JPH0929711A - 木材の前処理方法およびこれを用いた改質木材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 木材に所望の改質処理液を十分、かつ、均一
に短時間で含浸させることにより、良好な改質効果を木
材に付与することにある。 【解決手段】 木材をアセタール化処理して得た脆性を
付与された処理木材を防液シートで密封する。ついで、
これを液状加圧媒体に浸漬して加圧することにより、木
材組織に微細な割れを多数生じさせる。さらに、前処理
された処理木材に合成樹脂からなる改質処理液を含浸，
硬化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木材に耐磨耗性，
硬度，耐水性，寸法安定性，耐汚染性，装飾性等を付与
する木材の前処理方法およびこれを用いた改質木材の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、木
材に、フェノール系樹脂，ビニル系樹脂，不飽和ポリエ
ステル系樹脂等の合成樹脂液を含浸，硬化することによ
り、木材の耐磨耗性，硬度，耐水性等を向上させたり、
あるいは、木材に、液状防腐薬剤，防火薬剤を含浸，固
定することにより、防腐性，防火性を付与することが広
く知られている。

【０００３】しかしながら、この方法では、前述の合成
樹脂液等からなる改質処理液を木材に含浸させようとす
ると、減圧法，加圧法，減圧加圧法等の周知の強制注入
方法を利用しても、木材の形状，種類あるいは改質処理
液の粘度等により、その含浸量が不十分であったり、あ
るいは、改質処理液の含浸ムラにより、所望の改質効果
が得られず、木材表面の外観を低下させることがあっ
た。また、前述の強制注入方法であっても、含浸処理に
長時間を要し、生産性が低かった。

【０００４】このため、前記改質処理液の含浸性を高め
るため、予め木材をプレス等で加圧して木材組織に微細
な割れ等を生ぜしめた後、改質処理液を含浸させる方法
も提案されている。

【０００５】しかしながら、加圧に対する木材の脆性の
程度は、木材の樹種，形状（特に、厚さ）あるいは含水
率等の影響を受け易く、微細な割れの発生にバラツキが
生じやすい。このため、例えば、加圧処理した木材に合
成樹脂液を簡易な浸漬方法で含浸させると、含浸ムラ等
が生じ、木材の外観を低下させるという問題点があっ
た。

【０００６】本願発明の目的は、前記問題点に鑑み、木
材に所望の改質処理液を十分、かつ、均一に短時間で含
浸させることにより、良好な改質効果を木材に付与する
木材の前処理方法およびこれを用いた改質木材の製造方
法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかる木材の
前処理方法は、前記目的を達成するため、木材をアセタ
ール化処理して得た脆性を付与された処理木材を加圧
し、その木材組織に微細な割れを多数生じさせる工程か
らなるものである。

【０００８】請求項２にかかる木材の前処理方法は、木
材をアセタール化処理して得た脆性を付与された処理木
材を防液シートで密封し、これを液状加圧媒体に浸漬し
て加圧することにより、その木材組織に微細な割れを多
数生じさせる工程からなるものであってもよい。

【０００９】請求項３にかかる改質木材の製造方法は、
前述の方法で前処理された処理木材に改質処理液を含
浸，硬化させる工程からなるものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本願発明において使用する木材と
しては、木材単板，木材板等が挙げられ、木材単板とし
ては、スライサー，ロータリーレース，ハーフロータリ
ーレース等で切削された厚さ寸法０.２〜５mm程度のも
のが挙げられる。また、木材板としては、木材を鋸で切
削した厚さ２mm〜１０mm程度の板状体が挙げられる。さ
らに、その他の木材としては、例えば、集成材の薄板，
ＬＶＬ薄板，人工突板，寄木調に組み合わされた化粧単
板等が挙げられる。

【００１１】木材のアセタール化処理とは、例えば、グ
リオキザール化，ホルマール化等が挙げられる。

【００１２】前記グリオキザール化は、グリオキザール
水溶液を木材に塗布，浸漬，強制注入（減圧法、加圧
法、減圧加圧法等）等の方法で含浸させた後、加熱して
木材成分と反応させることによって行われる。グリオキ
ザール水溶液は濃度１〜３０重量％のものを使用するこ
とが好ましい。１重量％未満であると、単板への脆性付
与効果が小さく、プレス等での加圧処理効果も小さいか
らであり、３０重量％をこえると、単板への脆性付与効
果が大きすぎ、プレス等での加圧処理により、単板が激
しく壊れてしまうからである。加熱は既存のドライヤ
ー，ホットプレスで行えばよく、これらで木材を温度４
０℃〜１５０℃まで加熱して反応させることが好まし
い。温度４０℃未満であると、脆性付与効果が十分でな
い場合があるからであり、温度１５０℃を越えると、単
板が変色するからである。

【００１３】ホルマール化には液相法および気相法があ
り、液相法の場合は、木材にホルムアルデヒド水溶液
（濃度１〜５０重量％）を含浸させた後、加熱して木材
成分と反応させることによって行われる。加熱方法は、
前述のグリオキザール化と同様であるので、説明を省略
する。一方、気相法によるホルマール化は、木材を投入
した密閉容器内に加熱して蒸気化したホルムアルデヒド
を注入，密封して行う。濃度１重量％〜３０重量％のホ
ルムアルデヒドが温度４０℃〜１２０℃で使用される。
濃度１重量％未満であると、単板への脆性付与効果が小
さく、プレス等での加圧処理効果も小さいからであり、
３０重量％を越えると、単板への脆性付与効果が大きす
ぎ、プレス等での加圧処理により、単板が壊れてしまう
からである。また、温度４０℃未満であると、脆性付与
効果が十分でないからであり、温度１２０℃を越える
と、単板が変色するからである。

【００１４】なお、木材へのアセタール化処理液の含
浸、および、木材成分との反応条件は使用する木材の厚
さ，樹種、アセタール化処理液の粘度，濃度等に応じて
選択できる。

【００１５】また、アセタール化の程度は、無処理の木
材に対してアセタール化処理後の木材の重量増加率がグ
リオキザール化で１〜３０％程度、ホルマール化で１〜
３０％程度が好ましい。いずれも１％未満であると、単
板への脆性付与効果が小さく、プレス等での加圧処理効
果も小さいからであり、３０％を越えると、単板への脆
性付与効果が大きすぎ、プレス等での加圧処理により、
単板が壊れてしまうからである。

【００１６】アセタール化処理された処理木材は、処理
前の木材に比べて柔軟性が減少し、加圧に対して変形し
難く脆くなっている。このため、加圧によって亀裂や圧
縮座屈等による微細な割れが前記処理木材の組織に生じ
やすい。

【００１７】このアセタール化処理木材の加圧処理は、
後述する改質処理液の含浸を容易にするため、処理木材
の組織に亀裂等による微細な割れを多数、かつ、均一に
生ぜしめる処理であり、例えば、平板プレス，ロールプ
レス，液圧加圧等が挙げられる。

【００１８】なお、液圧加圧する場合、アセタール化処
理した処理木材を防液シートで密封し、これを耐圧容器
内の液状加圧媒体（水、ポリエチレングリコール等）に
浸漬し、この液状加圧媒体で処理木材を加圧することに
より、木材組織に微細な割れを多数発生させることがで
きる。この場合は、前述したように処理木材を均一に加
圧できるので、処理木材に所望の微細な割れを均一に多
数生じさせることができるという利点がある。

【００１９】処理木材に負荷される圧力は、加圧手段や
加圧される木材の樹種等によって異なり、特に限定する
ものではないが、前記液状加圧媒体で加圧する場合に
は、圧力５〜３００Kg/cm²が好ましい。圧力が５Kg/cm²
未満では微細な割れを多数生じさせることができないか
らであり、また、３００Kg/cm²を越えると、木材組織の
割れが著しく大きくなり、木材に修復し難い損傷を生じ
させるからである。

【００２０】なお、前述のような加圧によって木材組織
に微細な割れを多数生じさせる場合、圧縮の程度は木材
の元の厚さ寸法の４０％未満であることが好ましい。４
０％を超えると、木材の損傷が著しいからである。

【００２１】加圧処理された木材組織に含浸させる改質
処理液としては、微細な割れが生じた処理木材を再接着
できる合成樹脂液からなるものが好ましい。また、防腐
薬剤，防火薬剤等を使用してもよく、あるいは、これら
と合成樹脂液とを混合した改質処理液をを使用してもよ
い。

【００２２】合成樹脂液としては、不飽和ポリエステル
樹脂液，アクリル樹脂液，スチレン樹脂液，ビニル系樹
脂液等が使用できるが、前記合成樹脂液の代わりにアマ
ニ油等の乾性油系硬化液を使用してもよい。

【００２３】さらに、このような改質処理液の木材への
含浸は、減圧法，加圧法，減圧加圧法等の強制注入法だ
けでなく、塗布法や簡単な浸漬法によっても行うことが
できる。特に、合成樹脂液の含浸方法として、塗布法や
簡易な浸漬法を採用した場合には、塗布や浸漬を行った
後、ホットプレスで熱圧すると、木質材中への合成樹脂
液の含浸が促進され、かつ、合成樹脂液の硬化が同時に
行われるので、より一層生産性が高く、かつ、均一に木
材に合成樹脂液を含浸させることができるという利点が
ある。

【００２４】

【実施例】

（実施例１）濃度１５重量％のグリオキザール水溶液に
触媒としてパラトルエンスルホン酸を０.３重量％加え
た常温の処理液に、厚さ２.５mm，巾１５０mm，長さ４
００mmのベイツガ柾目単板を５分間浸漬した後、温度８
０℃のドライヤーで４時間乾燥し、さらに、ドライヤー
を昇温して温度１２０℃で４時間加熱し、アセタール化
処理単板を得た。このようにして得られたアセタール化
処理単板の重量増加率は３％であった。このアセタール
化処理単板を圧力２００Kg/cm²の平板プレスで加圧し、
加圧処理単板を得た。

【００２５】得られた加圧処理単板は厚さ１.８mmに圧
縮され、走査型電子顕微鏡で観察すると、座屈や亀裂等
による多数の割れを生じており、合成樹脂液が著しく含
浸し易い状態となっていることがわかった。

【００２６】次に、この加圧処理単板を、硬化剤が配合
された粘度７００cps、温度２０℃の不飽和ポリエステ
ル樹脂液内に５分間浸漬し、取り出してテフロンシート
で表裏面を覆い、これを温度１３０℃，圧力１０Kg/cm²
のホットプレスで１５分間加熱加圧し、木材および合成
樹脂からなる改質木材が得られた。

【００２７】得られた改質木材の不飽和ポリエステル樹
脂の含浸による重量増加率は木材の全乾重量の１６１％
であった。この改質木材は、合成樹脂液の含浸ムラがな
い美麗な外観を有しており、また、その厚さ方向の断面
を走査型電子顕微鏡で観察したところ、木材の細胞内腔
に合成樹脂がほぼ均一に詰まっていた。

【００２８】（比較例１）実施例１と同一の単板から、
アセタール化処理を施さない点を除き、実施例１と同一
の条件で加圧単板を得た。得られた加圧単板は、厚さ
２.３mmにまで圧縮され、走査型電子顕微鏡で観察する
と、木材細胞壁における座屈や亀裂等による微細な割れ
の発生にムラがあった。

【００２９】次に、この加圧単板を実施例１と同一条件
で不飽和ポリエステル樹脂液に浸漬して含浸させた後、
ホットプレスによる加熱加圧を行って改質木材を得た。
この改質木材の不飽和ポリエステル樹脂の含浸による重
量増加率は１１９％であった。この改質木材は、合成樹
脂液の含浸ムラのため、外観が良くなく、また、その厚
さ方向の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、木
材の細胞内腔には合成樹脂がほとんど詰まっていない部
分が観察され、合成樹脂の含浸にバラツキがあることが
わかった。

【００３０】以上の結果より、実施例１の方が比較例１
よりも優れた含浸性を有することがわかった。

【００３１】（実施例２）濃度２０重量％のグリオキザ
ール水溶液に触媒としてパラトルエンスルホン酸を０.
３重量％加えた常温の処理液に、厚さ４cm，巾４cm，長
さ２０cmのベイツガ材を５分間浸漬した後（注入率１０
０％）、８０℃のドライヤーで３日間乾燥し、さらに、
ドライヤーを昇温して温度１２０℃で４時間加熱し、ア
セタール化処理木材を得た。なお、ここで、注入率と
は、木材の全乾重量に対する処理液の含浸量を示すもの
である。そして、このアセタール化処理木材を圧力２０
０Kg/cm²の平板プレスで加圧して厚さ、巾寸法がそれぞ
れ３cm程度となるまで圧縮した。

【００３２】得られた加圧処理材は、厚さ寸法および巾
寸法のそれぞれが３２mmであり、これを走査型電子顕微
鏡で観察すると、木材細胞壁おいて座屈や亀裂等による
微細な割れが多数生じていた。

【００３３】次に、この加圧処理したアセタール化処理
材の木口部分（長さに垂直な面）にエポキシ樹脂をコー
ティングしてシールし、温度４０℃の黒色染料水溶液中
に３時間浸漬した。浸漬後の黒色染料水溶液の注入率は
９８％であり、一端面から長さ１０cmの部分を切断して
断面の観察をしたところ、４つの側面からの染料の浸透
は、各５mm程度までほぼ均一に染色されていた。

【００３４】（比較例２）実施例２と同一のベイツガ材
に、グリオキザール水溶液の注入および加熱によるアセ
タール化処理を施さない点を除き、実施例２と同一条件
で加圧し、厚さ寸法および巾寸法が３cm程度になるまで
圧縮した。

【００３５】得られた加圧処理木材は、厚さ寸法が３３
mmに圧縮され、走査型電子顕微鏡で観察すると、木材細
胞壁における座屈や亀裂等の発生にムラがあった。

【００３６】次に、この加圧処理木材の木口部分（長さ
に垂直な面）を実施例２と同様にシールし、実施例２と
同一条件で黒色染料水溶液に浸漬した。浸漬後の黒色染
料水溶液の注入率は３６％であり、一端面から長さ１０
cmの部分を切断して断面の観察をしたところ、染色液が
浸透しているのは４つ側面から３mm以内であり、しか
も、染色液が浸透している１〜３mmの部分は、染色が不
均一であった。

【００３７】以上の結果から、実施例２の方が、比較例
１よりも、改質処理液等を木材の外周面から含浸しやす
いことが判った。

【００３８】（実施例３）実施例１で得たアセタール化
処理単板を厚さ０.０２mmの家庭用ラップシートからな
る防液シートで水密状態に包み、これを耐圧容器に入れ
た後、この容器に加圧媒体である水を注入し、水圧２０
０Kg/cm²で加圧した。

【００３９】得られた加圧処理単板は、厚さ寸法が２.
３mmに圧縮され、走査型電子顕微鏡で観察すると、木材
組織に座屈や亀裂等が多数生じ、合成樹脂液が含浸し易
い状態となっていた。

【００４０】次に、この加圧処理単板を、硬化剤が配合
された粘度７００cpsの不飽和ポリエステル樹脂液内に
５分間浸漬し、取り出してテフロンシートで表裏面を覆
い、これを温度１３０℃，圧力１０Kg/cm²のホットプレ
スで１５分間加熱加圧し、木材および合成樹脂からなる
改質木材を得た。

【００４１】得られた改質木材の不飽和ポリエステル樹
脂の含浸による重量増加率は１６５％であった。この改
質木材は、合成樹脂液が良好に含浸された美麗な外観を
有しており、また、その厚さ方向の断面を走査型電子顕
微鏡で観察したところ、木材の細胞内腔に合成樹脂がほ
ぼ均一に詰まっていた。

【００４２】

【発明の効果】請求項１によれば、木材をアセタール化
処理することにより、木材の有する柔軟性を減少した脆
い処理木材が得られる。そして、この処理木材を加圧し
て処理木材の組織に微細な割れを多数生じさせることに
より、改質処理液が均一、かつ、十分に短時間で含浸す
ることになる。請求項２によれば、請求項１の発明と同
様、木材をアセタール化処理することによって木材の有
する柔軟性を減少させて脆弱化し、さらに、木材に液状
加圧媒体が直接接触しない条件下で木材を加圧し、木材
組織に微細な割れを多数生じさせことにより、改質処理
液がより一層含浸しやすくなる。特に、液状加圧媒体の
加圧によれば、平板プレスやロールプレスによる加圧に
比べ、木材が全表面から均一に加圧され、木材の厚さム
ラ等の影響を受けにくい。このため、木材組織に微細な
割れを均一、かつ、多数生じさせることができ、改質処
理液が十分、かつ、均一に含浸する。請求項３によれ
ば、請求項１または２の前処理により、改質処理液が浸
透し易くなっているので、処理木材に合成樹脂液等を十
分、かつ、均一に短時間で含浸させることができ、木材
と合成樹脂とからなる所望の改質木材が得られる。ま
た、木材に合成樹脂液を含浸させるに際し、強制注入法
に限らず、浸漬法や塗布法等の簡便な方法によっても、
合成樹脂液を木材に十分に含浸させることができるの
で、生産性が向上する。さらに、前述のように十分、か
つ、均一に改質処理液を含浸させることにより、良好な
外観，耐磨耗性，硬度，耐水性等の諸性能を有する改質
木材が得られるという効果がある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 木材をアセタール化処理して得た脆性を
   付与された処理木材を加圧し、その木材組織に微細な割
   れを多数生じさせることを特徴とする木材の前処理方
   法。
2. 【請求項２】 木材をアセタール化処理して得た脆性を
   付与された処理木材を防液シートで密封し、これを液状
   加圧媒体に浸漬して加圧することにより、その木材組織
   に微細な割れを多数生じさせることを特徴とする木材の
   前処理方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２の方法で前処理された
   処理木材に改質処理液を含浸，硬化させることを特徴と
   する改質木材の製造方法。