JPH0226573B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、特に寸法安定性と耐汚染性とに優れ
た改質木材に関し、更に詳しくは、木材のミセル
間隙等のセルロースの非晶域をアセチル化処理
し、かくして得られた処理木材の該ミセル間隙等
のセルロース非晶域を含む木材空隙に疎水性合成
樹脂を充填硬化してなる、特に寸法安定性と耐汚
染性とに優れた改質木材の製造方法に関する。 木材は、古くから建築材料、家具用材料、およ
びその他の広範な用途に使用されているが、各種
菌類の侵蝕や白蟻などの虫害を受けて腐朽し易い
という欠点を有するほか、汚染しやすいうえに、
水、湿気などの吸収、放散の繰り返しによつて、
反り、割れ、ねじれ、伸縮などの変形を生じ易い
という、構造材料および表面材料としての決定的
な欠陥を有している。このことは専ら木材組織中
の微細空隙、すなわち、セルロースの非晶化率の
高い領域、特に細胞壁内のミセル間隙等の微少空
隙が、水蒸気等の侵入により押し広げられること
に起因する。 この様な汚染性および寸法不安定性を改善する
手段として、木材をアシル化剤、ウレタン化剤、
エーテル化剤、特にアセチル化剤で処理するこ
と、および木材に樹脂を含浸させて硬化させるこ
となどが既に知られている。しかしながら、いず
れの方法も、以下に述べる理由で満足し得るもの
とはいい難い。 即ち、前者は、木材をアシル化剤、ウレタン化
剤、エーテル化剤で処理することにより、木材成
分、特にセルロースの水酸基を化学修飾し、木材
をBulkingさせることにより、上記の欠陥を軽減
しようとするものであるが、緩和な条件下では木
材成分中の水酸基は残存し、十分な化学修飾を達
成することができず、従つて、通常、硫酸または
過塩素酸などを用いてセルロース結晶領域を非晶
化することにより、化学修飾効率を上げるという
手段がとられている。この様な方法により、化学
修飾率は上昇するが、同時に、使用した強酸の作
用により木材の本質的な特長である軽量性、靭
性、加工性、比強度および自然な杢目の美しさが
損なわれるという不利益が生じる。更に、汚染物
質の木材中への侵入を防ぐこともできなかつた。 一方、木材に樹脂を含浸、硬化させたものは、
多量の樹脂を含浸させた場合でも、寸法安定性と
耐汚染性とはさほど改善されない。これは、樹脂
液が木材中の大きな空隙、特に細胞内腔
（Lumen）にのみ侵入し、かつ、樹脂どうしがホ
モ重合するに過ぎないからである。即ち、樹脂が
細胞壁内のミセル間隙等の微少空隙まで侵入した
り、細胞壁内壁面に密着してこそ、寸法安定性と
耐汚染性とが大幅に改善されると期待されるので
あるが、従来のものは細胞壁と樹脂との間に隙間
があつたり、密着が悪く、水や汚染物質が容易に
侵入し、所期の目的を達成することができなかつ
た。 本発明者らは、上記の従来技術のうち、最適な
条件の２つを組み合わせ、その相互の密接な作用
により、木材の細胞壁内部のミセル間隙等の微少
空隙に容易に水性物質が侵入しない様にすること
により、寸法安定性および耐汚染性に優れた改質
木材を得ることに成功し、本発明を完成するに至
つた。 即ち、本発明は、木材薄板の細胞壁内部のミセ
ル間隙等のセルロース非晶域をアセチル化し、該
ミセル間隙を含む木材空隙中に疎水性合成樹脂を
充填硬化したものである。 本発明により得られたものは、セルロース結晶
領域を非晶化するものでないから、木材が脆弱化
することなく、かつ、セルロース水酸基のアセチ
ル化により、木材のミセル間隙等の微少空隙に疎
水性合成樹脂液を含浸させる際に障害となる障害
物を発生させることなく親和性を高めるので、木
材の細胞内腔に樹脂液が含浸するのは勿論のこ
と、ミセル間隙等の微少空隙が疎水性合成樹脂液
により押し広げられ、疎水性合成樹脂が容易に侵
入することができる。また、細胞壁内壁面への投
錨効果と疎水性合成樹脂との親和性が高められる
ので、細胞壁内や細胞壁内壁面での疎水性合成樹
脂の硬化が生じ、水や汚染物質の侵入が少なくな
り、木材の本質的な特性を損なうことなく、寸法
安定性と耐汚染性を著しく改善することができ
る。 以下に本発明をより詳細に説明する。 本発明で使用し得る木材の樹種には特に制限は
なく、かつ、本発明の処理工程に付す前に特別の
前処理を施す必要もない。しかし、アセチル化を
容易にしたり、樹脂液の含浸をより容易にするた
めに、予め煮沸、蒸煮したり、アルカリ水溶液ま
たは熱水で可溶成分を除去しておいてもよい。 木材成分中のセルロース非晶領域をアセチル化
する手段は公知の方法を用いればよい。即ち、無
水酢酸又は無水酢酸と脂肪酸の混合物（例えば、
無水クロル酢酸と酢酸の混合物）を木材成分中の
特にセルロースの非晶域の水酸基と化学的に反応
させる。 上記アセチル化剤には、木材成分との反応を促
進するための触媒および／または、アセチル化剤
の木材細胞壁内部のミセル間隙等の微少空隙への
浸透を促進するための触媒を添加してもよいが、
既述した理由で、木材の結晶領域を非晶化するよ
うな強力な触媒の使用は避けるべきである。従つ
て、代表的なアセチル化剤である無水酢酸を使用
する場合、酢酸ナトリウムまたは酢酸カリウムを
触媒として使用し、溶媒の存在下または非存在
下、緩和な条件下で処理するのが好ましい。 以上述べたアセチル化剤を木材と接触させるに
は、例えば木材を反応体中に浸漬するか、あるい
は反応体を気化せしめ、これに木材をさらせばよ
い。また、この様な方法を減圧下、加圧下あるい
は減圧加圧法により行い、木材へのアセチル化剤
の含浸を促進させることができる。この反応は、
木材の著しい強度低下や熱可塑化を防ぐためにセ
ルロースの非晶域をアセチル化することによつて
得られる処理木材の重量増加率が30％を超えない
様に、調節するのが好ましい。 この様にして反応体で処理した木材を、水また
は適当な溶媒で洗浄した後乾燥し、次の疎水性合
成樹脂の充填硬化工程に付す。 この工程は、主に疎水性の重合性モノマー単独
又は疎水性の重合性プレポリマーを主成分とした
樹脂液に処理木材を浸漬するか、あるいは処理木
材にこの樹脂液を塗布、注入することからなり、
この操作は減圧下、加圧下あるいは減圧加圧下に
行なうことができる。 この工程で使用される疎水性の重合性モノマー
としては、スチレンモノマー、メチルメタクリレ
ート、スチレンオキシド、エピクロルヒドリン、
ジビニルベンゼン、などが挙げられる。 重合性プレポリマーとしては、ビニル重合系ア
クリレート、メラミン重合型アクリルプレポリマ
ー、不飽和ポリエステルプレポリマー、アクリル
ウレタンプレポリマー、エポキシプレポリマーな
どが挙げられる。 上記の樹脂液には、適宜、反応開始剤、可塑
剤、着色剤および／または難燃剤を添加すること
ができる。 上記の方法で樹脂液を含浸させた処理木材を、
次の硬化工程に付す。この工程は、要すれば木材
を80〜250℃で加圧加熱するか又は樹脂液が飛散
しない様にラツピングし、常圧下で加熱すること
からなる。この処理により、木材中の細胞壁内部
のミセル間隙等の微少空隙にまで浸透した疎水性
の重合性モノマーや重合性プレポリマーが互いに
重合し、あるいは樹脂の種類によつては木材成分
とグラフトポリマーを形成するに至る。 以上の一連の操作によつて、寸法安定性や耐汚
染性のみならず、構造材料および表面材料として
の望ましい諸性質、例えば耐水性、耐腐巧性、強
度、硬度などが著しく改善された改質木材を得る
ことができる。 実施例 １ 0.6mm厚のベイツガ薄板を、５重量％の酢酸ナ
トリウムを含有する130℃の無水酢酸中に10分間
浸漬し、重量増加率（絶乾重量比）20％のアセチ
ル化単板を得た。このアセチル化単板に、オリゴ
エステルアクリレート：メチルメタクリレート＝
50：50の混合液に少量の重合開始剤（過酸化ベン
ゾイル）を添加した溶液を、減圧加圧下に注入し
た。注入後、130℃で30分間熱圧硬化させ、改質
単板Ａを得た。 実施例 ２ オリゴエステルアクリレートの代わりに汎用飽
和ポリエステル：スチレン＝50：50を用いるほか
は実施例１と同様の操作を行ない、改質単板Ｂを
得た。 実施例 ３ 上記重合性プレポリマーのかわりにメチルメタ
クリレートを単独で使用するほかは実施例２と同
様の操作を行ない改質単板Ｃを得た。 試験例 １ 実施例１の中間物質であるアセチル化単板を各
種溶媒に常温で24時間浸漬した時の伸び率を無処
理のものと比較した。結果を以下の表１に示す。

【表】 浸漬後 浸漬前
＊伸び率(％)＝ −
の長さ の長さ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 木材薄板を緩和な条件下でアセチル化処理す
   ることにより、該木材薄板のセルロース非晶域を
   アセチル化し、得られた処理木材薄板を疎水性合
   成樹脂液で処理することにより該非晶域を含む木
   材空〓に疎水性合成樹脂を充填し、次いで充填さ
   れた樹脂を硬化せしめることを特徴とする改質木
   材の製造方法。