JPH01253401A

JPH01253401A - 改質木材及びその製造方法

Info

Publication number: JPH01253401A
Application number: JP32181088A
Authority: JP
Inventors: Masao Niki; 仁木　正夫; Kaname Otani; 大谷　要
Original assignee: Daiken Trade and Industry Co Ltd
Current assignee: Daiken Trade and Industry Co Ltd
Priority date: 1987-12-29
Filing date: 1988-12-20
Publication date: 1989-10-09
Anticipated expiration: 2009-10-19
Also published as: JPH0681684B2

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〕本発明は木質材料を化学的に処理すると同時に木質材料
内の空隙中に高分子化合物を充填硬化させることにより
木質材料の美観性等の特性を損なわずに木質材料の耐久
性、硬度、靭性等を改良する改質木材に関する。

〔従来技術とその問題点〕

木質材料と合成樹脂を複合する方法には、大別して木質
材料内の空隙中に重合性物質を充填する方法（いわゆる
ＷＰＣと云われるもの）と、木質材料成分中の水酸基等
の官能基にオキサイド類、酸無水物を反応させてエーテ
ル化、エステル化する方法（いわゆる化学修飾木材）と
云われる方法がある。

上記重合性物質や化学修飾剤は種々のものがあり、現在
、耐久性や物性安定性の点から強固な化学結合を有する
エポキシ系化合物の研究が進められている。即ち、前者
ＷＰＣにあってはエポキシアクリレートを木材中に含浸
、硬化させるものであり、特開昭６０−１４７３０３号
公報に開示されているが、上記エポキシアクリレートは
プレポリマーの状態では高粘度で木質材料内への注入が
困難であり、別途キシレン等の木材成分と親和性の小さ
い溶媒等で希釈して注入させる必要があり、親水性の木
材成分と反応しにくく、そのため、樹脂の大部分は木質
材料の空隙中でコポリマーとして物理的に充填されてい
るだけであり、硬度は増すが、木材組織との密着性が悪
いので靭性、可撓性が小さくなり、クラックや白化が生
じたり、切削加工性が悪くなるという問題点があった。

又、チーク材やウオルナット材等はフェノール類やキノ
ン類の様な木材中抽出成分がビニル基の重合反応を阻害
するといった欠点があった。

一方、後者の化学修飾木材にも特願昭５９−９０４１号
公報のようにエポキシ化合物と木質材料中の水酸基とを
反応させるものがあるが、上記エポキシ化合Ｔｈはビス
フェノールへ−エビクロルヒトリンとのグリシジルエー
テル型のものであり、固型もしくは高粘度で木粉等の木
材小片と混練し、ロール操作を行い、フォーミング後熱
圧する事により、やっと木材と化学的結合を生じさせる
事が出来るものである。従って、木材ブロックや木材薄
板に含浸させる事は困難であり、まして木材内において
木材成分中の水酸基と化学修飾させ、木材の化粧性、加
工性を損なわずに改質することはできないという欠点が
あった。

そのため、発明者はあらかじめ化学修飾した後、重合性
物質を注入固化する方法（特開昭６０−２４２００２号
公報）により、耐汚染性や寸法安定性にすぐれた改質木
材を得ることを発明したが２段階の処理が必要であり、
生産性の点で問題点があった。

（目　　　的〕本発明は上記欠点に鑑みてなされたもので、その目的と
する処は木質材料内に容易に浸透し、ラジカル重合性不
飽和一塩基酸又はこれと共重合するモノマーやオリゴマ
ー間にエポキシ化高級脂肪酸エステルが反応して重合硬
化すると共にこの樹脂の側鎖がエポキシ化高級脂肪酸を
介して木材成分と結合し、木質材料本来の化粧性や切削
加工性を損なわずに木質材料を化学的に改質せしめて靭
性を付与し、長期にわたって耐久性や美観性を保持させ
る事が出来る改質木材を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１発明は上記問題点を解決するために；■　木材成分
中の水酸基等の活性基にエポキシ化高級脂肪酸エステル
を化学修飾せしめる。

■　該木材内空隙で上記エポキシ化高級脂肪酸エステル
とラジカル重合性不飽和一塩基酸を重合硬化せしめる。

；という技術的手段を採用しており、又、第２発明にあっては； ■　木材成分中の水酸基等の活性基にエポキシ化高級脂
肪酸エステルを化学修飾せしめる。

■　該木材内空隙で上記エポキシ化高級脂肪酸エステル
とラジカル重合性不飽和一塩基酸並びに二塩基酸無水物
および／又は該ラジカル重合性不飽和一塩基酸に共重合
するモノマー、又はオリゴマーとを重合硬化せしめる。

；という技術的手段を採用しており、更に、第３発明は、 ■　エポキシ化高級脂肪酸エステルとラジカル重合性不
飽和一塩基酸を必須成分とする液状組成物を重合触媒と
ともに木質材料中に含浸せしめる。

■　前記木質材料中に含浸せしめた液状組成物を重合硬
化せしめる。

；という技術的手段を採用している。

〔作　　　用〕 ■　本発明で使用する処理液は低分子、低粘度であり、
木質材料の活性基との親和性も良好で、容易に木質材料
内へ浸透しして行く。

■　上記処理中のエポキシ化高級脂肪酸エステルを木材
成分中の水酸基等の活性基と反応して化学修飾する。

■　ラジカル重合性不飽和一塩基酸並びに二塩基酸無水
物および／又はラジカル重合性不飽和一塩基酸と共重合
するモノマー、オリゴマー間にエポキシ化高級脂肪酸エ
ステル　が反応して重合硬化するため、ビニルモノマー
　の重合と阻害する木材の抽出成分の影響を受けにくく
、硬化阻害を生じにくい。

■　又、上記樹脂の側鎖がエポキシ化高級脂肪酸を介し
て木材成分と結合する。

■　このように、充填処理液は木材成分と反応しつつ、
木質材料の空隙内で高分子化する。

■　エポキシ化高級脂肪酸エステルが木材成分と反応し
、あたかも木材成分間に滑剤が浸入した様になり、可撓
性、靭性が付与される。

■　木材空隙中に固化したエポキシ化高級脂肪酸エステ
ルとラジカル重合性不飽和一塩基酸又はそれと共重合す
るモノマー、オリゴマーとの高分子化合物があたかも油
脂をすり込んだ様な状態となり、オイルフィニツシユの
如く撥水性を発揮すると共に毛羽立ちが押さえられた深
みのある濡れ色の外観を呈する。加えて耐圧性も向上す
る。

■　上記高分子化合物は微細空隙に充填したり側鎖で木
材成分と化学的に結合されているので水やアルコール等
で溶出することなく耐久性も良好である。

■　尚、本改質木材の製造に当たっては、処理液の注入
並びに柱内での反応が一回の操作で完了するので、生産
性が良く、又、反応に際し副生物質が生じないし、処理
液がすべて柱内で反応するので余剰の処理液を脱液した
り洗浄等の必要もない。

〔実　施　例〕

以下、本発明について詳述する。

改質木材について令名種々研究を行った結果、エポキシ
化高級脂肪酸エステルが木質材料への含浸性が良好で、
且つ、エポキシ基が木質材料の活性基に開環付加反応す
ることを見出し、更にこのエポキシ基の一部にラジカル
重合性不飽和一塩基酸を反応せしめるか、又は混合して
おいてラジカル重合用硬化剤を配合しておくと熱、光、
電子線などで木質材料中で容易にポリマー化することを
見出して、本発明に到達した。

即ち、本発明はエポキシ化高級脂肪酸エステルにラジカ
ル重合性不飽和一塩基酸を必要により二塩基酸無水物を
併用して、混合又は反応せしめた組成物にラジカル重合
用硬化剤を配合して木質材に含浸して、熱、光、電子線
などで木質材料中に硬化一体化することを特徴とする改
質木材である。

本発明で使用する処理液は木質材料への含浸性に優れ、
且つ、木質材料へのグラフト化反応性と高分子化の反応
にも優れ、経済的な木質材料の処理方法を提供するもの
である。処理された木質材料は、木質外観に優れるので
、在来のＷＰＣよりも可撓性、接着性などにも優れるの
で広範囲な用途に供することができる。

本発明に使用し得る木質材は、ブロック、単板、チップ
、ファイバー、木粉なと何れの形態であってもよいが、
特に生産性１作業性、経済性より単板状などのものが好
適である。反応剤のグラフト反応を効率よく進めるため
には木質材料は工業的に可能な限り、一定水分く０．２
〜１０％）まで乾燥されていることが望ましい。

エポキシ化高級脂肪酸エステルとはエポキシ化アマニ油
、エポキシ化大豆油などのトリグリセライドやこれらの
不飽和脂肪酸のエポキシ化モノエステルなどである。但
し、組成物の木質材料への含浸性を妨げない範囲でビス
フェノール系、フェノールノボラック系、タレゾールノ
ボラック系のエポキシ化合物や液状ブタジェンのエポキ
シ化物、グリシジルメタアクリレートの重合体、共重合
体などを併用する事も差支えない。

ラジカル重合性不飽和一塩基酸としては、アクリル酸、
メタアクリル酸、プロピオン酸などがある。

更に、ラジカル重合性不飽和一塩基酸の二重結合残基と
共重合性のある単量体としてスチレン、ビニルトルエン
、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレート、メタアクリ
ル酸エステル類、例えばメチルメタアクリレート、エチ
ルメタアクリレート、プロピルメタアクリレート、ブチ
ルメタアクリレート、２−エチルへキシルメタアクリレ
ート、シクロへキシルメタアクリレートや不飽和ポリエ
ステルオリゴマー、ビスフェノールエポキシメタアクリ
レート、グリシジルフェノールノボラックのメタアクリ
レート、クレゾールノボラックメタアクリレート、トリ
メチロールプロパントリメタアクリレート、トリメチロ
ールプロパンジメタアクリレート、グリコールジメタア
クリレート類、ポリエチレングリコールジメタアクリレ
ート、ポリプロピレングリコールモノメタアクリレート
、ポリプロピレングリコールモノメタアクリレート、ポ
リプロピレングリコールジメタアクリレートなどの多官
能メタアクリレート類やオリゴマーなどを必要に応じて
配合することができる。

又、二塩基酸無水物として、無水マレイン酸、メチルテ
トラヒドロ無水フタール酸、メチルへキサヒドロ無水フ
タール酸などを使用すると、反応液中の遊離のヒドロキ
シとの反応が進むため、耐水性、耐熱性が更に向上する
ので好ましい。

更には上記二塩基酸無水物と上記ラジカル重合性不飽和
一塩基酸と共重合するモノマー又はオリゴマーを混合し
て用いてもよく、処理液を調整するにあたっては、適宜
混合順序を変えたり常温養生、加熱処理等を行う。

ラジカル重合用硬化剤としては、通常の有機過酸化物で
あるシクロヘキサノンパーオキサイド、クメンヒドロパ
ーオキサイド、ｔ−ブチルヒドロパーオキサイド、ベン
ゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、Ｌ
−ブチルパーオキシベンゾエール、ジクミルパーオキサ
イドやそれらの促進剤及び紫外線硬化促進剤を含む。

本発明の実施の態様は種々あるが、基本的には被処理木
質材料を工業的に可能な限り乾燥しておいてエポキシ化
高級脂肪酸エステルにラジカル重合性不飽和一塩基酸を
（必要により二塩基酸無水物を）、合計で等モル乃至２
倍モル程度に混合又は付加反応せしめ、その組成物にラ
ジカル重合用硬化剤を配合しておいて、この組成物を木
質材料に塗布含浸又は木質材料に常温常圧で浸漬して、
又は減圧加圧法などで注入含浸させた後、連続的に紫外
線や電子線を照射して硬化させるか、又は加熱硬化させ
るか、あるいは紫外線や電子線と加熱硬化を併用して硬
化反応を完結することによって本発明を完成する事が出
来る。尚、二塩基酸無水物は予め木質材料に含浸して木
質材料の活性ヒドロキシ基と反応せしめておく事も可能
である。

以下、実施例により詳細に説明するがこれらが本発明の
全てを示すものでない事は勿論である。

（実施例１）エポキシ化アマニ油（オキシラン酸素９．２％を含む）
５００ｇに該エホキシ基にほぼ当モル量の（２５０ｇ）
のメタアクリル酸を溶解して常温で一週間反応せしめた
後に過酸化ベンゾイル７．５ｇを溶解して処理液とした
。この処理液の可使時間は室温で３週間以上であった。

別に厚さ１．５〜３．０龍、巾１００龍、長１００　ｍ
ｍのヘイツガ、ゼブラウッド、カリン、ウオールナツト
、チークの各２枚宛の単板を１０５　’Ｃのオーブン中
で２時間乾燥して被処理単板とした。これらの単板を処
理液に浸し、減圧にして含浸を促進した。

含浸率はベイツガ１２０％、ゼブラウッド７５％、カリ
ン６０％、ウオールナツト６０％、チーク４５％であっ
た。この含浸単板を離型処理を施したアルミ箔に被覆し
、２４時間室温に放置後１０５°Ｃで４時間の硬化を行
った。通常ラジカル硬化型樹脂のみでは硬化の困難なウ
オールナツトやチークもよく硬化しており各樹脂共木目
が美しく、強調されたものになっていた。しかも処理さ
れた単板は無処理の生材と同等の可撓性もあり、切削加
工性においても優れたものであった。

（実施例２）実施例１の処理液を、１０５°Ｃで２時間乾燥した厚さ
１．５■ｌ、巾１００　＊＊、長１００　ｎのヘイマツ
単板に含浸した。含浸率は１３０％であった。この含浸
板に紫外線照射を行って表面の処理液をゲル化させた後
１．１０５°Ｃで更に３時間硬化を進めて処理単板を得
た。この処理単板はヘイマツの木目をより美しく強調し
た可撓性に冨むもので、切削加工性も優れていた。

（実施例３）エポキシ化大豆油（オキシラン酸素６．９％を含む）　
５００ｇに該エポキシ基にほぼ当モル量のメタアクリル
酸（２００ｇ）を溶解して常温で５日間反応せしめた後
に過酸化ベンゾイル７ｇとメチルテトラヒドロ無水フタ
ール酸３００ｇを溶解して処理液とした。

この処理液の可使時間は室温で約５時間であった。

別に厚さ１．５〜３．０削、巾１００　＊麿、長１００
龍のベイマツ、ベイツガ、ゼブラウッド、カリシ、ウオ
ールナツト、各２枚宛の単板を１０５°Ｃのオーブン中
で２時間乾燥して被処理単板とした。これらの単板を処
理液に浸し、減圧にして含浸を促進した。含浸率はベイ
マツ１３０％、ベイツガ１２０％、ゼブラウッド７０％
、カリシ６０％、ウオールナツト５５％であった。この
含浸単板を離型処理を施したアルミ箔にて被覆し、２時
間室温に放置後８０’Ｃで３０分、１０５°Ｃで２時間
、１４０°Ｃで１時間の硬化を行った。通常のラジカル
硬化型樹脂のみでは硬化不足を来すウオールナツトやチ
ークを含めてよく硬化しており、各樹脂共木目が美しく
、強調されたものになっており、しかも靭性に冨み、切
削加工性においても優れたものであった。

った。

（実施例４）エポキシ化大豆油（エポキシ酸素含量６．９％）７１重
量部にメタアクリル酸、２０重量部（ハイドロキノン０
．０２重量部）を配合したものを９５°Ｃで３時間反応
せしめ、次いで無水マレイン酸９重量部を加え更に同じ
温度で２時間反応せしめた反応物８５重量部とジアリル
フタレートモノマー５重量部、２−エチルへキシルアク
リレート１０重量部、ベンゾイルパーオキサイド１重量
部より成る組成物を予め調整した。次いで厚さ１．５　
ｍのナラ材、チーク材の乾燥単板を上記組成物中に浸漬
し、減圧脱気して該組成物を乾燥単板に含浸せしめ、テ
トロンフィルムでラッピングして８０°Ｃで１時間硬化
せしめた。硬化せしめられた単板は美しい油剤仕上調の
外観を有し、物性的には在来の不飽和ポリエステル樹脂
ＷＰＣに比し優るとも劣ることはなかったし、チーク材
にも適用可能であった。尚、上記組成物をベイツガの２
（ＪＩＸＩＣＩＩＩＸＩＣＩｍの角柱形状材に含浸して
硬化したものの、飽和吸水状態−絶乾状態間の体積変化
率によるＡＳＥ値は、５０％程度が得られ不飽和ポリエ
ステル樹脂ＷＰＣの２０％近辺より優れたものとなって
おり、且つ乾湿による外観変化が無く木質材との強固な
結合が裏付けられる。

（実施例５）エポキシ化アマニ油（エポキシ酸素含量９．５％）７０
０重量部にメタアクリル酸３００重量部、ハイドロキノ
ン０．２重量部を加え、１２０°Ｃで２．５時間予備反
応を行ってから更にスチレンモノマー１５０重量部と過
酸化ベンゾイル１０重量部を加えたものを処理液として
厚さ２１ｍのベイマツ単板に減圧、１時間、加圧、２時
間で該処理液を含浸した。次いで１２０°Ｃで２０分間
接着圧下にて単板と処理液とを一体化して硬化した。硬
化単板は春目、秋目が反転したヤニマツ模様の美観を呈
し、１８０°Ｃ２０分の耐熱テストでも失透などの変化
は無く、吸水、乾燥の繰返しを２回行っても大きな外観
の変化が無く単板と樹脂成分は強固に接合していること
が分った。

〔効　　　果〕

第１発明は畝上のように、木材成分中の水酸基等の活性
基にエポキシ化高級脂肪酸エステルを化学修飾せしめる
と共に該木質材内の空隙で上記エポキシ化高級脂肪酸エ
ステルとラジカル重合性不飽和一塩基酸を重合硬化せし
めた改質木材であり、第２発明は木材成分中の水酸基等
の活性基にエポキシ化高級脂肪酸エステルを化学修飾せ
しめると共に該木質材内の空隙で上記エポキシ化高級脂
肪酸エステルとラジカル重合性不飽和一塩基酸並びに該
ラジカル重合性不飽和一塩基酸に共重合するモノマー、
オリゴマーとを重合硬化せしめた改質木材であるので、
従来のエポキシアクリレートやポリエステル系樹脂を注
入したＷＰＣと違ってラジカル重合性不飽和一塩基酸又
はラジカル重合性不飽和一塩基酸と共重合するモノマー
、オリゴマー間にエポキシ化高級脂肪酸エステルが反応
して重合硬化する事になり、重合樹脂自身に可塑的な性
能が付与されて、靭性、耐衝撃性を具備する事になる。

又、上記充填処理剤はいずれも低分子、低粘度であり、
木質材料の活性基との親和性が良好で、容易に木質材料
内へ浸透させる事ができるとともに上記樹脂の側鎖がエ
ポキシ化高級脂肪酸を介して木材成分と結合する事にな
るので、木材内表面のシール効果が大きくなり、水や浸
染物質の浸入が小さくなり、その結果、寸法安定性や耐
汚染性に優れ、しかも表面に塗装した場合でも塗膜の剥
離が小さいというような利点がある。又、上記のように
木材成分と反応して、木材空隙内で高分子化しているの
で水やアルコール等で溶出することなく長期にわたり性
能を維持でき、耐久性も良好である。

更に、第３発明のように処理液の注入並びに社内の反応
が一回の操作で完了する事になり、生産性を大幅に向上
させる事が出来るだけでなく、副生物質も生じないので
従来のような溶媒除去工程や洗浄工程が不要になり、作
業性も大幅に向上するものである。

これにより、本発明の処理方法で知られる処理木材は木
目が美しく強調され、可撓性、靭性に富み、且つ不飽和
ポリエステル樹脂では硬化不足を生じた樹種においても
十分な硬化性を有する優れたものであった。

特許出願人　　　大建工業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）木材成分中の水酸基等の活性基にエポキシ化高級
脂肪酸エステルを化学修飾せしめると共に該木材内の空
隙で上記エポキシ化高級脂肪酸エステルとラジカル重合
性不飽和一塩基酸を重合硬化せしめてなることを特徴と
する改質木材。
（２）木材成分中の水酸基等の活性基にエポキシ化高級
脂肪酸エステルを化学修飾せしめると共に該木材内空隙
で上記エポキシ化高級脂肪酸エステルとラジカル重合性
不飽和一塩基酸並びに二塩基酸無水物および／又は該ラ
ジカル重合性不飽和一塩基酸に共重合するモノマー、又
はオリゴマーとを重合硬化せしめてなることを特徴とす
る改質木材。
（３）エポキシ化高級脂肪酸エステルとラジカル重合性
不飽和一塩基酸を必須成分とする液状組成物を重合触媒
とともに木質材料中に含浸し、重合硬化せしめることを
特徴とする改質木材の製造方法。
（４）液状組成物に二塩基酸無水物および／又はラジカ
ル重合性不飽和一塩基酸に共重合するモノマーまたはオ
リゴマーを加えた請求項３記載の改質木材の製造方法。