JPH0686042B2 - 樹脂含浸木材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱で溶かした熱可塑性樹脂を表面に浸透させ
ることにより、木材の表面硬度、耐摩耗性、耐クラック
性、耐久性などを改質するようにした樹脂含浸木材の製
造方法に関するものである。

［従来の技術］ 木材に合成樹脂を複合させるために従来から用いられて
いる方法として、重合前の樹脂を木材に含浸させた後
に、木材中でその樹脂を重合硬化させる方法（以下、WP
C法という。）がある。

しかしながら、このWPC法では、製造工程数が多く、複
雑で、設備も大がかりになり、特に重合反応の完結には
時間が長くかかり、生産性が悪かった。また、重合前の
樹脂は、有害、爆発性のものが多く、作業上において危
険性が非常に高いという問題もあった。

この重合型のWPC法のほかに、分散型の方法がある。す
なわち、すでに重合が完了したポリマーを液中に分散さ
せたエマルジョンまたはラテックスを木材に含浸させた
後、ポリマーを分散させていた液を蒸発させ、木材中に
樹脂を固定する方法である。

しかし、この方法も、製造工程数が多く複雑で、設備が
大がかりになるばかりでなく、特にポリマーを分散させ
た液を蒸発させる乾燥工程に時間がかかり、またポリマ
ーを分散させる液は本体不必要なものであるため、その
分コストがかかり、樹脂の含浸量も低いという欠点があ
った。

一方、このような重合型や分散型のWPC法を用いてWPC化
された表面単板を合板などの基材に貼った製品が製造さ
れている。この製造工程では、表面単板を基材に貼った
うえでWPC化処理を行うと、その処理に伴って剥離等の
問題が生じるため、先ず、表面に貼るべき単板を樹脂注
入装置に入れて注入操作を行い、しかる後に、樹脂含浸
された単板を合板などの基材に貼るという方法がとられ
ている。

しかし、この方法はバッチ式であって、生産性が悪く、
また貼り加工の際には、単板がWPC処理されているため
に、接着性が悪いという問題があった。

さらに、特開昭61-31205号公報に開示されているよう
に、木材表面層を熱ロールで圧縮すると同時にポリオレ
フィンフィルムをコーティングする方法がある。

しかし、この方法では、次のような欠点がある。

フィルムは固体であり、これを含浸させるには大きな
圧力と時間をかけなければならず、そのためのエネルギ
ーを必要とする。また、大きな圧力により木材表面の組
織が潰れてしまう可能性がある。

樹脂の含浸量は、フィルムの厚さに限られ、さらに多
くの樹脂を含浸させようとすると、より大きな圧力と時
間をかけなければならず、そうなれば、表層以外の木材
全体が圧縮されてしまう。

熱圧によりフィルムが縮れて木材表面上の樹脂の分布
が不均一になる。

加圧により木材を圧縮した後、復元するので、寸法精
度を出すのが難しい。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の技術的課題は、簡単な設備で容易に製造するこ
とができ、しかも樹脂を木材表面に均一な分布で含浸さ
せるようにした樹脂含浸木材の製造方法を得ることにあ
る。

［課題を解決するための手段及び作用］ 上記課題を解決するための本発明の第１の方法は、木材
の表面に、熱で溶かした熱可塑性合成樹脂をコーティン
グし、その合成樹脂を流動性が高い温度に加熱保持して
木材表面に浸透させることを特徴とするものである。

本発明の第２の方法は、木材の表面に、熱で溶かした熱
可塑性合成樹脂をコーティングし、その上に熱板をあて
ることにより、その合成樹脂を流動性が高い温度に加熱
保持し、これを複数回繰返すことにより、木材表面に所
要厚さに熱可塑性合成樹脂を浸透させることを特徴とす
るものである。

また、本発明の第３の方法は、木材を熱で溶かした熱可
塑性合成樹脂の中に浸漬し、その合成樹脂を流動性が高
い温度に加熱保持して木材表面に浸透させることを特徴
とするものである。

特に、合板などの基材と樹脂含浸した表面単板から構成
されるものを製造する場合には、樹脂を含浸する木材と
して、予め基材表面に単板を貼った材料を用い、上記第
１ないし第３のいずれかの方法によって、表面単板に樹
脂含浸された木材を製造することができる。

さらに具体的に説明すると、本発明に係る樹脂含浸木材
の製造方法は、基本的には、木材の表面に、熱で溶かし
た熱可塑性合成樹脂を流動性が高い温度に加熱保持して
接触させ、その合成樹脂を木材表面に浸透させることに
より、木材の表面硬度、耐摩耗性、耐クラック性、耐久
性などの改質を行うものである。

上記本発明の方法は、二つの段階に分けることができ
る。第１段階は、熱可塑性合成樹脂を木材に接触させる
ために熱で溶かして適切な流動性を有する液状にする工
程であり、第２段階は、その合成樹脂を木材に浸透させ
る工程である。

上記第１段階において使用する合成樹脂としては、各種
の熱可塑性合成樹脂を選択的に使用することができる
が、加熱した場合に高い流動性を得られるものが特に有
効であり、一般的には、ポリプロピレン、低分子量ポリ
プロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、AS樹脂等が
用いられる。

それらの熱可塑性合成樹脂は、樹脂の種類や、それを含
浸させるべき木材の種類、性状に応じて、浸透に必要な
流動性が得られるような温度にまで加熱する。この加熱
により合成樹脂の流動性が高くなるほど、第２段階で樹
脂が木材に含浸し易くなる。木材に容易に浸透する樹脂
の流動性とは、例えば、松にポリプロピレンを浸透させ
る場合は、その粘度が10〜20dPa・ｓ程度である。

樹脂の流動性は、主として樹脂の温度によって支配され
る。従って、一般的には、上記樹脂を、融解終了点以上
であって、木材に浸透するに十分な流動性になるまで加
熱することが必要である。また、樹脂を成形温度以上の
高温に加熱すると、樹脂が変質して初めの樹脂とは流動
性等の性質も変化することがある。

例えば、ポリプロピレンの場合は、260〜300℃の高温で
加熱すると、分解して流動性が非常に高くなる。すなわ
ち、分解によって樹脂の種類が変わり、平均分子量が小
さくなる。そして、分解度が大きくなるほど流動性が高
くなる傾向にある。従って、予め流動性が高い低分子量
のポリプロピレンを用いることにより、加熱温度を低く
することもできる。

一方、ポリエチレンの場合は、高温に加熱すると、樹脂
が分解せずに架橋し、逆に流動性が低くなる。従って、
最も流動性が高くなる温度を選択するべきである。

なお、必要以上に樹脂を加熱すると、樹脂が過度の分解
等により劣化することになるので、樹脂温度は、表面硬
度、耐摩耗性、耐クラック性などの製品の所要性能を落
とさない範囲内にする必要がある。

加熱した合成樹脂を木材に浸透させる第２段階において
は、第１段階で溶かした樹脂をその融解終了点以上で木
材が炭化する温度未満に保持し、それによって木材に樹
脂を容易に浸透させ得る程度の高い流動性に保持する必
要がある。この第２段階での樹脂の融解終了点は、第１
段階における樹脂の融解終了点と必ずしも一致しない。

また、第２段階での樹脂の温度も、第１段階における樹
脂の加熱温度とは必ずしも一致しない。例えば、先に説
明したように、第１段階においてポリプロピレンを300
℃で融解分解することにより低分子化しておくと、第２
段階では、200℃で浸透させても効果的な浸透を行うこ
とができるが、最初からポリプロピレンを200℃までし
か加熱しないで浸透させると、流動性が低くて効果的な
処理を行うことができない。

木材と融解した熱可塑性合成樹脂の接触は、第１図A,B
に例示するように、木材１の表面にその融解樹脂２をコ
ーティングし、その上に所要の温度に加熱された熱板３
をあてて、樹脂を流動性が高い状態に保持し、木材表面
に樹脂含浸層1aを形成するとか、第２図に例示するよう
に、加熱槽４中における所要温度の融解樹脂２の中に木
材１を浸漬し、あるいは第３図に示すように木材１の一
部のみを融解樹脂２に浸漬し、その合成樹脂を流動性が
高い状態に保持して木材表面に浸透させるなどの手段を
採用することができる。また、このような手段以外に
も、例えば、融解樹脂をコーティングした木材の表面を
熱ロール（圧縮するものではない）を用いて加熱した
り、マイクロ波等で上記木材自体を加熱したりする手段
を用いてもよい。

なお、木材に浸透性向上の前処理（例えば、アルカリや
過酸化水素での処理）をしたものを用いると、含浸が容
易になるため、ある程度流動性が低い状態でも木材に樹
脂を浸透させることができる。

このような樹脂含浸木材の製造方法によれば、特に、表
面硬度が低い比較的低強度の木材に有効であり、それら
の木材の表面硬度、耐摩耗性、耐クラック性、耐久性な
どを効果的に改質することができる。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を示す。

《実施例１》 木材の種類：松板材、杉板材、厚さ0.35mmの檜単板を合
板に貼ったもの、及び松集成材の４種類 ポリプロピレン成形用粉末を300℃で溶かし、これを木
材の表面に１cm²当たり、0.1gコーティングし、その上
から200℃に熱した熱板を２分間あてた。この操作を５
回繰返し、最後に表面に残ったポリプロピレンをまだ熱
いうちに除去した。

このようにして、木材表面に均一に樹脂が含浸された樹
脂含浸木材を得た。この樹脂含浸木材についての試験結
果を第１表及び第２表に示す。

第１表は、この実施例１、並びに次に説明する実施例２
及び３により得られた樹脂含浸木材について、JIS Z 21
17に準じて行った硬さ試験の結果を、含浸前のものとの
比較において示している。この試験結果によれば、樹脂
含浸木材の硬さが十分に改善されていることがわかる。

また、第２表は、この実施例１により得られた樹脂含浸
木材について、テーバー式の摩耗試験を行った結果を、
含浸前のものとの比較において示している。この試験結
果によれば、樹脂含浸木材の耐摩耗量が十分に改善され
ていることがわかる。

さらに、この実施例１により得られた樹脂含浸木材につ
いて、速乾性インキとクレヨンで線を引き、４時間放置
した後にシンナーで拭き取るという汚染性の試験を行っ
たところ、殆どきれいに拭き取ることができた。

《実施例２》 木材の種類：松板材、杉板材、及び厚さ0.35mmの檜単板
を合板に貼ったもの３種類 ポリプロピレン成形用粉末と低分子量ポリプロピレン粉
末を３対１の割合で混合したものを300℃で溶かし、こ
れを木材の表面にコーティングし、その上から200℃に
熱した熱板を２分間あてた。この操作を５回繰返し、最
後に表面に残った樹脂をまだ熱いうちに除去した。得ら
れた樹脂含浸木材についての試験結果を第１表に示す。

《実施例３》 木材の種類：松板材、杉板材、及び厚さ0.35mmの檜単板
を合板に貼ったもの３種類 ポリスチレン成形用ペレットを350℃で溶かし、これを
木材の表面に１cm²当たり、0.3gコーティングし、その
上から220℃に熱した熱板を３分間当てた。また、この
操作を５回繰返した。得られた樹脂含浸木材についての
試験結果を第１表に示す。

《実施例４》 木材の種類：松集成材 ポリプロピレン成形用粉末にプラスチック着色顔料ベン
ガラを１％混合したものを300℃で溶かし、これを松集
成材の表面に１cm²当たり、0.1gコーティングし、その
上から200℃に熱した熱板を２分間あてた。この操作を
５回繰返し、最後に表面に残ったポリプロピレンをまだ
熱いうちに除去した。このようにして、着色された樹脂
含浸木材を得た。

《実施例５》 木材の種類：松単板（厚さ5mm）を水酸化ナトリウム１
％水溶液中に５時間浸漬し、さらに30％過酸化水素水に
３時間浸漬した後、水洗し、、乾燥させたもの ポリプロピレン成形用粉末を200℃で溶かし、これを上
記松単板の表面に１cm²当たり、0.1gコーティングし、
その上から170℃に熱した熱板を２分間あてた。また、
この操作を４回繰返し、最後に表面に残ったポリプロピ
レンをまだ熱いうちに除去した。

このようにしてポリプロピレンが表面に含浸された樹脂
含浸木材は、高い硬度を示し、耐摩耗性にすぐれてい
た。

《実施例６》 木材の種類：松板材、及び厚さ2mmの楢単板の合板に貼
ったものの２種類 ポリプロピレン成形用粉末を300℃で加熱して溶かし、
これを230℃に設定された電気ホットプレート上のアル
ミニウムバットの中に深さ5mmまで充填し、その中に上
記木材を浸漬した。所要時間の後、木材の樹脂の中から
取出し、表面に残った樹脂を除去した。

このようにして、木材表面に均一に樹脂が含浸された樹
脂含浸木材を得た。この樹脂含浸木材についてのバーコ
ール硬度試験の結果及び含浸深さを第３表に示す。

また、この実施例６により得られた樹脂含浸木材につい
て、150mm×150mmの大きさの試験片で80℃の恒温器中に
２時間放置した後、−20℃の恒温器中に２時間放置する
行程を２回繰返すという寒熱繰返し試験を行い、表面割
れについて観察した。この結果を含浸前のものとの比較
において、第４表に示す。この試験結果によれば、樹脂
含浸木材の耐クラック性が十分に改善されていることが
わかる。

《実施例７》 木材の種類：松板材（厚さ7.5mm） 低密度ポリエチレン成形用粉末を350℃で加熱して溶か
し、これを230℃に設定された電気ホットプレート上の
アルミニウムバットの中に深さ4mmまで充填し、その中
に上記松板材を浸漬した。所要時間の後、松板材の樹脂
の中から取出し、表面に残った樹脂を除去した。

バーコール硬度試験の結果及び含浸深さを第５表に示
す。

［発明の効果］ 以上に詳述した本発明によれば、すでに重合が完了した
熱可塑性樹脂を用いるので、有害性、爆発性の危険がな
い。

しかも、従来の重合型や分散型の方法に比して、重合反
応工程や乾燥工程というやっかいな工程の必要がなく、
温度の変化による樹脂の状態変化を利用した方法である
ため、生産時間を短縮することができる。

また、熱可塑性合成樹脂を熱で溶かして液状にした後、
木材に浸透させるので、木材表面に均一にしかも容易に
含浸させることができる。

このようにして得られた樹脂含浸木材は、樹脂が木材表
面中に含浸されているので、表面硬度が高く、耐摩耗性
・耐クラック性・耐汚染性にすぐれている。

さらに、合板などの基材と樹脂含浸した表面単板から構
成されるものの製造においては、貼り加工の後に樹脂含
浸の処理ができるので、フロー方式での製造も可能であ
り、基材と表面単板との接着も樹脂含浸前であるため問
題なく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図A,Bは、本発明に係る樹脂含浸木材の第２の製造
方法について説明するための断面図、第２図及び第３図
は第３の方法について説明するための断面図である。 １……木材、1a……樹脂含浸層、 ２……融解樹脂、３……熱板、 ４……加熱槽。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】木材の表面に、熱で溶かした熱可塑性合成
   樹脂をコーティングし、その合成樹脂を流動性が高い温
   度に加熱保持して木材表面に浸透させることを特徴とす
   る樹脂含浸木材の製造方法。
2. 【請求項２】木材の表面に、熱で溶かした熱可塑性合成
   樹脂をコーティングし、その上に熱板をあてることによ
   り、その合成樹脂を流動性が高い温度に加熱保持し、こ
   れを複数回繰返すことにより、木材表面に所要厚さに熱
   可塑性合成樹脂を浸透させることを特徴とする樹脂含浸
   木材の製造方法。
3. 【請求項３】木材を熱で溶かした熱可塑性合成樹脂の中
   に浸漬し、その合成樹脂を流動性が高い温度に加熱保持
   して木材表面に浸透させることを特徴とする樹脂含浸木
   材の製造方法。
4. 【請求項４】樹脂を含浸する木材が、予め基材表面に単
   板を貼った材料であることを特徴とする請求項１ないし
   ３のいずれかに記載の樹脂含浸木材の製造方法。