し、含浸後は約３倍の重量に成った。上
記含浸処理された杉材を含浸機より取り出し、温度３０
℃湿度４０％の雰囲気に処理前の杉材の重量に対し、
１．５倍程度になるまで放置した。次いで、１３０℃の
熱風乾燥機に入れ８時間反応硬化を行いフェノール樹脂
処理改質杉材を得た。

【００２０】（実施例２）含浸用ノボラック４．２Kg、
ヘキサミン１．２Kg、水１３Kg、メタノール６Kg、蓚酸
０．１Kgを混合溶解して含浸溶液を調製した。粘度は７
cp／20℃であった。減圧加圧加熱できる含浸機に、１０
０mm径、長さ５００mmの杉材を入れ、６５０mmHgまで減
圧し２時間脱気した後、調製された含浸溶液を投入し、
次いで、１０Kg／cm² まで加圧し５時間含浸した。処理
前の杉材の重量に対し、含浸後は約３倍の重量に成っ
た。 （実施例３）含浸用ノボラック２．８Kg、ヘキサミン１
Kg、水１４Kg、メタノール５Kgを混合溶解して含浸溶液
を調製し、実施例１と同様な方法で、フェノール樹脂処
理改質杉材を得た。上記含浸処理された杉材を含浸機よ
り取り出し、温度３０℃湿度４０％の雰囲気に処理前の
杉材の重量に対し、１．５倍程度になるまで放置した。
次いで、１３０℃の熱風乾燥機に入れ８時間反応硬化を
行いフェノール樹脂処理改質杉材を得た。

【００２１】（比較例１）フェノールとホルマリンのモ
ル比が１：１．２、苛性ソーダ２％の触媒でレゾールを
縮合した。分子量は１８５であり、未反応フェノールを
１０％含有した濃度６０％の物を得た。この物に更に苛
性ソーダ１０％と水１００％を加え、濃度３０％、粘度
４０cps/20℃になるように調製された注入用レゾールを
得た。減圧加圧加熱できる含浸機に、実施例１と同様な
含浸条件で杉材の処理を行った上記含浸処理された杉材
の表面をメタノールで洗浄して、水分調整後、１３０℃
で８時間反応硬化を行い、フェノール樹脂含浸改質木材
を得た。尚、含浸終了後のレゾールの分子量は３１０、
粘度は２５０cps/20℃と経時変化して、再利用は困難で
あった。 （比較例２）フェノールモノマーとヘキサミンとを、３
０％メタノール水溶液に混合したが白沈をおこし溶液と
はならなかった。 （比較例３）モル比０．６モルのノボラック樹脂を製造
し、５０％メタノール水溶液に混合したが完全には溶解
できなかった。 （比較例４）実施例１のヘキサミン量を０．４Kgに変え
る以外、同様な方法で、フェノール樹脂処理改質杉材を
得た。 実施例１〜３と比較例１〜４の含浸効果条件及び物性を
表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【発明の効果】本発明の組成物を使用すれば、木材に注
入し易い低粘度の溶液であり、又ヘキサン‐ノボラック
反応によるため短時間に硬化反応が終了し、これを乾
燥、反応硬化させることにより、安価に木材の寸法安定
性、耐朽性、機械特性を改善した改質木材が得られ、変
色も少ない。経済上の効果は極めて顕著である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フェノール１モル対し、ホルマリン０．
   １〜０．４モルの低モル比ノボラック型フェノール樹脂
   ５〜２５重量％と、該ノボラック型フェノール樹脂１０
   重量部に対して、２．５〜４．５重量部のヘキサメチレ
   ンテトラミンと、１０〜５０重量％のメタノール含有水
   溶剤７５〜９５重量％とからなる木材改質用組成物。
2. 【請求項２】 硬化触媒として酸性化合物を配合してな
   る請求項１記載の木材改質用組成物。