(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾性油に対して40℃以上の臨界溶解温度を有する亜鉛金属石鹸と、上記臨界溶解温度以上に加熱した乾性油とを混合して処理液を調合し、この処理液を木質材に非飽和状態に注入含浸させたのち、さらにこの含浸処理液を昇温させ、しかるのち、含浸させた乾性油を酸素の存在下で酸化重合させて処理液を木質材に固定させることを特徴とする改質木材の製造方法。
【請求項２】
木質材に処理液を注入含浸させたのち、この木質材表面を上記処理液温度以上の温度に加熱された乾性油で処理し、しかるのち、木質材に処理液を固定させることを特徴とする請求項１記載の改質木材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、外気に曝される外回り材や浴室等の水回り材としての使用に適した防腐・防蟻性、耐水性、耐久性、寸法安定性に優れている改質木材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
木材は軽量で取扱性に優れていると共に加工が容易であるため、床材等の建築用材料や家具その他の各種製品として汎用されているが、デッキやベランダ或いは舗道用木タイル、ベンチ等のように外気に曝される外回り材、或いは、浴室、洗面室等のように湿気等の水分の影響を受ける水回り材に使用すると、短期間で腐食したり反りや割れ等の寸法変化に伴う欠損が生じ、さらに、風化や摩耗による外観の劣化、強度等の耐久性の低下が生じるという問題点がある。
【０００３】
このため、従来から木質材を無水酢酸によるアセチル化等の化学修飾処理や熱硬化性樹脂液の含浸処理等によって改質して木質材に寸法安定性、防蟻性、防腐性を付与したり、ＣＣＡ（砒酸銅クロム）やナフテン酸金属塩等の防腐薬剤を含浸したりすることが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、木質材を化学修飾によって工業的に改質する方法によれば、未反応物や副反応生成物の除去処理に多くの工数を必要とするという問題点があり、樹脂液の含浸処理方法によれば、高い性能が得られるが製造工程が複雑であり、上記のような外回り材や水回り材として汎用的に使用するには高価につくので、使用用途が限定されるものである。
【０００５】
また、木質材をＣＣＡやナフテン酸金属塩等によって改質する方法の場合、ＣＣＡでは銅が添加されているために木質材が緑色に着色されて装飾性が低下すると共に割れ等の寸法安定性に劣るという問題点があり、その上、廃棄処理等の問題点も指摘されている。一方、ナフテン酸金属塩では高価につくと共に上記ＣＣＡと同様に木質材に割れ等の寸法安定性を十分に付与することができず、また、外回り材や水回り材として使用するには撥水性等の耐水性が充分ではない等の問題点がある。
【０００６】
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、通常、木材が使用される用途は勿論のこと、外回りや水回り等の木材にとって厳しい環境下でも使用することができる防腐・防蟻性、耐水・耐割れ性等の耐久性に優れた改質木材を安価に且つ生産性よく製造することを目的とする改質木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、本発明の改質木材の製造方法は、乾性油に対して40℃以上の臨界溶解温度を有する亜鉛金属石鹸と、上記臨界溶解温度以上に加熱した乾性油とを混合して処理液を調合し、この処理液を木質材に非飽和状態に注入含浸させたのち、さらにこの含浸処理液を昇温させ、しかるのち、含浸させた乾性油を酸素の存在下で酸化重合させて処理液を木質材に固定させることを特徴とするものである。また、請求項２に記載した発明は、上記方法において、木質材に処理液を注入含浸させたのち、この木質材表面を上記処理液温度以上の温度に加熱された乾性油で処理し、しかるのち、木質材に処理液を固定させることを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】
木質材に注入含浸される処理液は、乾性油に対して亜鉛金属石鹸を溶解させるに必要な４０℃以上に加熱されているので、注入含浸処理を行ったのちに木質材内の空気や処理液が冷却して収縮し、その収縮によって木質材表面に残存する処理液が内部に吸収されて木質材内に飽和状態に含浸すると共にその吸収によって木質材表面は乾性油によるベトツキ感が殆ど生じなく且つ容易に乾燥すると共に表面に汚れが発生し難い外観を呈する改質木材を能率良く製造し得るものである。
【０００９】
さらに、亜鉛金属石鹸を溶解させた乾性油は、木質材内において空気の存在下で酸化重合して木質材に良好な耐水寸法安定性を付与すると共に亜鉛金属石鹸を木質材内に固定させて木質材にオイリッシュな仕上げ外観を付与し、その上、耐摩耗性等の強度や耐風化性等を向上させる。また、この乾性油に対して４０℃以上の臨界溶解温度を有する亜鉛金属石鹸は、これよりも低い溶解温度を有する他の金属石鹸に比べて揮発しにくいので、常温でいやな臭いを発することもなく、しかも、乾性油と共に取扱性がよい上に簡単に入手することができて安価であり、その上、銅等の他の金属石鹸のように木材を着色させることがないので外観においても優れた改質木材を得ることができ、また、乾性油と亜鉛との優れた結合力によって撥水性を一段と向上させることができるものである。
【００１０】
さらに、木質材に処理液を非飽和状態に注入含浸させるので、材内には空気が残存した状態となり、その後に処理液の温度を更に昇温させことにより空気が膨張すると共に処理液の粘度が低下して木質材内への処理液の拡散が促進され、且つ処理液の注入含浸処理中及び処理後の乾性油の酸化重合も促進され、注入含浸処理後の上記ベトツキ感や表面の汚れを一層軽減させることができるものである。
【００１１】
また、請求項２に記載しているように、請求項１の発明において、処理液を含浸させた木質材表面を、上記処理液温度以上の温度に加熱された乾性油の液槽に浸漬する等の方法で処理することにより、処理液を含浸させた木質材表面に付着した処理液を洗い流し、加温して乾燥を促して、一層ベタツキ感等のないようにさせることがてきるものである。
【００１２】
【実施例】
次に、本発明の実施例を詳述すると、まず、４０℃以上の臨界溶解温度を有する亜鉛金属石鹸を上記温度以上に加熱した乾性油に混合溶解して木質材の改質用処理液を調製する。なお、この処理液は適宜溶剤で希釈されていてもよい。乾性油としては亜麻仁油、大豆油、トール油、綿実油、コーン油、サフラワー油等のように、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エレオステアリン酸、リノシール酸などの複数の脂肪酸成分を含むものが使用される。また、木質材に上記処理液を注入含浸させた際に、この乾性油の酸化重合を促進して乾燥性を早めるために鉛、カルシウム、セリウム、ジルコニウム、亜鉛、銅、バリウム等の単体もしくはその化合物を補助ドライヤーとして添加することができ、さらに、上記促進性を一層高めるためにコバルト、マンガン等の活性ドライヤーを添加しておくこともできる。
【００１３】
一方、乾性油に混合溶解させる亜鉛金属石鹸としては、乾性油に対して４０℃以上の臨界溶解温度を有するものが用いられ、このような亜鉛金属石鹸は亜麻仁油脂肪酸亜鉛、トール油脂肪酸亜鉛、大豆油脂肪酸亜鉛等の乾性油脂肪酸亜鉛や、ステアリン酸亜鉛、オレイン酸亜鉛、リノシール酸亜鉛、リノール酸亜鉛等の飽和または不飽和脂肪酸亜鉛であって、その一種又は複数種を適宜に選択して用いることができる。
【００１４】
上記のように調製した処理液によって改質される木質材としては、木材板、木材角材、木材単板、集成材、合板、ＬＶＬ、木質繊維板、パーティクルボード、ウェハーボード等のいずれであっても改質処理することができる。また、木質材に処理液を注入含浸させる手段としては、浸漬法、塗布含浸法、減圧注入法、加圧注入法、減圧加圧注入法等のいずれの手段を採用してもよい。
【００１５】
木質材に注入含浸させる処理液は上記のように、亜鉛金属石鹸の臨界溶解温度である４０℃以上に加熱した乾性油に亜鉛金属石鹸を混合溶解させて調製するものであるが、この温度が２００  ℃以上になると木材成分の変質や分解が生じて木質材が劣化したり変色を生じる虞れがあるので、４０〜２００  ℃の温度範囲内で含浸処理することが好ましい。
【００１６】
このように調製された処理液を上記注入含浸処理手段によって木質材に注入含浸させたのち、常温下で放置すると、４０℃以上に加熱されている処理液は徐々に冷却して木質材内の空気や処理液が収縮し、その収縮によって木質材表面に付着残存する処理液が内部に吸収されて木質材内に含浸すると共にその吸収によって木質材表面は乾性油によるベトツキ感が殆ど生じなく且つ容易に乾燥する。
【００１７】
この際、木質材への処理液の注入含浸は、木質材に飽和状態となるまで注入含浸させることなく、材内に空気が残存させた非飽和状態に注入させておくと共に含浸中に処理液を温度をさらに上昇させるようにしてもよい。そうすると、温度の上昇によって木質材中で空気が一層膨張して材内の空隙率が増大すると共に処理液の粘度が低下して流動性が良好となり、上記空隙内に拡散して木質材内全体に処理液が略均一に含浸することになる。その上、木質材表面に残存する処理液に対する上記吸収作用が良好に行われ、処理後の表面のベタツキをなくして乾燥を早めることができるものである。このような非飽和状態に注入すると共に処理液の温度を上昇させることによる材内の処理液拡散作用は、断面の比較的大きい木材板や角材に対してきわめて有効である。
【００１８】
又、木質材に処理液を含浸させたのち、この木質材表面を上記処理温度以上に加熱された乾性油に浸漬する等の方法で処理してもよい。このような処理で、処理液が含浸された木質材の表面のベトツキ感等が一層軽減でき、汚れが付着したり、取扱いがし難いという不都合を解消できる。また、この加熱された乾性油に上記した補助ドライヤーや活性ドライヤーを添加して木質材表面の乾燥促進を更に高めるようにしてもよい。このような処理は、生産性を良くするため、処理液の温度を比較的低温（４０℃〜１００  ℃）  に調整し、木質材に注入含浸した後の処理に特に有用である。
【００１９】
こうして処理液を注入含浸処理した木質材は、酸素の存在下において材内の乾性油を酸化重合させる。即ち、処理液注入含浸処理木質材を常温で空気に曝したり、或いは、加熱下で空気に曝すと、材内の乾性油が酸化重合すると共に亜鉛金属石鹸が木質材中に強固に固定し、外部に溶出する虞れがなくなる。この際、亜鉛金属石鹸は乾性油の重合促進と共に乾燥促進としての働きを行うものと考えられるが、処理液に上記した補助ドライヤーや活性ドライヤーを添加しておくとその乾燥促進効果が更に高めることができる。次に、本発明の具体的な実施例を示す。
【００２０】
実施例
亜麻仁油９３．５重量部と亜麻仁油脂肪酸亜鉛６重量部に活性ドライヤーとしてナフテン酸コバルト０．５  重量部を混合して８０℃に加熱してなる処理液を、ベイツガ気乾材（厚さ１．０ｃｍ  ×幅３．５ｃｍ  ×長さ３．５ｃｍ  ）を入れた密閉容器内に注入し、６ｋＰａ  の減圧下で３０分間減圧したのち、一旦常圧に戻し、再び１ＭＰａ  の加圧下で３０分間加圧することによりベイツガ気乾材に処理液を注入含浸させた。この処理液含浸ベイツガ材を容器から取り出して常温下で２週間放置し、空気に曝すことによって乾性油を酸化重合させると共に乾燥させることによって改質木材を得た。
【００２１】
こうして得られた改質木材は、表面に乾性油によるベトツキ感や含浸ムラがなく、オイリッシュで良好な外観仕上がりとなっていた。また、乾燥後の改質木材の重量増加率は６５％であった。この改質木材をＪＩＳ  Ｚ  ２９１１に準拠してかび抵抗試験を行ったところ、菌の接種部分に菌糸の発育はなく、良好なかび抵抗性を有していた。また、この改質木材を常温水に４時間浸漬したのち１０５  ℃の熱風ドライヤーで８時間乾燥する、湿潤乾燥繰り返し試験を１５サイクル行い、しかるのち、上記かび抵抗試験を行っても菌糸の発育は殆どなく、持続性に優れたかび抵抗性を有していた。
【００２２】
なお、比較例として亜麻仁油脂肪酸亜鉛を用いることなく、亜麻仁油９９．５重量部にナフテン酸コバルト０．５  重量部を混合して８０℃に加熱してなる処理液を、上記実施例と同一木質材に同一条件で注入含浸処理して得られた重量増加率６８％の処理木材では、上記かび抵抗試験で菌糸の発育が全面積の１／３を越えており、かびに対する抵抗性は認められなかった。
【００２３】
また、実施例と同一処理をした厚さ×幅×長さが１．５ｃｍ  ×１５ｃｍ×３．５ｃｍ  の改質木材５片と、これと同一形状の無処理のベイツガ気乾材５片に上記湿潤乾燥繰り返し試験を行ったところ、無処理のベイツガ気乾材には合計８３本の亀裂が目視によって観察されたが、上記改質木材では５本の亀裂が観察されただけであった。さらに、この改質木材にＪＷＰＡ（日本木材保存協会）規程の第１１号に基づいて防蟻効力試験を行ったところ、試験前に対する試験後の重量減少率は１．６  ％であり、この試験を無処理の同一木材に行ったところその重量減少率は１６．８％であって、上記改質木材は優れた防蟻性を有していた。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明の改質木材の製造方法によれば、乾性油に対して４０℃以上の臨界溶解温度を有する亜鉛金属石鹸と、上記臨界溶解温度以上に加熱した乾性油とを混合して処理液を調合し、この処理液を木質材に注入含浸させたのち、含浸させた乾性油を酸素の存在下で酸化重合させて処理液を木質材に固定させることを特徴とするものであるから、木質材に注入含浸される処理液は、乾性油に対して亜鉛金属石鹸を溶解させるに必要な４０℃以上に加熱されているので、注入含浸処理後における降温によって木質材内の空気や処理液が収縮し、その収縮によって木質材表面に残存する処理液を内部に吸収して木質材表面を乾性油によるベトツキ感が殆ど生じない良好な外観にすることができると共に乾燥を早めることができて改質木材を能率良く製造し得るものである。
【００２５】
さらに、亜鉛金属石鹸を溶解させた乾性油は、木質材内において空気の存在下で酸化重合して木質材に良好な耐水寸法安定性を付与することができると共に亜鉛金属石鹸を木質材内に固定させて木質材にオイリッシュな仕上げ外観を付与し得るばかりでなく、耐摩耗性等の強度や耐風化性等を向上させることができるものである。その上、乾性油に対して４０℃以上の臨界溶解温度を有する亜鉛金属石鹸は、これよりも低い溶解温度を有する他の金属石鹸に比べて揮発しにくいので常温でいやな臭いを発することもなく、乾性油と共に取扱性がよい上に簡単に入手することができて改質木材を安価に且つ経済的に製造することができ、しかも融点の高い亜鉛金属石鹸は撥水性に優れているため、木質材に良好な撥水性と耐候性を付与することができるものである。
【００２６】
また、亜鉛金属石鹸は銅等の他の金属石鹸のように木材を着色させることがないので外観においても優れた改質木材を得ることができると共に乾性油と亜鉛との優れた結合力によって撥水性を一段と向上させることができ、さらに、亜鉛金属石鹸の持つ抗菌性が乾性油の持つ上記効果と相俟って、木質材に防腐・防蟻性、耐水性、耐割れ性、耐摩耗性等の耐久性を付与すると共に亜鉛金属石鹸が木質材に強固に固定してその効力を長期間に亘って持続することができ、従って、雨水や風等に曝される外回り材や浴槽床材等の水回り材としての長期の使用に適した改質木材を得ることができるものである。
【００２７】
さらに、木質材に処理液を非飽和状態に注入含浸させて材内に空気を残存させておき、この状態で処理液の温度を更に昇温させるので、材内の空気が膨張して空隙率を増大させることができると共に処理液の粘度が低下して上記空隙内に効果的に流動、充満させることができ、従って、断面が比較的大きい木質材であってもその内部にまで処理液を注入、含浸させることができるものであり、その上、木質材表面に残存する処理液に対する上記吸収作用が良好に行われて処理後の表面のベタツキをなくし、乾燥を早めて改質木材を生産性よく製造できるものである。
【００２８】
また、請求項２に記載しているように、請求項１の処理液を注入含浸させた木質材表面を加熱された乾性油で処理することにより、木質材表面に付着残存してベトツキ感を生じ易い処理液を洗い流し、木質材表面の処理液を内部に吸収させ、そして、表面の乾燥を促進させることができるものである。そして、この処理を行う場合には、注入含浸に用いる処理液の温度が比較的低温でよく、注入含浸処理を生産性よくできるものである。