(57)【要約】【課題】従来の改質木材がもつ問題点を解決し、寸法安定性や耐水性に加えて耐光性、耐朽性にも優れ、さらに木材としての特性を保持した改質木材の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】アクリル系オリゴマーを始めとしたビニル系樹脂等の合成高分子のモノマー、オリゴマー、プレポリマーを主成分とする樹脂液にアパタイトを被覆した光触媒を添加して均一に撹拌し、アパタイト被覆光触媒を十分に分散させてなる含浸液を減圧加圧方により木材中に浸透させた後、重合固定して、木材表面をコーティングする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＷＰＣ製造用の樹脂液にアパタイトで被覆した光触媒を添加して均一に攪拌した含浸液を、木材に含浸し重合固定してなる改質木材。
【請求項２】
乾燥した木材を減圧下に置き、
その後、モノマー、オリゴマー、プレポリマーを主体とする樹脂液にアパタイトを被覆した光触媒を添加して、これを均一に撹拌してなる含浸液に、減圧状態のままで前記木材を浸漬し、
さらに加圧して含浸液を木材に含浸させた後、
含浸した樹脂液を重合させて木材表面層に樹脂を硬化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３】
前記光触媒が二酸化チタンであり、含浸液１００重量％に対し１〜２０重量％添加することを特徴とする請求項２記載の改質木材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は改質木材とその製造方法に関する。詳細には、木材の表層に樹脂等を主成分とする含浸液を含浸した後、重合固定して木材の諸性質を改善した、いわゆるＷＰＣ（ウッド  プラスチック  コンビネーション）とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
木材を保護処理する方法としては塗装が一般的であるが、これは表面層のみの保護である。内部層を保護する方法としては、重金属系イオンを主成分とする防腐剤を含浸注入する方法や合成樹脂液を含浸注入し木質内部で重合硬化させる方法、及び木質部（セルロース）と直接反応させて付加重合させて化学修飾させる方法などがある。
【０００３】
薬剤注入処理では、主成分である重金属イオン固有の色によって木材が変色してしまうし、長期的な薬液の溶脱などの環境問題が指摘されている。
【０００４】
一方、木材に上記ビニル系モノマーなどの樹脂等からなる含浸液を含浸した木材プラスチック複合体はＷＰＣと称され、寸法安定性や耐水性といった性能が著しく向上することが広く知られている。その反面、紫外線等による耐光性の向上は小さく、含浸硬化固定させたままの状態では外構用建材として使うのは困難であった。
【０００５】
この問題点を解決するためには、紫外線吸収剤や熱安定剤を添加すると良い。しかし、含浸液にはグラフト重合を開始させるための重合開始剤が添加されており、紫外線吸収剤などを添加することで重合阻害を引き起こすという問題があった。
【０００６】
また、耐光性に優れた塗料を改質木材に塗布する方法もあるが、塗膜を厚くする必要があり、そのために作業工程数が多くなり、コストや作業時間がかかるうえに、塗膜が剥離して改質木材が直接外部に接した場合には、紫外線による影響を受けて改質木材が風化および劣化するという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明者らは、モノマー、オリゴマー、プレポリマーを主体とする樹脂液に二酸化チタンなどの光触媒を添加し、この樹脂液木材中に注入し重合反応させたが、光触媒は、その強い酸化力のため、塗料や樹脂などの有機材料の基材に混ぜ込むと基材自体を破して急速に劣化が進行してしまうという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は上記した従来からの問題点を解決し、紫外線吸収剤等の添加による重合阻害や変色劣化、光触媒の酸化力による基材自体の劣化の問題を招くことなく、木質部材の安定した保護とともに、外構用建材として必須の耐光性を確保しうる改質木材及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明者らは鋭意研究の結果、モノマー、オリゴマー、プレポリマーを主体とする樹脂液に二酸化チタンなどの光触媒をアパタイトで被覆したアパタイト被覆光触媒を添加して、これを均一に撹拌して含浸液を製造し、この含浸液を減圧加圧法により木材に浸透させた後、重合固定すると、耐候性、耐朽性に優れるとともに、風合いなどの従来の改質木材の持つ特性を保持した改質木材が得られることを知見し本発明に至った。
【００１０】
すなわち本発明の請求項１記載の改質木材は、ＷＰＣ製造用の樹脂液にアパタイトで被覆した光触媒を添加して均一に攪拌した含浸液を、木材に含浸し重合固定したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の改質木材の製造方法は、乾燥した木材を減圧下に置き、その後、モノマー、オリゴマー、プレポリマーを主体とする樹脂液にアパタイトを被覆した光触媒を添加して、これを均一に撹拌してなる含浸液に、減圧状態のままで前記木材を浸漬し、さらに加圧して含浸液を木材に含浸させた後、含浸した樹脂液を重合させて木材表面層に樹脂を硬化固定させることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の改質木材の製造方法は、前記光触媒が二酸化チタンであり、含浸液１００重量％に対し１〜２０重量％添加することを特徴とする。
【００１３】
前記光触媒としては、二酸化チタン（ＴｉＯ２）のほかに例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、タンタル酸カリウム（ＫＴａＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）などを用いることができる。
【００１４】
また、前記合成高分子としては、スチレン（Ｓｔ）やメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）や酢酸ビニル（ＶＡｃ）やアクリロニトリル（ＡＮ）などのビニル系モノマー、アクリル系オリゴマー、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）やポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）や超高分子ポリエチレン（ＵＰＥ）などのポリエステルやポリウレタン、フェノール系樹脂、尿素樹脂、ポリエチレングリコールなどを用いることができる。
【発明の効果】
【００１５】
上記の製造方法によりアパタイト被覆光触媒を含んだ合成樹脂を表面に含浸させることができる。これにより得られる改質木材は室外用建材として使用でき、また木材表面を覆う合成樹脂層を除去し木質部を露出させて光触媒を外気にさらすことで、吸着分解作用と寸法安定性を備えた室内用建材として使用することもできる。
【００１６】
また本発明により得られた改質木材は、従来の処理による改質木材の性能に加えて、耐汚染性、耐朽性、耐候性が向上し、さらに顕著な特徴として、この改質木材の表面に塗装を施すというきわめて簡単な作業で耐久性はさらに向上する。
【００１７】
また、一般的な有機系の紫外線吸収剤では紫外線のエネルギーを熱に変換しているため、変色を伴いながら劣化するが、光触媒は紫外線のエネルギーを電気エネルギーに変換するため変色を抑止する。また、この電気エネルギーにより吸着した物質を酸化分解して無害化するが、水や二酸化炭素などの分解生成物は大気中に放出されるため吸着性能が回復し、超耐光性を示す。
【００１８】
また、タンパク質も分解するため、防腐剤を添加することなく防腐防黴効果を得ることができるし、光触媒の超親水性により、木材表面や木材に生じたクラック等に付着する窒素酸化物や木材腐朽菌などの劣化促進物質や汚れなどを洗浄する。
【００１９】
また、これまでは塗膜を厚くすることで耐光性を得ていたが、木質部に耐光性に優れた層を形成することで塗膜を薄くしても従来以上の耐光性能が得られるとともに、塗装の簡略化によって工程数の削減、作業時間の短縮ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下改質木材の製造方法について説明する。
まず、含浸処理に用いる木材を含水率が８〜２０％になるまで乾燥する。木材は望む寸法や形状に切断しておく。木材の種類は特に限定されないが、例えばヒノキ、サワラ、ヒバ、杉、赤松、ブナ、ミズナラ、楓、タモ、ホオ等である。
【００２１】
次に、木材をオートクレーブ等の耐熱耐圧容器に入れて減圧し、そのまま減圧下に所定時間放置して木材中に含まれる空気を除去する。その後、容器内に含浸液（モノマー、オリゴマー、プレポリマーを主体とする樹脂液に二酸化チタンなどのアパタイトを被覆した光触媒を添加して、これを均一に撹拌した液）を注入して、木材をこの液中に浸漬して所定時間静置する。さらにその後、常圧又は加圧下で所定時間静置して含浸液を木材に含浸させる。
【００２２】
含浸液にはアパタイトで被覆した光触媒が添加されている。添加する光触媒の添加量が多いと粘度が上昇して含浸液の木材への浸透性が低下し、添加量が少ないと十分な吸着分解性能が得られないため、添加量は含浸液１００重量％に対して１〜２０重量％にする。二酸化チタンは酸化力が強いため、アパタイト被覆二酸化チタンを使用する場合にはね添加量は２〜５重量％にするとよい。また、アパタイト被覆二酸化チタンは、粒径が大きいと木材空隙中へ粒子が侵入しにくくなり、また処理後の木材表面にザラツキ感が生じるため、粒径が１０μｍ以下のものを使用する。
【００２３】
また、含浸液には、アパタイト被覆光触媒のほかに、例えば熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤などの安定剤や難燃剤、消泡剤、界面活性剤などが添加されていても良いが、それらが含浸液中で均一に分散するように、またそれらを添加した含浸液に沈殿物が生じないように撹拌機等で十分に撹拌する必要がある。
【００２４】
次に、含浸液の木材への含浸量が所望の値に達したら、余剰の含浸液を回収した後、放射線や光や熱、水蒸気等により重合を生じさせて木材表面層に硬化固定させる。重合方法は放射線照射、紫外線照射、及び加熱などの公知の方法の何れをとってもよい。
【実施例１】
【００２５】
含浸液は、アクリルオリゴマーを主体とする樹脂液に１００重量％に対してアパタイト被覆二酸化チタンを４重量％添加し攪拌してなる。
【００２６】
まず、十分に乾燥した木材ブロック片（６０×２５×９０ｍｍ）を耐圧耐熱容器に導入し、３０ｍｍＨｇの減圧下に３０分放置したのち、前記含浸液を注入して浸漬状態で３０分間静置する。その後、容器内を７Ｋｇｆ／ｃｍ２まで加圧した状態で６０分間静置する。
その後の硬化工程では、紫外線光による硬化と加熱による硬化を組合せて処理した。
【００２７】
このようにして木材の表面にアパタイト被覆二酸化チタンを含んだアクリル樹脂を含浸させることができる。このアパタイト被覆二酸化チタンは、アパタイトの吸着作用と二酸化チタンの分解能を併せもち、吸着作用と分解作用とが半永久的に持続するとともに、二酸化チタンの強い酸化力によって木材腐朽菌をも死滅させるため耐朽性能が著しく向上する。
【００２８】
改質木材には通常、紫外線吸収剤等を添加した塗料を塗装して美的外観を備えるとともに紫外線等を遮断して耐久性を向上させるが、従来の改質木材では表面に形成した塗膜が剥がれてしまうと木質部が露出した部分から建材の損傷や腐食が起こる。しかし、本実施例により得られた改質木材では、塗膜が剥離脱落して木質部が露出しても、該改質木材の表面はアパタイト被膜二酸化チタンを含んだアクリル樹脂でコーティングされているため、木材の損傷や腐食を抑制することができる。