JPS63107502A

JPS63107502A - 改質木質材料

Info

Publication number: JPS63107502A
Application number: JP25392886A
Authority: JP
Inventors: 清美田川; 清岡本; 武村上
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-10-24
Filing date: 1986-10-24
Publication date: 1988-05-12

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】〔技術分野〕この発明は、木材−プラスチック複合体を得るためのＷ
　Ｐ　Ｃ（Ｗｏｏｄ　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｃｏｍｂｉｎａ
ＬｉｏｎまたはＷｏｏｄ　ＰＩａｓＬｉｃ　Ｃｏｍｐｏ
ｓｉｔｅの略）加工を利用した改質木質材料に関するも
のである。

〔背景技術〕

従来より、木質材Ｉｔに重合性のモノマーまたは初期重
合物、さらにこれらにポリエステル樹脂等を組み合せた
重合性樹脂を含浸させ木材中で重合硬化させて得られる
木材−プラスチック複合体は、通常の木質材料に比べて
Ｉ！１ｉｔＰＪ耗性、耐水性、耐候性１強度１寸法安定
性等が優れるため、単独あるいは他の材料と組み合せて
種々の用途へ利用されている。

重合性樹脂を硬化させる方法としては、放射線重合法、
触媒重合法等があるが、通常は重合性樹脂と重合開始剤
を予め残圧または加圧等の操作方法によって木材中に含
侵し、加熱重合させる触媒重合法が主流である。しかし
ながら、いずれの方法でも、木材中で重合硬化させるた
めに、重合性樹脂の硬化に伴う収縮が起こり、木材中に
注入された硬化樹脂と木材Ｍｉ織との間に隙間が生じ、
水分がこの間隙に浸入し、その部分が白く見える現象（
白化）が生じ、耐水性が悪くなるという問題があった。

さらに、これら木材−プラスチック複合化材は通常１２
０％以上の含浸率〔（重合性樹脂型Ｉ！／木材重Ｉｔ）
Ｘ１００）になり、非常に硬度が高く、プラスチック感
の強いものとなり、木質材料本来の木質感（木肌、１）
か味、やわらか味、風合い）が消失してしまう、また、
重合性樹脂の充填効果により、吸水性は改良されるが、
木質材料の特質である吸湿性が完全になくなるなどの問
題がある。

この改良のために、溶剤可溶型のポリマーをその溶剤と
共に含浸させ、その後溶剤を除去して固化させる方法が
提案されており、得られる改質木材は耐水性、耐汚染性
、耐腐食性が高くなる。しかし、耐熱性、耐熱水性等の
熱に対する性質が充分でなかった。

〔発明の目的〕この発明の目的は、木質材料が本来有する木質感（木味
、風合い等）を損なうことなく、耐水性、耐汚染性、耐
腐食性、さらに耐熱性、耐熱水性を向上させた改質木質
材料を提供することである。

〔発明の開示〕

この発明の改質木質材料は、溶剤可溶型の親木性ポリマ
ーに熱硬化性樹脂のモノマーまたは初期重合物とその硬
化剤または重合開始剤とを配合し溶剤と共に木質材料内
に含浸させ、前記溶剤の除去と前記熱硬化性樹脂の重合
とを行わせてなるものである。

すなわち、この発明によれば、親水性ポリマーは木材組
織中で細胞膜を構成する主成分であるセルロースの有す
る水酸基と親和性を有するため、木質材料内に親水性ポ
リマーを含浸させると、細胞膜に密着した膜をつくり、
その結果木質細胞内への水分の浸入が防止され、高い寸
法安定性を付与することができ、また親木性ポリマーの
固化に伴う収縮での木材組織との隙間の発生もほとんど
みられなくなり、白化現象も生じにくくなる。また、木
質感も消失することがない。

さらに、木質材料には親水性ポリマーおよび熱硬化性樹
脂が含浸されているために、反り、ねじれ、割れ等が発
生せず、耐汚染性や耐水性が向上し、木質材料を改質す
ることができる。しかも、親木性ポリマーを溶剤と共に
木質材料内に含浸する際、熱硬化性樹脂のモノマーまた
は初期重合物がその硬化剤または重合開始剤と共に含浸
されるので、含浸された熱硬化性樹脂が木質材料内で架
！１）３次元化するか、あるいは親水性ポリマーと架ｗ
３次元化するので、親水性ポリマーの含浸による上記諸
性質を損なうことなく、耐熱性、耐熱水性が向上したも
のになる。

従って、この発明の木質材料は通常の壁材、床材、天井
材等としての用途はもち、ろん、耐水性。

耐朽性が要求される浴室の壁。天井、窓枠、換気口等の
施工部材や浴槽にも好適に採用することができる。

この発明の改質木質材料は、親水性ポリマーおよび熱硬
化性樹脂のモノマーまたは初期重合物を添加した溶液を
含浸し、溶剤を揮発または薫発させ、同時に重合硬化さ
せた杖態で、その硬度（バーコール硬度）が４０以下と
なるようにポリマーの含浸量を調整する。これは、木質
材料が本来有する木質感（木味、風合い、素材感等）が
消失してしまった従来の木材−プラスチック複合体の硬
度が５０〜９０であるのに対して、硬度を４０以下に保
持できれば、木質材料が本来有する木Ｍ感は損なわれず
、また親水性ポリマーや熱硬化性樹脂を含浸させている
ために反り、ねじれがなく、割れに＜＜、汚れが付きに
（り、耐水性が向上し、腐りにくいなど、木質材料の欠
点を改質する上で、とくに好ましいからである。

木質材料としては、住宅等の建築材料として従来より広
く使用されている松、杉、桧、栂、ヒバなどの針葉樹、
あるいは、ナラ、ブナ、クモ、シオジなどの広葉樹の無
垢材や合板あるいはそれらの集成材が使用可能である。

また、これらの木質材料に含浸する親水性ポリマーとし
ては、たとえばポリアクリル酸エステル。

ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸アミド、ポ
リメタクリル酸アミド、ポリビニルアルコール、ポリ酢
酸ビニル、ポリアクリル酸、ポリウレタン、ポリエチレ
ンイミン、セルロース誘導体などであって、特に分子構
造内に：Ｃ−ｏ（カルボニル基）、−０Ｈ（水酸基）、
−ＣＯ−ＮＨ−（エーテル基）などの親水性基（極性基
）を有するものがあげられ、これらの１種または２種以
上の混合物、あるいはこれらの共重合体や他の親水性基
を有さないモノマー、オリゴマー、プレポリマー、ポリ
マーとの共重合体等の形態で使用可能である。また、平
均分子量は含浸性のうえから５万以下であることが望ま
しい。そして、それぞれの親水性ポリマーと相溶性の良
い溶剤をその溶剤として選定し単独あるいは混合溶剤と
して溶解する。

溶剤としては、たとえば、メタノール、ｎ−ブチルアル
コールなどのアルコール１ｍ、　酢酸エチル。

酢酸ｎ−ブチル２乳酸エチルなどのエステル類。

ジオキサンなどのエーテル類、トルエン、キシレンなど
の炭化水素類あるいはアセトン、メチルエチルケトンな
どのケトン類などである。

かかる親水性ポリマーおよび溶剤に熱硬化性樹脂のモノ
マーあるいは初期重合物を重合開始剤または硬化剤と共
に配合する。熱硬化性樹脂の七ツマ−または初期重合物
としては、たとえばジアリルフタレート等のアリル化合
物、不飽和ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂
、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ビニルエステル樹脂など
の２官能性以上のモノマー、オリゴマー、プレポリマー
の１種または２種以上の混合物があげられる。これらの
モノマーまたは初期重合物は重合開始剤（過酸化物等）
または硬化剤（スチレン等）によって加熱重合して架橋
し、３次元構造体になる。

このため、親水性ポリマーが熱硬化性樹脂で補強された
形となり、その結果ガラス転移点が上昇し、耐熱性、耐
熱水性が向上する。この場合、熱硬化性樹脂が親水性ポ
リマーの官能基と架橋構造を形成するようにすれば、含
浸した樹脂のガラス転移点がより上昇したものになるこ
とから、そのような熱硬化性樹脂および重合開始剤また
は硬化剤を選択使用するのが好ましい。

熱硬化性樹脂のモノマーあるいは初期重合物の配合は、
その配合量が大きいほど、熱硬化性樹脂の特性が強くな
り、硬く、あるいは硬化収縮による耐水性劣化の原因と
もなる。したがって、熱硬化性樹脂のモノマーあるいは
初期重合物の配合量は、全樹脂分の５０重型筒以下にす
るのが好ましい。

このようにして配合した溶液の濃度は、含浸性。

作業性などから５０％以下が好ましい、かかる溶液を木
質材料内に含浸させる。

この溶液を木質材料に含浸するための含浸方法としては
、常圧下でポリマー溶液内に木質材料を浸漬する常圧浸
漬法の他、減圧下で木質材料をポリマー溶液に浸漬し、
ついで常圧または加圧下で浸漬する減圧常圧法または減
圧加圧法などがいずれも採用可能であり、目的とする含
浸度合いあるいは木質材料の種類などにより適宜ｉＡ況
する。常圧含浸法の場合、ポリマー溶液内に木質材料を
数時間以上浸漬する必要がある。また減圧下での浸漬は
木質材料を減圧釜に入れて減圧（たとえば１０トール以
下で１時間以上排気）を行ったのら、釜内にポリマー溶
液を注入して行う。樹脂液の注入後、釜内を常圧にもど
し、そのまま数時間以上浸漬を続行するか、あるいは加
圧して浸漬を行う。

また、含浸操作にあたっては、木質材料をあらかじめよ
く乾燥（平衡含水率以下）させておくことが好ましい。

親水性ポリマーおよび熱硬化性樹脂の含浸量は、これに
よって木質材料の硬度が決定されるために重要であり、
目的とする最適の硬度が得られるように含浸量を定める
必要がある。この場合、親水性ポリマーおよび熱硬化性
樹脂を含浸した木質材料に木味や木の風合いを残すため
には、硬度をバーコール硬度で４０以下に保持すること
が必要となる。従って、親水性ポリマーおよび熱硬化性
樹脂の性質あるいは木質材料の種類にもよるが、含浸率
としては約５〜５０％の範囲が適当であり、この範囲で
あれば、バーコール硬度を４０以下に保持できる。

含浸操作を終えた後、熱風雰囲気下やホットプレスなど
の加温下に一定時間おいて、溶剤を揮発または蒸発させ
るとともに、熱硬化性樹脂を重合硬化させる。このとき
、親水性ポリマーと熱硬化性樹脂の混合体が溶剤ととも
に溶出しないように加熱操作を徐々に行うのが好ましい
。

このようにして得られた木材−プラスチック複合による
改質木材は、親水性合成樹脂ポリマーの有する極性基（
ｖＡ水性基）により、木材組織との間に高い親和性（具
体的にはセルロースの一〇Ｈ基との結合）が得られ、硬
化に伴う収縮による親水性ポリマー−熱硬化性樹脂複合
体と木材ｍｍとの間の隙間の発生は親水性ポリマーの木
材組織との親和性のために全く見られない、したがって
、従来の白化現象は生じにくい、また木材中に注入され
た親水性ポリマーおよび熱硬化性樹脂は木材組織内の導
管あるいは仮導管の壁面部をコーティングし、各種の壁
孔（ピット）を塞いでいるために、寸法変化に寄与する
木材細胞壁への水分の浸入は防止され、寸法安定性が非
常に高い値を示す。

一方、親水性ポリマーと熱硬化性樹脂のモノマーまたは
初期重合物との混合溶液に直接触れた改質木材の表層部
はその内部よりも高い含浸率となるため、それらの部分
からの水の浸入は防止されるため、吸水率は低い値を示
す。

さらに、５〜５０％の含浸率で含浸されるため、改質木
質材料の切削加工性は良好で、従来の木質材料と同様の
加工性がある。さらに、熱硬化性樹脂の硬化により、耐
熱性、耐熱水性が向上したものになる。

つぎに実施例をあげてこの発明の改質木質材料を詳細に
説明する。

実施例１：　木質材料（米松の柾目板、厚み×巾×長さ
＝３０Ｘ３０ｘ６０　（龍）、含水率１５．９％）を減
圧含浸釜に入れ、釜内を５トール以下に排気減圧したの
ち、ポリ酢酸ビニル樹脂（平均分子！３２．０００）に
ジアリルフタレートおよびメチルエチルケトンパーオキ
シド（前記ジアリルフタレ−）１００部に対して１部）
を１０％で添加し、混合溶剤（メタノール：キシレン−
８０：　２０）で２８．３％に希釈した溶液を注入した
。ついで釜内を常圧にもどし、ついで１５〜１７ｋｇ／
ｃｍ”に加圧して８時間加圧含浸した。その後、含浸釜
より取り出し、８５℃の熱風乾燥機内に６０時間保持し
て溶剤を揮発させ、同時にジアリルフタレートを重合硬
化させた。その結果、樹脂含浸率が３５．３〜４２．０
％で、バーコール硬度が３１．５の改質木質材料が得ら
れた。

実施例２：　木質材料（米松の柾目板、厚み×巾×長さ
＝３０ｘ３０ｘ６０　（真−）、含水率１４．３％）を
減圧含浸釜に入れ、釜内を１０）−ル以下に排気減圧し
たのち、ポリウレタン樹脂（平均分子１２５．０００）
に不飽和ポリエステル１００部、メチ１２１０部および
アゾビスイソブチロニトリル１．０部を２５％で添加し
、メチルエチルケトンに希釈した溶液（ポリウレタン樹
脂濃度４２．８％）を注入した。ついで、釜内を常圧に
もどし、浸漬した状態を保ちながら１５時間浸漬を行っ
た。その後、含浸釜より取り出し、８０℃温風乾燥機内
に５０時間保持して）合剤（メチルエチルケトン）を揮
発させ、同時に重合硬化させた。その結果、樹脂含浸率
が３８．２〜４３．８％でバーコール硬度が４０．０の
改質木質材料が得られた。

実施例３：　木質材料（米檜の柾目板、厚みｘ巾×長さ
＝３０Ｘ３０Ｘ６０　（ｍ）　、含水率１２．３％）を
減圧含浸釜に入れ、釜内を７トール以下に排気減圧した
のち、ポリメチルメタクリレート樹脂（平均分子１ｉ４
０．０００）にスチレン１００部、ジビニルベンゼン１
部およびアゾビスイソブチロニトリル１部を１５％で添
加し、酢酸エチルに希釈した溶液（ポリメチルメタクリ
レート樹脂濃度３４．１％）を注入した。ついで、釜内
を常圧にもどし、更にｌＯ〜１２Ｋｇ／−に加圧して、
１０時間加圧含浸した。その後、含浸釜より取り出し８
０℃熱風乾燥機内に４０時間保持し、溶剤（酢酸エチル
）を揮発させ、同時に重合硬化させた。その結果、樹脂
含浸率が３２．５〜３７．６％でバーコール硬度が３８
．５の改質木質材料が得られた。

実施例１〜３で得られた各改質木質材料は、耐水性、耐
候性、耐腐食性がすぐれ、また木質材料が本来有する木
質感（木味、風合等）も損なわれていなかった。しかも
、親水性ポリマー単独の場合に比して耐熱性、耐熱水性
がすぐれていた。

〔発明の効果〕

この発明によれば、親木性ポリマーは木材＆１）織中で
細胞膜を構成する主成分であるセルロースの有する水酸
基と親和性を有するため、木質材料内に親水性ポリマー
を含浸させると、細胞膜に密着した膜をつくり、その結
果木質細胞内への水分の浸入が防止され、高い寸法安定
性を付与することができ、また親水性ポリマーの固化に
伴う収縮での木材Ｍｉ織との隙間の発生もほとんどみら
れなくなり、白化現象も生じにくくなる。また、木質感
もン１’ｌ失することがない。

さらに、木質材料には親木性ポリマーおよび熱硬化性樹
脂が含浸されているために、反り、ねじれ、割れ等が発
生せず、耐汚染性や耐水性が向上し、木質材料を改質す
ることができる。

しかも、親木性ポリマーを溶剤と共に木質材料内に含浸
する際、熱硬化性樹脂のモノマーまたは初期重合物がそ
の硬化剤または重合開始剤と共に含浸されるので、含浸
された熱硬化性樹脂が木質材料内で架橋３次元化するか
、あるいは親水性ポリマーと架橋３次元化するので、親
水性ポリマーの含浸による上記諸性質を＃Ｉなうことな
く、耐熱性、耐熱水性が向上したものになる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）溶剤可溶型の親水性ポリマーに熱硬化性樹脂のモ
ノマーまたは初期重合物とその硬化剤または重合開始剤
とを配合し溶剤と共に木質材料内に含浸させ、前記溶剤
の除去と前記熱硬化性樹脂の重合とを行わせてなる改質
木質材料。
（２）前記親水性ポリマーを含浸した木質材料の硬度（
バーコール硬度）が４０以下である特許請求の範囲第（
１）項記載の改質木質材料。
（３）前記親水性ポリマーが木質材料１００重量部に対
して５〜５０重量部の割合で含浸された特許請求の範囲
第（１）項または第（２）項記載の改質木質材料。