(57)【要約】【課題】オゾンガスを使用した簡単かつ経済的な乾式処理法により、薬品処理に匹敵する優れた漂白効果を挙げる。【解決手段】漂白すべき木質材料の表面を全面的に水が付着した濡れ状態とする。前記表面を濡れ状態に保持したまま、その表面にオゾンガスを接触させる。漂白すべき木質材料の表面上で高濃度オゾン水が生成され、その表面上では高濃度オゾン水による高効率な湿式漂白処理が行われる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
漂白すべき木質材料の表面を全面的に水が付着した濡れ状態とする第１工程と、前記表面を濡れ状態に保持したままその表面にオゾンガスを接触させる第２工程とを含むことを特徴とする木材漂白方法。
【請求項２】
前記木質材料は板材又は柱材である請求項１に記載の木材漂白方法。
【請求項３】
木質材料の表面を濡れ状態とするために前記木質材料を水に浸漬する請求項１に記載の木材漂白方法。
【請求項４】
前記オゾンガスのオゾン濃度が７３ｇ／ｍ3 （５ｗｔ％）以上である請求項１に記載の木材漂白方法。
【請求項５】
前記オゾンガスを少なくとも前記表面の近傍で流動させる請求項１に記載の木材漂白方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は木質材料、特に板状、棒状の木質材料の表面をオゾンにより漂白する木材漂白方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フローリング材などの化粧合板の製造においては、その表面に貼られる板材の表面を白く漂白する必要がある。これは生材、乾燥材を問わず、木材は着色成分であるリグニンを含んでおり、そのままの状態では消費者が望むような高級感（白木の雰囲気）を出すことができないからである。
【０００３】
従来、木質材料の漂白は次亜塩素酸、過酸化水素などの薬品による脱色処理とこれに続く洗浄処理との組合せにより行われてきた。しかしながら、このような薬品による従来の漂白方法では、高濃度の薬品排水、薬品で汚染された洗浄排水等、環境負荷の高い排水が多量に発生し、これが大きな環境問題になってきた。
【０００４】
ところで、対象分野は異なるが、製紙の分野ではパルプの漂白にオゾンが用いられており、具体的にはパルプをオゾン水に浸漬する湿式処理が採用されている。パルプも広い意味では木質材料ではあるが、小さなチップであるため、オゾン水による漂白は効果的であり、且つ使用後のオゾンは酸素に分解するために安全性も高い。
【０００５】
しかしながら、オゾン水による湿式漂白処理は、板状、棒状の木質材料の表面漂白には用いられいない。これは、漂白すべき材料の表面積が大きく、生木や乾燥木材をオゾン水に浸漬して漂白する場合は、高濃度のオゾン水が多量に必要となるからである。すなわち、湿式漂白処理では、処理すべき表面に比して大量のオゾン水が必要となるため、オゾン水の利用率が低く、必要以上の大量のオゾン水が必要となる。しかも、オゾン水中のオゾンは短時間で酸素に分解するために、これまた必要以上に大量のオゾンガスが必要となる。これらのために湿式漂白処理は非常に不経済であり、現実的な方法と言えないのである。
【０００６】
一方、板状、棒状の木質材料の表面にオゾンガスを接触させる乾式処理は、漂白とは直接関係ないものの、一部で考えられている。一つは、特許文献１に記載されている方法であり、合成樹脂注入処理材の製造に際して、木材をオゾンガスにより処理する方法である。ここでは、オゾンによって木材の細胞壁に無数の微小孔を形成し、細胞内への合成樹脂液の浸透を促進する。二つ目は、特許文献２に記載されている方法であり、圧縮木材の製造に際して、その木材を事前にオゾンガス処理して細胞壁を破壊し、木材の圧密変形を容易にする。三つ目の方法は、特許文献３に記載されている方法であり、オゾンガスによる酸化処理により、シックハウス症候群や化学物質過敏症の原因となる揮発性有機物質の除去を促進する。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−９６５１２号公報
【特許文献２】特開平５−１５４８０９号公報
【特許文献３】特開２００４−２９９０９３号公報
【０００８】
このようなオゾンガスによる乾式処理法、すなわち木質材料の表面にオゾンガスを接触させる方法では、それぞれの主目的は達成されても、十分な漂白効果は得られない。特許文献２では、オゾンガス処理による二次的な効果として漂白が挙げられているが、従来の薬品処理による漂白材に要求されるレベルの漂白は到底不可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、オゾンガスを使用した簡単かつ経済的な乾式処理法でありながら、薬品処理による漂白効果に匹敵する優れた漂白効果を挙げることができる木材漂白方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明者らはオゾン水による湿式処理が不可欠であると考え、その湿式処理を如何に簡易に行うかに腐心し、鋭意研究検討を続けた。その結果、予めオゾン水を生成し貯留しておく従来の湿式処理（浸漬処理）と異なり、漂白すべき木材の表面上でオゾン水を生成し、そのオゾン水で表面を漂白処理を行うのが、非常に効率的で合理的な方法であるとの結論に達した。
【００１１】
すなわち、水分を比較的多く含む生木であっても、その表面に高濃度のオゾンガスを接触させても、期待するほどの漂白効果は得られない。これは、木材の着色成分であるリグニンが、乾燥した硬い細胞壁に覆われているために、オゾンガスと反応しないからである。しかるに、その木材を例えば一晩、水に浸漬し、その水から引き上げて表面にオゾンガスを接触させると、オゾンガスを短時間接触させるだけでも、その表面が劇的に漂白されるのである。
【００１２】
これは、木材の表面が濡れた状態にあり、この状態でその表面にオゾンガスを接触させると、その表面に付着する少量の水が高濃度のオゾン水になり、その高濃度のオゾン水により湿式の漂白処理が行われるからである。つまり、手法的にはオゾンガスを使用した簡易な乾式処理であるにもかかわらず、実質的には漂白に適した湿式処理が、少量のオゾンガスにより効率的に行われるのである。
【００１３】
本発明の木材漂白方法はかかる知見を基礎として完成されたものであり、漂白すべき木質材料の表面を全面的に水が付着した濡れ状態とする第１工程と、前記表面を濡れ状態に保持したままその表面にオゾンガスを接触させる第２工程とを含んでいる。
【００１４】
本発明の木材漂白方法においては、漂白すべき木質材料の表面を水が付着した濡れ状態に保持したまま、その表面にオゾンガスを接触させることにより、表面に付着する水が効率よく高濃度オゾン水になり、その高濃度オゾン水により木質材料の表層に存在するリングニン等の着色物質が酸化分解され、表面が漂白される。つまり、木質材料の表面に付着する水を利用することにより、材料表面を覆う必要最小限の僅かの水にオゾンガスを接触させることができ、漂白に必要な高濃度オゾン水を極めて効率的に生成でき、オゾンガスの加圧さえも必要ではない。なお必要に応じてガス加圧を行うことは差し支えなく、加圧を除外するものではない。
【００１５】
つまり、手法的にはオゾンガスを材料表面に単純に接触させる乾式処理であるので、湿式処理に比べてオゾンガスの使用量を大幅に節減でき、それにもかかわらず実際は、薬品処理に匹敵する高効率な湿式漂白処理が行われるのである。
【００１６】
本発明の木材漂白方法においては、まず木質材料の表面に水を積極的、意図的に付着させることにより、その表面を濡れ状態とする（第１工程）。部分的に漂白する場合は、少なくともその部分が全面的に濡れ状態となっていればよく、漂白しない部分については特に濡れ状態とする必要はない。
【００１７】
水が付着した濡れ状態は、生木の表面とは異なる。生木の表面は単に湿っている（乾燥していない）だけであり、意図的、積極的に水を付着させた濡れ状態ではない。また、材料を水中に短時間に浸漬して引き上げても、通常は表面の油分等による表面張力のために水を弾き、点在的に水が付着するだけなので、全面的な濡れ状態は得られない。
【００１８】
全面的な濡れ状態を実現するには、例えば漂白すべき木質材料を水中に所定時間以上浸漬する。浸漬時間としては通常は５分以上が好ましく、１時間以上が更に好ましく、１２時間以上が特に好ましい。ただし、材料表面が水を弾きにくく付着容易な場合は５分未満の浸漬でもよく、例えば１分以上の浸漬でもよい。一方、浸漬時間が短すぎると、表面の油分等により水がはじかれ、全面的な付着が困難となる。また水の付着量も不足する懸念がある。他方、必要以上に長時間の浸漬は、木質材料に雑菌等を繁殖させ、材質を低下させる原因となるので、浸漬時間の上限としては４８時間以下が好ましく、２４時間以下が特に好ましい。
【００１９】
材料表面を濡れ状態とするための浸漬以外の方法としては、霧化した水分を吹き付ける方法等が有効である。
【００２０】
付着させる水の量は、下限としては第２工程におけるオゾンガス処理中に表面が乾燥しない程度の量を確保することが好ましく、上限としては、必用以上に多量の付着水はオゾン水の高濃度化を阻害するため、材料が吸収できる最大水量に表面張力などで材料が保持できる水量を加えた程度の量が好ましい。具体的には単位面積当たりの水量で表して１０ｍｇ／ｃｍ2 以上、５００ｍｇ／ｃｍ2 以下が好ましく、５０ｍｇ／ｃｍ2 以上、３００ｍｇ／ｃｍ2 以下が特に好ましい。
【００２１】
木質材料の表面が濡れ状態となると、その濡れた材料表面にオゾンガスを接触させる（第２工程）。これにより、材料の表面上に存在する最小限の水にオゾンが溶解して、高濃度オゾン水が効率よく生成され、その高濃度オゾン水により効率的な表面漂白が行われる。
【００２２】
オゾンガス接触時間、換言すれば材料をオゾンガスに曝す暴露時間は、１分以上が好ましく、１０分以上が更に好ましく、３０分以上が特に好ましい。オゾンガス接触時間が短いと、表面上の水へのオゾン溶解が進まず、高濃度のオゾン水が生成されない。オゾンガス接触時間の上限については、材料表面がオゾンガスと長時間接触すると、その材料表面がオゾンの酸化によって激しく浸食される点から５時間以下が好ましく、２時間以下が特に好ましい。
【００２３】
オゾンガスの接触処理では、そのオゾンガスを少なくとも材料表面の近傍で流動させることが望まれる。オゾンガスが停滞しているとオゾン水のオゾン濃度が上りにくい。オゾンガスを流動させることにより、漂白に適した高濃度のオゾン水が短時間で生成される。ちなみに、漂白に適するオゾン水濃度は５ｍｇ／Ｌ以上であり、１０ｍｇ／Ｌ以上が好ましい。
【００２４】
木質材料の表面に接触させるオゾンガスのオゾン濃度としては、高濃度のオゾン水を生成する観点から高濃度ほど好ましく、具体的には７３ｇ／ｍ3 （５ｗｔ％）以上が好ましく、１２０〜２５０ｇ／ｍ3 が好ましい。しかし、オゾン濃度が高すぎると、オゾンの発生効率が悪くなり、工業的に用いる場合に薬品処理以上にランニングコストがかかる。
【００２５】
また、材料表面にオゾンガスを接触させる際、そのオゾンガスをウエット状態にしたり（オゾンガスを加湿状態にしたり）、水蒸気雰囲気中でオゾンガスを材料表面に接触させる（霧化した水分とオゾンガスを同時に供給する）と、オゾンガス供給中に材料表面の水分減少や乾燥化が抑制されることにより、漂白効率は更に上り、漂白度を一定とすれば、オゾンガス濃度の低下やオゾンガス接触時間の短縮、浸漬時間の短縮等が可能になり、逆にオゾンガス濃度やオゾンガス接触時間、浸漬時間を一定とすれば漂白度の向上が可能になる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の木材漂白方法は、漂白すべき木質材料の表面を水が付着した濡れ状態に保持すると共に、その表面にオゾンガスを接触させることにより、オゾンガスを使用した簡単かつ経済的な乾式処理法でありながら、漂白すべき材料表面では、薬品処理に匹敵する高効率な湿式処理を行うことができる。このため優れた漂白処理を経済性に行うことができる。しかも、薬品処理で問題となる排水処理を不要にし、環境負荷を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
本実施形態では、まず、漂白すべき板状の木質材料を水に浸漬する。水から引き上げた木質材料を処理容器内に収容し、その処理容器内にオゾンガスを供給し続けることにより、処理容器内で材料の両面又は片面をオゾンガスに暴露させる。
【００２９】
オゾンガスの暴露では、オゾンガスを材料表面の全体に均一に接触させることが重要である。多くの材料を一度に処理する場合は、それらの材料を材料間にスペーサを挟みながら積層し、材料間にもオゾンガスを流通させるとよい。
【００３０】
本発明の実施例として、まずツガ、ナラ、センからなる薄板（５ｃｍ×５ｃｍ、板厚０．５ｍｍ）を試験片として準備した。次いで、これらの試験片を一昼夜水道水に浸漬した。そして、水道水から引き上げた試験片の片方の表面に、オゾン濃度が１５０ｇ／ｍ3 のオゾンガスを０．３Ｌ／ｍｉｎの流量で１時間吹き付けた。試験片の表面近傍では、オゾンガスが均一に接触し流動する状態を実現した。オゾンガスの吹き付けを開始したときの材料表面における単位面積当たりの水分付着量は約２００ｍｇ／ｃｍ2 である。
【００３１】
各試験片に見られた白点などは消え、オゾンガスによる効果的な漂白処理が行われた。この漂白効果は、次亜塩素酸などによる薬品処理、具体的には、数％以下の過酸化水素浸漬処理による漂白効果に匹敵する。
【００３２】
比較のために、水道水への浸漬を行わず、各試験片（生木状態，含水率：約５％）の表面に直接オゾンガスの吹き付けをおこった。オゾンガスの吹き付け条件は同一である。結果は全く漂白されず、白点も消えなかった。
【００３３】
容器内に水道水（１０Ｌ）を満たし、散気装置を用いてオゾンガスをバブリングした。オゾンガス供給条件は、実施例と同じオゾンガス濃度１５０ｇ／ｍ3 、オゾンガス流量０．３Ｌ／ｍｉｎとした。これにより、容器内にはオゾン濃度が２０ｍｇ／Ｌのオゾン水が継続的に生成された。容器内のオゾン水に同じ試験片を浸漬したが、オゾン処理時間が実施例と同じ１時間の場合は、多少漂白が行われるものの、実施例ほどではなく、白点も薄くはなるが、消失するまでには至らなかった。前述したとおり、湿式漂白処理では、オゾンの利用効率が極端に低いために、幾ら大量のオゾンを使用しても、実施例と同じ漂白効果を得ることは困難と推定される。
【００３４】
このように、木質材料の濡れた表面にオゾンガスを接触させる方法は、表面漂白処理に対するオゾンの利用効率が極めて高く、漂白効果、経済性及び安全性の全てに著しく優れるのである。