JPH08142012A - 木質材料用改質剤および改質方法 - Google Patents

木質材料用改質剤および改質方法

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JPH08142012A
JPH08142012A JP30695194A JP30695194A JPH08142012A JP H08142012 A JPH08142012 A JP H08142012A JP 30695194 A JP30695194 A JP 30695194A JP 30695194 A JP30695194 A JP 30695194A JP H08142012 A JPH08142012 A JP H08142012A
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wood
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JP30695194A
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Inventor
Shinya Ando
信也 安藤
Noriko Toida
紀子 樋田
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Sanyo Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Sanyo Chemical Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 建築材料、住宅設備材料、エクステリア材料
などの木質材料に使用され、長期間にわたって寸法安定
性を維持することができる木質材料の改質剤および改質
方法を提供する。 【構成】 下記一般式(1)で示される(メタ)アリル
基を有する化合物(A)を含有することを特徴とする木
質材料用改質剤および改質方法。 [式中、R1、R2およびR3のうち、少なくとも1つは
(メタ)アリル基、(メタ)アリルオキシメチル基、ま
たは−CH2−CH(OR4)−CH2−O−CH2−C
(R5)=CH2であり、他は水素原子、または炭素数1
〜12のアルキル基である。ここで、R4は水素原子、
または(メタ)アリルグリシジルエーテルが付加した構
造を有する基であり、R5は水素原子、または−CH3
ある。また、nは2〜200であり、R3は同一でも異
なっていてもよい。]

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は建築材料、住宅設備材
料、エクステリア材料などの木質材料の改質剤および改
質方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来は、木質材料に寸法安定性を付与す
る改質剤および方法としてポリエチレングリコールまた
はポリエチレングリコールメタクリル酸エステルなどの
水溶性化合物からなる改質剤があり、これらを木質材料
に含浸させ、乾燥または硬化させる方法があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ポリエチレン
グリコールは水溶性のままであり、ブリードアウトする
ため、耐候性が悪いという欠点があった。また、ポリエ
チレングリコールメタクリル酸エステルにおいても、重
合、硬化後にエステル結合が水あるいは湿気によって徐
々に加水分解され、ポリエチレングリコールが遊離して
ブリードアウトするため、長期間にわたって寸法安定性
を維持することは困難であった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは長期間にわ
たって木質材料の寸法安定性を維持できる改質剤および
改質方法を鋭意検討した結果本発明に到達した。即ち本
発明は、下記一般式(1)で示される(メタ)アリル基
を有する化合物(A)を含有することを特徴とする木質
材料用改質剤および改質方法である。 [式中、R1、R2およびR3のうち、少なくとも1つは
(メタ)アリル基、(メタ)アリルオキシメチル基、ま
たは−CH2−CH(OR4)−CH2−O−CH2−C
(R5)=CH2であり、他は水素原子、または炭素数1
〜12のアルキル基である。ここで、R4は水素原子、
または(メタ)アリルグリシジルエーテルが付加した構
造を有する基であり、R5は水素原子、または−CH3
ある。また、nは2〜200であり、R3は同一でも異
なっていてもよい。]
【0005】本発明において、(メタ)アリル基を有す
る化合物(A)としては、一般式(1)において、
1、R2の少なくとも1つは(メタ)アリル基で、他が
水素原子または炭素数1〜12のアルキル基、R3が水
素原子、または/および炭素数1〜12のアルキル基の
場合(A−1)が挙げられ、具体例としては、ポリアル
キレングリコールの(メタ)アリルエーテルが挙げられ
る。例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレン
グリコール、またはエチレンオキシド、プロピレンオキ
シドのランダムまたはブロック共重合体のモノ(メタ)
アリルエーテルまたはジ(メタ)アリルエーテルであ
り、モノ(メタ)アリルエーテルの場合は片末端は水酸
基、炭素数1〜12のアルキルエーテル基のいずれでも
よい。これらのうち好ましくはポリアルキレングリコー
ルのジ(メタ)アリルエーテルであり、さらに好ましく
はR3の少なくとも80%以上が水素原子であり、残り
が−CH3であるポリアルキレングリコールのジ(メ
タ)アリルエーテルである。
【0006】また、一般式(1)において、R1、R2
少なくとも1つは−CH2−CH(OR4)−CH2−O
−CH2−C(R5)=CH2、他が水素原子または炭素
数1〜12のアルキル基、R3が水素原子、または/お
よび炭素数1〜12のアルキル基の場合(A−2)の具
体例としては、ポリアルキレングリコールの(メタ)ア
リルグリシジルエーテル付加物が挙げられる。例えば、
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、
またはエチレンオキシド、プロピレンオキシドのランダ
ムまたはブロック共重合体のモノ(メタ)アリルグリシ
ジルエーテル付加物、ジ(メタ)アリルグリシジルエー
テル付加物、または(メタ)アリルグリシジルエーテル
が付加した結果生成する2級の水酸基にさらに(メタ)
アリルグリシジルエーテルが付加してできるジ(メタ)
アリルグリシジルエーテル付加物以上の多官能の付加物
であり、モノ(メタ)アリルグリシジルエーテル付加物
の場合は片末端は水酸基、炭素数1〜12のアルキルエ
ーテル基のいずれでもよい。これらのうち好ましくは、
ポリアルキレングリコールのポリ(メタ)アリルグリシ
ジルエーテル付加物であり、さらに好ましくはR3の少
なくとも80%以上が水素原子で、残りが−CH3であ
るポリアルキレングリコールのジ、トリまたはテトラ
(メタ)アリルグリシジルエーテル付加物である。
【0007】また、一般式(1)において、R1、R2
一方が(メタ)アリル基で、他方が−CH2−CH(O
4)−CH2−O−CH2−C(R5)=CH2、R3が水
素原子または/および炭素数1〜12のアルキル基の場
合(A−3)の具体例としては、ポリアルキレングリコ
ールのモノ(メタ)アリルエーテルの(メタ)アリルグ
リシジルエーテル付加物が挙げられる。例えば、ポリエ
チレングリコール、ポリプロピレングリコール、または
エチレンオキシド、プロピレンオキシドのランダムまた
はブロック共重合体のモノ(メタ)アリルエーテルのモ
ノ(メタ)アリルグリシジルエーテル付加物、(メタ)
アリルグリシジルエーテルが付加した結果生成する2級
の水酸基にさらに(メタ)アリルグリシジルエーテルが
付加してできるジ(メタ)アリルグリシジルエーテル付
加物以上の多官能の付加物などがある。これらのうち好
ましくは、ポリアルキレングリコールのモノ(メタ)ア
リルエーテルの(メタ)アリルグリシジルエーテル付加
物であり、さらに好ましくはR3の少なくとも80%以
上が水素原子で、残りが−CH3であるポリアルキレン
グリコールのモノ(メタ)アリルエーテルのモノまたは
ジ(メタ)アリルグリシジルエーテル付加物である。
【0008】また、一般式(1)において、R3が少な
くとも1つは(メタ)アリルオキシメチル基で、他は水
素原子、または炭素数1〜12のアルキル基であり、R
1、R2が水素原子、炭素数1〜12のアルキル基の場合
(A−4)の具体例としては、アルキレンオキシドと
(メタ)アリルグリシジルエーテルとの共重合物などが
挙げられる。例えば、エチレンオキシド、プロピレンオ
キシドと(メタ)アリルグリシジルエーテルの共重合物
などがある。
【0009】(A−1)から(A−4)のうちで好まし
くは(A−1)、(A−2)および(A−3)であり、
さらに好ましくはR3の少なくとも80%以上が水素原
子で、残りが−CH3である(A−1)、(A−2)お
よび(A−3)である。
【0010】本発明の(メタ)アリル基を有する化合物
(A)中の(メタ)アリル基の含量は通常0.5〜40
重量%であり、好ましくは2〜30%である。
【0011】本発明の(メタ)アリル基を有する化合物
(A)の平均分子量は一般式(1)のnが2〜200で
あることからも示されるが、通常200〜10000で
あり、好ましくは300〜4000である。平均分子量
が200未満では1分子中のポリアルキレンオキシド部
分が占める割合が少なくなるため、充分な寸法安定効果
が得られない。また、平均分子量が10000を越える
と木質材料中への含浸が充分に行われない。
【0012】本発明の(メタ)アリル基を有する化合物
(A)の製造方法としては、(A−1)の場合、ポリア
ルキレングリコールをアルカリ性化合物の存在下にハロ
ゲン化(メタ)アリルでエーテル化する方法、(メタ)
アリルアルコールまたは炭素数1〜12のアルコールに
アルキレンオキシドを付加させてから、アルカリ性化合
物の存在下にハロゲン化(メタ)アリルでエーテル化す
る方法などがある。
【0013】(A−2)の場合の製造方法としては、ル
イス酸触媒またはアルカリ性触媒の存在下でポリアルキ
レングリコールに(メタ)アリルグリシジルエーテルを
付加させる方法などがある。
【0014】(A−3)の場合の製造方法としては、
(メタ)アリルアルコールまたは炭素数1〜12のアル
コールにアルキレンオキシドを付加させてから、ルイス
酸触媒またはアルカリ性触媒の存在下に(メタ)アリル
グリシジルエーテルを付加させる方法などがある。
【0015】(A−4)の製造方法としては、通常のア
ルキレンオキシドの重合に使用されるアルカリまたは酸
触媒を用いてアルキレンオキシドと(メタ)アリルグリ
シジルエーテルの混合物を共重合させるランダム共重合
方法、アルキレンオキシドと(メタ)アリルグリシジル
エーテルのブロック共重合方法などがある。これらの共
重合物におけるアルキレンオキシドと(メタ)アリルグ
リシジルエーテルのモル比は通常1:0.001〜0.
5であり、好ましくは1:0.01〜0.2である。
(メタ)アリルグリシジルエーテルが0.001より少
ない場合は架橋点が少なくなり、本発明の寸法安定効果
が得られない。また、0.5より多い場合はポリアルキ
レン鎖の割合が少なくなり、本発明の寸法安定性効果が
得られない。
【0016】本発明の木質材料用改質剤には、必要によ
り更にビニル単量体(B)を含有することができる。ビ
ニル単量体(B)を含有させることにより(メタ)アリ
ル基を有する化合物(A)との共重合が起こり、(A)
の未重合成分が少なくなり、長期の寸法安定性効果を向
上させる。
【0017】本発明におけるビニル単量体(B)として
は、アクリル酸(塩)、メタクリル酸(塩)、マレイン
酸(塩)、フマル酸(塩)、イタコン酸(塩)などの不
飽和カルボン酸(塩)系単量体、ヒドロキシエチル(メ
タ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリ
レート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリ
シジル(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコー
ルのモノまたはジ(メタ)アクリレート、マレイン酸、
フマル酸、イタコン酸のモノまたはジアルキルエステル
などの不飽和カルボン酸エステル系単量体、(メタ)ア
クリルアミド、メチロール(メタ)アクリルアミドなど
の不飽和アミド系単量体、ビニルスルホン酸(塩)、ス
チレンスルホン酸(塩)、アクリルアミド−2−メチル
プロパンスルホン酸(塩)などの不飽和スルホン酸
(塩)系単量体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなど
のビニルエステル系単量体、ジメチルアミノエチル(メ
タ)アクリレートおよびその4級アンモニウム塩、ジエ
チルアミノエチル(メタ)アクリレートおよびその4級
アンモニウム塩などの不飽和カチオン系単量体などが挙
げられる。これらのうち、好ましくは不飽和カルボン酸
(塩)系単量体であり、さらにに好ましくはマレイン酸
(塩)である。
【0018】本発明におけるビニル単量体(B)が不飽
和カルボン酸塩、またはスルホン酸塩などの塩である場
合には、塩としてはリチウム、ナトリウム、カリウム、
セシウムなどのアルカリ金属類、マグネシウム、カルシ
ウム、ストロンチウム、バリウムなどのアルカリ土類金
属、アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミン、
トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエタノ
ールアミンなどのアミン類の塩が挙げられる。
【0019】本発明において、(メタ)アリル基を有す
る化合物(A)とビニル単量体(B)との重量比は1:
0〜1:1であり、好ましくは1:0〜1:0.8であ
る。(B)が1:1よりも大きくなると、硬化物中のポ
リアルキレンオキシド鎖部分の割合が小さくなるため、
充分な寸法安定性効果が得られない。
【0020】本発明の木質材料用改質剤は、必要により
更に重合開始剤(C)を含有させることができる。重合
開始剤(C)としては、通常のラジカル重合開始剤が使
用できる。例えば、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニ
ウム、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩、アゾビスイソブ
チロニトリルなどのアゾ系化合物、過酸化水素、ジクミ
ルパーオキシドなどの過酸化物、過硫酸ナトリウム+重
亜硫酸水素ナトリウム、過酸化水素+鉄塩などのレドッ
クス系開始剤などが挙げられる。これらの内で、水溶性
であるという点で、好ましくは過硫酸塩である。
【0021】本発明の重合開始剤(C)の添加量として
は(メタ)アリル基を有する化合物(A)とビニル単量
体(B)の合計重量に基づいて0.3%〜30%であ
り、好ましくは1〜15%である。0.3%未満では重
合が起こりにくく、30%を越えると未反応の重合開始
剤、またはその分解物が木質材料中に残存し、寸法安定
性に悪影響を及ぼす。
【0022】本発明の木質材料用改質剤の使用方法とし
ては、(メタ)アリル基を有する化合物(A)と、必要
によりビニル単量体(B)、さらに、必要により重合開
始剤(C)を均一に溶解させた無溶剤系で使用する方
法、これらを有機溶剤に溶解して有機溶剤系で使用する
方法、およびこれらを水に溶解して水系で使用する方法
などがある。これらの方法のうち、作業環境、経済性、
木質材料への含浸・浸透性などから、好ましくは水系で
使用する方法である。
【0023】水系で使用する場合、本発明の(A)、
(B)および(C)の合計の濃度は通常5〜70%であ
り、好ましくは10〜40%である。5%未満では木質
材料に水溶液が充分含浸されても硬化乾燥後に残存する
改質剤の重量が少なくなるため、充分な寸法安定性が得
られない。また、70%を越えると、粘度が高くなり、
木質材料への含浸がされにくくなる。なお、改質剤の木
質材料への浸透性を良くするために水溶液にエタノー
ル、メタノール、イソプロパノール、アセトンなどの水
溶性有機溶剤、または、浸透性向上効果のある界面活性
剤を添加して用いてもよい。
【0024】本発明の改質剤が使用できる木質材料とし
ては、通常の棒状、板状、ブロック状の木材、合板、パ
ーティクルボード、木粉、木材チップなど木材を主な原
材料とする木質材料であり、木粉、木材チップなどの場
合は、これらを本発明の改質剤で処理、硬化させてから
バインダーなどを使用して成型することもできる。
【0025】本発明の木質材料用改質剤の木質材料への
処理、含浸方法としては、塗布法、浸漬法、加圧注入
法、減圧注入法、減圧−加圧注入法などがあるが、いず
れの方法でも処理できる。
【0026】木質材料を処理した後、硬化させる方法と
しては、紫外線硬化法、電子線硬化法、熱硬化法などが
あるが、木質材料の厚さが薄い、または、表面のみを硬
化させる場合は硬化速度が速いという点で紫外線硬化法
が好ましく、一方、木質材料の厚さが厚く木質材料内部
まで硬化させる場合は熱硬化法が好ましい。熱硬化法の
場合、含浸処理した木質材料を、通常40〜150℃の
乾燥器中で、10分〜6時間加熱することによって硬化
させることができる。また、重合開始剤(C)を大量に
使用する場合、或は(A)+(B)+(C)の合計の溶
液中の濃度が高い場合は通常の室温のままでも数時間〜
数週間で硬化させることができる。
【0027】本発明の木質材料用改質剤には必要によ
り、木質材料用の防腐剤、防かび剤、殺虫剤、防蟻剤な
どを併用することもできる。
【0028】本発明の木質材料用改質剤で処理し、硬化
させた木質材料は高い寸法安定性を長期間にわたって発
揮するので、寸法安定性を要求される材料、例えば、木
材を原材料とする各種の建築材料、住宅設備材料、その
他のエクステリア材料などに使用することができる。
【0029】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに説明する
が、本発明はこれに限定されない。以下において、部は
重量部を示す。
【0030】表1に示す(メタ)アリル化合物(A)を
以下の製造例1〜5に従って合成した。
【0031】製造例1(表1のaの製造) 1リットルのオートクレーブに平均分子量600のポリ
エチレングリコールを400部仕込み、苛性ソーダ80
部を加えた。空間部分を窒素で置換し、80℃まで昇温
し、滴下ロートから塩化アリル113部を徐々に滴下し
た。その後、約12時間熟成した後、30℃に冷却し、
水を投入して水洗した。静置、分液した上層を減圧下に
80℃で加熱攪拌し低揮発分を除去し、濾過すると微黄
色透明な液状物aが430部得られた。
【0032】製造例2(表1のbの製造) 製造例1において、苛性ソーダを45部、塩化アリルを
60部とする以外は同様の方法により、微黄色透明な液
状物bが418部得られた。
【0033】製造例3(表1のcの製造) 製造例1において、平均分子量220のポリエチレング
リコールを400部、苛性ソーダを200部、塩化アリ
ルを300部とする以外は同様の方法により、微黄色透
明な液状物cが530部得られた。
【0034】製造例4(表1のdの製造) 製造例1において、平均分子量1010のアリルアルコ
ールエチレンオキシド付加物を400部、苛性ソーダを
30部、塩化アリルを38部とする以外は同様の方法に
より、微黄色の固状物dが400部が得られた。
【0035】製造例5(表1のeの製造) 製造例1において、平均分子量640のエチレンオキシ
ド/プロピレンオキシドランダム共重合物を400部、
苛性ソーダを75部、塩化アリルを106部とする以外
は同様の方法により、微黄色の液状物eが425部が得
られた。
【0036】製造例6(表1のfの製造) 1リットルの4つ口反応フラスコに平均分子量400の
ポリエチレングリコール400部を仕込み、三弗化ホウ
素ジエチルエーテル錯体0.6部を加え、50℃で、ア
リルグリシジルエーテル125部を2時間で徐々に滴下
した。65℃で5時間熟成し、冷却すると、微黄色の透
明な液状物fが520部得られた。
【0037】製造例7(表1のgの製造) 製造例6において、平均分子量2200のポリエチレン
グリコールを400部、アリルグリシジルエーテルを4
3部とする以外は同様の方法により、微黄色の固状物g
が440部得られた。
【0038】製造例8(表1のhの製造) 製造例6において平均分子量400のアリルアルコール
エチレンオキシド付加物を400部、三弗化ホウ素ジエ
チルエーテル錯体を0.4部、アリルグリシジルエーテ
ルを61部とする以外は同様の方法により、微黄色透明
な液状物hが460部得られた。
【0039】製造例9(表1のiの製造) 製造例1と同様の容器にエチレングリコール50部と苛
性カリ1.5部を仕込み、充分に窒素置換した後、アリ
ルグリシジルエーテル/エチレンオキシド=1/25の
モル比の混合物500部を90〜100℃で約5時間か
けて滴下した。さらに、5時間熟成し、冷却すると、微
黄色の透明な液状物iが551部得られた。
【0040】
【表1】
【0041】実施例1 表1の化合物aを20部、マレイン酸5部、過硫酸ソー
ダ3部を固形分濃度が20%になるように水に溶解させ
て改質剤水溶液を作成した。105℃で絶乾状態にした
檜材の木片(30×30×5mm)8枚を改質剤水溶液
に浸漬し、−50cmHgの減圧下で3時間含浸させ
た。木片を取り出した後、110℃で1時間加熱硬化さ
せた。その後、木片を水中に24時間浸漬し、取り出し
た後、105℃の乾燥器で20時間乾燥させた。さらに
その後、サンシャイン型ウェザオメーター中で600時
間の促進耐候性試験を行った後、再度水中に24時間浸
漬し、さらに105℃の乾燥器で20時間乾燥した。8
枚の木片について下記の式から求められる含浸率を求め
た結果、その平均値は42%であった。また、同時比較
に用いた無処理材(水のみを含浸)の下記収縮率と本実
施例の改質剤水溶液で処理した木片の収縮率を求め、こ
れらから下記の抗収縮率を求めた。その結果、1回目の
浸漬−乾燥における抗収縮率は65%であり、促進耐候
性試験後の浸漬−乾燥における抗収縮率は54%であっ
た。 含浸率(%)=[(W2−W1)/W1]×C W1:試験前の絶乾状態の木片の重量(g) W2:改質剤水溶液含浸後の木片の重量(g) C :改質剤溶液の固形分濃度(重量%) 収縮率(%)=[(L1−L2)/L1]×100 L1:水中浸漬後の木片の体積(cm3:縦×横×厚さ) L2:105℃で乾燥後の木片の体積(cm3:縦×横×
厚さ) 抗収縮率(%)=[(D0−D)/D0]×100 D0:無処理材の収縮率(%) D :処理材の収縮率(%)
【0042】実施例2〜16、および比較例イ、ロ 実施例1と同様にして改質剤水溶液を表2のように作成
し、実施例1と同様の試験を行なった。結果を表3に示
す。
【0043】
【表2】
【0044】
【表3】
【0045】
【発明の効果】本発明の改質剤は下記の効果を奏する。 (1)木質材料の寸法安定性を長期間にわたって発揮
し、木質材料の割れ、歪、を防止する。上記効果を奏す
ることから、本発明の改質剤は各種の建築材料、住宅設
備材料、その他のエクステリア材料などに有用である。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)で示される(メタ)ア
    リル基を有する化合物(A)を含有することを特徴とす
    る木質材料用改質剤。 [式中、R1、R2およびR3のうち、少なくとも1つは
    (メタ)アリル基、(メタ)アリルオキシメチル基、ま
    たは−CH2−CH(OR4)−CH2−O−CH2−C
    (R5)=CH2であり、他は水素原子、または炭素数1
    〜12のアルキル基である。ここで、R4は水素原子、
    または(メタ)アリルグリシジルエーテルが付加した構
    造を有する基であり、R5は水素原子、または−CH3
    ある。また、nは2〜200であり、R3は同一でも異
    なっていてもよい。]
  2. 【請求項2】 さらにビニル単量体(B)を含有するこ
    とを特徴とする請求項1記載の木質材料用改質剤。
  3. 【請求項3】 さらに重合開始剤(C)を含有すること
    を特徴とする請求項1または2記載の木質材料用改質
    剤。
  4. 【請求項4】 (A)がポリアルキレングリコールのジ
    (メタ)アリルエーテルである請求項1〜3のいずれか
    に記載の木質材料用改質剤。
  5. 【請求項5】 (A)がポリアルキレングリコールのポ
    リ(メタ)アリルグリシジルエーテル付加物である請求
    項1〜3のいずれかに記載の木質材料用改質剤。
  6. 【請求項6】 (A)がポリアルキレングリコールのモ
    ノ(メタ)アリルエーテルの(メタ)アリルグリシジル
    エーテル付加物である請求項1〜3のいずれかに記載の
    木質材料用改質剤。
  7. 【請求項7】 (B)が不飽和カルボン酸または不飽和
    カルボン酸塩である請求項2〜6のいずれかに記載の木
    質材料用改質剤。
  8. 【請求項8】 (B)がマレイン酸またはマレイン酸塩
    である請求項2〜7のいずれかに記載の木質材料用改質
  9. 【請求項9】 請求項1〜8のいずれかに記載の木質材
    料用改質剤で木材を処理した後、硬化させることを特徴
    とする木質材料の改質方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014062176A (ja) * 2012-09-21 2014-04-10 Nippon Shokubai Co Ltd エーテル結合含有化合物を含む組成物およびその製造方法

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