JPH0671617A

JPH0671617A - 改質木材の製法

Info

Publication number: JPH0671617A
Application number: JP22760892A
Authority: JP
Inventors: Arihiro Adachi; 有弘足立; Hiroaki Usui; 宏明碓氷; Hiroyuki Ishikawa; 博之石川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1992-08-26
Filing date: 1992-08-26
Publication date: 1994-03-15

Abstract

(57)【要約】【目的】原料木材の厚さが厚くても、木材内部まで均
一にホルマール化反応させることができ、しかもその反
応率が高いため、変色がなく、寸法安定性など各性能に
優れた改質木材の製法を提供する。【構成】木材をホルムアルデヒド誘導体蒸気と酸触媒
存在下、常圧ないし加圧下で加熱する改質木材の製法で
あって、反応容器内の圧力を調整する方法が、ホルムア
ルデヒド誘導体蒸気圧と酸触媒蒸気圧および他の気体の
導入によることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、住宅設備、建築材料
等として用いられる改質木材の製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】木材に寸法安定性を付与する技術の一つ
として、ホルマール化処理が古くから行われている。ホ
ルマール化は、ホルムアルデヒドにより、木材成分の水
酸基間を架橋するものであり、５〜１０％程度の低い重
量増加率で５０〜６０％の高い寸法安定性を得る方法と
して有効である。

【０００３】従来のホルマール化処理法は、ホルムアル
デヒド源として、パラホルムアルデヒド、トリオキサ
ン、テトラオキサン等を用い、反応触媒として塩化水
素、二酸化硫黄、塩化鉄、塩化マグネシウム、塩化アン
モニウム等の塩化物、硫酸鉄等の硫酸塩などを用い、気
相、液相下で８０〜１２０℃で加熱するものであった。
特に、ホルムアルデヒド源としてトリオキサン、テトラ
オキサンを用い、触媒として二酸化硫黄、さらに、ホル
ムアルデヒドへの分解促進助触媒として硫酸鉄等を用い
て気相処理を行った場合、酸による変色や強度劣化が小
さいとされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来処理は、減圧状態
でホルムアルデヒド誘導体を加熱し、木材内に気体を浸
透、拡散させる方法であり、ホルムアルデヒド誘導体の
濃度は２０モル／ｍ³以下、反応容器容積当たりの木材
処理容積は約０．００５という低いものであった。この
方法で処理を行った木材は、木材表面から内部に２〜３
ミリ程度までしか反応が生じず、また、反応率も低いた
め、特に材厚が厚くなると十分な性能が得られないとい
う欠点を持っていた。また、同条件下で反応容器容積当
たりの木材量を増やした場合、木材当たりのホルムアル
デヒド誘導体量が相対的に低くなるため、十分な性能が
得られず、変色が大きくなることが問題となっていた。

【０００５】そこで、この発明は、原料木材の厚さが厚
くても、木材内部まで均一にホルマール化反応させるこ
とができ、しかもその反応率が高いため、変色がなく、
寸法安定性など各性能に優れた改質木材の製法を提供す
ることを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明にかかる改質木材の製法は、木材をホル
ムアルデヒド誘導体蒸気と酸触媒存在下、常圧ないし加
圧下で加熱する改質木材の製法であって、反応容器内の
圧力を調整する方法が、ホルムアルデヒド誘導体蒸気圧
と酸触媒蒸気圧および他の気体の導入によることを特徴
とする。

【０００７】以下に具体的にその手段について述べる。
まず、この発明に用いられる改質のための原料木材とし
ては、特に限定されず、原木丸太、製材品、スライス単
板、合板等が例示される。それらの樹種等についても限
定されることはない。木材は余分な水分を取り除き、適
度な含水率に調整を行う必要がある。これは、ホルマー
ル化時に余分な水分があると、ホルムアルデヒドモノマ
ーが水分により重合しオキシメチレン鎖となりやすく、
そのような場合は寸法安定性への効果が小さくなり、ま
た、酸触媒との作用により木材の変色が大きくなるため
である。含水率は、１０％以下が望ましい。

【０００８】ホルムアルデヒド供給剤としては、パラホ
ルムアルデヒド、トリオキサン、テトラオキサンなどを
用いることが可能であるが、これらのうち１種または２
種以上を用いても良い。トリオキサン、テトラオキサン
の場合、固体ではホルマリン臭がなく、また容易に昇華
し、分解時にホルムアルデヒドモノマーが得やすいとい
う利点を有するため、トリオキサン、テトラオキサンを
用いることが望ましい。

【０００９】用いられる濃度は、誘導体が分解してホル
ムアルデヒドモノマーになった場合で３０〜３００モル
／ｍ³（反応容器容量）であることが望ましい。ホルム
アルデヒド誘導体蒸気の生成方法は、固体の誘導体を反
応容器内で揮発させてもよいし、あるいはすでに揮発さ
せた蒸気を導入してもよい。ホルマール化触媒として
は、塩化水素、塩化亜鉛、塩化鉄等の塩化物、硫酸鉄等
の硫酸塩、及び、ホウ酸とそれらの塩、二酸化硫黄等の
酸触媒を用いることができる。二酸化硫黄を用いれば、
ホルムアルデヒドと水と反応してヒドロキシメチルスル
ホン酸を生じ、これが有効に架橋を促進し、また、弱酸
であるため、処理後の強度劣化が小さいとされており、
これを用いることが望ましい。濃度としては、３０モル
／ｍ³（反応容器容量）以下が望ましい。

【００１０】酸触媒の導入は、気体の場合はボンベから
の導入となるが、固体の場合は木材とともに反応容器内
に設置しておけばよい。処理方法は、まず、あらかじめ
加熱した反応容器内に、木材、ホルムアルデヒド誘導
体、必要であれば酸触媒を入れて密閉した後、真空ポン
プを用いて減圧状態にする。減圧度は３００torr以下が
望ましい。また、ホルムアルデヒド誘導体を蒸気として
導入する場合は、木材を入れ密閉した後に容器内に導入
する。

【００１１】次に、酸触媒として二酸化硫黄等を所定量
入れ、所定時間容器を加熱する。加熱温度は９０〜１２
０℃が望ましく、反応時間は特に限定されない。加圧の
方法は、ホルムアルデヒド誘導体及び酸触媒蒸気による
蒸気圧だけでもよいし、あるいは外部から他の気体を導
入してもよい。用いられる気体としては、空気あるいは
窒素が望ましい。また、他の気体は、ホルムアルデヒド
誘導体を固体として用いた場合は、ホルムアルデヒド誘
導体が十分揮発した後に、外部から導入することが望ま
しい。つまり、処理開始後、反応容器内の温度が所定温
度になってから、空気や窒素を導入することが望まし
い。

【００１２】これらの方法により、反応容器内の到達圧
力を７６０〜３０００torrに調整し、加圧状態で処理を
行う。次に、所定時間加熱し反応させた後、反応容器内
の気体を加熱下で減圧排気する。この排気を十分行うこ
とにより、木材内の未反応気体をほとんど取り除くこと
ができる。以上の工程から、改質木材が得られる。

【００１３】

【作用】この発明によれば、木材を、反応容器内の圧力
が７６０〜３０００torrの加圧状態下で処理することに
より、内部まで均一にホルマール化が可能となるため厚
板処理が可能となり、さらに、反応率が向上するため各
性能が向上する。得られた処理材は、例えば、寸法安定
性、耐水性、耐侯性、防汚染性、防腐性などに優れ、ま
た美観においても変色がなく木質感を有するものであ
る。

【００１４】また、空気あるいは窒素で加圧する方法
は、従来処理よりも低い薬剤濃度で十分な性能が得ら
れ、また、処理時間の短縮にも効果があるため、生産性
の向上、コストの削減が可能となる。

【００１５】

【実施例】次に、この発明を実施例と比較例によってさ
らに具体的に説明する。 −実施例１− ほぼ乾燥状態にある幅１８０mm×厚さ２mm×長さ４００
mmの木材単板１５枚を、あらかじめ昇温した加圧可能な
２０リットル容積の反応容器に入れ、反応容器内にトリ
オキサンを、ホルムアルデヒドに換算して反応容器容積
当たり１００モル／ｍ³ 、硫酸第二鉄を０．３モル／ｍ
³ 入れる。次に、容器を密閉し、容器内を真空ポンプを
用いて減圧状態（５０ｍｍＨｇ）にする。その後すぐ
に、ＳＯ₂を反応容器容積当たり５．０モル／ｍ³ 導入
する。その後、温度を１００℃で１６時間保持した。反
応処理途中で空気あるいは窒素を導入し、８時間加圧し
た。最後に、容器内の残留ガスを十分に減圧排気し、改
質木材を得た。

【００１６】−実施例２〜４− 実施例１と同じ方法で処理を行った。反応条件は表１に
示した。 −比較例− 反応条件は表１に示した。容器内圧力は１気圧以下であ
った。

【００１７】

【表１】

【００１８】なお、表１中、薬剤については、濃度単位
を、モル／ｍ³で表した。トリオキサンについてはホル
ムアルデヒドに分解した場合の濃度で表した。反応時間
については、矢印の前が加熱処理した時間、後が気体を
注入し加圧した時間である。上記の実施例及び比較例で
得られた改質木材について、飽水処理及び全乾処理を行
い、それぞれ重量、寸法を求めた。それらの値から、以
下の式より、含浸率、抗膨潤能（ＡＳＥ）を求めた。

【００１９】含浸率（％）＝｛（Ｗ₂−Ｗ₁）／Ｗ₁｝×１００Ｗ₁：未処理木材の全乾重量Ｗ₂：処理木材の全乾重量抗膨潤能（％）＝｛（Ｓ₁−Ｓ₂）／Ｓ₁｝×１００Ｓ₁：未処理木材の膨潤率Ｓ2 ：処理木材の膨潤率また、５０mm×１００mm×３０mm寸法のブロックを処理
し、処理材の表層から何ミリまで処理されているかをク
ロモトープ酵法によるホルマリン量分析で求めた。

【００２０】以上の結果を表２に示した。

【００２１】

【表２】

【００２２】表２にみるように、実施例１〜４は比較例
に比べて、木材の内部までホルマール化されており、厚
板処理が可能であることがわかる。また、含浸率、抗膨
潤能も向上している。

【００２３】

【発明の効果】この発明にかかる改質木材の製法によれ
ば、木材内部まで均一にホルマール化され、反応率が向
上する。そのため、厚板処理が可能となり、変色がな
く、寸法安定性、耐水性、耐侯性、防汚染性、防腐性等
の各性能に優れた改質木材を得ることができる。

【００２４】空気あるいは窒素で加圧する方法は、従来
処理よりも低い薬剤濃度で十分な性能が得られ、処理時
間が短縮できるので、生産性の向上、コストの削減が可
能となる。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年１１月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】

【表２】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】木材をホルムアルデヒド誘導体蒸気と酸
触媒存在下、常圧ないし加圧下で加熱する改質木材の製
法であって、反応容器内の圧力を調整する方法が、ホル
ムアルデヒド誘導体蒸気圧と酸触媒蒸気圧および他の気
体の導入によることを特徴とする改質木材の製法。
【請求項２】反応容器内到達圧力が７６０〜３０００
torrの範囲にある請求項１記載の改質木材の製法。
【請求項３】ホルムアルデヒド誘導体蒸気の導入が、
反応容器内での固体からの揮発および／または外部から
の揮発ガスの導入による請求項１または２記載の改質木
材の製法。
【請求項４】他の気体の導入が、ホルムアルデヒド誘
導体の揮発後および／またはホルムアルデヒド誘導体蒸
気の導入後である請求項１から３までのいずれかに記載
の改質木材の製法。
【請求項５】他の気体が空気および／または窒素であ
る請求項１から４までのいずれかに記載の改質木材の製
法。
【請求項６】酸触媒に対するホルムアルデヒド誘導体
のモル比がホルムアルデヒドモノマーに換算して１０〜
１００である請求項１から５までのいずれかに記載の改
質木材の製法。
【請求項７】反応容器容積当たりの処理木材容積が
０．０１〜０．２の範囲にあることを特徴とする請求項
１から６までのいずれかに記載の改質木材の製法。
【請求項８】処理温度が９０〜１２０℃の範囲にある
請求項１から７までのいずれかに記載の改質木材の製
法。
【請求項９】原料木材の含水率が繊維飽和点以下であ
る請求項１から８までのいずれかに記載の改質木材の製
法。
【請求項１０】ホルムアルデヒド誘導体が、トリオキサ
ン、テトラオキサンおよびパラホルムアルデヒドからな
る群の中から選ばれた少なくとも１種である請求項１か
ら９までのいずれかに記載の改質木材の製法。
【請求項１１】酸触媒が、二酸化硫黄、塩化水素、塩化
亜鉛、塩化鉄、塩化マグネシウム、塩化アンモニウム、
硫酸鉄、ホウ酸およびホウ酸塩からなる群の中から選ば
れた少なくとも１種である請求項１から１０までのいず
れかに記載の改質木材の製法。