JPH07118971B2 - 木材の改質方法 - Google Patents
木材の改質方法Info
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- JPH07118971B2 JPH07118971B2 JP2066808A JP6680890A JPH07118971B2 JP H07118971 B2 JPH07118971 B2 JP H07118971B2 JP 2066808 A JP2066808 A JP 2066808A JP 6680890 A JP6680890 A JP 6680890A JP H07118971 B2 JPH07118971 B2 JP H07118971B2
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Landscapes
- Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は木材の改質方法に関し、特に木材の寸法安定性
を改善するための改質方法に関する。
を改善するための改質方法に関する。
《従来の技術》 従来、木材中の水酸基をエーテル化又はエステル化する
ことにより木材を改質する方法は古くから知られてお
り、特にエステル化する方法は木材の寸法安定性を高め
る方法として一般的である。
ことにより木材を改質する方法は古くから知られてお
り、特にエステル化する方法は木材の寸法安定性を高め
る方法として一般的である。
しかしながら、この方法によって改質に十分なエステル
化反応を行うためには、極めて長時間を要するという欠
点があった。
化反応を行うためには、極めて長時間を要するという欠
点があった。
一方、エーテル化反応とエステル化反応を交互に行い木
材を可塑化する方法も知られているが、このように、エ
ーテル化反応は一般に木材の寸法安定性の改善には不向
きである。
材を可塑化する方法も知られているが、このように、エ
ーテル化反応は一般に木材の寸法安定性の改善には不向
きである。
《発明が解決しようとする課題》 本発明者等は、簡易でかつ高い寸法安定性を有する改質
木材の製造方法について種々検討した結果、あらかじめ
木材中の水酸基をエポキシ系エーテル化剤でエーテル化
せしめることにより活性度の高い水酸基を新たに生成さ
せ次いで該水酸基をエステル化させることにより木材の
エステル化を短時間に達成することができるとともに、
エーテル化したにもかかわらず水に対する木材細胞の膨
潤度を大きく低下させることができ、これによって木材
の寸法安定性を改善することができることを見出し本発
明に到達した。
木材の製造方法について種々検討した結果、あらかじめ
木材中の水酸基をエポキシ系エーテル化剤でエーテル化
せしめることにより活性度の高い水酸基を新たに生成さ
せ次いで該水酸基をエステル化させることにより木材の
エステル化を短時間に達成することができるとともに、
エーテル化したにもかかわらず水に対する木材細胞の膨
潤度を大きく低下させることができ、これによって木材
の寸法安定性を改善することができることを見出し本発
明に到達した。
従って、本発明の第１の目的は、材質劣化を伴うことの
ない材木の改質方法を提供することにある。
ない材木の改質方法を提供することにある。
本発明の第２の目的は、木材細胞の膨潤度を大きく低下
させることのできる木材の改質方法を提供することにあ
る。
させることのできる木材の改質方法を提供することにあ
る。
本発明の第３の目的は、エステル化による木材の改質を
短時間で行うための方法を提供することにある。
短時間で行うための方法を提供することにある。
《課題を解決するための手段》 本発明の上記の諸目的は、木材中の水酸基をエポキシ系
エーテル化剤でエーテル化度が木材の重量増加率で10〜
15％となるようにエーテル化した後、エーテル化反応に
よって生成した水酸基をエステル化剤でエステル化する
ことを特徴とする木材の改質方法によって達成された。
エーテル化剤でエーテル化度が木材の重量増加率で10〜
15％となるようにエーテル化した後、エーテル化反応に
よって生成した水酸基をエステル化剤でエステル化する
ことを特徴とする木材の改質方法によって達成された。
以下本発明を詳細に説明する。
本発明で使用する木材には特に制限はなく、本発明の改
質方法は全ての木材に対して適用可能である。
質方法は全ての木材に対して適用可能である。
本発明において使用するエポキシ系エーテル化剤として
は、反応後の材質の点からエポキシ系化合物を使用す
る。
は、反応後の材質の点からエポキシ系化合物を使用す
る。
このようなエポキシ化合物としては、例えばエチレンオ
キサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイ
ド、エピクロルヒドリン及びスチレンオキサイド等を挙
げることができる。
キサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイ
ド、エピクロルヒドリン及びスチレンオキサイド等を挙
げることができる。
上記のエポキシ系エーテル化剤を使用して木材をエーテ
ル化するに際しては、通常塩基性物質が触媒として使用
されるが、本発明においては木材に対する膨潤係数が水
よりも大きいアミン系又はアミド系化合物の中から選択
された少なくとも１種以上の化合物を使用することが好
ましい。これらの塩基性化合物は木材中の水酸基とエポ
キシ化合物によるエーテル化の反応触媒として機能する
のみならず木材の膨潤剤としても機能するので、速やか
にエーテル化を行う上で好都合である。
ル化するに際しては、通常塩基性物質が触媒として使用
されるが、本発明においては木材に対する膨潤係数が水
よりも大きいアミン系又はアミド系化合物の中から選択
された少なくとも１種以上の化合物を使用することが好
ましい。これらの塩基性化合物は木材中の水酸基とエポ
キシ化合物によるエーテル化の反応触媒として機能する
のみならず木材の膨潤剤としても機能するので、速やか
にエーテル化を行う上で好都合である。
本発明で使用することのできるアミン又はアミド系化合
物としては、例えば、ｎ−ブチルアミン、ピペリジン、
ピリジン、ジメチルホルムアミド、トリエチルアミン等
を挙げることができる。エポキシ化合物に対するアミン
又はアミド系化合物の混合比率は容量比で70/30〜95/5
の範囲で使用する。エポキシ化合物とアミン又はアミド
系化合物とからなるエーテル化反応溶液による木材の処
理に際しては、木材を反応溶液中に浸漬する等の方法で
行う。上記処理は、エーテル化反応を促進するために、
通常100℃以上に加温して行う。
物としては、例えば、ｎ−ブチルアミン、ピペリジン、
ピリジン、ジメチルホルムアミド、トリエチルアミン等
を挙げることができる。エポキシ化合物に対するアミン
又はアミド系化合物の混合比率は容量比で70/30〜95/5
の範囲で使用する。エポキシ化合物とアミン又はアミド
系化合物とからなるエーテル化反応溶液による木材の処
理に際しては、木材を反応溶液中に浸漬する等の方法で
行う。上記処理は、エーテル化反応を促進するために、
通常100℃以上に加温して行う。
木材のエーテル化度は、反応時間の長短によってコント
ロールすることが可能であり、本発明においては、エー
テル化した後のエステル化処理、更には改質木材の寸法
安定性の向上の観点から、特にエーテル化度を木材の重
量増加率で10〜15％とする。エーテル化度が10％より低
いと、木材中の水酸基のエポキシ基置換度が低いために
その後のエステル化が短時間には進行せず木材の改質度
合いを高くすることが困難である。
ロールすることが可能であり、本発明においては、エー
テル化した後のエステル化処理、更には改質木材の寸法
安定性の向上の観点から、特にエーテル化度を木材の重
量増加率で10〜15％とする。エーテル化度が10％より低
いと、木材中の水酸基のエポキシ基置換度が低いために
その後のエステル化が短時間には進行せず木材の改質度
合いを高くすることが困難である。
逆に、エーテル化度が15％より高いと、その後のエステ
ル化が短時間で過度に進行し、木材に対する（エーテル
化＋エステル化）による重量増加率が極端に高くなって
膨潤度が非常に大きくなる結果、木材の劣化が引き起こ
されるので、強度物性の低下を来す。
ル化が短時間で過度に進行し、木材に対する（エーテル
化＋エステル化）による重量増加率が極端に高くなって
膨潤度が非常に大きくなる結果、木材の劣化が引き起こ
されるので、強度物性の低下を来す。
反応終了後、木材抽出成分及び未反応エポキシ系エーテ
ル化剤の除去を兼ねて熱水及びアセトンにより夫々80
℃、８時間の条件で１回ずつ抽出処理を行った後、加熱
乾燥処理を行う。
ル化剤の除去を兼ねて熱水及びアセトンにより夫々80
℃、８時間の条件で１回ずつ抽出処理を行った後、加熱
乾燥処理を行う。
次いで上記エーテル化反応の際のエポキシ環の開環によ
って生じた水酸基をエステル化剤を用いてエステル化す
る。
って生じた水酸基をエステル化剤を用いてエステル化す
る。
反応に使用するエステル化剤としては、通常水酸基と反
応するものとして知られている公知の化合物の中から適
宜選択して使用することができる。改質後の材質劣化の
観点から、特に無水酢酸を使用することが好ましいが、
例えば、ケテン、酸塩化物等のその他のエステル化剤を
使用しても良い。
応するものとして知られている公知の化合物の中から適
宜選択して使用することができる。改質後の材質劣化の
観点から、特に無水酢酸を使用することが好ましいが、
例えば、ケテン、酸塩化物等のその他のエステル化剤を
使用しても良い。
上記のようなエステル化剤を使用したエステル化反応に
際しては、エーテル化反応に際して使用したものと同様
の塩基性物質を触媒として使用することができる。エテ
スル化剤と塩基性物質の混合比率はエステル化剤60ない
し90重量％に対して塩基性物質40ないし10重量％の範囲
内で使用する。
際しては、エーテル化反応に際して使用したものと同様
の塩基性物質を触媒として使用することができる。エテ
スル化剤と塩基性物質の混合比率はエステル化剤60ない
し90重量％に対して塩基性物質40ないし10重量％の範囲
内で使用する。
エステル化剤とアミン又はアミド系化合物等の触媒とか
らなるエステル化反応溶液による木材の処理に際して
は、木材を反応溶液中に浸漬する等の方法で行うことが
できる。この場合、エステル化反応を促進するために、
通常100℃以上に加温する。
らなるエステル化反応溶液による木材の処理に際して
は、木材を反応溶液中に浸漬する等の方法で行うことが
できる。この場合、エステル化反応を促進するために、
通常100℃以上に加温する。
反応終了後、木材抽出成分、未反応エステル化剤及び生
成した酢酸等の除去を兼ねた熱水及びアセトンにより夫
々80℃、８時間の条件で１回ずつ抽出処理を行った後、
加熱乾燥処理を行い目的とする改質木材を得る事ができ
る。
成した酢酸等の除去を兼ねた熱水及びアセトンにより夫
々80℃、８時間の条件で１回ずつ抽出処理を行った後、
加熱乾燥処理を行い目的とする改質木材を得る事ができ
る。
以上の木材改質反応により、エーテル化反応においては
木材中の水酸基を優先的にエポキシ化合物とのみ反応さ
せ、またエステル化反応においては酸無水物を木材中の
水酸基とエポキシ化合物が反応して生成した水酸基に選
択的に反応させることができる。
木材中の水酸基を優先的にエポキシ化合物とのみ反応さ
せ、またエステル化反応においては酸無水物を木材中の
水酸基とエポキシ化合物が反応して生成した水酸基に選
択的に反応させることができる。
《発明の効果》 以上、詳述した如く、本発明の木材の改質方法によれ
ば、予め木材中の水酸基をエポキシ系エーテル化剤で置
換することにより新たに活性の高い水酸基を生成させ、
この木材中の水酸基とエポキシ化合物が反応して生成し
た活性の高い水酸基をエステル化するので従来のエステ
ル化の場合に比し、エステル化反応の処理時間を著しく
短縮化することができる。
ば、予め木材中の水酸基をエポキシ系エーテル化剤で置
換することにより新たに活性の高い水酸基を生成させ、
この木材中の水酸基とエポキシ化合物が反応して生成し
た活性の高い水酸基をエステル化するので従来のエステ
ル化の場合に比し、エステル化反応の処理時間を著しく
短縮化することができる。
又、エーテル化反応とエステル化反応を併用したことに
よりバルキング効果も増大するので、水に対する木材細
胞の膨潤度が従来より大きく低下し、高い寸法安定性を
得ることができる。更に、エポキシ化合物の注入量を制
御し、木材中の水酸基とエポキシ基を等価にすることに
よって、木材中の水酸基と結合しないエステルオリゴマ
ーの生成を抑制することもできる。
よりバルキング効果も増大するので、水に対する木材細
胞の膨潤度が従来より大きく低下し、高い寸法安定性を
得ることができる。更に、エポキシ化合物の注入量を制
御し、木材中の水酸基とエポキシ基を等価にすることに
よって、木材中の水酸基と結合しないエステルオリゴマ
ーの生成を抑制することもできる。
《実施例》 以下、本発明を実施例により更に詳述するが、本発明は
これによって限定されるものではない。
これによって限定されるものではない。
実施例1. アセトン抽出（80℃、８時間×１回）及び熱水抽出（80
℃、８時間×１回）処理を行ったアガチス四方柾ブロッ
ク材及び米松四方柾ブロック−材（夫々５×35×35mm）
をエピクロロヒドリン95重量部及びトリエチルアミン５
重量部からなるエーテル化反応溶液中に浸漬し、120
℃、8.5kg/cm2の条件で0.5時間エーテル化した後、無水
酢酸70重量部及びピリジン30重量部からなるエステル化
反応溶液中で120℃、0.5時間エステル化を行った。次い
で反応溶液を回収した後、試験片を送風乾燥機により絶
乾状態まで乾燥し、下記の如くして、改質後の重量増加
率（WPG＝Weight Percert Gain）、バルキング率及び抗
膨潤能（ASE＝Anti−Swelling Efficiency）を測定し
た。
℃、８時間×１回）処理を行ったアガチス四方柾ブロッ
ク材及び米松四方柾ブロック−材（夫々５×35×35mm）
をエピクロロヒドリン95重量部及びトリエチルアミン５
重量部からなるエーテル化反応溶液中に浸漬し、120
℃、8.5kg/cm2の条件で0.5時間エーテル化した後、無水
酢酸70重量部及びピリジン30重量部からなるエステル化
反応溶液中で120℃、0.5時間エステル化を行った。次い
で反応溶液を回収した後、試験片を送風乾燥機により絶
乾状態まで乾燥し、下記の如くして、改質後の重量増加
率（WPG＝Weight Percert Gain）、バルキング率及び抗
膨潤能（ASE＝Anti−Swelling Efficiency）を測定し
た。
ここで、Waは処理木材の絶乾重量、Wbは処理前木材の絶
乾重量である。
乾重量である。
ここで、RTaは処理木材の絶乾寸法、RTbは処理前木材の
絶乾寸法である。
絶乾寸法である。
ここで、VRTaは未反応木材の寸法変化率、VRTaは反応木
材の寸法変化率である。
材の寸法変化率である。
測定結果は第１表に示した通りである。
実施例2. 実施例１で使用したエピクロロヒドリンの代わりにスチ
レンオキサイドを使用し、エーテル化時間を0.25時間か
ら2.0時間の範囲で変化させ、エステル化時間を0.5時間
とした他は全く実施例１と同様にして試験片を作製し
た。
レンオキサイドを使用し、エーテル化時間を0.25時間か
ら2.0時間の範囲で変化させ、エステル化時間を0.5時間
とした他は全く実施例１と同様にして試験片を作製し
た。
得られた試験片について、エーテル化度に対するASEを
測定した結果は第１図及び第２図に示した通りである。
測定した結果は第１図及び第２図に示した通りである。
この結果から、エーテル化度が10〜15％であるときに、
特に良好な結果が得られることが実証された。
特に良好な結果が得られることが実証された。
比較例1. 実施例１と同様の条件でエーテル化反応のみを行った。
結果は第２表に示した通りである。
結果は第２表に示した通りである。
比較例2. 実施例１と同様の条件でエステル化反応のみを行った。
結果は第３表に示した通りである。
結果は第３表に示した通りである。
以上の実施例及び比較例の結果は、本発明の方法によっ
て得られた改質木材の寸法安定性が極めて良好であるこ
とを実証するものである。
て得られた改質木材の寸法安定性が極めて良好であるこ
とを実証するものである。
第１図は、本発明の改質方法で処理したアガチスのエー
テル化度に対するASEを測定した結果を示したものであ
る。 第２図は、本発明の改質方法で処理した米松のエーテル
化度に対するASEを測定した結果を示したものである。 図中、○は接線方向、●は半径方向を示す。
テル化度に対するASEを測定した結果を示したものであ
る。 第２図は、本発明の改質方法で処理した米松のエーテル
化度に対するASEを測定した結果を示したものである。 図中、○は接線方向、●は半径方向を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】木材中の水酸基をエポキシ系エーテル化剤
でエーテル化度が木材の重量増加率で10〜15％となるよ
うにエーテル化した後、エーテル化反応によって生成し
た水酸基をエステル化剤でエステル化することを特徴と
する木材の改質方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2066808A JPH07118971B2 (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | 木材の改質方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2066808A JPH07118971B2 (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | 木材の改質方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03268902A JPH03268902A (ja) | 1991-11-29 |
| JPH07118971B2 true JPH07118971B2 (ja) | 1995-12-20 |
Family
ID=13326533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2066808A Expired - Lifetime JPH07118971B2 (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | 木材の改質方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07118971B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118696086A (zh) * | 2022-02-28 | 2024-09-24 | 国立大学法人京都大学 | 热成型用组合物 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01306202A (ja) * | 1988-06-04 | 1989-12-11 | Okura Ind Co Ltd | 改質木材の製法 |
-
1990
- 1990-03-19 JP JP2066808A patent/JPH07118971B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03268902A (ja) | 1991-11-29 |
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