JPH10146806A

JPH10146806A - 木材処理用組成物

Info

Publication number: JPH10146806A
Application number: JP30819096A
Authority: JP
Inventors: Akio Harada; 昭夫原田; Kouji Oogato; 孝司大加戸; Hideo Takeuchi; 英夫武内; Shinichi Sasaki; 伸一佐々木; Shinichi Fujii; 新一藤井
Original assignee: Showa Highpolymer Co Ltd; Nittetsu Fine Products Co Ltd
Current assignee: Nittetsu Fine Products Co Ltd; Resonac Holdings Corp
Priority date: 1996-11-19
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 1998-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】多量の処理剤の注入が可能であり、これによ
って水分に対する寸法安定性を付与でき、さらに抗膨張
能および耐流脱性に優れる木材処理用組成物の提供。【解決手段】［Ａ］（１）イソボルニルアクリレート
またはイソボルニルメタクリレートを０．１〜２０重量
％、（２）アクリル酸アルキルエステルを１０〜８０重
量％および（３）前記アクリル酸アルキルエステルと共
重合可能なモノマーを１９〜６０重量％含むモノマー成
分の重合体からなる油面接着型エマルジョンの固形分１
００重量部に対し、［Ｂ］水への溶解度が２０ｇ／１０
０ｇ以下のプロピレン系グリコールエーテル０．４〜４
０重量部を配合してなる木材処理用組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木材処理用組成物
に関するものであり、さらに詳しくは本発明は、木材の
割れを防止し、寸法を安定させ、しかも木材の防腐処理
にも使用可能な木材処理用組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、木材の防腐処理剤の薬液として
は、銅・クロム・砒素を含有するいわゆるＣＣＡ系防腐
剤やクレオソート油が代表的である。これらの薬液は優
れた防腐剤であるが、木材の干割れ防止性がなく、処理
された木材は、極めて割れやすく、割裂も大きい。ま
た、木材からの薬液の流脱が大きい。

【０００３】またＣＣＡ薬液は、保存処理工場で作業に
従事する人達の健康障害や処理木材を焼却する際に発生
する有毒ガスの問題がある。

【０００４】さらにクレオソート油は、油性で疎水性で
あるため、高含水率の木材への浸透が悪く、揮発性が高
いため悪臭を放つ上に、皮膚に対する刺激性が高いため
に長くその蒸気にさらされると皮膚への悪影響が無視で
きなくなる。さらに、黒褐色の注入物であるため、作業
服を汚損する欠点がある。

【０００５】木材の干割れ防止処理剤として、ＳＢＲラ
テックスを木材表面に塗布する方法が特開昭５４−１１
０２３４号公報に記載されているが、経時安定性が悪
く、ラテックス皮膜が長時間の屋外暴露の際、劣化を起
こし、十分な干割れ防止効果が得られない。

【０００６】また、木材ひび割れ防止塗料として、ＳＢ
ＲラテックスもしくはＮＢＲラテックスとポリアルキレ
ンオキサイド基を有する化合物とを含む塗料を、木材表
面に塗布する方法が特開昭６０−２５５８６６号公報に
記載されているが、ポリアルキレンオキサイド基を有す
る化合物は親水性化合物であり、長年風雨にさらされる
と流脱し、十分な干割れ防止効果が得られない。

【０００７】さらには、低揮発性オリゴマーと水とのエ
マルジョンによる木材処理剤が特開昭５５−１１８０４
４号公報に、また、水溶性改質剤およびエマルジョンに
よる木材処理剤が特開平５−６９４１２号公報に記載さ
れているが、低揮発性オリゴマー、水溶性改質剤、いず
れも親水性化合物であり、経時で流脱し十分な干割れ防
止効果が得られない。また、上記のようなエマルジョン
は親水性リッチであるので、木材中の油性樹脂分が多い
と注入量が限定される。

【０００８】さらには、木材内部に含浸してから硬化
し、処理剤の流脱を防止し、木の収縮を抑制する水溶性
充填硬化剤からなる木材加工剤が特開平４−３０７２０
４号公報に記載されているが、水溶性充填硬化剤がユリ
ヤ／ホルマリン等の揮発性原料であるため作業環境に考
慮を払う必要があり、また水溶性のために流脱防止効果
も不十分である。

【０００９】上記とは別に、細胞膜中の結合水をポリエ
チレングリコールのような水溶性溶剤で置換することも
行われている。しかし、この置換された溶剤は長時間た
つと、水溶性溶剤のため流脱が生じる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】木材は一般に木材自体
の３０〜２００％の範囲の水分が含まれており（含水率
即ち全重量に対するパーセント）、そのうち３０〜４０
％は結合水（細胞膜中に浸潤している水分）であり、他
は自由水（細胞内腔および細胞間隙等の水分）である。
未乾燥の木材を大気中に放置した場合、先ず木材表面か
ら自由水の蒸発が起こる。この水分を補うため、木材内
部の水分が表面に拡散する。しかし、木材表面からの自
由水の蒸発が極めて急激な場合、木材内部からの水分の
補給が蒸発水分に応じきれず、やがて木材表面層から結
合水が蒸発するようになり、表面層の収縮が起こる。木
材中心部が自由水を保持した状態であるにもかかわら
ず、木材表面層のみが結合水を失って収縮を開始した場
合、収縮応力の分布が不均一となり、木材表面層に亀裂
いわゆる干割れが発生することになる。

【００１１】本発明の目的は、これらの従来の課題を解
決し、多量の処理剤の注入が可能であり、これによって
水分に対する寸法安定性を付与でき、さらに抗膨張能お
よび耐流脱性に優れる木材処理用組成物を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討の
結果、細胞内結合水を疎水性リッチ溶剤、即ち、水に対
する溶解度が２０ｇ／１００ｇ以下のプロピレン系グリ
コールエーテルで置換することにより、寸法安定性およ
び耐流脱性を大幅に向上させることができ、また細胞腔
への油面接着型イソボルニルアクリレート／アクリル酸
アルキルエステル系エマルジョンの充填により、木材中
の蒸発水分の低減と同時に、流脱防止効果を向上させる
ことが可能となり本発明を完成することができた。

【００１３】すなわち本発明は、［Ａ］（１）イソボルニルアクリレートまたはイソボ
ルニルメタクリレートを０．１〜２０重量％、（２）ア
クリル酸アルキルエステルを１０〜８０重量％および
（３）前記アクリル酸アルキルエステルと共重合可能な
モノマーを１９〜６０重量％含むモノマー成分の重合体
からなる油面接着型エマルジョンの固形分１００重量部
に対し、［Ｂ］水への溶解度が２０ｇ／１００ｇ以下のプロピ
レン系グリコールエーテル０．４〜４０重量部を配合し
てなる木材処理用組成物を提供するものである。

【００１４】また本発明は、（１）イソボルニルアクリ
レートまたはイソボルニルメタクリレートを０．５〜１
０重量％、（２）アクリル酸アルキルエステルを２０〜
７０重量％および（３）前記アクリル酸アルキルエステ
ルと共重合可能なモノマーを３０〜５０重量％含むモノ
マー成分を使用する前記の木材処理用組成物を提供する
ものである。

【００１５】本発明で使用される（１）成分として使用
されるイソボルニルアクリレートまたはイソボルニルメ
タクリレートは、下記の構造を有するものである。

【００１６】

【化１】

【００１７】（式中、ＲはＨまたはＣＨ₃を示す）

【００１８】上記、イソボルニルアクリレートまたはイ
ソボルニルメタクリレートは、その構造からみられるよ
うに高度な親油性に富み、各モリマー成分との相互作用
により、木材中の油性樹脂分を吸収取り込み、組成物の
木材への注入を容易にさせ、結果として注入量を多くで
きるものと考えられる。

【００１９】親油性を付与するためには、イソボルニル
アクリレートまたはイソボルニルメタクリレートの使用
量は、全モノマー成分中０．１〜２０重量％、より好ま
しくは０．５〜１０重量％である。０．１重量％より少
ない場合には、親油性に乏しく、油性樹脂分をよく吸収
し得ない。２０樹脂％を超えて使用する場合には、乾燥
皮膜が硬すぎて成膜しにくい等好ましくない。

【００２０】本発明で使用される（２）成分のアクリル
酸アルキルエステルとしては、アクリル酸のＣ₁〜Ｃ₁₂
アルキルエステル、例えばアクリル酸メチル、アクリル
酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸プロピル、ア
クリル酸イソプロピル、アクリル酸イソブチル、アクリ
ル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸デシル、アクリル
酸ドデシル等が挙げられ、これらの一種またはそれ以上
を併用することができる。アクリル酸アルキルエステル
の使用量は、全モノマー成分中１０〜８０重量％、好ま
しくは２０〜７０重量％である。１０重量％より少ない
場合には、皮膜形成能が悪く、皮膜にクラック等を生ず
る場合があり、好ましくない。８０重量％を超えて使用
する場合には、形成される皮膜が軟らかくなり過ぎ、ブ
ロッキング等の問題を起こしやすく、好ましくない。

【００２１】本発明において（３）成分として使用され
るアクリル酸アルキルエステルと共重合可能なモノマー
としては、例えばメタクリル酸メチル、メタクリル酸エ
チル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピ
ル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸イソブチル、メ
タクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−エチルヘキシ
ル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒド
ロキシイソプロピル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチ
ル、ポリエチレングリコールモノメタクリレート等のメ
タクリル酸のＣ₁〜Ｃ₁₂アルキルエステル、スチレン、
アクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、α−
メチルスチレン、アクリロニトリル、塩化ビニリデン、
アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマール酸、
マレイン酸、クロトン酸およびジカルボン酸の無水物、
グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、
グリシジルクロトネート、グリシジルアリルエーテル等
が挙げられる。これらの中でスチレン、アクリロニトリ
ル、メタクリル酸メチルが最も重要で実用的である。

【００２２】アクリル酸アルキルエステルと共重合可能
なモノマーの使用量は、全モノマー成分中１９〜６０重
量％であり、より好ましくは３０〜５０重量％である。
１９重量％より少ない場合には、形成される皮膜が軟ら
かくなり過ぎ、ブロッキング等の問題を起こしやすく、
好ましくない。また６０重量％より超えて使用する場合
には、皮膜形成能が悪く、皮膜にクラック等を生ずる場
合があり、好ましくない。

【００２３】なお、上記（１）〜（３）成分のモノマー
成分の重量％は、これら３成分の合計が１００重量％と
なるように選択される。

【００２４】本発明で使用される［Ａ］油面接着型エマ
ルジョンを製造するにあたっては、前記各モノマー成分
を公知の乳化剤と重合開始剤との存在下で従来公知の乳
化重合法による合成法がそのまま使える。例えば前記各
モノマー成分の総重量に対して、０．１〜１．０重量％
に相当する重合開始剤および０．１〜３重量％に相当す
る乳化剤の存在下で重合すると、固形分濃度が通常３０
〜６０重量％のエマルジョンを得ることができる。

【００２５】本発明で使用される［Ａ］油面接着型エマ
ルジョンを製造するための乳化剤としては、公知のアニ
オン性、ノニオン性、カチオン性の乳化剤、あるいは反
応性乳化剤等いずれも使用可能である。また重合開始剤
としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過
硫酸塩、過酸化水素、ベンゾイルパーオキサイド、クメ
ンハイドロパーオキサイド、tert−ブチルハイドロパー
オキサイド等の過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル
等が一般に用いられるが、とくに水溶性重合開始剤およ
び水溶性のレドックス型重合開始剤が好適である。

【００２６】本発明においては、［Ｂ］成分として、細
胞内結合水を疎水性リッチ溶剤、即ち、水に対する溶解
度が２０ｇ／１００ｇ以下のプロピレン系グリコールエ
ーテルで置換することにより、寸法安定性や耐流脱性を
大幅に向上させることができた。

【００２７】プロピレン系グリコールエーテルは疎水性
リッチのため、エマルジョンと混和されると、エマルジ
ョン粒子内部に多く存在することになる。また例えば水
溶性の乳化剤を使用した場合、これに取り囲まれている
エマルジョンは水になじみがよく、高含水木材において
も含浸し易い。これ故、プロピレングリコールエーテル
系の溶剤は疎水性リッチではあるが、水となじみのよい
エマルジョン粒子内にあるため、高含木材においても含
浸し易い。

【００２８】水に対する溶解度が２０ｇ／１００ｇ以下
のプロピレン系グリコールエーテルとしては、プロピレ
ングリコールｎ−ブチルエーテル（ＰｎＢ）、プロピレ
ングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＭＡ）、ジ
プロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、トリプロピ
レングリコールｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコ
ールジアセテート、プロピレングリコールフェニルエー
テル等が例示され、中でも好ましくはプロピレングリコ
ールｎ−ブチルエーテル（ＰｎＢ）、プロピレングリコ
ールメチルエーテルアセテート（ＰＭＡ）がよい。

【００２９】これらのプロピレン系グリコールエーテル
は、前記［Ａ］油面接着型エマルジョンの固形分１００
重量部に対し、０．４〜４０重量部、好ましくは１〜３
５重量部で使用される。０．４重量部未満では干割れ防
止効果が劣る。逆に４０重量部を超えると経時安定性が
劣る。

【００３０】本発明の組成物には、必要に応じて防腐
剤、殺菌剤、防黴剤、着色剤等を添加しても差し支えな
い。

【００３１】木材の加工処理法は、組成物を木材に有効
に含浸させ得れば、従来の方法のいずれでも適用できと
くに制限されない。例えば耐圧缶を用い、減圧、加圧方
式によって薬液を木材へ含浸させることができる。ま
た、単純な浸漬法も採用することができる。

【００３２】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、これらは例示にすぎず、本発明の範囲を限定
するものではない。なお、実施例および比較例中、部お
よび％は特記しない限り重量基準である。

【００３３】実施例１．温度計、撹拌ペラ、還流冷却器
および滴下ロートを備えた反応容器に、下式

【００３４】

【化２】

【００３５】で示される反応型乳化剤（アデカリアソー
プＳＥ−１０Ｎ、旭電化工業（株）製）２．０部と水３
４２．１部を加え、温度を７５℃に昇温した。一方、水
２４４．５部に、上記式で示される反応型乳化剤（アデ
カリアソープＳＥ−１０Ｎ）２．０部を加えて溶解し、
これに（１）成分としてイソボルニルメタクリレート２
５部、（２）成分としてアクリル酸２−エチルヘキシル
２３０部、（３）成分としてスチレン２３０部、グリシ
ジルメタクリレート１９部およびメタクリル酸１２．５
部の不飽和モノマー混合物を添加撹拌し、よく乳化して
からこれを滴下ロートに入れた。次に、このモノマー混
合物の５％を反応容器に移し、重合開始剤として０．５
部の過硫酸カリウムを加えて８０℃に昇温してから１０
分保持した後、残りのモノマー混合物の乳化物と３％の
過硫酸カリウム水溶液５０．０部とを３時間かけて反応
容器に均一滴下した。滴下終了後、８０℃で１時間熟成
反応を行なった後、室温に冷却し、アンモニア水３．５
部を加えて中和し、固形分濃度が４５重量％のエマルジ
ョンを得た。このエマルジョン１００部に対し水の溶解
度が５ｇ／１００ｇのプロピレングリコールｎ−ブチル
エーテル（ＰｎＢ）を５部加え、本発明の組成物を得
た。

【００３６】次いで、耐圧缶を用い、７２０mmHgで１２
０分減圧し、さらに２０kg/cm²で２４０分加圧すること
によって、上記で得た組成物を含水率３０％以下のケン
パス芯材（注入性、抗膨張能測定用は２０×２０×１０
０mm、耐流脱性測定用は２０×２０×１０mm）へ含浸さ
せ、注入性、抗膨張能、耐流脱性（木口析出性）の試験
を行った。得られた結果を表１に示す。

【００３７】ここで、評価および算出方法は下記により
行なった。

【００３８】

【数１】

【００３９】抗膨張能の評価は、処理試験片２０×２０
×１００mmを密閉内のＫＮＯ₃飽和水溶液上に２０℃で
静置し（９３％ＲＨ）３０日間吸湿させ、次いで２０℃
の蒸留水中、水面下３cmに３０日間静置し吸水させ重
量、寸法変化を測定し、未処理材との比較から次式によ
り求めた。

【００４０】

【数２】

【００４１】耐流脱性の評価は、処理試験片２０×２０
×１０mmおよび未処理試験片２０×２０×１０mmを、そ
れぞれのビーカーに入れ、試験片容積の１０倍量の脱イ
オン水を加え、試験片を水面下に沈め、マグネチックス
ターラを用い、２５℃で回転子を毎分４００〜４５０回
転させ、８時間撹拌し流脱させる。流脱操作を終わった
試験片を、直ちに温度６０℃の循環式乾燥器中に１６時
間静置し、揮散分を揮散させ、次式により求めた。

【００４２】

【数３】耐流脱性＝組成物成分残留率（％）

【００４３】実施例２．プロピレングリコールｎ−ブチ
ルエーテル（ＰｎＢ）を１部としたこと以外は、実施例
１を繰り返した。

【００４４】実施例３．プロピレングリコールｎ−ブチ
ルエーテル（ＰｎＢ）を１０部としたこと以外は、実施
例１を繰り返した。

【００４５】実施例４．プロピレングリコールｎ−ブチ
ルエーテル（ＰｎＢ）を１５部としたこと以外は、実施
例１を繰り返した。

【００４６】実施例５．プロピレングリコールｎ−ブチ
ルエーテル（ＰｎＢ）５部の代わりに、水の溶解度が１
９ｇ／１００ｇのプロピレングリコールメチルエーテル
アセテート（ＰＭＡ）５部を使用したこと以外は、実施
例１を繰り返した。

【００４７】実施例６．スチレンの使用量を２５２．５
部およびイソボルニルメタクリレートの使用量を２．５
部としたこと以外は、実施例１を繰り返した。

【００４８】比較例１．イソボルニルメタクリレートの
使用量を０部としたエマルジョン（アクリル酸アルキル
エステル系エマルジョン）を用いたこと以外は、実施例
１を繰り返した。

【００４９】比較例２．イソボルニルメタクリレートの
使用量を０部としたエマルジョン（アクリル酸アルキル
エステル系エマルジョン）を、木材処理剤とし、実施例
１と同様の試験に供した。

【００５０】比較例３．実施例１において、プロピレン
グリコールｎ−ブチルエーテル（ＰｎＢ）５部の代わり
に水溶性であるポリエチレングリコール（ＰＥＧ）５部
を用いたこと以外は、実施例１を繰り返した。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【発明の効果】本発明のよれば、多量の処理剤の注入が
可能であり、これによって水分に対する寸法安定性を付
与でき、さらに抗膨張能および耐流脱性に優れる木材処
理用組成物が提供される。本発明の組成物で処理された
木材は、公園、広場の環境施設、建築部材、住宅環境施
設、および交通関連施設等に幅広く利用することができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木伸一岩手県釜石市野田町２−20−27 (72)発明者藤井新一岩手県上閉伊郡大槌町桜木町11−12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】［Ａ］（１）イソボルニルアクリレート
またはイソボルニルメタクリレートを０．１〜２０重量
％、（２）アクリル酸アルキルエステルを１０〜８０重
量％および（３）前記アクリル酸アルキルエステルと共
重合可能なモノマーを１９〜６０重量％含むモノマー成
分の重合体からなる油面接着型エマルジョンの固形分１
００重量部に対し、［Ｂ］水への溶解度が２０ｇ／１００ｇ以下のプロピ
レン系グリコールエーテル０．４〜４０重量部を配合し
てなる木材処理用組成物。
【請求項２】（１）イソボルニルアクリレートまたは
イソボルニルメタクリレートを０．５〜１０重量％、
（２）アクリル酸アルキルエステルを２０〜７０重量％
および（３）前記アクリル酸アルキルエステルと共重合
可能なモノマーを３０〜５０重量％含むモノマー成分を
使用する請求項１に記載の木材処理用組成物。