(57)【要約】【課題】本発明は、木質材料の保存、修復、強化のために、木質材料の導管、仮導管、放射組織内部に深く浸透硬化させることにより、干割れ抑止性に特に優れ、且つ、弾力性、接着性、防水性、耐候性、耐黄変性に優れ、さらに木質材料の凝集力の向上、変形抑止、吸水性の低減、菌類、黴及び蘚苔類の発生を防ぐ木質材料を改質するための含浸用組成物を提供することを課題とする。【解決手段】  平均分子量４００−１０００、末端水酸基２−４のポリエステルポリオールと、【化１】で表される有機ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体と、少なくとも1種の常温硬化型化合物並びに溶剤とを含んでなる木質材料を改質するための含浸用組成物により、課題は達成される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均分子量４００−１０００且つ末端に２−４の水酸基を有するポリエステルポリオールと、化１式で表される有機ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体と、少なくとも1種の常温硬化型化合物および溶剤とを含んでなる木質材料を改質するための含浸用組成物。
【化１】
2007031653.tif 000012
【請求項２】
前記の常温硬化型化合物がイソシアネート化合物であることを特徴とする請求項１に記載の木質材料を改質するための含浸用組成物。
【請求項３】
前記イソシアネート化合物が、化２式（式中、Ｒ'は２価の炭化水素基を表す）で表されるヘキサメチレンジイソシアネート系ポリイソシアネートのヌレート型変性体である、請求項２記載の木質材料を改質するための含浸用組成物。
【化２】
2007031653.tif 000013
【請求項４】
前記Ｒ’が炭素数２〜２０の２価の炭化水素基であることを特徴とする請求項３に記載の木質材料を改質するための含浸用組成物。
【請求項５】
前記Ｒ’が炭素数２〜１２のアルキレンであることを特徴とする請求項４に記載の木質材料を改質するための含浸用組成物。
【請求項６】
配合比が、常温硬化型イソシアネート化合物１００重量部に対し、ポリエステルポリオール３０〜１５０重量部、有機ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体０．１〜９．９重量部とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の木質材料を改質するための含浸用組成物。
【請求項７】
請求項１に記載の溶剤がエステル系であり、その配合比が、ポリエステルポリオール、有機ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体、及び常温硬化型イソシアネート化合物の合計１００重量部に対し、エステル系溶剤２５〜１９００重量部であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の木質材料を改質するための含浸用組成物。
【請求項８】
前記において、木質材料が、建造物の部材、土木構造物の部材、出土品または植物遺体であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の木質材料を改質するための含浸用組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定のポリオール、有機ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体、溶剤、及び、少なくとも１種の常温硬化型化合物、好ましくはイソシアネート化合物を必須成分とする木質材料を改質するための含浸用組成物に関する技術に関わる。
【背景技術】
【０００２】
木質材料は、建造物の材料、土木構造物の材料として、また、家具、その他の道具などとして広く用いられてきた。特に日本などでは寺院、神社、橋梁、城などの大型の建造物にも木質材料が古来より多く用いられてきた。近年では、アルキッド系木材保護、塗料などで木質材料表面を保護したり、酢酸ビニル系樹脂やアクリル系樹脂などの接着剤で強化する方法がとられてきた。
【０００３】
しかしながら、これらアルキッド系木材保護塗料や接着剤は、木質材料に対する浸透性、強化性、接着性、防水性が十分ではなく、若干しか浸み込まないのが殆どであり、１〜２年で塗膜が剥がれたり、消失することが多く、その効果のサイクルが短い。例えば、補修用途の場合、脆弱部分の細部や奥部まで浸透しきらないため、強度が不足したり、耐久性が不足したりする問題があった。さらに腐朽菌の繁殖を招き、結果的に木質材料の寿命を縮めるという問題があった。また、木質本来の色感、質感を変えてしまうという問題があり、例えば、文化的価値の高い建造物などではその価値を損なうことになる。
【０００４】
更に、近年の大気汚染や酸性雨、地球温暖化といった環境異変は、こうした現象に拍車をかけ、木質材料の腐朽の進行を早めるだけでなく、文化的価値の高い大型建造物で腐朽が進行した場合に必要となる樹齢の高い檜や楠などの育成にも悪影響を与えるため、そうした木質材料自体が大きく不足しているのが現状である。従って、木質材料に対する浸透性、強化性、接着性、防水性に優れた、木質材料の保存、修復及び強化のための含浸剤組成物の開発が望まれている。
【０００５】
ここで、特許文献１及び２の方法は、建造物に使用するための有機ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体とイソシアネート熱硬化性樹脂を含む硬化性樹脂組成物を開示しているが、これは建造物に防カビ性及び易洗性を与えるために、建造物の表面に塗布するものに過ぎない。そして、木質材料の保存、修復及び強化のために木質材料に含浸させる組成物は知られていなかった。
【０００６】
【特許文献１】特公平１５−３３９０１９１号公報
【特許文献２】特開平１３−１９８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、木質材料の保存、修復、強化のために、木質材料の導管、仮導管、放射組織内部に深く浸透硬化させることにより、干割れ抑止性に特に優れ、且つ、弾力性、接着性、防水性、耐候性、耐黄変性に優れ、さらに木質材料の凝集力の向上、変形抑止、吸水性の低減、菌類、黴及び蘚苔類の発生を防ぐ木質材料を改質するための含浸用組成物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
課題は、分子量４００−１０００且つ２−４の末端水酸基を有するポリエステルポリオールと、化式１
で表される有機ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体と、少なくとも1種の常温硬化型化合物、および溶剤とを含んでなる木質材料を改質するための含浸用組成物を提供することにより達成される。
【化１】
2007031653.tif 000002
【０００９】
ここで、本発明の組成物においてのポリエステルポリオールは、主として浸透性、強靱性、柔軟性、密着性、硬化性などの諸物性を自由に変化させ向上することができる。そして、末端水酸基が２−４、平均分子量400〜1000のポリエステルポリオールが望ましい。また、場合によっては、アクリルポリオール、フッ素系ポリオール、ポリプロピレングリコール等を併用使用してもよい。
【００１０】
有機ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体は、主として木質材料への浸透性、拡散性を助長し、木質材料自体の含浸も向上させることができ、結果として木質材料の耐久性を助長させる。更に容易に表面が洗浄されるため汚れ防止効果に優れ、菌類、黴、蘚苔類の発生を防止する効果を有する。
【００１１】
本発明による有機ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体を表す上記一般式におけるＲの例としては、水素基、炭素数1〜8のアルキル基（例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基など）、アシル基（例えはアセチル基など）、アリール基（例えばフェニル基、ナフチル基など）、アラルキル基（例えばベンジル基、フェニルエチル基など）、トリル基、キシリル基、シクロヘキシル基、ハロゲン化アルキル基（トリフロロプロピル基、クロロプロピル基など）を挙げることができ、特に好ましくは、メチル基である。
【００１２】
上記式におけるＡの例としては、上述のＲの例から水素基を除いたものと全く同様である。
【００１３】
本発明において使用する有機ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体の具体例には、下記の化式３（Ａ〜Ｅ）で表されるものである。
【化３】
2007031653.tif 000003
【００１４】
一方、本発明の組成物のもう一つの必須成分である常温硬化型化合物は、硬化することにより木材の強度を向上させるために添加され、他方の成分であるポリエステルポリオール、有機ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン、溶剤と相溶あるいは混合できるイソシアネート化合物である。本発明において使用できる常温硬化性化合物イソシアネート化合物とは、分子中にイソシアネート基を有する化合物を意味し、例えばトリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、これらイソシアネートプレポリマー型変性体、ヌレート型変性体、カルボンジイミド変性体およびその他の変性体の化合物が含まれるが、これらに限定されない。
【００１５】
そして、常温硬化性化合物イソシアネート化合物としては、次式（式中R'は2価の炭化水素基を表す）で表されるヘキサメチレンジイソシアネート系ポリイソシアネートのヌレート型変性体が好ましい。R'は2価の炭化水素基であればいかなる基であってもよいが、炭素数2〜20の炭化水素基が好ましく、炭素数2〜12のアルキレンが特に好ましい。
【化２】
2007031653.tif 000004
【００１６】
ポリエステルポリオール、有機ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体とイソシアネート常温硬化型化合物との配合比は特に限定されないが、イソシアネート常温硬化型化合物100重量部に対して、ポリエステルポリオールを30〜150重量部、好ましくは50〜120重量部、最も好ましくは60〜90重量部、また、有機ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体は0.1〜9.9重量部、好ましくは0.3〜7.5重量部、最も好ましくは0.5〜5重量部である。有機ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体9.9重量部以上であると、硬化体より遊離現象があるため接着性などの物性低下するからである。
【００１７】
本発明の含浸用組成物には、含浸性能を高めるためトルエン、キシレン等の炭化水素系、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル等のエステル系、およびアセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤が用いられるが、中でもエステル系容剤が好適である。好ましくは、ポリエステルポリオール、有機ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体とイソシアネート常温硬化型化合物の100重量部に対して、酢酸エステル系溶剤25〜1900重量部、好ましくは65〜900重量部、より好ましくは100〜400重量部、最も好ましいのは135〜250重量部である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の木質材料を改質するための含浸用組成物は、木質材料への浸透性、拡散性が優れているので、木質材料の保存、修復、強化剤として好適に使用することができる。また、防水性、乾燥性、強度、干割れ防止に特に優れた性能を有するほか、菌類、黴、蘚苔類の発生を防止する。このため、建造物および土木構造物の木質部材、または文化財的出土品の修復、強化、保存に有効に用いられ、さらには、腐朽を抑制するため木質材料の寿命を延ばすという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の好適な一実施の形態を実施例によって説明するが、本発明の技術的範囲は下記の実施形態によって限定されるものでなく、その要旨を変更することなく様々に改変して実施することができる。
【００２０】
本発明の含浸用組成物は、必要に応じて硬化促進触媒を配合してもよい。硬化促進触媒としては、オクチル酸錫、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカプチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジブチル錫オキサイド、モノブチル錫オキサイド、ジオクチル錫チオカルボキシレート、ジオクチル錫マーカプチド等の有機錫化合物、有機アンチモン化合物、カリウム、ナトリウム、カルシウム、鉄、マグネシウム、水銀、ニッケル、コバルト、亜鉛、アルミニウム、錫、バナジウム、チタン等のカルボン酸塩、ジブチル錫アミン−２−エチルヘキソエート等の如きアミン塩、ならびに他の酸性触媒及び塩基性触媒等が挙げられ、特に限定されないが、有機錫化合物が好ましい。これら触媒を常温硬化型化合物に対し、例えば0.001〜5重量%配合することができる。
【００２１】
本発明の含浸用組成物には、更に必要であれば、補強剤、顔料、着色剤、木質破片などの有機および／または無機充填剤、タレ止め剤、架橋剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、難燃剤、防錆剤、抗菌剤、防黴剤、防藻剤などを配合してもよい。有機および／または無機充填剤のうち、補強剤としてはカーボンブラック、微粉末シリカ、カーボン繊維、ガラス繊維、その他繊維などが、無機充填剤としては炭酸カルシウム、タルク、クレイ、シリカなどが、顔料、着色剤としては酸化鉄、酸化クロム、酸化チタンなどの無機顔料およびフタロシアニンブルー、フタロシアニングリーンなどの有機顔料、木質破片などが挙げられる。タレ止め剤としては有機酸処理炭酸カルシウム、水添ひまし油、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、微粉末シリカなどが挙げられる。架橋剤としてはアルコキシシラン類、エポキシ変性シリコーン、アミノ変性シリコーンやカルビノール変性シリコーンなどの反応性シリコーン類、アミノ化合物、アミド化合物などが挙げられる。
【００２２】
本発明の含浸用組成物は、上記成分を常法により混合することにより製造することができる。製品の安定性向上等のため、2液タイプあるいはそれ以上のタイプの製品として供給し、使用時に混合する。2液タイプにおいては、例えば、一方にポリエステルポリオール、有機ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体、硬化促進触媒、溶剤及び充填剤等のその他の配合剤、もう一方にイソシアネート常温硬化型化合物及び溶剤等を配合することができる。
【００２３】
本発明の含浸用組成物を用いて木質材料を処理する方法として、塗布、吹き付け、噴霧、注入などの方法が一般的に用いられるが、ここで木質材料の表層部、小口断面より本発明の組成物を塗布、注入することが好ましい。また、木質材料の大きさ、形状、状態によっては、木質材料を本発明の組成物に浸漬することが好ましい。２液タイプであるため、２液を混合してから、塗布、吹き付け、噴霧、注入または浸漬などの方法により、木質材料に直接適用して含浸を行う。含浸後は、その木質材料を５℃から３０℃程度の雰囲気下で放置すれば、１６時間以内に含浸剤が硬化する。本発明の含浸用組成物の木質材料に対する使用量は、特に限定されないが、例えば、檜の木片に塗布する場合、１平方メートル当たり３００〜１０００ｇが好ましい。
【００２４】
本発明の含浸用組成物は、ポリエステルポリオール、有機ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体、溶剤とイソシアネート常温硬化型化合物を必須成分とするため、木質材料への浸透性、拡散性が優れており、木質材料の保存、修復、強化剤として使用することが好ましく、脆弱部の細部、奥部まで浸透するばかりか、木質材料自身にも浸透し、硬化後は強度を著しく向上させ干割れ抑止性が高い。また、防水性、強度、耐候性、耐黄変性に優れた性能を有するほか、菌類、黴、蘚苔類の発生を防止する。
【実施例１】
【００２５】
平均分子量600、末端水酸基２のポリエステルポリオール（化４）と、（化３）で示される有機ポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体Ａ〜Ｅの中のＤ、硬化促進触媒としてオクチル酸錫、（化２）で示されるヘキサメチレン系ポリイソシアネート化合物を用いて、下表１に示す含浸用組成物を調整した。
【化４】
2007031653.tif 000005
【００２６】
【表１】
2007031653.tif 000006
【００２７】
これら含浸用組成物の物性試験、並びに含浸剤組成物と市販のエポキシプライマー（比較例1）ＴＤＩ系ウレタンプライマー（比較例2）を用いて以下のように含浸性試験を行った。
（物性試験）
離型ガラス板上にアプリケーターにて試料を塗布し、60℃  10日間乾燥放置し硬化させた後、物性値を測定した。この結果を表２に示す。
【表２】
2007031653.tif 000007
【００２８】
（含浸性試験：吸上げ法による）
ナラの木片  長さ100ｍｍ  幅75ｍｍ  厚み15ｍｍを用いて、500ccビーカーに試料80gを投入し、浸漬時間20時間後の吸上げ法による含浸性を測定した。この結果を表３に示す。
【表３】
2007031653.tif 000008
【００２９】
表２，３より明らかなように、本発明の含浸用組成物は物性値、含浸性に優れ、従来の含浸剤より格段に優れていることがわかる。
【実施例２】
【００３０】
次に、試料３の組成物を含浸させた木質材料および組成物を含浸させていない木質材料で、以下のように屋外暴露促進、干割れ性能試験を行った。
（屋外暴露促進試験）
試料3の組成物  濃度43％、28.5％を各種木材に塗布含浸させて7日間室温で放置し硬化させた後、南面に向け仰角を45°にて屋外暴露促進試験を行った。
（干割れ性能試験）
試料3の組成物  濃度28.5％を栓の木片  直径172mm  厚み33mmを用いて塗布含浸させて7日間室温で放置し硬化させた後、南面に向け仰角を45°にて屋外暴露して干割れ性能試験を行った。
結果を表４，５に示す。
【００３１】
【表４】
2007031653.tif 000009
【００３２】
【表５】
2007031653.tif 000010
【００３３】
表４，５より明らかなように本発明の含浸用組成物は屋外暴露促進性能、干割れ抑止性、防黴性に優れていることがわかる。
【実施例３】
【００３４】
（引抜き強度試験）
試料3、比較例3
次に、建築後16年経過し、腐朽が進行している屋外木造橋梁(檜)の床板部分（長さ１ｍ×幅30cm）に対し、試料3の組成物  濃度28.5％を500g塗布し、1ヶ月間養生した後、目地と平行に5mmごとに65mmの釘を刺し、その引抜き強度を測定した。測定は3箇所ずつ行い、３回の平均値を測定結果とし、腐朽が進んでいない部分の平均引抜き強度：80kgfに対する比率（％）として、目地との距離の関係をまとめた。また、含浸用組成物を用いない箇所で同様の試験を行った（比較例3）。結果を表−6に示す。
【００３５】
【表６】
2007031653.tif 000011
【００３６】
表６より明らかなように本発明の含浸用組成物は、木質材料への浸透性、拡散性が優れ、木質材料の細部、奥部まで浸透するばかりか、木質材料自身にも浸透し、効果後は強度を著しく向上させることがわかる。