JPH0880508A

JPH0880508A - 改質木材の製法

Info

Publication number: JPH0880508A
Application number: JP24720394A
Authority: JP
Inventors: Kae Ueno; 加恵上野; Yuji Iwatsuka; 祐二岩塚; Hideo Tsukitou; 秀夫月東
Original assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Current assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Priority date: 1994-09-13
Filing date: 1994-09-13
Publication date: 1996-03-26
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: JP3553660B2

Abstract

(57)【要約】【目的】寸法安定性と耐久性に優れる改質木材を得
る。【構成】アクリル系化合物、例メチルメタクリレ−ト
と環状エステル系化合物例ε−カプロラクトンを混合し
た薬液を木材に含浸し、加熱処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は木材あるいは木質系材料
の寸法安定化、耐久化、及び外観の向上化に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より木材にメタクリル酸エステル、
スチレン等のビニル系モノマ−及びプレポリマ−並びに
不飽和ポリエステル類を含浸し木材中で重合、硬化させ
て得られる木材プラスチック複合体はＷＰＣと称せら
れ、寸法安定性や強度、耐久性、耐摩耗性を向上させた
材料として、その性能が広く認識されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のＷＰＣは十分な寸法安定性を付与するためには木材へ
十分な注入を行なわなければならないため、処理剤のコ
ストがかかるばかりか、含浸率の増加にともない木材の
素材感が失われやすいという欠点があった。

【０００４】また、かかる問題点を解決するために、低
含浸率、低コストで環状エステル化合物と木材の複合化
等も試みられており、優れた寸法安定性が得られてい
る。しかしながら環状エステル化合物単独では、木材が
十分膨潤するものの軟質化して表面硬度が低下し傷が発
生しやすく強度的な改善効果はあまりなかった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題を解
決するために検討されたもので、アクリル系化合物と環
状エステル系化合物を混合した薬液を木材あるいは木質
系材料に含浸し、硬化させることにより木材の特性を損
なわずに外観を向上させ、寸法安定性、強度に優れた改
質木材を提供するものである。以下、本発明について説
明する。

【０００６】本発明に用いるアクリル系化合物としては
アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタ
クリル酸エステル、不飽和ポリエステル、スチレン、ス
チレン誘導体の中から１種又は２種以上を選択し、重合
開始剤、例えば過硫酸化物、過酸化水素、過酸化物、ア
ゾ系重合開始剤、酸化還元型のレドックス重合開始剤
等、更に必要に応じてアミン、金属セッケン等の重合促
進剤を添加したものが適用できる。

【０００７】アクリル酸エステルについてはアルキルア
クリレ−ト、ヒドロキシアルキルアクリレ−ト、ジエチ
レングリコ−ルアクリレ−ト、ポリエチレングリコ−ル
アクリレ−ト、グリシジルアクリレ−ト、エチレングリ
コ−ルジアクリレ−ト、エトキシアルキルアクリレ−ト
等が例示され、また、メタクリル酸エステルについては
アルキルメタクリレ−ト、ヒドロキシアルキルメタクリ
レ−ト、グリシジルメタクリレ−ト、エチレングリコ−
ルメタクリレ−ト、エチレングリコ−ルジメタクリレ−
ト、ポリエチレングリコ−ルメタクリレ−ト、ポリエチ
レングリコ−ルジメタクリレ−トアルキル：エチル、メ
チル、ペンチル等）が例示される。スチレン誘導体とし
てはα−メチルスチレン、ｐ−メチル−α−メチルスチ
レン等が例示される。好適には浸透性がよく重合しやす
いメチルメタクリレ−トを用いるのが望ましい。

【０００８】環状エステル系化合物としては、β−プロ
ピオラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクト
ン、クマリン、テトリン酸、ピロン、フタリド等の化合
物や、これらの誘導体の中から一種又は２種以上を選択
し、反応を迅速かつ効率よく進めるために、必要に応じ
てアルカリ金属、アルカリ金属の水素化物、水酸化物、
炭酸塩、アルキル金属脂肪族アミン、酸、金属ハロゲン
化物を添加したものが適用できる。好適にはコスト的に
有利で反応性に富むε−カプロラクトンを用いるのが望
ましい。

【０００９】アクリル系化合物と環状エステル系化合物
は重量比で１：９９〜９９：１の割合で混合するのが望
ましく、環状エステル系化合物が多く１：９９を超える
場合は強度不足となりやすく、アクリル系化合物が多く
９９：１を超える場合は環境の変化に追従しづらくなり
寸法変化が大きくなり割れを生じやすいものとなる。抗
湿能、曲げ強さ、外観性（特に透明感、肌触り）に優れ
るのは１：５〜５：１の範囲である。

【００１０】薬液は木材への付着量をコントロールする
ために各処理液に相溶性のある種々の溶媒を添加して希
釈して用いることが可能で、この場合、溶媒としては薬
液との反応性が低いほど好ましく、具体例として、ヘキ
サン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素、トルエン、キシ
レンなどの芳香族炭化水素、ジエチルエーテル、ジイソ
プロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンな
どのエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステ
ル類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、
さらには水やアルコール類などが挙げられるが、特にこ
れらに限定するものではない。

【００１１】薬液は木材の組織内部まで浸透させるとい
う観点から注入法を用いるのが望ましく、例えば、浸漬
法、減圧注入、加圧注入、あるいはこれらの注入法を組
み合わた方法などが適用できる。薬液の含浸率は木材の
素材感を損うことなく寸法安定性、強度を向上させるた
め不揮発分で１０〜３０％とするのが望ましい。ここで
含浸率は薬液の付着量を元の木材の重量で除し１００を
乗じたもので式１で表される。

【００１２】

【式１】Ｗ＝［（Ｗ₂−Ｗ₁）／Ｗ₁］×１００（％）Ｗ：含浸率Ｗ₂：含浸、乾燥後の木材の重量Ｗ₁：元の木材の重量

【００１３】上記の薬液で処理した木材は、熱風加熱、
赤外線加熱、遠赤外線加熱等の加熱処理や、放射線、紫
外線等で硬化させることが可能であり、加熱温度や加熱
時間等はアクリル系化合物や環状エステル系化合物が充
分に硬化し、木材が損傷しない程度であればよく、加熱
処理の条件は薬液の組成、硬化剤によって多少異なる
が、概ね、８０〜１４０℃、０．１〜８時間とするのが
望ましい。さらに、平板プレスや連続プレスなどを用い
て加熱と同時に加圧しても差し支えなく、この場合は、
硬化が促進され強度的にも優れたものとなる。加圧する
際の圧力の条件としても、硬化を促進し、木材が損傷し
ない程度とするのが望ましく、５〜２０ｋｇｆ/ｃｍ²の
条件が適する。

【００１４】本発明に適用できる木材や木質系材料とし
ては、製材品、スライス単板、集成材、パ−ティクルボ
−ドなどが挙げられ、具体的には、アカガシ、カバ、ブ
ナ、ラワン、ポプラ、カポ−ル、ナラ、ケヤキ、エノキ
などの広葉樹材、スギ、マツ、カラマツ、ヒノキなどの
針葉樹材、ゴムノキ集成材、ＬＶＬ（Ｌａｍｉｎａｔｅ
ｄＶｅｎｅｅｒＬｕｍｂｅｒ）等、また、形状的に
は板状、柱状など例示しうるが、これらに限定するもの
ものではない。

【００１５】

【作用】木材にアクリル系化合物と環状エステル系化合
物を主成分とする薬液を含浸し、硬化させる事によって
通常の低含浸ＷＰＣの欠点を補い、木材との親和性の良
い環状エステル化合物によって寸法変化を効果的に抑
え、アクリル系化合物の重合に伴う木材中での収縮を緩
和し、割れにくいものとなる。

【００１６】以下、実施例、比較例を示し詳細に説明す
る。

【実施例】

実施例１アクリル系化合物としてメチルメタクリレ−ト（シロッ
プ状）２５０ｇ、重合開始剤として過酸化ベンゾイル
２．５ｇ、環状エステル化合物としてε−カプロラクト
ン２５０ｇ、溶媒としてトルエン５００ｇを混合して薬
液（Ａ）を得た。次いで厚さ５ｍｍ、気乾比重０．３７
〜０．４２、繊維方向長さ３００ｍｍ、接線方向１００
ｍｍのスギに薬液（Ａ）を減圧加圧法により含浸率が不
揮発分で２０％となるように含浸し、１２０℃の熱風乾
燥器中で３時間加熱し、実施例１の改質木材を得た。

【００１７】実施例２アクリル系化合物としてポリエチレングリコ−ルモノメ
タクリレ−ト３００ｇと２−ヒドロキシエチルメタクリ
レ−ト３００ｇ、重合開始剤として過酸化ベンゾイル
６．０ｇと、環状エステル化合物としてε−カプロラク
トン２００ｇ、触媒として塩酸２．０ｇ、溶媒として蒸
留水２００ｇとを混合して薬液（Ｂ）を得た。次いで実
施例１と同様のスギに減圧法により薬液（Ｂ）を含浸率
が不揮発分で２０％となるように含浸し、１２０℃の熱
風乾燥器中で３時間加熱し、実施例２の改質木材を得
た。

【００１８】実施例３アクリル系化合物としてグリシジルメタクリレ−ト３０
０ｇとスチレン３００ｇ、重合開始剤としてメチルエチ
ルケトンパ−オキサイド６．０ｇ、触媒としてオクテン
酸コバルト６．０ｇ、環状エステル化合物としてε−カ
プロラクトン２００ｇとを混合し薬液（Ｃ）を得た。次
いで実施例１と同様のスギに減圧加圧法により薬液
（Ｃ）を含浸率が不揮発分で２０％となるように含浸
し、風乾後ホットプレスを用いて６０℃、圧力５ｋｇｆ
/ｃｍ²で３０分加熱圧締し、実施例３の改質木材を得
た。

【００１９】実施例４アクリル系化合物としてメチルメタクリレ−ト（シロッ
プ状）２５０ｇ、重合開始剤として過酸化ベンゾイル
２．５ｇと、環状エステル化合物としてδ−バレロラク
トン２５０ｇ、溶媒としてトルエン５００ｇとを混合し
薬液（Ｄ）を得た。次いで実施例１と同様のスギに減圧
加圧法により薬液（Ｄ）を含浸率が不揮発分で２０％と
なるように含浸し、１２０℃の熱風乾燥器中で３時間加
熱し、実施例４の改質木材を得た。

【００２０】比較例１環状エステル化合物を用いることなく、アクリル系化合
物としてメチルメタクリレ−ト（シロップ状）５００ｇ
とスチレン５００ｇ、重合開始剤として過酸化ベンゾイ
ル２．０ｇとを混合して処理剤（ａ）を得た。次いで実
施例１と同様のスギに減圧加圧法により処理剤（ａ）を
含浸率が不揮発分で２０％となるように含浸し、１２０
℃の熱風乾燥器中で３時間加熱し、比較例１の処理木材
を得た。

【００２１】比較例２環状エステル化合物を用いることなく、アクリル系化合
物としてメチルメタクリレ−ト（シロップ状）３００ｇ
と不飽和ポリエステル５００ｇとスチレン２００ｇ、重
合開始剤として過酸化ベンゾイル６．０ｇ、触媒として
オクチル酸コバルト６．０ｇを混合し処理剤（ｂ）を得
た。次いで実施例１と同様のスギに減圧加圧法により処
理剤（ｂ）を含浸率が不揮発分で２０％となるように含
浸し、風乾後ホットプレスを用いて６０℃、圧力５ｋｇ
ｆ/ｃｍ²で３０分加熱圧締し、比較例２の処理木材を得
た。

【００２２】比較例３環状エステル化合物を用いることなく、アクリル系化合
物としてポリエチレングリコ−ルモノメタクリレ−ト４
００ｇと２−ヒドロキシエチルメタクリレ−ト６００
ｇ、重合開始剤としてメチルエチルケトンパ−オキサイ
ド１０ｇを混合して処理剤（ｃ）を得た。次いで実施例
１と同様のスギに減圧加圧法により処理剤（ｃ）を含浸
率が不揮発分で２０％となるように含浸し、１２０℃の
熱風乾燥器中で３時間加熱し、比較例３の処理木材を得
た。

【００２３】比較例４アクリル系化合物を用いることなく、環状エステル化合
物としてε−カプロラクトン３００ｇ、触媒として塩酸
６ｇ、溶媒として水７００ｇとを混合し、処理剤（ｄ）
を得た後、実施例１と同様のスギに減圧加圧法により処
理剤（ｄ）を含浸率が不揮発分で２０％となるように含
浸した。次いで１２０℃の熱風乾燥器中で３時間加熱
し、比較例４の処理木材を得た。

【００２４】実施例１〜実施例４の改質木材、及び比較
例１〜比較例４の処理木材について寸法安定性、吸湿
性、曲げ強さ、割れについて評価した。寸法安定性、吸
湿性については試験体を４０℃−３０％ＲＨ、４０℃−
９０％ＲＨの恒温恒湿槽に平衡になるまで静置し、抗膨
潤能（ＡＳＥ）、抗吸湿性（ＭＥＥ）を測定した。曲げ
強さについてＪＩＳＺ２１１３に基づき試験を行った。
割れについてはＪＡＳ寒熱繰返しＡ試験に基づき、８０
℃の恒温器中に２時間放置した後、−２０℃の恒温器中
に２時間放置する工程を５サイクル繰返し、室温に達す
るまで放置し外観を確認し、割れなきを〇、割れありを
×とした。評価結果を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【発明の効果】アクリル系化合物と環状エステル系化合
物を主成分とする薬液を木材に注入し、硬化させて得ら
れる改質木材は、従来のＷＰＣに比べ含浸率が低いにも
かかわらず割れにくく、寸法安定性、強度物性に優れた
ものとなる。

【００２７】更に薬液の含浸率が１０〜３０％と低いた
めに木質の肌触りや外観が向上したものとなる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アクリル系化合物と環状エステル系化合
物を混合した薬液を木材あるいは木質系材料に含浸し、
硬化させることを特徴とする改質木材の製法。