JP2954748B2 - 合成樹脂注入木質材の製造方法 - Google Patents

合成樹脂注入木質材の製造方法

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JP2954748B2
JP2954748B2 JP17713091A JP17713091A JP2954748B2 JP 2954748 B2 JP2954748 B2 JP 2954748B2 JP 17713091 A JP17713091 A JP 17713091A JP 17713091 A JP17713091 A JP 17713091A JP 2954748 B2 JP2954748 B2 JP 2954748B2
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隆史 佐藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は木質材本来の木目模様を
殆ど変化させることなく所望の硬度、耐傷性、耐久性な
どの物性を改善した合成樹脂注入木質材の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来から、木質材を合成樹脂液の注入、
硬化により硬度、耐傷性、耐久性などを改質した所謂、
WPCと称される樹脂注入処理木質材が知られている。
このような樹脂注入処理木質材を製造するには、木質材
内の空隙部分にアクリルやスチレン、ポリエステル樹脂
などの付加重合型樹脂液を注入、充填したのち、熱や放
射線でラジカル重合させることにより硬化させる方法が
採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな樹脂注入処理方法を、ヒノキやトウヒ、スプルース
などのように春材と夏材との色合いの差が少ない樹種に
採用すると、全体が透明濃色化して油紙様の外観を呈す
るようになり、又、マツやツガなどのように春材部分の
空隙が大きい樹種に採用すると、該春材部分の樹脂充填
率が高くなって透明濃色化し、木目の色調が反転して木
材生地の色調がなくなるという問題点があった。
【0004】木質材全体がこのように濃色透明化するの
は、木質材の空隙部に樹脂が充填し、光の屈折率が変わ
ると共に木質材内に注入した樹脂液を熱圧する際に、木
質材が樹脂液による濡れと熱圧時による加熱とによって
乾燥木材に比べて圧縮変形しやすくなり、圧縮変形した
状態で注入した樹脂が硬化するため、圧密化すると共に
充填率が高くなって透明度が上がってしまうからと考え
られる。また、木目の色調が反転するのは、木材空隙の
大きい春材部分に選択的に樹脂液が注入されると共に、
上記同様に、熱圧時にその空隙の大きい部分に大きな圧
縮変形が生じて過分に樹脂が充填された状態で固定され
るからと推定される。さりとて、熱圧の程度を弱めたり
オーブンで加熱硬化させると、注入樹脂の硬化にばらつ
きや樹脂の偏在化が起こり、製品の安定化や生産性に問
題点が生じる。
【0005】そのため、特公昭62ー1820号公報に
記載されているように、熱硬化性樹脂に非共重合性低沸
点溶剤を添加したものを木質材に含浸させ、熱圧時に該
溶剤を揮発させて樹脂内に気泡を生じさせることによ
り、光を分散させるようにしたものがあるが、このよう
な木質材の樹脂注入処理では、全体が白色化して木質材
の生地の色調を喪失したり、硬化方法によって気泡が偏
在したり、木質材の成分によって硬化不良を生じる等、
製造時の調整が難しいという問題点がある。
【0006】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、従来の樹脂注入処理法では全体が透明化した
り、木目模様の色調が反転する樹種に対して、木質材本
来の木目の色調を呈するように樹脂注入処理することを
目的とした合成樹脂注入木質材の製造方法を提供するも
のである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の合成樹脂注入木質材の製造方法は、春材と
夏材の濃淡の少ない木質材、或いは、春材と夏材間の空
隙率の差の大きい木質材に、フェノール樹脂等の熱硬化
性樹脂液を、木質材の細胞内腔などの大きな空隙部が残
るように含浸硬化させたのち、透明性を有する付加重合
型樹脂液を上記空隙部に充填し、熱圧して硬化させるこ
とを特徴とするものである。
【0008】
【作用】木質材に付加重合型樹脂液を注入する前に、熱
硬化樹脂液を注入、硬化させるので、該熱硬化性樹脂が
木質材の実質部である細胞壁に充填された状態で硬化し
て木質材の圧縮強度が向上すると共に、次に注入する付
加重合型樹脂液の含浸を少なくし、木質材に、部分的に
過剰の付加重合樹脂液が注入されることがなく、且つ該
樹脂液の注入量が減少する。そのため、木質材が全体的
に透明濃色化することがなく、木目が色調をそのまゝ残
存した外観を呈し、しかも、硬度、耐傷性、耐久性の向
上した樹脂注入処理木質材が得られる。
【0009】
【実施例】次に、本発明の実施例を詳しく述べると、適
量の水やアルコールなどの溶剤の添加によって不揮発分
が50重量%以下、好ましくは5〜20重量%の濃度に調整
された熱硬化性樹脂液を、繊維飽和点以下の含水率(50
%程度の含水率であっても可)を有する未乾燥状態の木
質材に注入する。なお、ここで言う熱硬化性樹脂として
はフェノール、メラミン、尿素などの縮重合型樹脂の
他、エポキシ樹脂やアクリル樹脂、ウレタン樹脂などの
ように、後述する熱圧時に、軟化を生じにくい樹脂を言
う。
【0010】この樹脂液を木質材に注入するには、減
圧、加圧注入法によって行うが、浸漬や拡散法によって
行ってもよく、木質材内に樹脂水溶液が均一に注入、含
浸するように材の形状や寸法、浸透性、樹種に適した方
法、条件を適宜に選択すればよい。又、注入する熱硬化
性樹脂液としては木質材の細胞壁内への浸透を容易に行
わせるために、その分子量が200 以下の低分子量の樹脂
を使用するのが良い。
【0011】一方、注入処理される木質材としては単板
のような薄板等が良く、その樹種はヒノキ、マツ、ツ
ガ、スプルースなど、針葉樹の他、広葉樹であっても春
材と夏材との濃淡差の少ないものや、春材部分の空隙が
大きくて樹脂液の浸透性の良い南洋材などに適用され
る。
【0012】上記のような適宜な注入手段を用いて、木
質材に熱硬化性樹脂液を注入すると、該熱硬化性樹脂液
がフェノール樹脂のように親水性の樹脂液である場合に
は、木質材の細胞壁中などに該処理液が容易に浸入す
る。
【0013】こうして木質材に熱硬化性樹脂液を注入し
たのち、この樹脂注入木質材を反りや割れ等の発生に注
意しながら減圧下で高周波によって加熱乾燥し、木質材
中に含浸した熱硬化性樹脂液中の溶媒等を揮散、排除す
る。なお、加熱、乾燥手段としては、熱風ドライヤーを
用いて行ってもよい。
【0014】このように熱硬化性樹脂液中のアルコール
などの溶媒を揮散させると、大半の溶媒が主として木質
材の細胞内腔などのおおきな空隙内から材外へ放出され
て、樹脂が充填されない空隙部(細胞内腔)が形成され
る一方、樹脂は細胞壁の壁面にシールされたり壁内の小
さな空隙に充填された状態で残存する。このような加
熱、乾燥処理は、樹脂の種類によって80〜160 ℃の温度
下で数分〜数時間行われる。
【0015】なお、熱硬化性樹脂注入硬化後の木質材の
重量増加率を5〜40%、好ましくは10〜25%にすると、
木質材内に細胞内腔などの空隙の存在を維持しつつ、細
胞面をシールしたり細胞壁内に樹脂が充分に注入硬化し
た状態となる。
【0016】この場合、木質材の空隙部内に対する樹脂
充填率が高くなると、該樹脂による着色やコストアップ
等の弊害が生じるので、あくまでも樹脂液の濃度が上記
50重量%以下の範囲内で濃度調整を行うものである。
【0017】こうして、木質材の細胞壁に熱硬化性樹脂
液が注入硬化すると、次に注入する付加重合樹脂液の含
浸が少なくなると共に木質材の圧縮強度が向上する。こ
の圧縮強度は、木質材の樹種や木取り、木目の粗密度に
より差が生じるが、板目面や柾目面を加圧した場合、圧
縮比例限度は5〜50kg/cm2=とされ、後述する熱圧処理
条件を該圧縮比例限度に応じて選択すればよい。
【0018】木質材の細胞壁に上記樹脂液を注入硬化処
理したのち、次に付加重合型樹脂液を上記木質材内の溶
媒の排除によって中空となっている空隙部に充填し、硬
化させる。この際、前処理において木質材の細胞壁部に
熱硬化性樹脂が注入硬化しているので、全体的な付加重
合型樹脂液の注入量が減少して過分な樹脂液が注入され
ることがない。
【0019】この充填硬化工程は、主に疎水性の付加重
合性モノマー単独、又は疎水性の付加重合性プレポリマ
ーを主成分とした透明性の樹脂液に上記熱硬化性樹脂注
入硬化処理木質材を浸漬するか、或いは、この樹脂液を
該処理木質材に塗布、注入することからなり、この操作
は減圧下、或いは加圧下で行うことができる。
【0020】この工程で使用される疎水性の付加重合性
モノマーとしては、スチレンモノマー、メチルメタアク
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。
【0021】又、付加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。なお、付加重合型樹脂液には適宜、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。
【0022】上記の方法で付加重合型樹脂液を含浸させ
た処理木質材は次の工程で硬化処理する。この硬化工程
は、要すれば木質材を80〜250 ℃、5〜50kg/cm2=の条
件で熱盤プレスにより加圧、加熱する。この熱圧時に
は、予め、木質材の細胞壁に熱硬化性樹脂を充填、硬化
させているので、木質材の実質部である細胞壁の軟化減
少が生じにくなって、大きな変形状態で硬化するような
ことはなく、又、上述したように、該付加重合型樹脂液
の注入量が制限されているので、木質材に余分な透明性
濃色化がでなくなり、木目の色調が反転することがな
い。
【0023】次に、本発明の具体的な実施例および比較
例を示す。 実施例 1 厚さ0.5mm 、幅10cm、長さ1m、含水率が15%のベイツ
ガ単板に、樹脂不揮発分15重量%のフェノール樹脂水溶
液を40トールの減圧下で30分、5Kg/cm2の加圧下で30
分、減圧・加圧注入を行った。次いで、この樹脂注入単
板を60℃の熱風ドライヤー内において、半日間、加熱、
乾燥した後、145 ℃の熱盤プレスによって45分間加熱す
ることにより、重量増加率が23%のフェノール樹脂注入
硬化単板を得た。次いで、不飽和ポリエステル:メチル
メタクリレート=50:50の付加重合型樹脂の混合液に少
量の重合開始剤(過酸化ベンゾイル)を添加してなる樹
脂溶液を上記フェノール樹脂注入硬化単板に減圧・加圧
注入した。注入後、熱盤プレスによって130 ℃、10Kg/c
m2で30分間、熱圧処理したところ、全体に濡れ色が付与
されているが、天然木目の色調をそのまゝ残した改質単
板が得られた。
【0024】実施例 2 厚さ0.5mm 、幅10cm、長さ1m、含水率が15%のヒノキ
単板に、樹脂不揮発分15重量%のメラミン樹脂水溶液を
40トールの減圧下で30分、5Kg/cm2の加圧下で30分、減
圧・加圧注入を行った。次いで、この樹脂注入単板を上
記実施例1と同一処理法によって加熱、乾燥することに
より、重量増加率が20%のメラミン樹脂注入硬化単板を
得た。次いで、上記実施例1で示した付加重合型樹脂の
混合液をこの単板に減圧・加圧注入し、実施例1と同一
条件で熱圧処理したところ、僅かに濡れ色が増している
が、白木調の外観を呈した改質単板が得られた。
【0025】比較例 1 実施例1におけるベイツガ単板にフェノール樹脂液を注
入することなく、実施例1に示す付加重合型樹脂の混合
液を同一条件で直接、注入硬化処理した。得られた樹脂
注入硬化処理単板は、その春材が透明化していると共に
夏材とこの夏材に隣接する春材との間に樹脂充填量の多
い部分が生じており、あたかも木目の色調が反転した外
観模様を呈するものであった。
【0026】比較例 2 実施例2におけるヒノキ単板にメラミン樹脂液を注入す
ることなく、実施例1に示す付加重合型樹脂の混合液を
同一条件で直接、注入硬化処理した。得られた樹脂注入
硬化処理単板は、全体が濃色透明化しており、木目が判
然としない油紙様の外観を呈するものであった。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明の合成樹脂注入木質
材の製造方法によれば、春材と夏材の濃淡の少ない木質
材、或いは、春材と夏材間の空隙率の差の大きい木質材
に、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を、木質材の細胞
内腔などの大きな空隙部が残るように含浸硬化させたの
ち、透明性を有する付加重合型樹脂液を上記空隙部に充
填し、熱圧して硬化させることを特徴とするものである
から、予め、木質材の実質部分である細胞壁に熱硬化性
樹脂を含浸硬化させるので、木質材の圧縮強度を増大さ
せることができると共に、次に注入する付加重合型樹脂
液の含浸を少なくして該付加重合型樹脂液の注入量を減
少させることができ、過分な樹脂液の注入による透明化
をなくすることができて、ヒノキなどの濃淡の少ない木
目でも透明濃色化を回避することができ、天然の木目の
色調をそのまゝ残した外観を呈し、耐圧性、耐傷性、耐
久性を向上した改質木質材を得ることができる。
【0028】又、付加重合型樹脂液の注入後、熱圧処理
する際に、木質材の細胞壁に含浸硬化している熱硬化性
樹脂によって該細胞壁の軟化現象が阻止され、春材空隙
部等での圧縮変形が生じ難くなると共に、上述した付加
重合型樹脂液の注入量の減少、並びに、細胞壁に含浸硬
化している熱硬化性樹脂による付加重合型樹脂液の注入
の選択性が減少し、部分的に過分な樹脂液の注入がなく
なって部分的な透明性、濃色化が生じなく、木目の色調
が反転していない改質木質材を得ることができるもので
ある。
【0029】従って、本発明によれば、従来のような白
色化する特殊な樹脂を使用することなく、木質材の天然
木目をそのまゝ残した外観を呈する樹脂注入処理木質材
が、安定的に且つ能率良く生産し得るものである。又、
ヤニ松模様と呼ばれる木目が反転した樹脂注入処理木質
材と反転しない樹脂注入処理木質材とを、同じ透明性の
樹脂液の使用によって同一生産ラインで得ることができ
る等のメリットも有しているものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B27K 3/00 - 3/15

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 春材と夏材の濃淡の少ない木質材、或い
    は、春材と夏材間の空隙率の差の大きい木質材に、フェ
    ノール樹脂等の熱硬化性樹脂液を、木質材の細胞内腔な
    どの空隙部が残るように含浸硬化させたのち、透明性を
    有する付加重合型樹脂液を上記空隙部に充填し、熱圧し
    て硬化させることを特徴とする合成樹脂注入木質材の製
    造方法。
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