(57)【要約】【課題】木質材料の吸放湿性を損なうことなく優れた寸法安定性と優れた表面硬度とを木質材料に付与することができ、さらに木質材料本来の色調が損なわれることのない木質材料用改質処理剤及び該木質材料用改質処理剤で処理された木質材料を提供する。【解決手段】木質材料用改質処理剤は、リン化合物とアンモニアとを含む水溶液からなり、該水溶液の全量に対し、２０〜５５質量％の範囲のリン化合物と、２〜１４質量％の範囲のアンモニアとを含む。木質材料は、前記木質材料用改質処理剤を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン化合物とアンモニアとを含む水溶液からなる木質材料用改質処理剤であって、該水溶液の全量に対し、２０〜５５質量％の範囲のリン化合物と、２〜１４質量％の範囲のアンモニアとを含むことを特徴とする木質材料用改質処理剤。
【請求項２】
請求項１記載の木質材料用改質処理剤において、前記リン化合物は、リン酸エステル、リン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、リン酸グアニジンからなる群から選択される少なくとも１種の化合物であることを特徴とする木質材料用改質処理剤。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の木質材料用改質処理剤を含むことを特徴とする木質材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質材料用改質処理剤及び木質材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、国内では第二次大戦後に植林された、主にスギ等の針葉樹が伐採時期を迎え、国産木質材料の利用拡大が求められている。
【０００３】
ところが、木質材料には異方性、収縮性、膨潤性、腐朽性、燃焼性等の問題があり、さらに樹種の違い、個体間の差等により、均質な性質を持つ製品を得ることが難しいという問題がある。このため、中・大規模建築物、オフィス、店舗等の非住宅では、木質材料の使用が控えられることがある。
【０００４】
前記問題を解決するために、木質材料を合板、単板積層材、集成材等に加工することにより異方性を改良したり、表面処理、樹脂処理、木質材料プラスチック複合処理等の改質処理により収縮性、膨潤性、腐朽性、燃焼性を改良したりすることが行われている。前記改質処理として、例えば、メチロール化ベンゾグアナミンを必須成分とする重合硬化性液状樹脂組成物からなる木質材料用改質処理剤を木質材料に浸透せしめて加熱、硬化し、木質材料と一体とする方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３２３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のように木質材料に樹脂組成物を含浸させる改質処理方法によれば、寸法安定性及び表面硬度に優れた木質材料を得ることができるものと考えられる。
【０００７】
しかしながら、木質材料に樹脂組成物を含浸させると、木質材料の特徴である吸放湿性と、木質材料本来の色調とが損なわれるという不都合がある。木質材料の吸放湿性が損なわれると、該木質材料を用いた製品が高湿度条件下で結露しやすくなる。
【０００８】
本発明は、かかる不都合を解消して、木質材料の特徴である吸放湿性を損なうことなく優れた寸法安定性と優れた表面硬度とを木質材料に付与することができ、さらに木質材料本来の色調が損なわれることのない木質材料用改質処理剤を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、前記木質材料用改質処理剤により処理された木質材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するために、本発明の木質材料用改質処理剤は、リン化合物とアンモニアとを含む水溶液からなる木質材料用改質処理剤であって、該水溶液の全量に対し、２０〜５５質量％の範囲のリン化合物と、２〜１４質量％の範囲のアンモニアとを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の木質材料用改質処理剤によれば、リン化合物とアンモニアとをそれぞれ前記範囲で含む水溶液であるので、木質材料の吸放湿性を損なうことなく優れた寸法安定性と優れた表面硬度とを木質材料に付与することができ、さらに本来の色調が損なわれることのない木質材料を得ることができる。
【００１２】
本発明の木質材料用改質処理剤は、前記水溶液の全量に対しリン化合物の含有量が２０質量％未満では、前記木質材料に寸法安定性を付与することができない。また、本発明の木質材料用改質処理剤は、前記水溶液の全量に対しリン化合物の含有量が５５質量％を超えると、前記木質材料に寸法安定性を付与することができず、表面硬度を向上することができない。
【００１３】
ところで、前記リン化合物の多くは、単独の水溶液ではｐＨが低く酸性であり、木質材料に含浸させると該木質材料を劣化させたり、製造機械を腐食させたりするという問題がある。そこで、本発明の木質材料用改質処理剤は、前記水溶液の全量に対し前記範囲のアンモニアを含むことにより、該水溶液のｐＨを５〜９の範囲とすることができ、木質材料の劣化や、製造機械の腐食を回避することができる。
【００１４】
本発明の木質材料用改質処理剤は、前記水溶液の全量に対しリン化合物の含有量が５５質量％であるときに、該水溶液の全量に対するアンモニアの含有量が２質量％未満であると、該水溶液のｐＨが５未満となり製造機械の腐食を回避することができない。また、本発明の木質材料用改質処理剤は、前記水溶液の全量に対しリン化合物の含有量が２０質量％であるときに、該水溶液の全量に対するアンモニアの含有量が１４質量％を超えると、該水溶液のｐＨが９超となり、前記木質材料のアルカリ汚染による劣化を回避することができない。
【００１５】
本発明の木質材料用改質処理剤において、前記リン化合物としては、例えば、リン酸エステル、リン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、リン酸グアニジンからなる群から選択される少なくとも１種の化合物を用いることができる。
【００１６】
また、本発明の木質材料は、本発明の木質材料用改質処理剤を含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の木質材料は、本発明の木質材料用改質処理剤を含むことにより、該木質材料の吸放湿性を損なうことなく優れた寸法安定性と優れた表面硬度とを得ることができ、さらに本来の色調が損なわれることがない。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００１９】
本実施形態の木質材料用改質処理剤は、リン化合物とアンモニアとを含む水溶液からなり、該水溶液の全量に対し、２０〜５５質量％の範囲、好ましくは３５〜５５質量％の範囲のリン化合物と、２〜１４質量％の範囲、好ましくは７．２〜１４質量％の範囲のアンモニアとを含む。
【００２０】
前記リン化合物としては、例えば、リン酸エステル、リン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、リン酸グアニジンからなる群から選択される少なくとも１種の化合物を用いることができる。
【００２１】
本実施形態の木質材料用改質処理剤は、前記水溶液の全量に対し、前記リン化合物とアンモニアとをそれぞれ前記範囲で含むことにより、木質材料の吸放湿性を損なうことなく優れた寸法安定性と優れた表面硬度とを木質材料に付与することができ、さらに本来の色調が損なわれることのない木質材料を得ることができる。
【００２２】
本実施形態の木質材料用改質処理剤は、前記水溶液の全量に対しリン化合物の含有量が５５質量％であるときに、該水溶液の全量に対するアンモニアの含有量が２質量％未満であると、該水溶液のｐＨが５未満となり製造機械の腐食を回避することができず、さらに該水溶液中の固形分が結晶化して保存性が低下することがある。また、本発明の木質材料用改質処理剤は、前記水溶液の全量に対しリン化合物の含有量が２０質量％であるときに、該水溶液の全量に対するアンモニアの含有量が１４質量％を超えると、該水溶液のｐＨが９超となり、前記木質材料のアルカリ汚染による劣化を回避することができず、さらに該水溶液中の有効な固形分が減少して十分な性能を得られなくなることがある。
【００２３】
前記木質材料に前記木質材料用改質処理剤を含浸させる方法としては、減圧・加圧法、浸透法、塗布法等それ自体公知の方法を用いることができる。
【００２４】
また、本実施形態の木質材料は、前記木質材料用改質処理剤を含浸させることにより得ることができる。本実施形態の木質材料は、前記木質材料用改質処理剤を含むことにより、吸放湿性を損なうことなく優れた寸法安定性と優れた表面硬度とを得ることができ、さらに本来の色調が損なわれることがないので、例えば、住宅のドア、壁、天井、床等の住宅用内装部材に好適に用いることができる。
【００２５】
本実施形態の木質材料は、例えば、１ｍ３当たり、固形分質量として１０〜５００ｋｇの範囲の前記木質材料用改質処理剤を含むことが好ましい。
【００２６】
次に、本発明の実施例を示す。
【実施例】
【００２７】
〔実施例１〕
本実施例では、まず、ガラス製フラスコに水４０００ｇを取り、これにリン酸トリメチル２５００ｇを添加して攪拌した。さらに２５質量％の濃度のアンモニア水４５００ｇを添加して、本実施例の木質材料用改質処理剤１１０００ｇを得た。本実施例で得られた木質材料用改質処理剤は、リン化合物としてのリン酸トリメチルとアンモニアとを含む水溶液からなり、該水溶液の全量に対し、２２．７質量％のリン酸トリメチルと、１０．２質量％のアンモニアとを含んでいる。
【００２８】
次に、９４ｍｍ×９４ｍｍ×１５ｍｍのスギ板に、本実施例で得られた木質材料用改質処理剤を３５０ｋｇ／ｍ３の量で減圧・加圧法により含浸させ、改質処理された木質材料（以下、処理材と略記する）を作製した。
【００２９】
次に、本実施例で得られた処理材の寸法安定性、吸放湿性、表面硬度及び色調を次のようにして測定した。結果を表１に示す。
【００３０】
〔寸法安定性・吸放湿性〕
まず、前記処理材を乾湿させ、木材板目面の幅方向の寸法を測定して基準寸法とする一方、質量を測定して基準質量とした。
【００３１】
次に、前記処理材を温度４０℃、相対湿度９０％の環境下に２４時間放置して膨潤させて前記幅方向の寸法及び質量を測定し、その後、温度６０℃の乾燥器中に２４時間放置して収縮させて前記幅方向の寸法及び質量を測定する乾湿繰り返し操作を１サイクルとし、５サイクル行った。
【００３２】
次に、前記５サイクルの乾湿繰り返し操作における前記幅方向の寸法の平均値を求め、前記処理材の基準寸法に対する該平均値の変化率としての幅方向変化率を求め、前記寸法安定性の指標とした。前記幅方向変化率が小さいほど、寸法安定性が高い。
【００３３】
また、前記５サイクルの乾湿繰り返し操作における前記質量の平均値を求め、前記処理材の基準質量に対する該平均値の変化率としての質量変化率を求め、前記吸放湿性の指標とした。前記質量変化率が小さいほど、吸放湿性が低い。
【００３４】
〔表面硬度〕
まず、直径５０．７４ｍｍ、重さ５３１ｇｒの鋼球を３０ｃｍの高さから前記処理材上に落とす鋼球落下試験により、該処理材に形成される凹み深さを測定し、前記表面硬度の指標とした。前記凹み深さが少ないほど、表面硬度が高い。
【００３５】
〔色調〕
三刺激値読取方式の色差計を用い白色度を測定し、前記色調の指標とした。前記白色度が、前記改質処理が施されていない木質材料に近いほど、該木質材料本来の色調が損なわれていない。
【００３６】
〔実施例２〕
本実施例では、まず、ガラス製フラスコにリン酸トリメチル４５００ｇを取り、これに２５質量％の濃度のアンモニア水４５００ｇを添加して、木質材料用改質処理剤９０００ｇを得た。本実施例で得られた木質材料用改質処理剤は、リン化合物としてのリン酸トリメチルとアンモニアとを含む水溶液からなり、該水溶液の全量に対し、５０質量％のリン酸トリメチルと、１２．５質量％のアンモニアとを含んでいる。
【００３７】
次に、本実施例で得られた木質材料用改質処理剤を用いた以外は、実施例１と全く同一にして処理材を作製し、本実施例で得られた処理材の寸法安定性、吸放湿性、表面硬度及び色調を実施例１と全く同一にして測定した。結果を表１に示す。
【００３８】
〔実施例３〕
本実施例では、まず、ガラス製フラスコに水２０００ｇを取り、これにリン酸トリメチル３５００ｇを添加して攪拌した。さらに２５質量％の濃度のアンモニア水４５００ｇを添加して、本実施例の木質材料用改質処理剤１００００ｇを得た。本実施例で得られた木質材料用改質処理剤は、リン化合物としてのリン酸トリメチルとアンモニアとを含む水溶液からなり、該水溶液の全量に対し、３５質量％のリン酸トリメチルと、１１．３質量％のアンモニアとを含んでいる。
【００３９】
次に、本実施例で得られた木質材料用改質処理剤を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、処理材を作製し、本実施例で得られた処理材の寸法安定性、吸放湿性、表面硬度及び色調を実施例１と全く同一にして測定した。結果を表１に示す。
【００４０】
〔実施例４〕
本実施例では、まず、ガラス製フラスコに水２０００ｇを取り、これにリン酸二アンモニウム３０００ｇを添加して攪拌した。さらに２５質量％の濃度のアンモニア水４０００ｇを添加して、木質材料用改質処理剤９０００ｇを得た。本実施例で得られた木質材料用改質処理剤は、リン化合物としてのリン酸二アンモニウムとアンモニアとを含む水溶液からなり、該水溶液の全量に対し、３３．３質量％のリン酸二アンモニウムと、１１．１質量％のアンモニアとを含んでいる。
【００４１】
次に、本実施例で得られた木質材料用改質処理剤を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、処理材を作製し、本実施例で得られた処理材の寸法安定性、吸放湿性、表面硬度及び色調を実施例１と全く同一にして測定した。結果を表１に示す。
【００４２】
〔実施例５〕
本実施例では、まず、ガラス製フラスコに水２０００ｇを取り、これにポリリン酸アンモニウム３５００ｇを添加して攪拌した。さらに２５質量％の濃度のアンモニア水２５００ｇを添加して、木質材料用改質処理剤８０００ｇを得た。本実施例で得られた木質材料用改質処理剤は、リン化合物としてのポリリン酸アンモニウムとアンモニアとを含む水溶液からなり、該水溶液の全量に対し、４３．８質量％のポリリン酸アンモニウムと、７．８質量％のアンモニアとを含んでいる。
【００４３】
次に、本実施例で得られた木質材料用改質処理剤を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、処理材を作製し、本実施例で得られた処理材の寸法安定性、吸放湿性、表面硬度及び色調を実施例１と全く同一にして測定した。結果を表１に示す。
【００４４】
〔実施例６〕
本実施例では、まず、ガラス製フラスコに水５０００ｇを取り、これにリン酸グアニジン５００ｇとリン酸二水素アンモニウム１５００ｇとを添加して攪拌した。さらに２５質量％の濃度のアンモニア水１０００ｇを添加して、木質材料用改質処理剤８，０００ｇを得た。本実施例で得られた木質材料用改質処理剤は、リン化合物としてのリン酸グアニジン及びリン酸二水素アンモニウムとアンモニアとを含む水溶液からなり、該水溶液の全量に対し、２５質量％のリン酸グアニジン及びリン酸二水素アンモニウムと、３．１質量％のアンモニアとを含んでいる。
【００４５】
次に、本実施例で得られた木質材料用改質処理剤を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、処理材を作製し、本実施例で得られた処理材の寸法安定性、吸放湿性、表面硬度及び色調を実施例１と全く同一にして測定した。結果を表１に示す。
【００４６】
〔比較例１〕
本比較例では、実施例１の木質材料用改質処理剤に代えて、不飽和ポリエステル（無水マレイン酸・無水フタル酸・プロピレングリコール・ジエチレングリコールの重縮合物）８８０ｇ、メタクリル酸メチル３１００ｇに、過酸化ベンゾイル２０gを含む重合硬化性液状樹脂組成物からなる木質材料用改質処理剤を調製した。
【００４７】
次に、本比較例で得られた木質材料用改質処理剤を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、処理材を作製し、本比較例で得られた処理材の寸法安定性、吸放湿性、表面硬度及び色調を実施例１と全く同一にして測定した。結果を表１に示す。
【００４８】
〔比較例２〕
本比較例では、まず、ガラス製フラスコに水５０００ｇを取り、これにリン酸グアニジン５００ｇとリン酸二水素アンモニウム５００ｇを添加して攪拌した。さらに２５質量％の濃度のアンモニア水１０００ｇを添加して、木質材料用改質処理剤７０００ｇを得た。本比較例で得られた木質材料用改質処理剤は、リン化合物としてのリン酸グアニジン及びリン酸二水素アンモニウムとアンモニアとを含む水溶液からなり、該水溶液の全量に対し、１４．３質量％のリン酸グアニジン及びリン酸二水素アンモニウムと、３．６質量％のアンモニアとを含んでいる。
【００４９】
次に、本比較例で得られた木質材料用改質処理剤を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、処理材を作製し、本比較例で得られた処理材の寸法安定性、吸放湿性、表面硬度及び色調を実施例１と全く同一にして測定した。結果を表１に示す。
【００５０】
〔参考例〕
本参考例では、９４ｍｍ×９４ｍｍ×１５ｍｍのスギ板に、木質材料用改質処理剤を全く用いることなく、該スギ板の寸法安定性、吸放湿性、表面硬度及び色調を実施例１と全く同一にして測定した。結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
2020066149.tif 000002
【００５２】
表１から、実施例１〜６の木質材料用改質処理剤によれば、参考例の無処理のスギ板に対し、吸保湿性を大きく損なうことなく、寸法安定性及び表面硬度において優れており、同程度の色調を備える処理材を得ることができることが明らかである。
【００５３】
一方、重合硬化性液状樹脂組成物からなる比較例１の木質材料用改質処理剤によれば、参考例の無処理のスギ板に対し、寸法安定性及び表面硬度において優れているものの、吸保湿性及び色調が損なわれていない処理材を得ることができないことが明らかである。
【００５４】
また、リン化合物としてのリン酸グアニジン及びリン酸二水素アンモニウムの含有量が少ない比較例２の木質材料用改質処理剤によれば、参考例の無処理のスギ板に対し、寸法安定性及び表面硬度が十分に向上された処理材を得ることができないことが明らかである。