JPS61277403A - 木材−プラスチック複合化材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、寸法安定性、硬度、耐磨耗性、機械的強度
、耐久性等に優れる木材−プラスチック複合化材の製造
方法に関する。

（従来の技術） この種本材−プラスチック複合化材は、一般に合成樹脂
上ツマ−またはオリゴマーを木材に含浸させて重合せし
めることによって製造される。そしてこの具体的な製造
手段としては従来より加熱空気浴法（オープン法）と熱
板加熱圧締法（ホットプレス法）とが採用されており、
特に後者の熱板加熱圧締法は伝導熱と放射熱を利用でき
比較的に熱効率がよいと共にプレスによって木材の反り
が抑えられるという利点があるため多用されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記の熱板加熱圧締法にも次のような問
題点がある。

ａ）大規模なホットプレス設備を必要とすることから初
期の設備投資の負担が大きい。　　　。

ｂ）重合に高温加熱（１００〜１３０℃程度）が必要で
エネルギーコストが高く付く。

Ｃ）木材の厚みが薄い場合は短時間で重合できるが、厚
い場合は内部が重合可能温度に達するまで長時間を要す
る。また、このために異なった材厚のものを同時に処理
できず、生産効率が悪い。

ｄ）木材の含水率が高い場合は、加熱時の気化水分によ
る膨張および加熱前後の含水変化に伴う体積変化等で割
れや変形を生じる恐れがある。

ｅ）加熱による木材中の空気や含浸成分の膨張によって
木口面から含浸成分が漏出し、これが重合硬化物として
付着することがあり、その除去に多大の労力を要すると
共にモノマーまたはオリゴマーの損失が大きい。

ｆ）加熱中に未硬化のモノマー蒸気が発散し、作業衛生
上で大きな問題となり、また火災の危険性も大きい。

この発明は、上記従来における問題点を解決するために
なされたもので、生産および設備コストが低く、製造中
での割れや変形を生じず、しかも作業性および安全性に
優れる木材−プラスチック複合化材の製造方法を提供す
ることを目的としている。

（問題点を解決するための手段） この発明は、上記目的において、木材への含浸成分を中
温ないし低温で重合可能な組成とすると共に、これを含
浸前に重合しない２液に分け、木材に対して二段含浸を
行って重合せしめるようにしたものである。

すなわちこの発明は、木材に重合開始剤と重合促進剤の
いずれか一方の成分を含浸させたのち、他方の成分とビ
ニル系モノマーとを含浸させて６０℃以下で重合させる
ことを特徴とする木材−プラスチック複合化材の製造方
法、ならびに密閉式容器内に木材を収容し、該容器内を
脱気したのち、第１貯槽より重合開始剤と重合促進剤の
いずれか一方の成分を含む溶液を容器内に注入して木材
を浸漬し、次いで余剰の上記溶液を第１貯槽に戻して容
器内を再び減圧したのち、第２貯槽より上記他方の成分
とビニル系モノマーまたはオリゴマーとを含む液を容器
内に注入して６０℃以下の温度で木材を浸漬し、次いで
余剰の液を第２貯槽に戻して更に上記温度下で所要時間
放置したのち、容器より木材を取り出すことを特徴とす
る木材−プラスチック複合化材の製造方法である。

（発明の具体的構成） この発明において木材に含浸させる成分は、ビニル系モ
ノマーまたはオリゴマーと重合開始剤と重合促進剤の少
なくともＪ成分系からなる。すなわち、ビニル系モノマ
ーまたはオリゴマーと重合開始剤の２成分系を含浸成分
とする場合は既述の如く重合のために高温加熱が必要で
あるが、重合促進剤を含むＪ成分系とすることによって
６０℃以下の中温ないし低温、通常は常温（２０℃程度
）にて重合を行うことができる。従って、この発明によ
れば、既述した従来方法における重合時の高温加熱に起
因する種々の問題が全て解消される。

またこの発明では、重合開始剤と重合促進剤のいずれか
一方をビニル系モノマーまたはオリゴマーから分離した
２液型とし、この分離した成分を先に木材に含浸させた
のち、他方の成分とビニル系モノマーまたはオリゴマー
とを含浸させる２段含浸を行う、すなわち、上記Ｊ成分
が同時に存在すると直ちに重合が進行するが、２段含浸
を採用することによって含浸に供した余剰成分をほぼ未
反応状態で回収して再利用することが可能となり、原料
の利用率を最大限に高めてコスト低減を図ることが可能
となる。また上記２液型とすることによって保存中に重
合が進行して使用不能になることも回避される。

この発明で重合の主剤となるビニル系モノマーとしては
、例えば（メタ）アクリル酸メチルの如き（メタ）アク
リル酸の低級アルキルエステル・スチレン、酢酸ビニル
、アクリロニトリル等の重合性ビニル基を含む種々のモ
ノマーを使用可能であり、これらは二種以上を併用して
も差し支えない、またオリゴマーとしてはオリゴエステ
ルアクリレート類が好適であり、これは上記モノマーと
併用してもよい。

重合開始剤としては、メチルエチルケトンパーオキサイ
ドの如きケトンパーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパ
ーオキサイドの如きハイドロパーオキサイド、ベンゾイ
ルパーオキサイドの如きジアシルパーオキサイド等の有
機過酸化物、あるいはアゾイソブチロニトリル等のアゾ
化合物を始め、従来よりビニル系モノマーまたはオリゴ
マーの重合開始剤として知られるものをいずれも使用可
能であり、これらは二種以上を併用しても差し支えない
、またその使用量はビニル系モノマーまたはオリゴマー
に対して０．２〜１．０重量％程度が好適である。

重合促進剤としては、上記重合開始剤に作用するキレー
ト剤として知られるものをいずれも使用でき、その代表
例にはナフテン酸コバルト、ジメチルアニリン、有機バ
ナジウム化合物、アスコルビン酸等が挙げられる。また
その使用量はビニル系モノマーまたはオリゴマーに対し
て０．５〜２．０正量％程度が好適である。

なお、この発明方法において第１段の含浸に使用する重
合開始剤と重合促進剤のいずれか一方の成分は、メタノ
ール等の溶剤に熔解した溶液形態で使用し、木材に含浸
させたのちに該溶剤を揮散させるのがよい。またこの溶
剤揮散ののち、第２段の含浸を木材内部まで充分にいき
わたらせるために真空吸引等で木材を脱気処理すること
が望ましい。

第１図はこの発明方法に使用する好適な装置構成を示す
０図中１は水平配置した密閉式の筒型容器、２は真空ポ
ンプ、３は第１貯槽、４は第２貯槽であり、両貯槽３，
４は容器ｌよりも下位に配置されている。そして容器１
内上部には真空ポンプ２から吸気管５ａがバルブ６ａを
介して接続され、容器ｌ内下部には両貯槽３．４のそれ
ぞれ下部からのバルブ６ｂ、　６ｃを介した導液管７ｂ
、　７ｃに連結する導液管７ａが接続され、更に真空ポ
ンプ２と両貯槽３．４の上部とがそれぞれバルブ６ｄ、
　６ｅを介して吸気管Ｓｂ、　５ｃにて接続されている
。

次に第１図の装置による木材−プラスチック複合化材の
製造方法について説明する。まず第１貯槽３内に重合開
始剤と重合促進剤のいずれか一方を含む溶液を収容し、
第２貯槽４内に上記他方の成分とビニル系モノマーまた
はオリゴマーとを含む混合液を収容する。そして容器ｌ
内に予め製品としての所要の寸法、形状に加工した木材
を収納して容器１を密閉した上で、木材内部まで充分に
プラスチック複合化を施すために、バルブ６ａを開いて
真空ポンプ２にて容器１内を真空吸引して木材内部の空
気を脱気する。続いてバルブ６ｂを開くことによって減
圧下の容器！内に第１貯槽３より溶液を自動的に導入し
てこれに木材を一定時間浸漬したのち、バルブ６ａを閉
じて容器１内を常圧に戻すと共にバルブ６ｄを開いて第
１貯槽３内を減圧することにより、容器１内の余剰溶液
を全て第１貯槽３内に自動的に還流させ、バルブ６ｂを
閉じ、続いて一定時間放置して木材に含浸された溶液の
溶剤成分を蒸発揮散させる。これによって木材には重合
開始剤または重合促進剤のみが含浸された状態となる。

次に再びバルブ６ａを開いて容器ｌ内を一定時間減圧し
たのち、バルブ６Ｃを開いて減圧下の容器１内に第２貯
槽４より混合液を自動的に導入してこれに木材を一定時
間浸漬したのち、バルブ６ａを閉じて容器１内を常圧に
戻すと共にバルブ６ｅを開いて第２貯槽４内を減圧する
ことにより、容器１内の余剰溶液を全て第２貯槽４内に
自動的に還流させたのち、更に一定時間放置する。これ
によって木材に含浸されたビニル系モノマーまたはオリ
ゴマーが重合開始剤と重合促進剤の作用で重合して硬化
する。なお、この時、外気温が非常に低い場合や特に重
合速度を大きくする必要がある場合は、６０℃までの温
度に容器ｌ内を加温してもよい。

かくして容器ｌ内より取出された木材は、内部まで合成
樹脂が含浸硬化した複合化材となり、寸法安定性、耐磨
耗性に優れ、かつ硬度が大きく、機械的強度および耐久
性の良好なものとなる。そしてｍ金時に高温加熱を施し
ていないため、含浸重合前後の寸法変化がほとんどなく
、処理前の木材に予め加工を施すことによって容器ｌよ
り取出した複合化材にそのまま表面に下塗り材や上塗り
材等の所要の塗装を施して製品化できる。従って固い複
合化材に困難な加工を施す必要がない。

（実施例） 以下、この発明を実施例に基づいて詳細に説明する。な
お、以下において部とあるは重量部を意味する。また各
実施例の処理はいずれも常温２０℃付近で行った。

実施例１ 接線方向ｔＯＨ１半径方向Ｔｏｍｓ、繊維方向１３０＊
＊に寸法取りしたベイマツ材を、重合促進剤として１、
Ｏｆｆ１％のアスコルビン酸を含むメタノール溶液に１
０分間常圧下で浸漬したのち、メタノール成分を蒸発揮
散せしめた０次いでこのベイマツ材をデシケータ中に入
れて２０分間真空脱気したのち、テトラエチレングリコ
ールシフタレート５７部、エネアエチレングリコールジ
メタクリレート２９部、トリメチロールプロパントリメ
タクリレート１４部の割合で混合した液に重合開始剤と
して過酸化ベンゾイル１部を加えてなる含浸液をデシケ
ータ内に導入し、ｌ０ＩＢｌ減圧含浸させ、常圧に戻し
て１０分間静置したのち取り出した。得られた木材−プ
ラスチック複合化材は、次式で示されるポリマー保持率
が１６％であった。

ポリマー保持率（％）− 無処理材絶乾重量 なお、上記操作を８回繰り返したところ、含浸液の残液
に異常は認められず、いずれもほぼ同品質の複合化材が
得られた。

次に得られた複合化材を２４時間常温で放置したのち、
ポリウレタン系シーラーを下塗り材、フン化ビニリデン
系クリヤーを上塗り材としてそれぞれ塗装した。

実施例２ 実施例１と同様に寸法取りしたスブルース材を重合促進
剤として０．５重量％のジメチルアニリンを含むメタノ
ール溶液に１０分間常圧下で浸漬したのち、メタノール
成分を蒸発揮散せしめた。次いで実施例１と同様組成の
含浸液を用いて実施例１と同様に含浸処理し、木材−プ
ラスチック複合化材を得た。この複合化材のポリマー保
持率は２１％であった。

なお、上記操作を８回繰り返したところ、含浸液の残液
に異常は認められず、いずれもほぼ同品質の複合化材が
得られた。

実施例３ 実施例１と同様に寸法取りしたベイマツ材を重合開始剤
として０．５重量％の過酸化ベンゾイルを含むメタノー
ル溶液に１０分間常圧下で浸漬処理したのち、メタノー
ル成分を蒸発揮散せしめた０次いで実施例１の含浸液組
成中の過酸化ベンゾイルに換えて重合促進剤としてジメ
チルアニリン１部を加えた含浸液を用いて実施例１と同
様に含浸処理し、木材−プラスチック複合化材を得た。

この複合化材のポリマー保持率は１６％であった。

実施例４ 第１図で示す装置において、容器１として内径３０ｃｍ
、内部長さ４ｍｍのものを使用し、第１貯槽３内に重合
促進剤としてアスコルビン酸の１Ｍ１％メタノール溶液
を収容し、また第２貯槽４内に実施例１と同様組成の含
浸液を収容した。そして容器ｌ内に接線方向３０龍、半
径方向８０ｍｍ、繊維方向５００ｍｍに寸法取りしたス
ブルース材を収容して密閉したのち、容器ｌ内を６０ト
ールで２分間真空吸引して脱気処理を施した。続いて第
１貯槽３の溶液を前記バルブ操作により容器１内に導入
して１分間浸漬処理したのち、容器ｌ内を常圧に戻して
余剰残液を第１貯槽３内に還流させ、１０分間放置して
メタノール成分を蒸発揮散せしめた０次いで容器１内を
６０トールで５分間真空吸引して脱気させたのち、第２
貯槽４の含浸液を容器１内に導入し、１分間浸漬処理し
たのち、容器１内を常圧に戻して余剰残液を第２貯槽４
内に還流させ、更に１０分間放置したのち容器１内より
取り出した。得られた木材−プラスチック複合化材のポ
リマー保持率は５ｚであった。

なお、上記操作を８回繰り返したところ、第２貯槽４内
の含浸液には異常が認められず、いずれもほぼ同品質の
複合化材が得られた。

（性能試験） 次に実施例１で得られた表面塗装後の複合化材と実施例
２で得られた複合化材、ならびに実施Ｐ１１で使用した
ベイマツ材に直接実施例１と同様の表面塗装を施したも
の（参考例１）、同じく防腐塗料を表面塗装したもの（
参考例２）、同じく未処理であるもの（参考例３）につ
いて、それぞれ屋外暴露６ケ月後の抗膨張能（ＡＳＥ）
と抗吸水能（ＲＷＡ）と割れの総長さを測定したところ
、表１に示す結果を得た。また同様にサンシャインアー
ク灯によるウエザオメーターで６００時間の耐候促進試
験を施した後のＡＳＥＳＲＷＡ、割れの総長さを測定し
たところ表２に示す結果を得た。

表−１屋外暴露６ケ月後の寸法安定性の評価０処理あり
　×処理なし　割れの総長−１つの割れの長さ×割れの
数０処理あり　×処理なし　割れの総長−１つの割れの
長さ×割れの数更に実施例１の複合化材、参考例１の表
面塗装ベイマツ材、参考例３の未処理ベイマツ材につい
て、前記ウエザオメーターによる耐候促進試験における
経時的変色度を色差計によって測定した結果を、第２図
に示す、また実施例２の複合化材について、前記屋外暴
露におけるＲＷＡとＡＳＥの経日変化を第３図に示す。

なお第２図中の曲線Ａは実施例１、曲線１３は参考例１
、曲線Ｃは参考例３をそれぞれ意味する。

表１、表２および第２図、第３図の結果から、この発明
方法によって得られる木材−プラスチック複合化材は寸
法安定性、機械的強度、耐久性等において極めて優れた
ものであることが判る。

（発明特有の仙果） この発明に係る木材−プラスチック複合化材の製造方法
によれば、木材に対して重合開始剤と重合促進剤のいず
れか一方の成分を含浸させたのち、他方の成分とビニル
糸上ツマ−またはオリゴマーとを含浸する２段含浸処理
を行って中温ないし低温で重合させるから、従来のよう
に重合に高温加熱を要する方法に比較して、エネルギー
コストが著しく低減されると共に大規模な加熱設備が不
要で設備コストも低くなり、かつ木材木口面における含
浸成分の漏出が防止でき、この漏出分の重合付着物を除
去する手間が省けると共に原料損失も抑制され、しかも
木材中の含水率変化がほどんどないために割れや変形を
生じにくく、かつ含浸重合処理前後の寸法変化がないた
め、製品のプレカットつまり処理前に寸法・形状を最終
仕上げ品の形に加工することも可能となる。またこの発
明方法では、木材の厚みが異なる場合でもほぼ同様に短
時間で重合が完了するため、材厚の違うものを同時に処
理することが可能であり、生産効率を著しく向上させる
ことができ、また七ツマ−の蒸発飛散がほとんどないた
め、作業衛生上で問題がなく、火災その他の危険性も小
さく、取扱い性も良好となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明方法に使用する装置構成例を示す模式
図、第２図は実施例および参考例にて得られた試料のウ
エザオメータによる耐候試験下での経時的変色度を示す
特性図、第３図は実施例にて得られた試料の抗膨張能（
Ａ　Ｓ　Ｅ＞と抗吸水、能（ＲＷＡ）の経日変化を示す
特性図である。 １・・・密閉式容器、３・・・第１貯槽、４・・・第２
貯槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、木材に重合開始剤と重合促進剤のいずれか一方の成
   分を含浸させたのち、他方の成分とビニル系モノマーま
   たはオリゴマーとを含浸させて６０℃以下で重合させる
   ことを特徴とする木材−プラスチック複合化材の製造方
   法。 ２、密閉式容器内に木材を収容し、該容器内を減圧して
   木材を脱気したのち、第１貯槽より重合開始剤と重合促
   進剤のいずれか一方の成分を含む溶液を容器内に注入し
   て木材を浸漬し、次いで余剰の上記溶液を第１貯槽に戻
   して容器内を再び減圧したのち、第２貯槽より上記の他
   方の成分とビニル系モノマーまたはオリゴマーとを含む
   液を容器内に注入して６０℃以下の温度で木材を浸漬し
   、次いで余剰の液を第２貯槽に戻して更に上記温度下で
   所要時間放置したのち、容器より木材を取り出すことを
   特徴とする木材−プラスチック複合化材の製造方法。