(57)【要約】  木材にウレタン系又はアクリレート系フッ素系材料を少なくとも部分的に浸透させることを含む、木材を処理するための方法。また、この方法によって生産された木材。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）ウレタン系又はアクリレート系のフッ素系材料を含有する組成物を提供することと、ｂ）前記組成物が木材に少なくとも部分的に浸透するように、前記木材に前記組成物を適用することと、ｃ）前記フッ素系材料が前記木材内に留まるように前記木材を乾燥することと、を含む木材を保存するための方法。
【請求項２】
前記組成物を適用することは、前記木材を前記組成物の浴中に実質的に浸漬することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記組成物を適用することは、前記組成物が前記木材に吸収されるように前記木材の一部を前記組成物を含有するリザーバ中に配置することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
組成物を適用する前に真空チャンバの中を排気し、前記組成物を前記真空チャンバ中に導入し、さらに前記チャンバに高圧をかけて前記組成物を強制的に前記木材中に少なくとも部分的に浸透させるようにすることによって、木材から空気を実質的に除去することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記フッ素系材料はウレタン系のフッ素系材料である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記フッ素系材料は、（１）ジ−又はより高次のイソシアネート化合物と（２）前記イソシアネート化合物中のイソシアネート基の少なくとも５０％と反応するのに十分な化学量論量のイソシアネート反応性フルオロケミカル化合物、の反応生成物を含む、ウレタン系フッ素系材料である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記イソシアネート化合物中のイソシアネート基の２０％未満と反応するのに十分な化学量論量のイソシアネート反応性非フルオロケミカル化合物を更に包含する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記組成物は、実質的に水性エマルションの形態であり、乳化界面活性剤を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
追加の界面活性剤を前記エマルションに加える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記追加の界面活性剤は前記乳化界面活性剤と同じ極性を有するか、又は非イオン性界面活性剤である、請求項９のに記載方法。
【請求項１１】
前記界面活性剤は非イオン性界面活性剤であり、前記エマルションの総固体重量を基準として約１５重量％で存在する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記組成物は、前記フッ素系材料が処理温度において凝集溶媒中に完全に可溶性となるように十分な量の前記凝集溶媒を更に包含する、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記凝集溶媒は前記エマルションの総固体重量を基準として約７５重量％で存在する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
処理されている前記木材は、浸水木材である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記木材は、乾燥前に構造物へと組み立てるなどして、周囲条件下で乾燥される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
ウレタン系又はアクリレート系フッ素系材料を含む木片。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願に対する相互参照）
本出願は、その全体が参考として組み込まれる、２００５年８月５日に出願された米国特許仮出願番号６０／７０６１７２に対する優先権を主張する。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、木材の耐久性を改善するための木材の処理に関する。本発明に従って処理される木材は、例えばデッキ材料、木製家具、木製羽目板等における使用を包含する、種々の屋内及び屋外用途における使用に適している。
【背景技術】
【０００３】
木材は種々の物品、例えば、デッキ、家具、構造骨組及びシージング等のための材料として古くから使用されてきた。自然の産物である木材は環境、例えば湿気又は更には浸水等に曝された場合に劣化する傾向がある。こうした劣化は、木材物品又は構築物の審美的外観を損う可能性があり、あるいはそれらの構造の一体性さえも低下させ、時には高価な保守管理、修理、及び交換が必要となる。
【０００４】
従って、それらの劣化を遅らせるために、木材物品に表面処理、例えば、染色及びペイントを適用することが知られてきた。現在のコーティング技術は木材の耐用期間を延長させることができるが、頻繁な保守管理を必要とし、及び典型的にはその木材の外観を変化させる。多くのポリウレタン及びラッカー製品がこの目的のために市販されている。米国特許第４，５３９，０４７号（クロカット（Crockatt）ら）は、木材を保護するための表面コーティングの１つの例を開示している。
【０００５】
防腐剤物質、例えば、いわゆるＣＣＡすなわちヒ素クロム酸化銅製剤を、例えば圧力処理などによって木材に浸透させることもまた知られてきた。
【０００６】
木材を処理するために使用される物質及び方法の幾つかの例が、銅、クロム、及び／又はヒ素溶液を含有する溶液類の使用を開示している、米国特許第４，３２５，９９３号（シュローダー（Schroder））；白色鉱油及び任意の殺真菌剤の使用を開示している、第５，７８３，２５８号（ガラピック（Garapick））；オキシダーゼ酵素、含浸物質、及び酸化剤類の使用を開示している、第６，０４５，８６５号（フェルビー（Felby）ら）；真空処理、熱処理、含浸、及び重合を含むプロセスを開示している、第６，２４８，４０２号（ガイオネット（Guyonnet）ら）；加圧含浸プロセスを開示している、第６，２５０，３５０号（ムラキ（Muraki）ら）；ワックス界面活性剤−水エマルション類の使用を開示している、第６，４２８，９０２号（アムンドソン（Amundson）ら）；金属化合物類をベースとする防腐剤類の使用及びトリメルカプト−ｓ−トリアジン、ジチオカルバメート、又はトリチオカーボネートの塩の水溶液の含浸を開示している、第６，６５２，９８６号（ペルザス（Peldszus）ら）；鉄塩類及び酸化剤類及び任意の殺菌剤類を含有する組成物の使用を開示している、第６，７５３，０１６号（ゴーシュ（Ghosh））；クレオソート及びポリマーの混合物の使用を開示している、第６，９５３，５０１号（ケリー（Kelley）ら）；及び金属化合物類、錯化剤類、及びビニル系ポリマー類の、ポリアスパラギン酸を含まない組成物の使用を開示している、第７，００１，４５２号（チャン（Zhang）ら）に開示されている。
【０００７】
近年では、幾つかの木材処理手法によって与えられる潜在的な安全性のリスク及び環境への影響について関心が高まり、さらに変化した形、例えばアルカリ性銅第四級アンモニウム化合物含有及び銅アゾール含有製剤類及びボレート系製剤類の開発へとつながってきている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
現在の加圧処理木材は多くの長期間使用に対しあまりに急速に劣化する。このことは完成された製品を望ましくなく制限された期間で交換することを必要とする。加えて、加圧処理木材を使用した場合にその処理物質と適合性があるようにするために特別の仕上げ、締結具等を用いなければならない場合がある。
【０００９】
プラスチック又はガラスファイバー製品は木材と同様に見えるように作製されることもあるが、審美的に、何らかのファッション性を欠いていて「本物の木材」ではないように思われることが多い。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ウレタン系又はアクリレート系フッ素系材料を少なくとも部分的に含浸させた、新規の処理木材を提供する。本発明はまた、木材処理するための方法も提供する。
【００１１】
驚くべきことに、本発明に従って処理された木材は、長期の耐久性を示す一方で、望ましい審美性及び作業特性を維持するということが発見された。本発明は、望ましいコスト、外観及び長寿命性能を包含する複数の利点を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
木材
本発明は、広葉樹及び針葉樹両方の品種を包含するすべての種類の木材で使用することができる。
【００１３】
本発明は、「浸水木材」、「新伐採木材」、又は「生物学的に分解された木材」で使用することができる。浸水木材は、水域で回収された、典型的には開いた多孔性構造を有する木材であり、このことがより完全な含浸及び潜在的により長持ちする木材製品を可能にする。新伐採木材は、伐採されて間もなく、典型的には大量の「樹液」を含有している木材である。生物学的に分解された木材は、「樹液」の何らかの生物分解を経験し、部分的に開いた孔を有していて高い浸透度を可能にする木材である。
【００１４】
本発明は丸太（ただし皮をはがれたものが好ましい）並びに製材で使用することができる。本発明はまた、複合木材又は積層体、例えばパーティクルボード、「ＭＤＦ」（中質繊維板）、及び「ＯＳＢ」（配向ストランドボード）で使用することができる。
【００１５】
フッ素系材料
本発明は、実質的に水性の組成物、例えば、溶液又はエマルションの状態で適用されるウレタン系又はアクリレート系フッ素系材料を使用する。
【００１６】
木材処理溶液は、フッ素系材料を適切なキャリア溶液（溶解性を改善するために他の添加剤類を包含してもよい）中に溶解させる又は乳化させることによって作製される。
【００１７】
有用なアクリレート系フッ素系材料の例としては、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ペルフルオロオクチルアクリレート、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ペルフルオロオクチルメタクリレート、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ペルフルオロデシルアクリレート、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ペルフルオロデシルメタクリレート、及びＮ−メチル−ペルフルオロブタンスルホンアミドエチルアクリレートなどであるがこれらに限定されない、フッ素化アクリレート及びメタクリレートモノマー類から調製されるフルオロアクリレートポリマー類を挙げてよい。
【００１８】
好ましい一実施形態では、ウレタン系忌避剤フッ素系材料が本発明において使用される。このようなウレタン系忌避剤フッ素系材料は、本明細書に参考として組み込まれ、米国特許第７，０５６，８４６号（クラーク（Clark）ら）に開示されている。このような物質は、（１）ジ−又はより高次のイソシアネート、（２）前記イソシアネート（すなわち−−ＮＣＯ）基の少なくとも５０％と反応するのに十分な化学量論量の反応性フルオロケミカル化合物、及び（３）及び任意で前記イソシアネート基の２０％未満と反応するのに十分な化学量論量の非フルオロケミカル反応物質、の反応により形成されるフルオロケミカルウレタン化合物である。
【００１９】
これらの上述した反応物質は、有機溶媒中に可溶であるか又は水中に容易に乳化可能であり、熱的に安定な水性エマルションを提供してよく、種々の方法を介して木材中に含浸されるのに適している、フルオロケミカルウレタン化合物類の混合物を提供する。
【００２０】
このようなフルオロケミカルウレタン化合物類は、（ａ）ジ−又はより高次のイソシアネートを、反応性フルオロケミカル一官能性化合物と、（ｂ）任意で限定量の非フルオロケミカルイソシアネート反応性化合物と、反応させることによって形成されてよい。反応は、例えば、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）のような適した溶媒中での少量のジブチルスズジラウレート触媒を用いた縮合などによる、周知の技術に従って行われてよい。このような態様で形成されたウレタン化合物は、水中に乳化されるか有機溶媒中に溶解されてよく、及び任意で、エマルションが安定化するのを助けるための１つ以上の適した界面活性剤と組み合わされてもよい。
【００２１】
２つ以上のイソシアネート官能性を有するあらゆる脂肪族イソシアネート類を、ウレタン系フッ素系材料の調製に使用してよい。次式の脂肪族トリイソシアネート官能性ビウレット類は、この部類の中でも有用な化合物である。
【００２２】
【化１】
2009502593.tif 000002
【００２３】
式中、ｘは１以上、好ましくは１〜３の整数、最も好ましくは１であり、及びＲｈは二価の非環状、直鎖又は分岐鎖アルキレン基であり、さらに例えばヘキサメチレン、エチレン、又はブチレンであってよい。次式のイソシアネートトリマー類もまた有用である。
【００２４】
【化２】
2009502593.tif 000003
【００２５】
式中、Ｒｈは前述した通りである。
【００２６】
適した多官能性イソシアネート化合物の代表的な例としては、本明細書で定義したような多官能性イソシアネート化合物のイソシアネート官能性誘導体が挙げられる。誘導体の例としては、イソシアネート化合物類の、尿素類、ビウレット類、アロファネート類、２量体及び３量体（ウレトジオン類及びイソシアヌレート類など）、及びこれらの混合物から成る群から選択されるものが挙げられるが、これらに限定されない。脂肪族、脂環式、芳香脂肪族、又は芳香族ポリイソシアネートのようなあらゆる適した有機ポリイソシアネートを、単独であるいは２つ以上の混合物として用いてよい。脂肪族多官能性イソシアネート化合物は一般に芳香族化合物よりもより良い弱安定性を提供する。
【００２７】
有用な脂環式多官能性イソシアネート化合物の例としては、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（Ｈ１２ＭＤＩ、デスモデュア（DESMODUR）（商標）Ｗとして市販されており、バイエル社（Bayer Corporation）（ペンシルバニア州、ピッツバーグ（Pittsburgh））から入手可能）、４，４’−イソプロピル−ビス（シクロヘキシルイソシアネート）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、シクロブタン−１，３−ジイソシアネート、シクロヘキサン１，３−ジイソシアネート、シクロヘキサン１，４−ジイソシアネート（ＣＨＤＩ）、１，４−シクロヘキサンビス（メチレンイソシアネート）（ＢＤＩ）、１，３−ビス（イソシアネートメチル）シクロヘキサン（Ｈ６ＸＤＩ）、３−イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、及びこれらの混合物から成る群から選択されるものが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２８】
有用な脂肪族多官能性イソシアネート化合物の例としては、１，４−テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレン１，４−ジイソシアネート、ヘキサメチレン１，６−ジイソシアネート（ＨＤＩ）、１，１２−ドデカンジイソシアネート、２，２，４−トリメチル−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＤＩ）、２，４，４−トリメチル−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＤＩ）、２−メチル−１，５−ペンタメチレンジイソシアネート、ジイソシアネート２量体、ヘキサメチレンジイソシアネートの尿素、ヘキサメチレン１，６−ジイソシアネート（ＨＤＩ）のビウレット（デスモデュア（DESMODUR）（商標）Ｎ−１００及びＮ−３２００としてバイエル社（Bayer Corporation）（ペンシルバニア州、ピッツバーグ（Pittsburgh））から入手可能）、ＨＤＩのイソシアヌレート（デスモデュア（DEMODUR）（商標）Ｎ−３３００及びデスモデュア（DESMODUR）（商標）Ｎ−３６００としてバイエル社（Bayer Corporation）（ペンシルバニア州、ピッツバーグ（Pittsburgh））から入手可能）、ＨＤＩのイソシアヌレートとＨＤＩのウレトジオンのブレンド（デスモデュア（DESMODUR）（商標）Ｎ−３４００としてバイエル社（Bayer Crporation）（ペンシルバニア州、ピッツバーグ（Pittsburgh））から入手可能）、及びこれらの混合物から成る群から選択されるものが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２９】
適した市販の多官能性イソシアネート類は、デスモデュア（DESMODUR）（商標）Ｎ−３２００、デスモデュア（商標）Ｎ−３３００、デスモデュア（商標）Ｎ−３４００、デスモデュア（商標）Ｎ−３６００、デスモデュア（商標）Ｈ（ＨＤＩ）、及びデスモデュア（商標）Ｎ−１００（それぞれバイエル社（Bayer Corporation）（ベンシルバニア州、ピッツバーグ（Pittsburgh）から入手可能）が例として挙げられる。
【００３０】
他の有用なトリイソシアネート類は、３モルのジイソシアネートと１モルのトリオールとの反応により得られるものである。例えば、トルエンジイソシアネート、３−イソシアネートメチル−３，４，４−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、又はｍ−テトラメチルキシレンジイソシアネートは、１，１，１−トリス（ヒドロキシメチル）プロパンと反応してトリイソシアネート類を形成できる。ｍ−テトラメチルキシレンジイソシアネートとの反応による生成物は、シタン（CYTHANE）（商標）３１６０（アメリカン・シアナミド（American Cyanamid）（コネチカット州、スタンフォード（Stamford））から市販されている。
【００３１】
それらは広範に市販されているため、ポリイソシアネート官能性ビウレット類及びヘキサメチレンジイソシアネートの単独重合により誘導されるイソシアヌレートは、本発明によって使用されるのに好ましい。このような化合物は、例えば、デスモデュア（DESMODUR）の商標で販売されており、それらの製品はバイエル社（Bayer Corporation）（ペンシルバニア州、ピッツバーグ（Pittsburgh））で入手可能である。
【００３２】
フルオロケミカルウレタン組成物を形成するのに有用な代表的なフルオロケミカル一官能性化合物は、次式により示されてよい。
【００３３】
ＲｆＳＯ２Ｎ（Ｒ１）Ｒ２Ｚ
式中、
Ｒｆは３〜６個の炭素原子を有する（長鎖の物質も使用できるが、短鎖のものの方が好ましい）、より好ましくは約３〜５個の炭素原子を有するペルフルオロアルキル又はペルフルオロヘテロアルキル基を表し、Ｒｆは直鎖、分岐鎖、又は環状フッ素化アルキレン基、又はそれらと、直鎖、分岐鎖又は環状アルキレン基との組み合わせを含有でき、Ｒｆは好ましくは重合可能なオレフィン性の不飽和を含まず、及び任意で酸素、二価の又は六価の硫黄、又は窒素のような懸垂（catenary）へテロ原子を含有でき、完全にフッ素化されたラジカルが好ましいが、水素原子又は塩素原子もそれらのいずれかの１つ以下の原子が炭素原子１つおきに存在するならば、置換基として存在してよく、Ｒｆ基の末端部分は完全にフッ素化されており、好ましくは少なくとも７個のフッ素原子を含有し、例えば、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２−−、（ＣＦ３）２ＣＦ−−、−−ＣＦ２ＳＦ５、又は同様のものである。好ましくは、Ｒｆは約４０重量％〜約８０重量％のフッ素、より好ましくは約５０重量％〜約７８重量％のフッ素を含有し、ペルフルオロ脂肪族基（すなわち、式ＣｎＦ２ｎ＋１−−のペルフルオロアルキル基）がＲｆの最も好ましい実施形態であり、Ｒ１は水素又はＣ１〜Ｃ４アルキル基のような低級アルキル基であり、Ｒ２はアルキレン基又はヘテロアルキレン基、好ましくはＣ１〜Ｃ４アルキレン基であり、及びＺはポリイソシアネートのイソシアネート基と反応できる官能基である。有用なＺ基はとしては、−ＮＨ２、−ＳＨ、−ＯＨ、−ＮＣＯ、ＮＲ１Ｈが挙げられるが、これらに限定されず、式中Ｒ１は前記で定義した通りである。
【００３４】
１つ以上のこうしたフルオロケミカル一官能性化合物の混合物もまた、有用であると考えられる。
【００３５】
代表的なフルオロケミカル一官能性化合物としては次のものが挙げられる。
【００３６】
【表１】
2009502593.tif 000004
【００３７】
本発明で使用できる代表的なフッ素性脂肪族アルコール類としては、次式を有するものが挙げられる。
【００３８】
Ｃｎ’Ｆ２ｎ’＋１（ＣＨ２）ｍ’ＯＨ、
式中、ｎ’は３〜１４であり、及びｍ’は１〜１２である。
【００３９】
（ＣＦ３）２ＣＦＯ（ＣＦ２ＣＦ２）ｐ’ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、
式中ｐ’は１〜５である。
【００４０】
Ｃｎ’Ｆ２ｎ’＋１ＣＯＮ（Ｒ３）（ＣＨ２）ｍ’ＯＨ、
式中、Ｒ３はＨ又は低級アルキルであり、ｎ’は３〜１４であり、ｍ’は１〜１２である。
【００４１】
Ｃｎ’Ｆ２ｎ’＋１ＳＯ２Ｎ（Ｒ３）（ＣＨ２）ｍ’ＯＨ、
式中、Ｒ３、ｎ’、及びｍ’は上述したものである。及び
Ｃｎ’Ｆ２ｎ’＋１ＳＯ２ＮＲ３（ＣＨ２）ｍ’（（ＯＣＨ２Ｃ（Ｈ）（ＣＨ２Ｃｌ））ｒ’ＯＨ、
式中、Ｒ３、ｎ’、ｍ’は上述したものであり、及びｒ’は１〜５である。
【００４２】
上述した多官能性イソシアネート類はまた、１つ以上のイソシアネート反応性基を含む共反応物質と反応させることもできる。イソシアネート反応性基は一般構造−Ｚ−Ｈを有し、式中、ＺはＯ、Ｎ、及びＳから成る群から選択される。好ましくは、ＺはＯ又はＮである。
【００４３】
適したイソシアネート反応性物質としては、例えば、ポリオール類、ポリアミン類、及びポリチオール類が挙げられる。本明細書で使用するとき、接頭辞「ポリ」は１つ以上を意味する。例えば、用語「ポリオール類」には、一価アルコール類、ジオール類、トリオール類、テトラオール類等が包含される。
【００４４】
イソシアネート反応性物質の好ましい部類はポリオール類である。用語「ポリオール」は、本明細書で使用するとき、平均して１つ以上のヒドロキシル基を含有する一価又は多価のアルコール類をいい、これらには、例えば、一価アルコール類、ジオール類、トリオール類、テトラオール類等が包含される。
【００４５】
ポリオール類の好ましい部類は、一価アルコール類及びジオール類である。低分子量及びオリゴマーのジオール類の両方を包含する種々のジオール類を本明細書に従って使用してよい。ジオール類の混合物もまた使用できる。
【００４６】
フルオロケミカルウレタン類に好ましい特性を与えるために低分子量（約５００未満の数平均分子量）のアルコール類を使用してもよい。これらのうちの幾つかの代表的な例は、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコールモノブチルエーテル、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、オクタデシルアルコール、ドデカノールである。言及された反応物質のあらゆるものについて、物質類の混合物を使用できることが更に注目される。有用なアミン類としては、例えば、２級又は１級のいずれかである少なくとも１つのアミノ基を有するものが挙げられる。例としては、１，１０−ジアミノデカン、１，１２−ジアミノドデカン、アミノフェニル）エチルアミン、１，４−ブタンジオールビス（３−アミノプロピル）エーテル、１，８−ジアミノ−ｐ−メンタン、４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、１，３−ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン、１，８−ジアミノ−３，６−ジオキサオクタン、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、１，４−ビス（３−アミノプロピル）ピペラジン等がある。二官能性反応物質の場合には、一方のイソシアネート反応性基はアルコールであってよく、他方は適切なアミンであってよい。
【００４７】
ポリチオール類の例としては、２，２’−オキシジエタンチオール、１，２−エタンチオール、３，７−ジチア−１，９−ノナンジチオール、１，４−ブタンジチオール、１，６−ヘキサンジチオール、１，７−ヘプタンジチオール、１，８−オクタンジチオール、１，９−ノナンジチオール、３，６−ジオキサ−１，８−オクタンジチオール、１，１０−デカンジチオール、１，１２−ジメルカプトドデカン等が挙げられる。
【００４８】
木材処理溶液の調製
本発明で有用なフルオロケミカルウレタン組成物は、以下の段階的合成に従って作成することができる。当業者には理解されるように、工程の順序は非限定的であり、所望の化学組成物を生成するように修正できる。合成において、多官能性イソシアネート化合物及びフルオロケミカル一官能性化合物（類）は乾燥状態で、好ましくは溶媒中にともに溶解され、その後、得られる溶液を触媒の存在下で混合しながらおよそ４０〜８０℃、好ましくはおよそ６０〜７０℃で、３０分から２時間、好ましくは１時間、加熱する。反応条件（例えば、反応温度及び／又は使用される多官能性イソシアネート）によって、多官能性イソシアネート／フルオロケミカル一官能性化合物の混合物の約０．５重量％までの触媒濃度を使用してよいが、典型的には約０．００００５〜約０．５重量％が必要であり、０．０２〜０．１重量％が好ましい。
【００４９】
適した触媒としては、三級アミン及びスズ化合物類が挙げられるがこれらに限定されない。有用なスズ化合物の例としては、オクチル酸スズ、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジ−２−エチルヘキサノエート、及びジブチルスズオキシドなどの、スズＩＩ及びスズＩＶ塩類が挙げられる。有用な三級アミン化合物の例としては、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリエチレンジアミン、トリプロピルアミン、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、エチルモルホリン、及び２，２’−ジモルホリノジエチルエーテルなどのモルホリン化合物、１，４−ジアザビシクロ［２、２、２］オクタン（ＤＡＢＣＯ、アルドリッチ・ケミカル社（Aldrich Chemical Co.）（ウィスコンシン州、ミルウォーキー（Milwaukee））、及び１，８−ジアザビシクロ［５．４．０．］ウンデカ−７−エン（ＤＢＵ、アルドリッチ・ケミカル社（Aldrich Chemical Co.）（ウィスコンシン州、ミルウォーキー（Milwaukee））が挙げられる。スズ化合物類が好ましい。
【００５０】
得られたイソシアネート官能性ウレタンオリゴマー類及び化合物類は、その後上述した脂肪族一官能性化合物のうち１つ以上のものと更に反応させてもよい。一官能性化合物類は上記の反応混合物に加えられ、いずれかの残りの利用可能な−ＮＣＯ基と反応する。上記の温度、乾燥条件、及び混合は３０分から２時間、好ましくは１時間、続けられる。末端のフッ素含有及び任意で非フッ素化脂肪族基が、それによりウレタン化合物類に結合される。
【００５１】
各フルオロケミカルウレタン化合物は、少なくとも１つの多官能性イソシアネート化合物と少なくとも１つのフルオロケミカル一官能性化合物との反応から誘導されるか又は誘導可能であるウレタン基を含む。フルオロケミカルウレタン化合物は、（ｉ）１つ以上のペルフルオロアルキル基、又は１つ以上のペルフルオロヘテロアルキル基、及び（ｉｉ）任意で１つ以上の非フッ素化脂肪族基で終端している。反応生成物は化合物類の混合物を与え、このうちの数パーセントが記載したような化合物類を含むが異なる置換パターン及び置換度を有するウレタン化合物類をさらに含んでもよいということが理解されよう。したがって、組成物は次式の化合物類を包含してよい。
【００５２】
（Ｒｆ*）ｎＡ（ＮＨＣＯ−Ｚ’Ｒ”’−ｎ、
式中、Ｒｆ*はＲｆ−ＳＯ２Ｎ（Ｒ１）−Ｒ２−Ｚ’であり、Ｚ’はＺの残基であり、Ａは価数ｍを有する前記脂肪族イソシアネートの残基であり、Ｒ”’は脂肪族一官能性化合物から誘導される脂肪族ラジカルであり、及びｎ（平均）は少なくとも１．５、好ましくは少なくとも２である。
【００５３】
木材処理組成物は、フルオロケミカルウレタン組成物を適切なキャリア溶液（溶解性を改善するために他の添加剤を包含してもよい）中に溶解するか又は乳化することによって調製される。処理組成物は好ましくは、その処理組成物の重量基準で、約０．１〜約１０重量％のフルオロケミカルウレタン組成物を含有する。好ましくは、フルオロケミカルウレタン組成物は、処理組成物中で、約０．０５〜約１０重量％、より好ましくは約０．１〜約３重量％で使用される。適した溶媒としては、水、アルコール類、エステル類、グリコールエーテル類、アミド類、ケトン類、炭化水素類、塩化炭化水素類、クロロカーボン類、及びこれらの混合物が挙げられる。水は、いかなる環境的な問題も生じず及び安全かつ非毒性であるとして受け入れられるため、好ましい溶媒である。エマルション形成のプロセス下で粒径が十分小さくなるようにするために、当該技術分野で既知であるような特定量の乳化界面活性剤を水溶液に加えることが必要な場合がある。
【００５４】
また、粒径の減少には実質的に寄与しない追加の界面活性剤を加えることが望ましい場合もある。溶液が実質的に希釈され、高剪断の条件に曝されるときには、又はエマルションが、木材の構造物に見られるような大きな内部表面積をもって物質と接触する場合には、追加の界面活性剤の使用が望ましいことが多い。木材の処理はこれらの性質のすべてを有し、この理由のために追加の界面活性剤を加えることが望ましいことが多い。
【００５５】
これらの追加の界面活性剤は、本来の界面活性剤と同じ極性を有していてもよく、又は極性を有さない非イオン性のものであってもよい。それらはプロセス中のいかなる時点で添加されてもよく、エマルションへの乳化前であっても処理浴中で希釈された後であってもよい。本発明で有用である可能な界面活性剤のリストは多岐に渡り、それらはアニオン性、カチオン性、非イオン性及び両性界面活性剤類を包含してよい。一実施形態では、界面活性剤は非イオン性界面活性剤である。本発明で有用な非イオン性界面活性剤としては、ダウ・ケミカル社（Dow Chemical Company）から入手可能な商標名タージトール（TERGITOL）で販売されているもののような、エトキシレート類が挙げられる。界面活性剤の量は、適用条件によって変わる。しかしながら、典型的にはエマルションの固体重量に基づいて約１５％の非イオン性界面活性剤を使用した。
【００５６】
木材を処理するために、凝集剤として知られる特定の溶媒類をエマルションに加えることが望ましい場合がある。これらの凝集溶媒類は、典型的には水よりも高い沸点を有する。それらの蒸発速度は非常にゆっくりなので、水が蒸発してしまった後でもこれらの物質がなお有意な程度まで蒸発しきっていない。こうして、それらが最終的に乾燥した時に、フルオロケミカルテールが表面に整列している場合がある。このフルオロケミカルテールの整列は忌避性の発現のために必要な条件である。多くの作業において通常は、このことは加熱によってなされるが、加熱は木材乾燥プロセスにおいては必ずしも利用可能とは限らないので、凝集溶媒類が添加される。典型的な凝集溶媒としては、テキサノール（TEXANOL）（商標）２，２，４−トリメチルペンタンジオールモノイソブチレート（イーストマン・ケミカル社（Eastman Chemical Company）（テネシー州、キングスポート（Kingsport））から入手可能）、クエン酸トリブチル及びクエン酸トリエチルのようなエステルアルコール類を挙げてよいが、これらに限定されない。凝集溶媒のリストはかなり広範にわたる。我々の目的のためには、これらの主な特徴は、それらが当該フッ素性化学物質を溶解し、水中に溶けにくく、及び水の沸点よりも実質的に高い沸点を有するということである。
【００５７】
凝集溶媒は、乳化の前あるいは後の幾つかの段階でエマルションに加えられて良好な結果をもたらす場合があることが見出された。エマルションに十分な凝集溶媒が加えられる場合には、エマルションはもはや固体エマルション粒子で構成されず、実際には水中に分散された液体である。液体エマルション粒子は木材中に容易に浸透することが明らかであるので、このことは木材への浸透のために有利であるということが見出された。
【００５８】
最適な溶解性を試験するためには、フッ素系材料そのものが凝集溶媒中で種々の濃度において加熱され、周囲温度で放置される。最終的には濃度が高いほど凝集するかあるいは溶液から析出する。溶液から出てこない最も高い濃度をエマルションに添加してよい。あるいは、所望の量の凝集溶媒を乳化前にフッ素系材料に加えてよい。
【００５９】
木材処理溶液はまた、細菌による分解を防ぐための殺生物剤、製品を光劣化に対しより耐性にするための光安定化剤、及び所望の色を付与するための顔料のような、性能を改善するための添加剤を更に含有してもよい。所望に応じて難燃剤のような他の添加剤もまた使用してよい。光安定化剤は、それらがそれらの分子上にアルコール又はアミン基のような適切な基を含有する場合、ウレタン分子中に反応させてもよい。
【００６０】
有機溶媒中よりもむしろ、水性系中でフッ素性化学物質類を用いて木材を処理することがより経済的であるため、フッ素性化学物質類のエマルションを調製してもよい。これらのエマルションを調製するためには多くの方法がある。アクリルエマルションは、乳化剤の存在下で物質を重合することによって調製されてよい。典型的にはウレタン類のエマルションは、物質が合成された後で、後乳化プロセスによって調製される。
【００６１】
木材処理方法
処理されるべき木材は、好ましくは最初に、例えば、従来の炉技術（kiln techniques）を用いて、適切な場合には周囲条件下で貯蔵することによるなどして、湿分含量が低くなる（好ましくは８重量％以下）まで乾燥される。場合によっては、木材を用いて構造物を組み立て、その木材が乾燥するように立たせておいてもよい。
【００６２】
次に木材にウレタン系又はアクリレート系フッ素系材料を含浸させる。例えば、木材を処理溶液の浴中に、処理組成物が木材中に浸出し又は含浸されるのに十分な時間の間及び十分な条件下で浸漬することができる。理解されるように、時間及び条件は、木材の多孔性、木材及び浴の温度、圧力、木材の湿分含量、所望の浸透度等のような因子にある程度左右される。
【００６３】
場合によっては、特に木材が比較的乾燥している場合には、適用は木材を組成物のリザーバに接触させることによって達成することができ、その後木材は組成物を吸収する。例えば、処理すべき木片の一端を容器中の組成物に浸し、組成物が木材中に吸い上げられるようにしてもよい。場合によっては、処理組成物は、注ぐこと、噴霧することによって、又はブラシを用いて、及びそれが木材中に吸収されるようにすることによって、木材に適用されることができる。これらの適用法は、本発明に従って既存の木材の構造物を処理するために使用することもできる。
【００６４】
処理は、所望の深さ又は厚さまで木材に含浸されるように適用すべきである。これは、処理された木材の意図される用途、処理されている木材の厚さ等にある程度左右される。典型的には、含浸プロセスは、処理組成物が木材の厚さの少なくとも外側５分の１、より好ましくは少なくとも外側３分の１浸透するように行われるのが好ましい。場合によっては、より大きな浸透が望ましく、更に場合によっては完全な浸透が望ましい。所望の浸透を得るように所望の処理を行う方法については、当業者は容易に理解するであろう。
【００６５】
好ましくは、含浸及び浴からの除去に続いて、含浸された木材は約１０〜１５重量％の湿分含量となるまで炉で乾燥される。一部の実施形態では、乾燥された木材を次に軽く磨き、及び所望ならば、その木材を浴中に浸すことによって木材表面に同一の又は異なるフッ素系材料の仕上げコーティングを適用する。仕上がった木材は次いで使用に先立ち風乾される。
【００６６】
仕上がった木材は現在市場に出ている低い等級の材料に対し価格は同程度であるが性能が優れている。この木材は高級プラスチック材料と同等の良好な性能を示すが、非常に安価である。
【００６７】
処理木材は本物の木材であるので、本物の木材のように見える。製剤への顔料の添加は、木材中の天然の木目模様を隠すことなく色を消費者の好みに合うように変えることを可能にする。木材表面は汚れに対する高度な耐性を有し、洗浄可能である。
【００６８】
処理された浸水木材は、表面のひどい磨耗を伴わず、２５年又はもっと長い間それを購入した日と同じように見え、機能する。これと同様の制約の下で、生物学的に分解された木材は典型的には１５〜２０年程度持ち、及び新伐採木材は典型的には少なくとも１０年は持つ。処理木材は耐水性があるので、標準的な木材製品よりもねじれ、そり、へこみが少ない。特定のプラスチック材料のみが、保守管理なしでこれらの性能寿命を達成できる。
【００６９】
本発明に従って処理された木材は、所望の屋外及び屋内用途のために使用してよい。例えば、それは、家具、羽目板、窓、ドア、床、デッキ、ドック等に使用できる。
【実施例】
【００７０】
以下の実施例は本発明のよりよい理解を助けるために提供される。これらの実施例は本発明のすべての実施形態を網羅的に収集したものと解釈されるべきではなく、それらの範囲を限定するものとして不要に解釈されるべきではない。
【００７１】
材料
【００７２】
【表２】
2009502593.tif 000005
【００７３】
ＭｅＦＢＳＥ／Ｎ−３３００／ＳＡウレタンの調製
磁性攪拌器を備え、縮合器を取り付けた３０００ｍＬ丸底フラスコに、ＭｅＦＢＳＥ（２８６．０ｇ）、ＭＩＢＫ（５００．０ｇ）、ＳＡ（２９．０ｇ）、及びＮ−３３００（１８６．０ｇ）を加えた。溶解時に、混合物を還流するまで加熱し、ＤＢＴＤＬ（０．１ｇ）を加え、８０℃で１時間加熱を続けた。溶液を冷却し、ＭｅＦＢＳＥ／Ｎ３３００／ＳＡウレタンを得た。
【００７４】
ＭｅＦＢＳＥ／Ｎ３３００ウレタンエマルションの調製
磁性攪拌器を備えた３０００ｍＬステンレス鋼ビーカーに、ＤＩ水（１６００ｇ）中ダウファックス（Dowfax）８３９０（７１．４ｇ）の溶液を加えた。添加中、温度を６５℃〜７３℃に保った。ＭｅＦＢＳＥ／Ｎ−３３００／ＳＡウレタンを冷却せずにビーカーに加えた。溶液をコール・パーマー（Cole-Parmer）超音波ホモジナイザー（モデルＣＰＸ６００、コール・パーマー（Cole-Parmer）（イリノイ州、バーノンヒルズ（Vernon Hills））から入手可能）を用いて５分間超音波処理した。次いでロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去した。
【００７５】
木材処理エマルションの調製
上記で調製されたＭｅＦＢＳＥ／Ｎ３３００ウレタンエマルション（２０００ｇ）を、３枚羽根ミキサー及びホットプレートを備えた３０００ｍＬのステンレス鋼ビーカーに入れた。水（１０２５ｇ）をビーカーに加え、加熱し、攪拌を開始した。テキサノール（TEXANOL）（商標）（１５００ｇ）及びタージトール（TERGITOL）（商標）１５−Ｓ−３０（７５ｇ）を加え、蒸発を防ぐためにビーカーを注意深くホイルで覆った。混合物を９０℃に加熱し、この温度で１５分間保持した。混合物を容器に入れ、放冷した。
【００７６】
含浸
木材製品エマルションを３０／１の濃度に希釈した。浸水ストローブマツ（Northern White Pine）の未処理のデッキボードを処理チャンバ中に配置し、チャンバを１５分間排気した。その後、処理溶液がチャンバに入れられて、木材を覆った。木材が溶液で覆われた時、圧力を０．６ＭＰａ（９０ｐｓｉ）に８０分間上昇させた。
【００７７】
ストローブマツについては、平均ピックアップが、湿分ピックアップの実質的な量を示す、木材の重量の１５０％であった。
【００７８】
処理木材は木材炉中で、及びまた周囲条件でも乾燥された。乾燥プロセス終了時に忌避剤特性が観察された。
【００７９】
本発明の様々な改良及び変更が、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、当業者には明らかとなる。
【国際調査報告】
2009502593.tif 000006
2009502593.tif 000007
2009502593.tif 000008