(57)【要約】【課題】木材防腐剤で木製基体を好適に処理する。【解決手段】木材防腐剤と併せて１種または複数の希ガスを使用する木材の保存加工に関連する方法および組成物が開示されている。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
木製基体を処理する方法であって、
木製基体を準備すること、および
木製基体を超臨界液体および少なくとも１種の木材防腐剤を含む混合物と接触させること、
を含み、
超臨界液体は、１．５％超の重量パーセントで少なくとも１種の希ガスを含み、
接触させることは、超臨界液体を超臨界液体状態に維持するのに十分な圧力で行われる、
方法。
【請求項２】
希ガスが、約２５％超の重量パーセントで超臨界液体中に存在する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
希ガスが、約５０％超の重量パーセントで超臨界液体中に存在する、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
希ガスが、約７５％超の重量パーセントで超臨界液体中に存在する、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
希ガスが、約９９％超の重量パーセントで超臨界液体中に存在する、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
圧力が約２，２７０ｋＰａ〜約６０，０００ｋＰａである、
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
圧力が約６，０００ｋＰａ〜約１５，０００ｋＰａである、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
希ガスが、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、またはこれらの組合せである、
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
希ガスがアルゴンである、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
木材防腐剤が、約０．１重量％〜約２０重量％で混合物中に存在する、
請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
木材防腐剤が、約１重量％〜約５重量％で混合物中に存在する、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
木材防腐剤が、木製基体の表面を貫通し、木製基体全体にわたって分散される、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
木材防腐剤が複数の金属粒子を含む、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
金属粒子が、銅粒子、亜鉛粒子、もしくは銀粒子、またはこれらの組合せである、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
金属粒子が、約１ｎｍ〜約１０００ｎｍの平均直径を有する、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
金属粒子が、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの平均直径を有する、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
金属粒子が、約３０ｎｍの平均直径を有する、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
木材防腐剤が、液体中に可溶性の金属化合物、ヒ素化合物、またはホウ素化合物を含む、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
金属化合物が、クロム化ヒ酸銅、ＡＣＱ（ａｌｋａｌｉｎｅ  ｃｏｐｐｅｒ  ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ）、銅アゾール、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸銅、ホウ酸亜鉛、炭酸銅、炭酸亜鉛、リグノ硫酸鉄、またはこれらの組合せである、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
木材防腐剤が、キトサン−銅複合体、キトサン−亜鉛複合体、ジメチルジチオカルバミン酸銅、エタノールアミン銅、またはこれらの組合せを含む、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
木材防腐剤が、亜麻仁油、キリ油、ヒマワリ油、菜種油、ククイオイル、またはこれらの組合せを含む、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
木材防腐剤がイソチアゾリノン化合物を含む、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
木材防腐剤が、パラベン、ナフタレン、テブコナゾール、プロピコナゾール、シプロコナゾール、シラフルオフェン、デカナール、ヨードプロピニルブチルカルバメート（ＩＰＢＣ）、２−（チオシアノメチルチオ）−ベンゾチアゾール（ＴＣＭＴＢ）、またはこれらの組合せを含む、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
超臨界液体および少なくとも１種の木材防腐剤を含む組成物であって、
超臨界液体が、少なくとも１種の希ガスを含み、
木材防腐剤が、酸化物または水酸化物でない金属を含む、
組成物。
【請求項２５】
希ガスが、約２５％超の重量パーセントで超臨界液体中に存在する、
請求項２４に記載の組成物。
【請求項２６】
希ガスが、約５０％超の重量パーセントで超臨界液体中に存在する、
請求項２４に記載の組成物。
【請求項２７】
希ガスが、約７５％超の重量パーセントで超臨界液体中に存在する、
請求項２４に記載の組成物。
【請求項２８】
希ガスが、約９９％超の重量パーセントで超臨界液体中に存在する、
請求項２４に記載の組成物。
【請求項２９】
約２，２７０ｋＰａ〜約６０，０００ｋＰａの圧力にある、
請求項２４から２８のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項３０】
圧力が、約６，０００ｋＰａ〜約１５，０００ｋＰａである、
請求項２９に記載の組成物。
【請求項３１】
希ガスが、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、またはこれらの組合せである、
請求項２４から３０のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項３２】
希ガスがアルゴンである、
請求項３１に記載の組成物。
【請求項３３】
木材防腐剤が、約０．１重量％〜約２０重量％で混合物中に存在する、
請求項２４から３２のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項３４】
木材防腐剤が、約１重量％〜約５重量％で混合物中に存在する、
請求項３３に記載の組成物。
【請求項３５】
木材防腐剤が複数の金属粒子を含む、
請求項２４から３４のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項３６】
金属粒子が、銅、亜鉛、銀、またはこれらの組合せを含む、
請求項３５に記載の組成物。
【請求項３７】
金属粒子が、約１ｎｍ〜約１０００ｎｍの平均直径を有する、
請求項３５から３６のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項３８】
金属粒子が、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの平均直径を有する、
請求項３７に記載の組成物。
【請求項３９】
金属粒子が、約３０ｎｍの平均直径を有する、
請求項３８に記載の組成物。
【請求項４０】
木材防腐剤が、液体中に可溶性の金属化合物、ヒ素化合物、またはホウ素化合物を含む、
請求項２４から３４のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項４１】
金属化合物が、クロム化ヒ酸銅、ＡＣＱ、銅アゾール、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸銅、ホウ酸亜鉛、炭酸銅、炭酸亜鉛、リグノ硫酸鉄、またはこれらの組合せである、
請求項４０に記載の組成物。
【請求項４２】
木材防腐剤が、キトサン−銅複合体、キトサン−亜鉛複合体、ジメチルジチオカルバミン酸銅、エタノールアミン銅、またはこれらの組合せを含む、
請求項２４から３４のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項４３】
木材防腐剤が、亜麻仁油、キリ油、ヒマワリ油、菜種油、ククイオイル、またはこれらの組合せを含む、
請求項２４から３４のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項４４】
木材防腐剤がイソチアゾリノン化合物を含む、
請求項２４から３４のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項４５】
木材防腐剤が、パラベン、ナフタレン、テブコナゾール、プロピコナゾール、シプロコナゾール、シラフルオフェン、デカナール、ヨードプロピニルブチルカルバメート（ＩＰＢＣ）、２−（チオシアノメチルチオ）−ベンゾチアゾール（ＴＣＭＴＢ）、またはこれらの組合せを含む、
請求項２４から３４のいずれか一項に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、木材を保存加工することに関連する方法および組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
木材は、生命に燃料を供給する主な炭水化物であるグルコースでできている。植物は、グルコース糖単位を重合して（ポリ（１，４−β−グルコース））、セルロースを作り出すことによって木質部を生成することができる。木材は、多種多様な用途、例えば、住宅、ボート、建築物、および家具などにおける構造材料として使用される。重合された糖でできていることによって、木材は、潜在的な食料源であり、セルロースを構成する１，４−β結合を切断する酵素であるセルラーゼを産生する生体によって消費され得る。したがって、セルロースを餌にする生物、例えば、昆虫、細菌、および真菌などは、木材の構造的完全性を傷つけ得る。
【０００３】
溶媒または液体が、木材中に防腐剤を導入するのに使用されることが多い。有機溶媒、例えば、塩化メチレンまたはフレオン（クロロフルオロカーボン）などが木材中に防腐剤を導入するのに過去において使用されており、その理由は、これらが大部分は不燃性であるためである。しかし、フレオンは、無毒性であるが、オゾン層を激減させるので、今では禁止された材料である。塩化メチレンは、多数の毒性および環境問題を有する。したがって、これらの溶媒は、木材防腐剤での使用が段階的に廃止されている。より新しい技術では、木構造物中に木材防腐剤を導入するのに高圧下で水分散液が使用される。これが、圧力処理される挽材に対する最も一般的な防腐方法である。しかし、防腐剤とともに木材中に導入される水は、蒸発するのが非常に遅い。防腐剤を高圧導入した後、木材を完全に乾燥させることが多くの場合必要であり、その理由は、木製品の寸法は、木材が乾燥する際に変化し得るためである。乾燥プロセスを速めるために釜が時折使用されるが、これは、非常にエネルギーを大量消費し、二酸化炭素排出量を大いに増大させる。
【０００４】
二酸化炭素も、木材中に防腐剤を導入するための溶媒として使用されている。例えば、米国特許第６，６２３，６００号には、溶媒として超臨界二酸化炭素を使用して高温および高圧で防腐剤を木材に含浸させる方法が記載されている。しかし、二酸化炭素は、強ルイス酸であり、アミン、ヒドロキシル、およびチオールなどの求核体を攻撃し得る。これらの塩基性部分は、多くの木材防腐剤中に使用されており、ヒドロキシルは、セルロース中に見出され、これらの防腐剤を二酸化炭素と適合しないものし、セルロース自体を、損傷を受けやすいものしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本明細書に記載の組成物および方法は、木材防腐剤で木製基体を処理する方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様では、本技術は、木製基体を処理する方法であって、木製基体を準備すること、および木製基体を超臨界液体および少なくとも１種の木材防腐剤を有する混合物と接触させることを含む、方法を提供する。いくつかの実施形態では、超臨界液体は、１．５％超の重量パーセントで希ガスを含む。いくつかの実施形態では、木製基体の接触は、超臨界液体を超臨界液体状態に維持するのに十分な圧力で行われる。
【０００７】
別の態様では、本技術は、超臨界液体および少なくとも１種の木材防腐剤を含む組成物であって、超臨界液体は、少なくとも１種の希ガスを含み、木材防腐剤は、酸化物または水酸化物でない金属を含む、組成物を提供する。
【０００８】
いくつかの実施形態では、圧力は、約２，２７０ｋＰａ〜約６０，０００ｋＰａである。いくつかの実施形態では、本方法は、木製基体を超臨界液体および少なくとも１種の木材防腐剤の混合物と、超臨界液体を超臨界液体状態に維持するのに十分な圧力で接触させることを含む。いくつかの実施形態では、圧力は、約６，０００ｋＰａ〜約１５，０００ｋＰａである。
【０００９】
本明細書に開示の組成物および方法のいくつかの実施形態では、希ガスは、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、またはこれらの組合せである。いくつかの実施形態では、希ガスはアルゴンである。
【００１０】
本明細書に開示の組成物および方法のいくつかの実施形態では、木材防腐剤は、約０．１重量％〜約２０重量％で混合物中に存在する。いくつかの実施形態では、木材防腐剤は、約１重量％〜約５重量％で混合物中に存在する。
【００１１】
本明細書に開示の方法のいくつかの実施形態では、木材防腐剤は、木製基体の表面を貫通し、木製基体全体にわたって分散される。
【００１２】
本明細書に開示の組成物および方法のいくつかの実施形態では、木材防腐剤は、複数の金属粒子を含む。いくつかの実施形態では、金属粒子は、銅粒子、亜鉛粒子、または銀粒子、またはこれらの組合せである。いくつかの実施形態では、金属粒子は、約１ｎｍ〜約１０００ｎｍの平均直径、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの平均直径、または約３０ｎｍの平均直径を有する。
【００１３】
本明細書に開示の組成物および方法のいくつかの実施形態では、木材防腐剤は、液体中に可溶性の金属化合物、ヒ素化合物、またはホウ素化合物を含む。いくつかの実施形態では、金属化合物は、クロム化ヒ酸銅、ＡＣＱ（ａｌｋａｌｉｎｅ  ｃｏｐｐｅｒ  ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ）、銅アゾール、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸銅、ホウ酸亜鉛、炭酸銅、炭酸亜鉛、リグノ硫酸鉄（ｉｒｏｎ  ｌｉｇｎｏｓｕｌｆａｔｅ）、またはこれらの組合せである。いくつかの実施形態では、木材防腐剤は、キトサン−銅複合体、キトサン−亜鉛複合体、ジメチルジチオカルバミン酸銅、エタノールアミン銅、またはこれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、木材防腐剤は、亜麻仁油、キリ油、ヒマワリ油、菜種油、ククイオイル、またはこれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、木材防腐剤は、イソチアゾリノン化合物を含む。いくつかの実施形態では、木材防腐剤は、パラベン、ナフタレン、テブコナゾール、プロピコナゾール、シプロコナゾール、シラフルオフェン、デカナール、ヨードプロピニルブチルカルバメート（ＩＰＢＣ）、２−（チオシアノメチルチオ）−ベンゾチアゾール（ＴＣＭＴＢ）、またはこれらの組合せを含む。
【００１４】
前述の概要は、例示的であるだけであり、決して限定的であるように意図されていない。上述した例示的な態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴は、以下の図面および詳細な説明を参照することによって明らかになる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
詳細な説明、および特許請求の範囲に記載の例示的な実施形態は、限定的であることを意味しない。ここに提示した主題の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、他の変更を行うことができる。
【００１６】
別段の記載のない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、本明細書において、複数形の言及を含む。
【００１７】
「希ガス」は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、およびラドンを含む元素のクラスとして本明細書で定義される。語句「希ガス」における用語「ガス」は、元素の物理的状態を指さない。例えば、希ガスは、気体状態、液体状態、または超臨界液体状態であり得る。
【００１８】
「超臨界液体」は、自己の臨界点を超える圧力および温度における物質として本明細書で定義される。臨界点は、それより上で物質が超臨界液体の性質を有する圧力および温度である。自己の臨界点より上の物質は、超臨界液体状態にある。超臨界液体は、明確な液相または気相を有さないが、両方の物理的性質を有する。超臨界流体は、化合物を可溶化する能力が大いに増強されている一方、ガスのように物質により容易に染み込むことができる。一般に、超臨界流体の圧力が小さく変化すると、その密度が大きく変化する。
【００１９】
「木製基体」は、セルロースの物理的構造が生きた植物のものと実質的に同じである剛性セルロース構造を含有する植物から取り出された基体として本明細書で定義される。植物は、グルコース糖単位（ポリ（１，４−β−グルコース））を重合してセルロースを作り出すことができる。木製基体としては、例えば、樹木から切断された木材、丸太、および挽材、樹木および低木の枝、ならびに工作された木製品、例えば、木片または木材粒子から作り出される削片板、ならびに一緒に結合された木材の薄層から作り出される合板などがある。樹木から切断される木材として、例えば、ナンヨウスギ、セイヨウスギ、ヒノキ、米マツ、ヨーロッパイチイ、バルサムモミ、ヨーロッパモミ、ノーブルモミ、パシフィックシルバーファー、アメリカツガ、カウリマツ、榧、カラマツ、マツ、赤杉、アメリカスギ、リム、エゾマツ、スギ、ヌマヒノキ、黄杉、ハンの木、アップルウッド、セイヨウトネリコ、アスペン、バルサ、アメリカボダイ樹、ブナノキ、カバノキ、サクラの木、ハコヤナギ、ハナミズキ、黒檀、ニレ、ユーカリ、ヒッコリー、オーク、ポプラ、クルミ、およびヤナギを挙げることができる。
【００２０】
「木材防腐剤」は、木製基体の損傷を低減または防止する化学物質、化合物、または粒子として本明細書で定義される。ある特定の実施形態では、木材防腐剤は、真菌、昆虫、細菌などによって引き起こされる木製基体の損傷を低減または防止する。
【００２１】
「粒子」は、１００マイクロメートル以下の直径を有する物質の小部分として本明細書で定義される。粒子は、不規則な形状を有していても、規則的な幾何学形状、例えば、球、立方体、角錐、３次元ポリゴン、または２次元ポリゴンなどを有していてもよい。３次元ポリゴン形状を有する粒子は、中空内部、またはカーボンフラーレン（すなわち、「バッキーボール」）において見られるものなどの格子／ケージ様構造を有することができる。粒子は、例えば、金属、ポリマー、または結晶化合物でできていてもよい。粒子は、液体中で可溶性でなく、液体と混合されるとコロイド懸濁液を形成し得る。
【００２２】
本明細書において、定量的な用語における用語「約」は、±１０％を指す。例えば、「約３％」は、２．７〜３．３％を包含し、「約１０％」は、９〜１１％を包含する。さらに、「約」が定量的な用語と併せて本明細書で使用される場合、±１０％の値に加えて、定量的な用語の厳密値も企図および記述されることが理解される。例えば、用語「約３％」は、正確に３％を明白に企図し、記述し、含む。
【００２３】
木材防腐剤を送達するために加圧ガスを使用する方法
圧力に基づくプロセスは、木材中に防腐剤を送達するのに今日使用されている方法の１つである。圧力プロセスは、非圧力法に対していくつかの利点を有する。第１に、防腐剤のより深くより均一な染み込みおよびより高い吸収が実現される。第２に、ナノスケールの防腐剤が施される条件を、保持および染み込みを変更することができるように制御することができる。第３に、圧力プロセスは、大規模製造に適合し得る。木材に含浸させる圧力処理法は、世界中で現在使用されている枕木、電柱、および建築部材、および構造材料を保護するのに使用される。
【００２４】
木材は、吸湿特性を有し、これが収穫および切断された後、飽和時に約３０％の平衡含水率（ＥＭＣ）の相対的に高い量の過剰水を含有する。使用（「インサービス」）中にその平均ＥＭＣに等しい水分含量まで木材を乾燥させる主な理由は、木構造物が、水分の取込みまたは喪失に起因してインサービス中に極端に膨張または収縮せず、木材の構造的性質を場合により害さないことを保証するためである。木材の平均ＥＭＣは、地理的地域同士間で、その上、所与の地理的な位置内での室内使用と外部使用との間で変化し得る。
【００２５】
木材中に均等に木材防腐剤を運ぶのに役立つ運搬剤として、水が使用されることが多い。しかしそれは、木材に過剰の水を残し、木材防腐剤で処理した後に乾燥を必要とし得る。さらに、木材防腐剤として作用し得るいくつかの化合物は、水担体とともに使用される場合不適当である。例えば、塩素、臭素、またはヨウ素置換を含有する化合物は、水担体とともに使用される場合、求核攻撃を受けやすい。アンモニウム化合物も水に敏感である。アミン化合物およびトリアジン化合物は、低ｐＨなどのある特定の水性条件下でやはり水に敏感となり得、ルイス酸およびルイス塩基によって攻撃され得る。担体として超臨界希ガスを使用すると、木材が処理される前に含水量を調整することが可能になり、したがって、追加の乾燥工程を必要とする代わりに、木材が直ちに利用可能になる。
【００２６】
クロム化ヒ酸銅、ＡＣＺＡ（ａｍｍｏｎｉａｃａｌ  ｃｏｐｐｅｒ  ｚｉｎｃ  ａｒｓｅｎａｔｅ）、アンモニア性クエン酸銅、ＡＣＱ化合物、銅アゾール、およびジメチルジチオカルバミン酸銅はすべて、水担体とともに使用することができる化合物である。しかし、これらの化合物で処理された木製基体は、木製基体が乾燥している間に浸出を被りやすい。担体として超臨界希ガスを使用すると、水がまったく使用されず、したがって浸出が起こらないので、より少ないこれらの化合物を防腐剤として使用することが可能になる。
【００２７】
希ガスおよび木材防腐剤の組成物
少なくとも１種の超臨界希ガスおよび少なくとも１種の木材防腐剤を包含する組成物を本明細書で開示する。いくつかの実施形態では、本組成物は、抗微生物性、抗真菌性、および／または抗菌性を含み、高圧で木材と接触させられ、表面処理され、もしくは木材中に含浸され、かつ木材防腐剤として有用である。本組成物で保存加工された様々な木材ストック（例えば、挽材、厚板、羽目板など）および木製品（例えば、家具、ボート、船の甲板材料、くり形、または屋内もしくは屋外用途用の他のウッドトリム、羽目板、パネル用材など）も、本明細書で開示する。
【００２８】
希ガスは一般に、任意の重量パーセントで超臨界液体中に存在することができる。例えば、希ガスは、約２５重量パーセント超、約５０重量パーセント超、約７５重量パーセント超、約９０重量パーセント超、約９５重量パーセント超、または約１００重量パーセントで存在し得る。重量パーセントの具体例には、約２５％、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％、約７０％、約７５％、約８０％、約８５％、約９０％、約９５％、約９９％、１００％、またはこれらの値の任意の２つの間の範囲が含まれる。
【００２９】
組成物は、１種または複数の希ガスを含有することができる。例えば、組成物は、１種、２種、３種、４種、５種、または６種の希ガスを含有し得る。希ガスの具体例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、およびラドンがある。
【００３０】
少なくとも１種の木材防腐剤は一般に、任意の濃度で組成物中に存在することができる。例えば、木材防腐剤は、約０．１重量％〜約２０重量％、または約１重量％〜約５重量％で存在し得る。重量による濃度の具体例には、約０．１％、約０．２％、約０．３％、約０．４％、約０．５％、約０．６％、約０．７％、約０．８％、約０．９％、約１％、約２％、約３％、約４％、約５％、約１０％、約１５％、約２０％、およびこれらの値の任意の２つの間の範囲が含まれる。
【００３１】
様々な木材防腐剤を、超臨界希ガスおよび圧力プロセスとともに使用して木製基体に含浸させることができる。このような木材防腐剤としては、それだけに限らないが、金属含有化合物、ワックス、イアゾリン（ｉａｚｏｌｉｎ）化合物、アミン防腐剤、油、シリケート、ビフェントリン防腐剤、およびホウ酸防腐剤がある。
【００３２】
金属含有化合物としては、それだけに限らないが、金属粒子、例えば、銅、銀、または亜鉛のナノ粒子などを挙げることができる。金属含有化合物として、それだけに限らないが、炭酸銅、炭酸亜鉛、ホウ酸銅、ホウ酸亜鉛、リグノ硫酸鉄、リグノ硫酸銅、およびリグノ硫酸亜鉛を含めた金属塩および化合物を挙げることができる。金属複合体としては、キトサン−銅複合体、キトサン−亜鉛複合体、ジメチルジチオカルバミン酸銅、およびエタノールアミン銅を挙げることができる。いくつかの実施形態では、金属含有化合物は、金属酸化物でない。他の実施形態では、金属含有化合物は、金属水酸化物でない。いくつかの実施形態では、金属粒子は、銅粒子、亜鉛粒子、もしくは銀粒子、またはこれらの組合せである。いくつかの実施形態では、金属粒子は、約１ｎｍ〜約１０００ｎｍの平均直径、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの平均直径、または約３０ｎｍの平均直径を有する。平均直径の具体例には、約２０ｎｍ、約３０ｎｍ、約４０ｎｍ、約５０ｎｍ、約６０ｎｍ、約７０ｎｍ、約８０ｎｍ、約９０ｎｍ、約１００ｎｍ、約２００ｎｍ、約３００ｎｍ、約４００ｎｍ、約５００ｎｍ、約６００ｎｍ、約７００ｎｍ、約８００ｎｍ、約９００ｎｍ、約１０００ｎｍ、およびこれらの値の任意の２つの間の範囲が含まれる。
【００３３】
イアゾリン化合物も、木材防腐剤として使用することができる。イアゾリン化合物としては、それだけに限らないが、４，５−ジクロロ−２−Ｎ−オクチルイソチアゾリン−３−オン、４，５−ジクロロ−２−Ｎ−オクチルイソチアゾリン−３−オン、２−Ｎ−オクチル−４−イソチアゾリン−３−オン、５−クロロ−２−メチル−４−イソタリアゾリン（ｉｓｏｔｈａｌｉａｚｏｌｉｎ）−３−オン、１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オン、２−ｎ−オクチル−４−イソチアゾリン−３−オン、２−メチル−２Ｈ−イソチアゾリン−３−オン、４−アミノ−６−（１，１−ジメチルエチル）−３−（メチル−チオ）−１，２，４−トリアジン−５（４Ｈ）−オン、３−イソプロピル−１Ｈ−２，１，３−ベンゾチアジアジン４（３Ｈ）−オン２，２−ジオキシド、および４−（メルカプトメチル）−２−メトキシ−δ２−１，３，４−チアジアゾリン−５−オンがある。
【００３４】
アミン化合物を、高圧で超臨界希ガスとともに防腐剤として使用して、木製基体に含浸させ、木製基体を保存加工することができる。アミン化合物としては、それだけに限らないが、Ｎ’−Ｎ−（１，８−ナフタリル）ヒドロキシルアミン、２，５−ジメチルフラン−３−（３’−イソプロピル）カルボキシアニリド、１，３，５−トリス（ヒドロキシエチル）トリアジン、２−（４−チアゾリル）−１Ｈ−ベンゾイミダゾール、アミノポリカルボキシレート、３’−イソプロピル（オキシ）−５−メチル−２−トリフルオロメチルフラン−３−カルボン酸アニリド、およびモノ、ジ、またはトリカルボン酸に由来するジアルキルアミドによって示されるアミド木材防腐剤、３−ヨード−２−プロピニルブチルカルバメートがある。
【００３５】
ワックスも、木製基体に含浸させ、木製基体を保存加工するために、超臨界希ガスおよび圧力プロセスとともに使用するのに適合する。一般に、ワックスは、抗菌活性を呈さないが、木材に対するいくらかの防腐効果を確かに有する。木材防腐剤として使用されているワックスは、モンタンワックス、パラフィン、蜜蝋、カンデリラ蝋、オーリキュリーワックス、サトウキビワックス、レタモワックス（ｒｅｔａｍｏ  ｗａｘ）、いぼた蝋（Ｃｈｉｎｅｓｅ  ｗａｘ）、シェラックワックス、鯨蝋、ラノリン、ヤマモモワックス、カルナバワックス、キャスターワックス、エスパルトワックス、日本蝋、ライスビーンワックス、大豆ワックス、セレシンワックス、ピート、地蝋、アミドワックス、およびホホバ油である。
【００３６】
油を、超臨界希ガスおよび圧力プロセスとともに木材防腐剤として使用して、木製基体に含浸させることができる。例示的な油としては、それだけに限らないが、亜麻仁油、キリ油、ヒマワリ油、菜種油、ククイオイル、ペンタクロロフェノール、タール、コールタールクレオソート、およびクレオソートがある。
【００３７】
シリケートも木材防腐剤として有用であり、これらには、ケイ酸ナトリウムおよびケイ酸カリウムが含まれる。シリケートは、ホウ素化合物、セルロース、リグニン、および他の植物エキスと混合することもできる。
【００３８】
ボレート化合物も、防腐剤として使用されている。ボレート化合物として、フェニルボロン酸などのボロン酸、Ｎ−メチルアミノ−４−メチルカテコールボレート、Ｎ−メチルアミノ−２，３−ナフチルボレート、およびＮ−メチルアミノカテコール（ｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｃａｔｅｃｈｏｌ）ボレートを挙げることができる。ビフェントリンおよびボレート化合物は、時折一緒に混合される。
【００３９】
いくつかの実施形態では、組成物は、圧力下にある。いくつかの実施形態では、圧力は、約２，２７０ｋＰａ〜約６０，０００ｋＰａである。いくつかの実施形態では、圧力は、約６，０００ｋＰａ〜約１５，０００ｋＰａである。圧力の具体例としては、約２，０００ｋＰａ、約３，０００ｋＰａ、約４，０００ｋＰａ、約５，０００ｋＰａ、約６，０００ｋＰａ、約７，０００ｋＰａ、約８，０００ｋＰａ、約９，０００ｋＰａ、約１０，０００ｋＰａ、約１１，０００ｋＰａ、約１２，０００ｋＰａ、約１３，０００ｋＰａ、約１４，０００ｋＰａ、約１５，０００ｋＰａ、約２０，０００ｋＰａ、約３０，０００ｋＰａ、約４０，０００ｋＰａ、約５０，０００ｋＰａ、約６０，０００ｋＰａ、およびこれらの値の任意の２つの間の範囲がある。
【００４０】
少なくとも１種の木材防腐剤と超臨界液体とを接触させて組成物を形成することによって、様々な組成物を調製することができる。調製法は、木材防腐剤および超臨界液体を混合、攪拌、アジテート、ブレンドすること、または他の方法で物理的に組み合わせることを含み得る。組成物は、使用直前に調製することができ、または前もって調製し、使用前に貯蔵することができる。
【００４１】
木材防腐剤を送達するために高圧で希ガスを使用する方法
超臨界希ガスを使用して木材中に木材防腐剤を送達する方法を本明細書で開示する。いくつかの実施形態では、本方法は、少なくとも１種の希ガスおよび少なくとも１種の木材防腐剤を含む組成物を木材に含浸させることを含む。いくつかの実施形態では、組成物は、高圧で木材中に含浸される。本明細書に開示の方法および組成物を使用して保存加工された様々な木材ストック（例えば、挽材、厚板、羽目板など）および木製品（例えば、家具、ボート、船の甲板材料、くり形、または屋内もしくは屋外用途用の他のウッドトリム、羽目板、パネル用材など）も、本明細書で開示する。
【００４２】
希ガスは、完全に満たされたその外原子価殻を有し、それ自体は化学反応に対して高度に不活性である一連のガスである。ほんのわずかなこれらのガスの化学化合物が知られている。希ガスは、燃焼を支援せず、無毒性である。アルゴンは、地球の大気の１．２８％を構成し、それ自体は非常に豊富である。さらに、これは、単離することが安価である。大気中のクリプトンの存在量は、約０．０００１０８〜０．０００１１４％であると考えられており、これを大気中で７番目に最も一般的なガスにしている。キセノンは、地球の大気中で微量ガスである。
【００４３】
希ガスは、ガスを超臨界状態にするのに相対的に低い臨界圧および臨界温度を必要とする。臨界圧および臨界温度は、最新の圧縮技術によって容易に得られる。以下の表１に、希ガスのそれぞれの臨界圧および臨界温度を列挙する。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
二酸化炭素も、希ガスのものと同等である相対的に低い臨界圧（７５９９ｋＰａ）および臨界温度（３１℃）を有する。しかし、二酸化炭素自体は、正電荷の中心および負電荷の中心が互いの上にあるので無極性分子である。２つの電気陰性酸素原子が炭素上に非常に強い正電荷を付与し、酸性の性質をもたらしている。ヒドロキシルまたはアミンなどの任意の塩基性部分は、二酸化炭素からの攻撃に対して高度に感受性であることによってカルバメートまたはカーボネートを形成する。したがって、木材防腐剤の溶媒として二酸化炭素を使用することは、その酸性の性質ために制限される。
【００４６】
いくつかの実施形態では、この方法は、木製基体を準備すること、ならびに木製基体を超臨界液体および少なくとも１種の木材防腐剤を含む混合物と接触させることを含むことができる。混合物は一般に、上述した組成物のいずれかとすることができる。例えば、超臨界液体は、１．５％超の重量パーセントで少なくとも１種の希ガスを含むことができる。
【００４７】
接触させることは、超臨界液体を超臨界液体状態に維持するのに十分な、一般に任意の圧力および温度で実施することができる。圧力および温度は、選択される１種または複数の希ガスに応じて変化し得る。
【００４８】
いくつかの実施形態では、混合物は、これが木材を処理するのに使用される間、圧力下にある。いくつかの実施形態では、圧力は、約２，２７０ｋＰａ〜約６０，０００ｋＰａである。いくつかの実施形態では、圧力は、約６，０００ｋＰａ〜約１５，０００ｋＰａである。圧力の具体例としては、約２，０００ｋＰａ、約３，０００ｋＰａ、約４，０００ｋＰａ、約５，０００ｋＰａ、約６，０００ｋＰａ、約７，０００ｋＰａ、約８，０００ｋＰａ、約９，０００ｋＰａ、約１０，０００ｋＰａ、約１１，０００ｋＰａ、約１２，０００ｋＰａ、約１３，０００ｋＰａ、約１４，０００ｋＰａ、約１５，０００ｋＰａ、約２０，０００ｋＰａ、約３０，０００ｋＰａ、約４０，０００ｋＰａ、約５０，０００ｋＰａ、約６０，０００ｋＰａ、およびこれらの値の任意の２つの間の範囲がある。
【００４９】
接触工程は、一般に、木製基体を処理するのに適した任意の長さの時間にわたって実施することができる。時間の長さは、木製基体の厚さ、密度、多孔度、および状態によって変化し得る。時間の例として、マツおよびアメリカツガなどのより柔らかい木材について２０分、ならびにサクラの木などのより堅い木材について１時間が挙げられる。
【００５０】
この方法は、接触工程後に超臨界液体を除去することをさらに含むことができる。除去することは、木製基体から超臨界液体を物理的に除去すること、例えば、ポンピング、ポアリング、デカント、排水することなどであってもよい。代替としてまたは追加的に、除去することは、超臨界流体の温度、圧力、または温度と圧力の両方を変更することを含むことができる。変更することとして、圧力を下げること、温度を下げること、または圧力を下げることと温度を下げることの両方を挙げることができる。除去することとして、超臨界液体を液体状態から気体状態に変化させることを挙げることができる。
【実施例】
【００５１】
このように一般的に記載した本組成物および方法は、以下の実施例を参照することによってより容易に理解されることになり、これらの実施例は、例として提供されており、限定的であるように意図されていない。以下は、実施例で使用される材料および実験手順の記述である。
【実施例１】
【００５２】
木材中にナノ粒子を導入するために、３０，３９７ｋＰａの超臨界アルゴンを使用すること
木材中にナノ粒子を導入するために、３０ナノメートル（ｎｍ）の銅ナノ粒子を高圧容器内に入れる。アルゴンを容器内に導入し、容器内の圧力および温度を上げて、アルゴンを超臨界状態の約３０，３９７ｋＰａ（約３００気圧）および約８０℃にする。ナノ粒子を超臨界アルゴンと混合およびアジテートすることによって、５重量％の銅ナノ粒子を含有する分散液を作り出す。
【００５３】
処理される木製基体を第２の高圧容器内に入れ、超臨界アルゴン分散液を含有する第１の高圧容器内で作り出したものと同様の圧力および温度に上昇させる。超臨界アルゴン分散液を木材が入った容器内に導入し、約２０分にわたって木材に染み込ませる。閉じた容器内の圧力を、十分高いレベル、すなわち、約３０，３９７ｋＰａに調節して、分散液が分子レベルで木材に十分に染み込むことを保証する。閉じた容器内で維持される高圧および温度（約８０℃）は、アルゴンが超臨界状態に保持されることも保証する。
【００５４】
超臨界アルゴンを使用して木構造物中に防腐剤を含浸させた後、圧力を約１０〜５０ｋＰａ／分の間の一定速度で徐々に解放し、アルゴンを気体状態に戻させる。容器内で圧力が下がるにつれて、ガス状アルゴンが木製基体から拡散し、銅ナノ粒子を残す。
【００５５】
処理された木材は、未処理の木材対照と比べて改善された性質を示すことになる。例えば、処理された木製基体は、より小さい反り、より少ない劣化、改善された強度、および即時使用性を有することになる。処理された木製基体は、その色も保持することになり、防腐剤は、木製基体から浸出しにくくなる。
【００５６】
本実施例では、防腐剤として銅ナノ粒子を使用するが、他の金属含有化合物、ワックス、イアゾリン化合物、アミン防腐剤、油、シリケート、ビフェントリン防腐剤、および／またはボレートも、防腐剤として使用され得ることが理解される。
【実施例２】
【００５７】
木材中にナノ粒子を導入するために、２０，０００ｋＰａの超臨界アルゴンを使用すること
木材中にナノ粒子を導入するために、５０ナノメートル（ｎｍ）の亜鉛ナノ粒子を高圧容器内に入れる。アルゴンを容器内に導入し、容器内の圧力および温度を上げて、アルゴンを超臨界状態の約２０，０００ｋＰａ（約２００気圧）および約３０℃にする。ナノ粒子を超臨界アルゴンと混合およびアジテートすることによって、５重量％の銅ナノ粒子を含有する分散液を作り出す。
【００５８】
処理される木製基体を第２の高圧容器内に入れ、超臨界アルゴン分散液を含有する第１の高圧容器内で作り出したものと同様の圧力および温度に上昇させる。第２の容器内の圧力上昇速度は、急速な約１５００ｋＰａ／分である。超臨界アルゴン分散液を木材が入った容器内に導入し、約２０分にわたって木材に染み込ませる。超臨界アルゴンを使用して木構造物中に防腐剤を含浸させた後、圧力を約１０〜５０ｋＰａ／分の間の一定速度で徐々に解放し、アルゴンを気体状態に戻させる。容器内で圧力が下がるにつれて、ガス状アルゴンが木製基体から拡散し、木製基体の孔内に銅ナノ粒子を残す。
【００５９】
処理された木材は、未処理の木材対照と比べて改善された性質を示すことになる。例えば、処理された木製基体は、より小さい反り、より少ない劣化、改善された強度、および即時使用性を有することになる。処理された木製基体は、その色も保持することになり、防腐剤は、木製基体から浸出しにくくなる。
【００６０】
本実施例では、防腐剤として銅ナノ粒子を使用するが、他の金属含有化合物、ワックス、イアゾリン化合物、アミン防腐剤、油、シリケート、ビフェントリン防腐剤、および／またはボレートも、防腐剤として使用され得ることが理解される。
【実施例３】
【００６１】
高圧でアルゴンおよびナノ粒子に曝露された木材の段階的圧力低減
銀ナノ粒子（直径が１００ｎｍ）を、実施例２で記載した温度および圧力（３０℃および約２０，０００ｋＰａ）で、超臨界アルゴン中でナノ粒子を分散させることによって木材に導入する。ナノ粒子が木製基体中に埋め込まれた後、圧力をアルゴンの超臨界点のすぐ上になるまで下げる。次いで、脈動圧シーケンスを使用する。脈動圧シーケンスでは、圧力が２０００ｋＰａ低下し、次いで１０００ｋＰａ上昇し、１０００ｋＰａの正味の低下を生じる、圧力の低下は、約１００ｋＰａ／分の速度で行う。圧力の脈動は、第２の容器が約２０００ｋＰａに到達するまで継続する。２０００ｋＰａ〜大気圧まで、圧力低下は、もはや脈動されず、約５０ｋＰａ／分の速度で低下する。
【００６２】
処理された木材は、未処理の木材対照と比べて改善された性質を示すことになる。例えば、処理された木製基体は、より小さい反り、より少ない劣化、改善された強度、および即時使用性を有することになる。処理された木製基体は、その色も保持することになり、防腐剤は、木製基体から浸出しにくくなる。
【００６３】
本実施例では、防腐剤として銅ナノ粒子を使用するが、他の金属含有化合物、ワックス、イアゾリン化合物、アミン防腐剤、油、シリケート、ビフェントリン防腐剤、および／またはボレートも、防腐剤として使用され得ることが理解される。
【００６４】
本開示は、本願に記載の特定の実施形態の観点から限定されるべきでない。当業者に明らかとなるように、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、多くの改変およびバリエーションを行うことができる。本明細書に列挙したものに加えて、本開示の範囲内の機能的に等価な方法および装置が、前述の記述から当業者に明らかとなるであろう。このような改変およびバリエーションは、添付の特許請求の範囲内に入るように意図されている。本開示は、添付の特許請求の範囲に権利が与えられる均等物の全範囲ととともに、このような特許請求の範囲の用語によってのみ限定されるべきである。本開示は、特定の方法、試薬、化合物、組成物、または生物系に限定されず、これらは、もちろん変更することができることが理解されるべきである。本明細書で使用した専門用語は、特定の実施形態のみを記述する目的のためであり、限定的であるように意図されていないことも理解されるべきである。
【００６５】
さらに、本開示の特徴または態様がマーカッシュ群の観点から記載されている場合、当業者は、本開示が、マーカッシュ群の任意の個々のメンバーまたはそのメンバーの亜群の観点からもそれによって記載されていることを認識するであろう。
【００６６】
当業者によって理解されることになるように、任意およびすべての目的で、特に明細書を提供する観点から、本明細書に開示のすべての範囲は、任意およびすべての可能なサブ範囲、ならびにこれらのサブ範囲の組合せも包含する。任意の列挙した範囲は、同じ範囲を十分に記載し、同じ範囲が少なくとも等しい半分、３分の１、４分の１、５分の１、１０分の１などに分解されることを可能にすると容易に認識することができる。非限定例として、本明細書に論じた各範囲は、下３分の１、中３分の１、上３分の１などに容易に分解することができる。当業者によってやはり理解されることになるように、「最大〜まで」、「少なくとも」、「より大きい」、「より小さい」などのすべての言い回しは、列挙した数値を含み、上記に論じたサブ範囲に、引き続いて分解され得る範囲を指す。最後に、当業者によって理解されることになるように、１つの範囲は、各個々のメンバーを含む。したがって例えば、１〜３個の粒子を有する群は、１、２、または３個の粒子を有する群を指す。同様に、１〜５個の粒子を有する群は、１、２、３、４、または５個の粒子を有する群を指す、などである。
【００６７】
様々な態様および実施形態を本明細書に開示してきたが、他の態様および実施形態も、当業者に明らかとなるであろう。本明細書に開示の様々な態様および実施形態は、実例の目的のためであり、限定的であるように意図されておらず、真の範囲および趣旨は、以下の特許請求の範囲によって示されている。
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月24日(2014.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木製基体を処理する方法であって、
木製基体を準備すること、および
木製基体を超臨界液体および少なくとも１種の木材防腐剤を含む混合物と接触させること、
を含み、
超臨界液体は、１．５％超の重量パーセントで少なくとも１種の希ガスを含み、
接触させることは、超臨界液体を超臨界液体状態に維持するのに十分な圧力で行われる、
方法。
【請求項２】
希ガスが、約２５％超の重量パーセントで超臨界液体中に存在する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
希ガスが、約５０％超の重量パーセントで超臨界液体中に存在する、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
希ガスが、約７５％超の重量パーセントで超臨界液体中に存在する、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
希ガスが、約９９％超の重量パーセントで超臨界液体中に存在する、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
圧力が約２，２７０ｋＰａ〜約６０，０００ｋＰａである、
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
圧力が約６，０００ｋＰａ〜約１５，０００ｋＰａである、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
希ガスが、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、またはこれらの組合せである、
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
希ガスがアルゴンである、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
木材防腐剤が、約０．１重量％〜約２０重量％で混合物中に存在する、
請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
木材防腐剤が、約１重量％〜約５重量％で混合物中に存在する、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
木材防腐剤が、木製基体の表面を貫通し、木製基体全体にわたって分散される、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
木材防腐剤が複数の金属粒子を含む、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
金属粒子が、銅粒子、亜鉛粒子、もしくは銀粒子、またはこれらの組合せである、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
金属粒子が、約１ｎｍ〜約１０００ｎｍの平均直径を有する、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
金属粒子が、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍの平均直径を有する、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
金属粒子が、約３０ｎｍの平均直径を有する、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
木材防腐剤が、液体中に可溶性の金属化合物、ヒ素化合物、またはホウ素化合物を含む、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
金属化合物が、クロム化ヒ酸銅、ＡＣＱ（ａｌｋａｌｉｎｅ  ｃｏｐｐｅｒ  ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ）、銅アゾール、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸銅、ホウ酸亜鉛、炭酸銅、炭酸亜鉛、リグノ硫酸鉄、またはこれらの組合せである、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
木材防腐剤が、キトサン−銅複合体、キトサン−亜鉛複合体、ジメチルジチオカルバミン酸銅、エタノールアミン銅、またはこれらの組合せを含む、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
木材防腐剤が、亜麻仁油、キリ油、ヒマワリ油、菜種油、ククイオイル、またはこれらの組合せを含む、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
木材防腐剤がイソチアゾリノン化合物を含む、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
木材防腐剤が、パラベン、ナフタレン、テブコナゾール、プロピコナゾール、シプロコナゾール、シラフルオフェン、デカナール、ヨードプロピニルブチルカルバメート（ＩＰＢＣ）、２−（チオシアノメチルチオ）−ベンゾチアゾール（ＴＣＭＴＢ）、またはこれらの組合せを含む、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
超臨界液体および少なくとも１種の木材防腐剤を含む組成物であって、
超臨界液体が、少なくとも１種の希ガスを含み、
木材防腐剤が、酸化物または水酸化物でない金属を含む、
組成物。
【国際調査報告】
2014527928.tif 000003
2014527928.tif 000004