JP5103397B2 - 撥水性を改善するためのアルコキシ化アミンの使用 - Google Patents

Description

本発明は、処理された木材および他のセルロース材料の撥水性を強化し、それが水と接触した場合の水の吸収を減少させるための、木材および他のセルロース材料の処理に対するアルコキシ化アミンの使用に関する。

樹木が伐採されると直ぐに、木材は菌類の攻撃によって腐敗し始める。木材を腐敗から防止する最も好結果をもたらす方法は、含水性の木材防腐剤を用い加圧法によって木材を含浸する方法である。このような処理は、処理工程の中において、高度の撥水性を賦与することにより処理される木材の寸度安定性を改善する添加物を混入することによっていっそう効果的に行うことができる。

木材の撥水処理の目的は、木材表面の湿潤性を減少させ、液体の水が密着したフィルムを生じないようにし、また液体の水の吸収を減少させることである。液体の水の吸収を防止することにより、或る程度の寸度安定性が賦与され、湿潤および乾燥する際に急激に膨潤および収縮が起こるのを防ぎ、また最初乾燥させる際または使用中に木材を処理する際の機械的な劣化、表面のひび割れ（ｃｈｅｃｋ）および亀裂の生成速度を減少させるのに効果が得られる。撥水剤で処理することによって木材の裂け、木口のひび割れ、並びに木目の際立ち（ｒａｉｓｉｎｇ）を最低限度に抑制することにより、水に対する木材の自然の親和性が減少し、その結果木材および仕上げ品の使用寿命が延びる。

木材は、ロジン溶液、ラテックスまたはワックスの乳化物を含む被覆組成物、または表面活性剤を含んで成る炭化水素乳化物で処理することによって撥水性を与えることができる。

一般式（Ｉ）のアルコキシル化されたアミンはまたｅｔｈｏｍｅｅｎ（エソミーン）およびｅｔｈｏｄｕｏｍｅｅｎ（エソデュオミーン）として知られているが、これらは広範な用途、例えばビスコースの製造、飼料添加物、農作用添加物、被覆剤、クリーニング剤、鉱山における浮遊選鉱剤、ビチューメンに対する乳化剤および接着剤、および肥料に対するケーキング防止剤に使用される陽イオン性表面活性剤である。特許文献１〜３には、それぞれ銅イオン、トリアゾールおよびオキサチアジンの殺菌類活性を増強するためのこれらのアルコキシル化されたアミンが記載されている。
国際公開第９６／１０３３２号パンフレット。 国際公開第０３／０６５８０７号パンフレット。 ヨーロッパ特許第１，２７３，２３３号明細書。

本発明においては、式（Ｉ）のアルコキシル化アミンは、撥水剤として使用して木材に含浸させその撥水性を改善し、処理された木材を水に接触させた場合の水の吸収を減少させることができることが見出された。

式（Ｉ）のアルコキシル化アミンは下記一般式をもっている。

ここで
Ｒ^１はＣ_８〜２０−アルキル；
Ｒ^２は

または

であり；
ｎは１〜４の整数であり、
各ａ、ｂおよびｃは独立に１〜２０であることができる整数であり、
各Ｘは独立に水素、メチル、エチルおよびフェニルから成る群から選ばれる。

式（Ｉ）の中で興味がもたれる化合物の群は各ａ、ｂおよびｃが独立に１〜６であることができる整数である式（Ｉ）の化合物である。

式（Ｉ）のアルコキシル化アミンの第１の特定の群はＲ^２が基（ａ−１）を表す化合物である。

式（Ｉ）のアルコキシル化アミンの第２の特定の群はＲ^２が基（ａ−２）を表す化合物である。

さらに式（Ｉ）の他の特定のアルコキシル化アミンは一つまたはそれ以上の下記の限定条件をもった式（Ｉ）のアルコキシル化アミンである。
（ａ）ｎが２または３の整数、好ましくはｎは３である。
（ｂ）Ｘは水素である。
（ｃ）ＲはＣ_{１０〜２０}−アルキル、好ましくはココアルキルまたはタローアルキルである。

Ｒ^２が基（ａ−１）を表す市販のアルコキシル化アミンを下記表に掲げる。

Ｒ^２が基（ａ−２）を表す市販のアルコキシル化アミンを下記表に掲げる。

最も好適な式（Ｉ）のアルコキシル化アミンはＮ，Ｎ’，Ｎ’−トリス（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ−タローアルキル−１，３−ジアミノプロパン（＝Ｅｔｈｏｄｕｏｍｅｅｎ Ｔ１３）およびＮ，Ｎ’，Ｎ’−トリス（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ−ココアルキル−１，３−ジアミノプロパン（＝Ｅｔｈｏｄｕｏｍｅｅｎ Ｃ１３）である。

本明細書においては「木材」、「木材材料」、および「木材製品」と言う言葉は木材のすべての形、例えば中身の詰まった木材（丸太、梁、厚板、シートおよび板材の形の建築用材木、または挽き材）、木材の複合材料（例えば木材繊維板、チップボード、およびパ
ーティクルボード（削片板））、および木材および木材複合材料からつくられるすべての製品（例えばミルフレーム（ｍｉｌｌ ｆｒａｍｅ）、屋根葺き材、羽目板、羽目板の外装仕上げ材、屋根用のこけら板、公共施設の柱、および鉄道の枕木）を意味するものとする。

本発明の他の目的においては、式（Ｉ）のアルコキシル化アミンを使用して、例えば紙および厚紙のような種々のセルロース材料の撥水性を改善することができる。

式（Ｉ）のアルコキシル化アミンは、木材を処理して木材の撥水性を強化するために、或いは処理した木材を水と接触させた場合水の吸収量を減少させるために、液体溶液の形で使用することができる。しかし式（Ｉ）のアルコキシル化アミンはほぼ純粋な形で木材に被覆することもできる。

式（Ｉ）のアルコキシル化アミンは、直ちに使用できる液体組成物、または使用する少し前に水で希釈する濃縮組成物のような液体組成物の形で使用することができる。これらの液体は ０．１〜９０重量％の範囲の量で式（Ｉ）のアルコキシル化アミンを含んで成っている。

式（Ｉ）の撥水性のアルコキシル化アミンを含んで成る液体組成物に対する適切な担体は、式（Ｉ）のアルコキシル化アミンに悪影響を与えない任意の液体、例えば水、アルコール（例えばメチルアルコール、エチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等）、ケトン（例えばアセトン、メチルエチルケトン等）、エーテル（例えばジオキサン、テトラヒドロフラン、セロソルブ、ジエチレングリコールジメチルエーテル等）、脂肪族炭化水素（例えばヘキサン、ケロセン等）、芳香族炭化水素（例えばベンゼン、トルエン、キシレン、溶媒ナフサ、メチルナフタレン等）、ハロゲン化炭化水素（例えばクロロフォルム、四塩化炭素等）、酸アミド（例えばジメチルフォルムアミド等）、エステル（例えば酢酸メチルエステル、酢酸エチルエステル、脂肪族グリセリンエステル等）、およびニトリル（例えばアセトニトリル等）である。これらの溶媒は単独で或いは２種またはそれ以上を組み合わせて使用することができる。

液体組成物に対する担体は超臨界ＣＯ_２であることもできる。

また式（Ｉ）のアルコキシル化アミンは、バクテリア、菌類、黴、または虫類による攻撃に対して木材の抵抗性を増加させるために、先ず第一に使用できる木材処理組成物中の撥水性添加物として使用することができる。

式（Ｉ）のアルコキシル化アミンを含んで成る液体組成物は任意公知の方法、例えば浸漬、噴霧、静電噴霧、カーテン塗装、刷毛塗り、浸漬被覆、流動被覆、ロール被覆、および液体を浸透させるのに圧力差を利用する真空／加圧処理法によって被覆することができる。

実験の部
材料および方法
木材の処理
アルコキシル化アミン：Ｅｔｈｏｄｕｏｍｅｅｎ Ｃ／１３（Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ），
ＣＡＳ ９０３６７−２１−８．
Ｅｔｈｏｄｕｏｍｅｅｎ Ｔ／１３（Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ），
ＣＡＳ ９０３６７−２７−４．
試験濃度 ：脱鉱物質の水の中に５００，２５００および１２５００ｍｇ／リ
ットル（ｐｐｍ）を含む濃度、但しＥｔｈｏｄｕｏｍｅｅｎＴ／
１３は１２５００ｐｐｍでは０．２％の０．１Ｎ ＨＣｌ（＝２
．１０Ｍ^−４、即ち７．３ｐｐｍ）に溶解した。
溶媒 ：滅菌した脱鉱物質の水。
木材の種類 ：オウシュウアカマツ（Ｐｉｎｕｓ ｓｙｌｖｅｓｔｒｉｓ）；５
５６．５８ｋｇ／ｍ^３。
木材の寸法 ：１５×２５×５０ｍｍ（容積１８．７５ｃｍ^３，実験室で乾燥し
たブロックの平均重量（ｎ＝１１０）１０．５０ｇ、標準偏差０
．７２）。
処理 ：圧力処理：４００ミリバール、１０分間。
表面被覆 ：３０秒間浸漬。
対照 ：脱鉱物質の水で処理するか、０．２％の０．１Ｎ ＨＣｌ（＝２
．１０^−４ Ｍ即ち７．３ｐｐｍ）を加えた脱鉱物質の水で処理
（Ｅｔｈｏｄｕｏｍｅｅｎ Ｔ／１３の１２５００ｐｐｍの試験溶
液に対してだけ）する。
重複試料数 ：５
固定 ：１４日
乾燥 ：１４日＋３日

撥水性試験
評価法：室温において３０分間脱鉱物質の水に浸漬した後の％重量増加。
室温において３０分間脱鉱物質の水に浸漬した後のブロックの側面２５ｍｍに沿
って測定した％切線膨潤率（ＡＷＰＡ標準Ｅ４−７８）。
統計法：多重比較法に対しＤｕｎｎｅｔｔ補正を用いたＡＮＯＶＡを使用し処理の結果を
比較した。全体に対しｐ＝０．０５、臨界ｔ−値＝２．７２（ｇ＝６，ｄｆ＝３ ２），その結果ａ＝０．０１０５。

結果と考察

真空をかけて浸透させた後、処理したブロックが水を吸収したことによる平均の％重量増加は、すべての濃度のＥｔｈｏｄｕｏｍｅｅｎ Ｃ／１３および２５００および１２５００ｐｐｍのＥｔｈｏｄｕｏｍｅｅｎ Ｔ／１３に対し対照よりも著しく低い（５％のレベル）。

浸漬を行った後、処理したブロックが水を吸収したことによる平均の％重量増加は、１２５００ｐｐｍの濃度のＥｔｈｏｄｕｏｍｅｅｎ Ｃ／１３およびＴ／１３に対し対照よりも著しく低い（５％のレベル）。

真空をかけて浸透させた後、処理したブロックが水を吸収したことによる平均の％切線膨潤率は、すべての濃度のＥｔｈｏｄｕｏｍｅｅｎ Ｃ／１３およびＴ／１３に対し対照よりも著しく低い（５％のレベル）。

浸漬を行った後、処理したブロックが水を吸収したことによる平均の％切線膨潤率は、１２５００ｐｐｍの濃度のＥｔｈｏｄｕｏｍｅｅｎ Ｃ／１３およびＴ／１３に対し対照よりも著しく低い（５％のレベル）。

結論
アルコキシル化アミンであるＥｔｈｏｄｕｏｍｅｅｎ Ｃ／１３およびＴ／１３を真空をかけて松材に浸透させると、アミンの濃度が比較的低い場合でも処理した材木の水の吸収量が減少する。松材をＥｔｈｏｄｕｏｍｅｅｎ溶液に短時間浸漬した場合、高濃度のＥｔｈｏｄｕｏｍｅｅｎ Ｃ／１３およびＴ／１３を用いた時だけ水の吸収量が著しく減少する。

Claims (6)

1. 木材の撥水性の改善、または木材による水の吸収量の減少に対する式
   

   

   但し式中
   Ｒ¹はＣ₈〜₂₀−アルキル；
   Ｒ²は
   

   

   または
   

   

   であり；
   ｎは１〜４の整数であり、
   各ａ、ｂおよびｃは独立に１〜２０であることができる整数であり、
   各Ｘは独立に水素、メチル、エチルおよびフェニルから成る群から選ばれる、
   のアルコキシル化アミンの使用であって、式（Ｉ）のアルコキシル化アミンを含んで成る液体組成物で木材を真空または加圧処理するか、あるいは、式（Ｉ）のアルコキシル化アミンを含んで成る液体組成物を用い、木材に対し浸漬、噴霧、静電噴霧、カーテン塗装、刷毛塗り、浸漬被覆、流動被覆、またはロール被覆を行うことを特徴とする使用。
2. Ｒ²は式（ａ−１）の基であることを特徴とする請求項１記載の使用。
3. Ｒ²は式（ａ−２）の基であることを特徴とする請求項１記載の使用。
4. 式（Ｉ）のアルコキシル化アミンはＮ，Ｎ’，Ｎ’−トリス（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ−ココアルキル−１,３−ジアミノプロパンであることを特徴とする請求項１記載の使用。
5. 式（Ｉ）のアルコキシル化アミンはＮ，Ｎ’，Ｎ’−トリス（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ−タローアルキル−１,３−ジアミノプロパンであることを特徴とする請求項１記載の使用。
6. 式（Ｉ）のアルコキシル化アミンは０.１〜９０重量％の範囲の量で液体組成物中に存在することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の使用。