JPH07227808A

JPH07227808A - 木材保存剤

Info

Publication number: JPH07227808A
Application number: JP2385894A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Kobayashi; 智紀小林
Original assignee: TOYO MOKUZAI BOUFU KK
Current assignee: TOYO MOKUZAI BOUFU KK
Priority date: 1994-02-22
Filing date: 1994-02-22
Publication date: 1995-08-29
Anticipated expiration: 2011-12-18
Also published as: JP2564466B2

Abstract

(57)【要約】【目的】水による溶脱のおそれなく木材に処理するこ
とができ、防虫・殺虫性能や防腐・防黴性能に優れると
共に木材の寸法安定化にも優れた木材保存剤を提供す
る。【構成】第四級アンモニウム塩のようなカチオン化剤
をキトサンと反応させて得られるカチオン化キトサンを
主体として木材保存剤を調製する。カチオン化キトサン
中のカチオン化剤によって優れた防虫・殺虫性能及び防
腐・防黴性能を発揮させることができると共に、カチオ
ン化キトサン中のキトサンは木材繊維との固着性が高く
耐水性や耐溶脱性を高く得ることができる。さらにカチ
オン化キトサン中のキトサンによって、木材の寸法安定
性も高めることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、木材固着型の水溶性木
材保存剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、木材固着型の水溶性木材保存
剤としてはクロム、銅、砒素化合物系のＣＣＡ（ＪＩＳ
Ｋ１５５４）が主流を占めている。ＣＣＡは木材中
に注入されると木材成分による酸化還元反応によりクロ
ム化合物が銅化合物、砒素化合物と化学反応を起こし、
水不溶物に変わって木材に固着される。従ってＣＣＡは
耐水性や耐溶脱性が高く、長期に亘って効力の持続を期
待することができるのである。ところが、ＣＣＡにはク
ロム（６価クロム）や砒素という有害重金属を含むこと
から、人畜への毒性や環境汚染等が社会問題になってい
る。

【０００３】そこでこのＣＣＡの代替としてカチオン化
剤である第四級アンモニウム塩（例えばジデシルジメチ
ルアンモニウムクロライド、Ｎ−アルキルベンジルアン
モニウムクロライド）が使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、カチオン化剤
である第四級アンモニウム塩は水溶性であり、耐水性に
乏しいために、木材保存剤として木材に注入しても水に
溶脱され易く、雨水等が作用する屋外で使用される場合
や、絶えず水に接するような場所での使用は制限される
ものであった。

【０００５】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、水による溶脱のおそれなく木材に処理することが
でき、防虫・殺虫性能や防腐・防黴性能に優れると共に
木材の寸法安定化にも優れた木材保存剤を提供すること
を目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る木材保存剤
は、カチオン化キトサンを主体として成ることを特徴と
するものである。本発明にあって、上記カチオン化キト
サンはキトサンとカチオン化剤とを反応させることによ
って得ることができる。

【０００７】また本発明にあって、カチオン化剤として
第四級アンモニウム塩を用いることができる。以下、本
発明を詳細に説明する。本発明に係る木材保存剤の主体
となるカチオン化キトサンとしては、キトサンとカチオ
ン化剤とを反応させて得られたものを用いることができ
る。

【０００８】キトサンは、カニやエビ等の甲殻類や昆虫
類などの外殻に豊富に含有される多糖類の一種であるキ
チンを脱アセチル化することによって得られるものであ
り、その化学構造の骨格は木材の繊維成分であるセルロ
ースに非常に類似した天然高分子物質である。本発明に
おいてキトサンとしては脱アセチル化度５０〜９０、分
子量５００以上のものであれば特に制限されることなく
使用することができるが、できれば分子量５００００以
下の低分子のものが望ましく、特に分子量２００００以
下のものがなお好ましい。また分子量が１００００以下
のオリゴキトサンも使用することができる。

【０００９】また本発明においてカチオン化剤として
は、反応性基を有するカチオン化剤なら殆ど使用するこ
とができ、例えば化学式（２）のエピクロルヒドリンの
ような化学式（１）で示す環状構造を分子内に有するも
のが比較的容易に使用することができる。

【００１０】

【化１】

【００１１】そして本発明においてカチオン化剤として
は防虫・防蟻性能や防腐・防黴性能が高く、しかもＣＣ
Ａのような毒性がなく安全性の高い第四級アンモニウム
塩を用いるのが好ましく、化学式（１）の環状構造を分
子内に有する第四級アンモニウム塩として、化学式
（３）で示されるグリシジルトリメチルアンモニウムク
ロライドを代表的なものとして挙げることができる。ま
たこのグリシジルトリメチルアンモニウムクロライドの
他に、グリシジルトリエチルアンモニウムクロライド、
グリシジルトリステアリルアンモニウムクロライドな
ど、化学式（４）のＲ ¹ ，Ｒ² ，Ｒ³ を種々変化させた
各種の化合物を用いることもできる（但し化学式（４）
において、ｋ，ｍ，ｎは１〜１２の整数が好ましく、
ｋ，ｍ，ｎは同じであっても異なっていてもよい）。

【００１２】

【化２】

【００１３】キトサンとカチオン化剤とを反応させてカ
チオン化キトサンを調製する方法は、特に限定されるも
のではないが、例えば次のようにしておこなうことがで
きる。まず、キトサンを一定量計り採り、キトサンの重
量比７〜１０倍量のイソプロピルアルコール（８０重量
％濃度の水溶液）を加える。そして温度を５０〜６０℃
に保持し、そこにキトサンと同重量のカチオン化剤を攪
拌しながら徐々に添加する。この後、攪拌しながら５〜
６時間反応させることによって目的とするカチオン化キ
トサンを生成させることができる。ここで、例えばキト
サンと化学式（４）で示すカチオン化剤を反応させる
と、キトサンのアミノ基とカチオン化剤の環状構造とが
反応して化学式（４）のような構造で結合し、カチオン
化キトサンが生成されるものである。

【００１４】

【化３】

【００１５】生成されたカチオン化キトサンはガラス製
フィルターやガーゼ等で濾過し、イソプロピルアルコー
ル（８０重量％濃度の水溶液）で繰り返し洗浄すると共
に乾燥して使用することができる。上記イソプロピルア
ルコールの代わりに、エチルアルコールやメチルアルコ
ール等の任意の割合で水に溶解するアルコール類を用い
ることができる。

【００１６】このようにして得られたカチオン化キトサ
ンは、紛状等の微粒子状の場合にはそのまま水に希釈し
て木材保存剤として使用することができ、またフレーク
状の場合には少量の有機酸や無機酸を添加することによ
って容易に水に溶解させて木材保存剤として使用するこ
とができる。このように調製される木材保存剤を木材に
浸透させることによって、カチオン化キトサン中のカチ
オン化剤によって優れた防虫・殺虫性能及び防腐・防黴
性能を発揮させることができるものである。またキトサ
ンはセルロースに類似した化学骨格構造を有していて木
材繊維との固着性が高く、従ってカチオン化キトサンは
耐水性や耐溶脱性が高く、長期に亘って効力を持続させ
ることができるものである。さらにキトサンによる作用
で木材の寸法安定性を高めることができるものである。

【００１７】

【実施例】次に、本発明を実施例によって例証する。（実施例１）イソプロピルアルコール（８０重量％濃度
の水溶液）１４０ｇに、キトサン（分子量１００００〜
５００００、脱アセチル化度約８７）２０ｇを添加し、
液温を６０℃に挙げて３０分間放置した。次にグリシジ
ルトリメチルアンモニウムクロライド（８０重量％濃度
の水溶液）２０ｇを攪拌しながら徐々に添加し、添加終
了後さらに５時間攪拌を繰り返した。反応終了後、ガラ
ス製フィルターで濾過し、多量のイソプロピルアルコー
ル（８０重量％濃度の水溶液）で洗浄を繰り返し、洗浄
後４０℃の循環式オーブンで乾燥することによって、約
３０ｇのカチオン化キトサンを得た。

【００１８】（実施例２）実施例１のイソプロピルアル
コールの代わりにエチルアルコール（８０重量％濃度の
水溶液）を用いるようにした他は、実施例１と同様にし
て約３０ｇのカチオン化キトサンを得た。（実施例３）実施例１のグリシジルトリメチルアンモニ
ウムクロライドの代わりにグリシジルトリエチルアンモ
ニウムクロライド（８０重量％濃度の水溶液）を用いる
ようにした他は、実施例１と同様にして約３０ｇのカチ
オン化キトサンを得た。

【００１９】（室内防腐効力試験）実施例１、実施例
２、実施例３で得たフレーク状のカチオン化キトサンを
０．５重量％酢酸水溶液に溶解して試験液を調製した。
試験液のカチオン化キトサン濃度は０．２５重量％、
０．５０重量％、１．００重量％、２．００重量％、
３．００重量％の５種類を調製した。そしてこの試験液
を用いて、ＪＩＳＡ９２０１に準拠して試験木材を
調製すると共に耐候操作をした後、この試験木材をカワ
ラタケ及びオオウズラタケの菌そうに３カ月放置して腐
朽させ、その際の重量減少率を求めた。また比較のため
に、キトサンを単独で用いたもの、グリシジルトリメチ
ルアンモニウムクロライドを単独で用いたものについて
も、同様の試験をおこない、さらに無処理の木材につい
ても同様の試験をおこなった。結果を表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１にみられるように、実施例１〜３のも
のでは、１．００重量％濃度でＪＩＳ適合基準値である
平均重量減少率３％以下を達成することができ、木材保
存剤として効力が高いことが確認される。これに対し
て、キトサンあるいはグリシジルトリメチルアンモニウ
ムクロライドを単独で用いたものについては、供試濃度
範囲内では基準に適合することができなかった。

【００２２】（室内防蟻効力試験）実施例１で得たフレ
ーク状のカチオン化キトサンを０．５重量％酢酸水溶液
に溶解して、カチオン化キトサン濃度が０．５０重量
％、１．００重量％、２．００重量％、３．００重量
％、５．００重量％の５種類の試験液を調製した。そし
てこの試験液を用いて、（社）日本木材保存協会規格第
１１号（１）法に準拠して試験木材を調製すると共に防
蟻効力試験をおこなった。また比較のために、キトサン
を単独で用いたもの、グリシジルトリメチルアンモニウ
ムクロライドを単独で用いたものについても、同様の試
験をおこない、さらに無処理の木材についても同様の試
験をおこなった。結果を表２に示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】表２にみられるように、実施例１のもので
は、３．００重量％濃度で（社）日本木材保存協会規格
の適合基準である平均重量減少率３％以下を達成するこ
とができ、木材保存剤として効力が高いことが確認され
る。これに対して、キトサンあるいはグリシジルトリメ
チルアンモニウムクロライドを単独で用いたものについ
ては、供試濃度範囲内では基準に適合することができな
かった。

【００２５】（耐候試験）実施例１で得たフレーク状の
カチオン化キトサンを０．５重量％酢酸水溶液に溶解し
て、カチオン化キトサン濃度が１．００重量％、２．０
０重量％、３．００重量％、４．００重量、５．００重
量％の５種類の試験液を調製した。そしてこの試験液を
用いて、木口５ｃｍ四方、長さ３０ｃｍのスギ試験材
（二口柾、木口面での辺材率約４０％）に注入した。こ
れを室内にて３週間乾燥した後、屋外の雨水がかかり且
つ直射日光の当たる場所に放置し、９０日経過後に木口
に発生する割れの状況及び発生した割れの幅を測定し
た。また比較のために、キトサンを単独で用いたもの、
グリシジルトリメチルアンモニウムクロライドを単独で
用いたものについても、同様の試験をおこない、さらに
無処理の木材についても同様の試験をおこなった。結果
を表３に示す。尚、表３の「割れの発生密度」の欄にお
いて、「＋＋＋」は木口全面に割れが発生、「＋＋」は
木口の１／２程度に割れが発生、「＋」は木口の１／３
程度に割れが発生、「±」は木口にわずかに割れが発
生、をそれぞれ意味する。

【００２６】

【表３】

【００２７】表３にみられるように、実施例１のもので
は２．００〜３．００重量％程度の濃度で木口面の割れ
の発生が目立って抑制されており、寸法安定化の効力が
あることが確認される。一方、キトサンを単独で用いた
ものでは３．００重量％濃度で木口面の割れ発生抑制効
果がみられるが、実施例１のものよりは効力が小さいも
のであり、またグリシジルトリメチルアンモニウムクロ
ライドを単独で用いたものについては効力は全く認めら
れなかった。

【００２８】

【発明の効果】上記のように本発明は、カチオン化キト
サンを主体として木材保存剤を調製するようにしたの
で、カチオン化キトサン中のカチオン化剤によって優れ
た防虫・殺虫性能及び防腐・防黴性能を発揮させること
ができると共に、カチオン化キトサン中のキトサンは木
材繊維との固着性が高く耐水性や耐溶脱性を高く得るこ
とができるものであり、長期に亘って木材保存剤として
の効力を持続させることができるものである。さらにカ
チオン化キトサン中のキトサンによって、木材の寸法安
定性も高めることもできるものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カチオン化キトサンを主体として成るこ
とを特徴とする木材保存剤。
【請求項２】カチオン化キトサンはキトサンとカチオ
ン化剤とを反応させることによって得られたものである
ことを特徴とする請求項１に記載の木材保存剤。
【請求項３】カチオン化剤は第四級アンモニウム塩で
あることを特徴とする請求項２に記載の木材保存剤。