(57)【要約】  複数の孔を画定する多孔質構造を有するセルロース系材料であって、該孔の少なくとも一部が、改質セルロースポリマーを含むポリマーと、疎水性アミン、金属イオン、または四級化合物を含む改質剤と、を含む処理剤を含有する、セルロース系材料を含む、処理済みセルロース系材料。本開示は更に、（ａ）セルロース系材料を提供することと、（ｂ）セルロース系材料に、ポリマーを含む分散液を含浸させることを含む、第１の処理プロトコルであって、該ポリマーが、改質セルロースポリマーを含む、第１の処理プロトコルと、（ｃ）セルロース系材料に改質剤を含浸させることを含む、第２の処理プロトコルであって、該改質剤が、疎水性アミン、金属イオン、または四級化合物を含む、第２の処理プロトコルと、を含む、処理済みセルロース系材料の調製方法について説明する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の孔を画定する多孔質構造を有するセルロース系材料であって、前記孔の少なくとも一部が、
改質セルロースポリマーを含むポリマーと、
疎水性アミン、金属イオン、または四級化合物を含む改質剤と、を含む処理剤を含有する、セルロース系材料を含む、処理済みセルロース系材料。
【請求項２】
前記改質セルロースポリマーが、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ヒプロメロースとも呼ばれる）、メチルエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ナトリウムカルボキシメチルセルロース若しくは架橋ナトリウムカルボキシメチルセルロース（クロスカルメロースナトリウムとも呼ばれる）、セルロースガム、またはセルロースゲル、及びそれらの誘導体を含む、請求項１に記載の処理済みセルロース系材料。
【請求項３】
前記ポリマーが、前記改質セルロースポリマーに加えて１つ以上のポリマーを含む、請求項１または２に記載の処理済みセルロース系材料。
【請求項４】
前記ポリマーが、セルロースのグラフトコポリマーである、請求項１または２に記載の処理済みセルロース系材料。
【請求項５】
前記疎水性アミンが、Ｎ−メチルＮ−ヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルｎ−ヘキシルアミン、ｎ−オクチルアミン、ｎ−デシルアミンｎ−ドデシルアミン、Ｎ−メチルシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルシクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、ココアミン、オレイルアミン、ステアリルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル置換脂肪アミン、フェネチルアミン、タローアミン、またはこれらの混合物を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の処理済みセルロース系材料。
【請求項６】
前記金属イオンが、二価金属イオン、三価金属イオン、四価金属イオン、またはこれらの混合物である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の処理済みセルロース系材料。
【請求項７】
前記四級化合物が、トリメチルソヤアルキル塩化アンモニウム、もしくはアルキルトリメチル塩化／臭化アンモニウム（ここで、アルキルはＣ１２、Ｃ１６、Ｃ１８、Ｃ１２、ココ、パルマシルであり得る）、またはジアルキルジメチル塩化／臭化アンモニウム（ここで、アルキルは−Ｃ８、Ｃ１０、Ｃ１２、Ｃ１６、Ｃ１８、水素化タローであり得る）、またはアルキルジメチルベンジル塩化／臭化アンモニウム（ここで、アルキルはＣ１２、Ｃ１４、Ｃ１６、Ｃ１８、ココであり得る）、あるいはこれらの混合物である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の処理済みセルロース系材料。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の処理済みセルロース系材料、及び前記処理剤が、アルカリ金属、アンモニア、またはこれらの有機誘導体によって中和された脂肪酸を更に含む。
【請求項９】
（１）前記セルロース系材料に前記ポリマーを含む分散液を含浸させること、及び（２）前記セルロース系材料に前記改質剤を含浸させることにより調製される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の処理済みセルロース系材料。
【請求項１０】
１つ以上の添加剤を更に含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の処理済みセルロース系材料。
【請求項１１】
処理済みセルロース系材料の調製方法であって、
（ａ）セルロース系材料を提供することと、
（ｂ）前記セルロース系材料にポリマーを含む分散液を含浸させることを含む、第１の処理プロトコルであって、前記ポリマーが、改質セルロースポリマーを含む、第１の処理プロトコルと、
（ｃ）前記セルロース系材料に改質剤を含浸させることを含む、第２の処理プロトコルであって、前記改質剤が、疎水性アミン、金属イオン、または四級化合物を含む、第２の処理プロトコルと、を含む、方法。
【請求項１２】
前記第１の処理プロトコルの前記含浸が、周囲圧力より高いまたは低い圧力下で行われる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記改質セルロースポリマーが、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ヒプロメロースとも呼ばれる）、メチルエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ナトリウムカルボキシメチルセルロース若しくは架橋ナトリウムカルボキシメチルセルロース（クロスカルメロースナトリウムとも呼ばれる）、セルロースガム、またはセルロースゲル、及びそれらの誘導体を含む、請求項１１または１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
セルロース系材料などの多孔質材料は、セルロース系材料の物理的特性を維持するのを補助するために、カビの発生、病害虫、腐敗、及び水の含浸から保護する必要がある。かかるセルロース系材料の一例は、木材である。セルロース系材料を保存するための様々な処理剤及び保存方法が知られている。
【０００２】
現代の保存方法は典型的に、処理剤を用いてセルロース系材料を圧力処理することを含む。圧力処理により、典型的には、処理剤がセルロース系材料の多孔質構造全体に浸透することが可能となる。処理剤は典型的に、セルロース系材料に所望の物理的特性を与えるように選択された化学化合物である。例えば、耐水性を付加し、かつセルロース系材料の寸法安定性を改善する処理剤が求められる。木材は、水中でその重量の１００％もの量を吸収することができ、これにより木材は膨張し、蒸発により水分を失った後、木材は収縮する。この水吸収／蒸発プロセスは不均一であり、木材内で内部ストレスを創出し、割裂、歪み、反り、曲り、ねじれ、幅反り等をもたらす。また、水はセルロース系材料を劣化させる昆虫または真菌類等の生物の経路として働き得る。
【０００３】
シロアリは、木材被害の原因となる最も重要な昆虫群のうちの１つである。シロアリ被害を軽減するために、元々丈夫な木材種の使用、保存処理、及び加工木材製品が使用されてきた。しかしながら、丈夫な木材の利用可能性が限られていること、保存剤が効果をもたらすには高い重量増加率が必要とされること、及び加工木材の外観が「不自然」であることにより、シロアリ抵抗性に対する改善された技術の要求が望ましい。シロアリ抵抗性及び寸法安定性を木材に提供する技術が非常に望ましい。
【０００４】
昆虫を忌避するか、または真菌類／カビの形成を最小限にするか、またはセルロース系材料の全体的な耐久性を改善する処理剤が求められる。更に、処理剤は、耐風性、紫外線放射抵抗性、高温安定性及び低温安定性、病害虫抵抗性、防黴性、耐火性、及びセルロース系材料の物理的特性に影響し得る他の問題を改善してもよい。
【０００５】
セルロース系材料用の改善された処理剤が所望されている。
【発明の概要】
【０００６】
本開示は、複数の孔を画定する多孔質構造を有するセルロース系材料であって、該孔の少なくとも一部が、改質セルロースポリマーを含むポリマーと、疎水性アミン、金属イオン、または四級化合物を含む改質剤と、を含む処理剤を含有する、セルロース系材料を含む、処理済みセルロース系材料について説明する。
【０００７】
本開示は更に、（ａ）セルロース系材料を提供することと、（ｂ）セルロース系材料に、ポリマーを含む分散液を含浸させることを含む、第１の処理プロトコルであって、該ポリマーが、改質セルロースポリマーを含む、第１の処理プロトコルと、（ｃ）セルロース系材料に改質剤を含浸させることを含む、第２の処理プロトコルであって、該改質剤が、疎水性アミン、金属イオン、または四級化合物を含む、第２の処理プロトコルと、を含む、処理済みセルロース系材料の調製方法について説明する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書で使用される場合、「多孔質材料」という用語は、孔または他の通路を通って流体が通過移動することができるように浸透性である材料を指す。多孔質材料の例として、セルロース系材料、石、コンクリート、セラミック、及びこれらの派生物が挙げられる。本明細書で使用される場合、「セルロース系材料」という用語は、構造的構成要素としてセルロースを含む材料を指す。セルロース系材料の例として、木材、紙、織物、縄、削片板、並びに他の生物材料及び合成材料が挙げられる。本明細書で使用される場合、「木材」という用語は、無垢材、及び全ての木材複合材料、例えば、チップボード、加工木材製品等を含む。セルロース材料は一般に、複数の孔を画定する多孔質構造を有する。
【０００９】
「処理済みセルロース系材料」とは、セルロース系材料の特性を改質するために処理剤で処理されたセルロース系材料である。処理剤により改質される特性として、疎水性、寸法安定性、耐菌性、防黴性、害虫抵抗性、硬度、表面の外観、紫外線安定性、耐火性、及び塗装性の増大が挙げられ得るが、これらに限定されない。セルロース系材料の疎水性を増大させると、水分の吸収及び蒸発速度を低減させ、これにより膨張及び収縮の内部ストレスを低減させることにより、他の付随的な利益を提供することができる。
【００１０】
「処理剤」とは、セルロース系材料と混合された場合、セルロース系材料の特性を改質する物質である。ある場合、処理剤は、ポリマー及び改質剤の両方を含む。ある場合、処理剤は、ポリマー及び乳化剤の両方を含む。ある場合、処理剤は、ポリマー、乳化剤、及び改質剤を含む。
【００１１】
処理剤は、セルロース系材料に塗布される。セルロース系材料に処理剤を塗布する方法の１つに、圧力処理を用いた含浸がある。ある場合、ポリマーは、分散液の一部としてセルロース系材料に塗布される。はけ塗り塗装、コーティング、噴霧、浸漬、液浸、及び押出し等の処理剤を塗布する他の方法が、既知である。一旦塗布されると、処理剤は、セルロース系材料の孔の少なくとも一部に浸透する。
【００１２】
本明細書で使用される場合、「ポリマー」という用語は、１つ以上の種類のモノマーから形成される分子を指す。ポリマーは、コポリマー、またはコポリマー及びポリマーの混合物であり得る。本明細書で使用される場合、ポリマーとは、改質セルロースポリマーまたはセルロースのグラフトコポリマーである。グラフト共重合は、ポリマーの改質に通常使用される方法であり、ポリマーの物理的または化学的特性を改質するために使用される。グラフトは、主ポリマー骨格または基材に共有結合される側鎖を形成して、分岐構造を有するコポリマーを形成する。
【００１３】
ある場合、ポリマーは、改質セルロースポリマーを含む。ある場合、改質セルロースポリマーは、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ヒプロメロースとも呼ばれる）、メチルエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ナトリウムカルボキシメチルセルロース若しくは架橋ナトリウムカルボキシメチルセルロース（クロスカルメロースナトリウムとも呼ばれる）、セルロースガム、またはセルロースゲル、及びそれらの誘導体を含む。混合物中に存在する他の好適なポリマー及び／またはコポリマーとして、エラストマー、プラスチック、及び繊維が挙げられる。Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＥＴＨＯＣＥＬ（商標）などの商業的な改質セルロースポリマーが好適である。別の場合、ポリマーは、セルロースグラフトポリマーを含む。セルロースの疎水性を改善するために、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、スチレン、ブタジエン、イソブチルビニルエーテル、または酢酸ビニルなどの疎水性モノマーがセルロースの表面上にグラフトされ得る。
【００１４】
ある場合、ポリマーは、分散液の構成部分である。ある場合、分散液は、ポリマー、水、及び１つまたは２つ以上の有機溶媒を含む媒体である。ある場合、分散液は、ポリマー、乳化剤、及び水を含む媒体である。ある場合、分散液は、ポリマー、乳化剤、水、及び１つ以上の有機溶媒を含む媒体である。分散液は、分散液中の懸濁された粒子のサイズが、セルロース系材料の孔に浸透してセルロース系材料全体に分布されるのに好適であるように調製される。ある場合、分散液は、１つまたは２つ以上の添加剤も含む。ある場合、分散液中に存在する任意の固体は、安定な懸濁液中で保持され、分散液によりセルロース系材料の孔に輸送可能である。安定な分散液は、一旦形成されると、経時的なその特性における変化に抵抗し、したがってセルロース系材料の孔を浸透するのに好適である分散液である。ある場合、分散液の固形分は、１〜８０重量パーセントである。ある場合、有機溶媒は、含酸素溶媒、炭化水素溶媒、ハロゲン化溶媒、またはこれらの組み合わせである。ある場合、分散液は、室温で１０〜８００ｃＰの粘度を有する。好ましくは、分散液は、分散液が圧力処理によりセルロース系材料全体にわたって容易に浸透できる好適な粘度を有する。ある場合、分散液は、好ましい粘度を得るために、水などにより希釈され得る。
【００１５】
本明細書で使用される場合、「乳化剤」は、エマルジョンを安定させる水溶性ポリマー系材料である。使用に好適な乳化剤は、従来のアニオン性、カチオン性、非イオン性乳化剤、及びこれらの任意の実用的な組み合わせを含む。乳化剤は、分散液中にポリマー連続不均一組成物を形成する際に使用される。具体的には、乳化剤は、（ａ）水相とポリマー相の粘度の調和を助長し、それによりかかる相のエネルギー効率の良い混合を促進させる、（ｂ）界面張力を減少させ、それにより初期プロセスステップにおいて必要とされる混合エネルギーも減少させる、及び（ｃ）最終水性分散液を安定させるのに役立つ。特定のポリマーのかかる機能を行うために好適な乳化剤は、相溶性、界面張力、安定性を最終分散液に付与する能力などの従来の考慮に従って選択される。
【００１６】
水溶性ポリマー系乳化剤の例として、ポリビニルアルコール（好ましくは、少なくとも約５０，０００、特に少なくとも約１００，０００の分子量を有する）；一部加水分解された（例えば、約８５〜約９９パーセント加水分解された）ポリ酢酸ビニル（好ましくは、少なくとも約５０，０００、特に少なくとも約１００，０００の分子量を有する）；エチレンオキシド及びプロピレンオキシドのブロックコポリマー（「Ｐｌｕｒｏｎｉｃ」商品名シリーズ、及びＢＡＳＦ  Ｗｙａｎｄｏｔｔｅ，Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎにより市販されているものなど）；アラビアガム、トラガカントガム、デンプンなどの天然産物；メチルビニルエーテルのポリマー；ポリビニルピロリドン；アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、及び酢酸ビニル、スチレン、エチレン、プロピレンなどの共重合可能なモノマーを有するクロトン酸などのモノマー酸のビニル型コポリマーなどが挙げられる。
【００１７】
ある場合、乳化剤は、分散液の一部として含まれる。乳化剤は、ポリマーと混合された場合、ポリマーの少なくとも一部と相互作用する物質である。ある場合、乳化剤は、アルカリ金属、アンモニア若しくはその有機誘導体（アミンを含む）、例えば、オレイン酸、セバシン酸、またはこれらの塩により中和される脂肪酸である。
【００１８】
ある場合、処理剤は改質剤を含む。「改質剤」とは、ポリマーと混合された場合、ポリマーの少なくとも一部を改質する、及び／または分散液中の材料の少なくとも一部を改質する物質である。例えば、ポリマーが改質され得るか、または分散液の構成成分のうちの１つ（存在する場合、オレイン酸など）が改質され得る。
【００１９】
ある場合、改質剤は、疎水性アミン、例えば、一級、二級、または三級アミンである。ある場合、改質剤は疎水性アミン塩である。ある場合、疎水性アミンは１つのアミノ基のみを含有する。疎水性アミンは、直鎖状アミン、分岐脂肪族アミン、環状アミン、芳香族アミン、またはこれらの混合物などの任意の好適なアミンであり得る。アミンは、粘度がセルロース系材料の孔を浸透するのに十分に低く、十分な疎水性を提供するために６個以上の炭素原子を含有するように選択される。高粘度アミンまたは固体アミンの場合、溶媒、例えば、水、含酸素系溶媒、ハロゲン化溶媒、芳香族溶媒、または炭化水素が使用されてもよい。疎水性アミンの例として、Ｎ−メチルＮ−ヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルｎ−ヘキシルアミン、ｎ−オクチルアミン、ｎ−デシルアミンｎ−ドデシルアミン、Ｎ−メチルシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルシクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、ココアミン、オレイルアミン、ステアリルアミン、及びＮ，Ｎ−ジメチル置換脂肪アミンが挙げられる。ある場合、改質剤は、フェネチルアミンまたはタローアミンである。
【００２０】
ある場合、改質剤は、二価、三価、または四価の金属イオン、またはこれらの混合物を含む。好適な二価金属イオンの例として、Ｃａ２＋、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋、Ｂａ２＋、Ｆｅ２＋、Ｃｕ２＋、Ｓｎ２＋、Ｓ２＋、及びＮｉ２＋、またはこれらの混合物が挙げられる。好適な三価金属イオンの例として、Ｆｅ３＋、Ｂ３＋、Ｐ３＋、Ａｌ３＋、Ｃｕ３＋、Ｌａ３＋、Ｙ３＋、及びＧａ３＋、またはこれらの混合物が挙げられる。好適な四価金属イオンの例として、Ｓｉ４＋、Ｓ４＋、Ｔｉ４＋、Ｚｒ４＋、Ｓｎ４＋、Ｃｅ４＋、及びＨｆ４＋、またはこれらの混合物が挙げられる。
【００２１】
ある場合、改質剤は、四級アンモニウムカチオン及びアニオンを含む四級アンモニウム化合物であり、本明細書において四級化合物と称される。好適な四級アンモニウム化合物の例として、式Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４Ｎ＋Ｘ（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は独立して、直鎖状、分岐、環状、若しくはこれらの任意の組み合わせの飽和または不飽和である炭素置換基であり、Ｘはアニオンである）を有するものが挙げられるが、これに限定されない。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４の炭素原子の数の合計は、約８〜５０個の広い範囲である。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、アリール、またはこれらの任意の組み合わせであってもよく、アニオンＸは、クロリド、ブロミド、ヨード、ボレート、カーボネート、バイカーボネート、ニトライト、または、アセテート、ラウレート、もしくはステアレートなどのカルボキシレートであってもよい。好適な改質剤の例として、トリメチルソヤアルキル塩化アンモニウム、もしくはアルキルトリメチル塩化／臭化アンモニウム（ここで、アルキルはＣ１２、Ｃ１６、Ｃ１８、Ｃ１２、ココ、パルマシル（ｐａｌｍａｃｙｌ）であり得る）、またはジアルキルジメチル塩化／臭化アンモニウム（ここで、アルキルは−Ｃ８、Ｃ１０、Ｃ１２、Ｃ１６、Ｃ１８、水素化タローであり得る）、またはアルキルジメチルベンジル塩化／臭化アンモニウム（ここで、アルキルはＣ１２、Ｃ１４、Ｃ１６、Ｃ１８、ココであり得る）、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
【００２２】
処理剤は、セルロース系材料と混合される。ある場合、処理剤は、本明細書で説明するように、圧力処理によりセルロース系材料に導入される。別の場合、処理剤は、本分野で既知の他の技術、例えば、はけ塗り塗装、コーティング、浸漬、液浸、噴霧、及び押出しによりセルロース系材料に導入される。処理剤は、セルロース系材料の孔の少なくとも一部に含浸し、これにより、セルロース系材料の重量が増大する。ある場合、ポリマーは、セルロース系材料の重量を１〜８０パーセント増大させる（セルロース系材料の元の重量と比較したとき、及び６０℃以上で、少なくとも２時間セルロース系材料を乾燥させた後に計算されたとき）。ある場合、処理剤は、セルロース系材料の重量を５〜１００パーセント超増大させる（セルロース系材料の元の重量と比較したとき、及び６０℃以上で、少なくとも２時間セルロース系材料を乾燥させた後に計算されたとき）。
【００２３】
ある場合、処理剤は、１つまたは２つ以上の添加剤を含む。添加剤は、分散液の一部として、改質剤の一部として、含まれてもよく、またはそれらとは別に含まれてもよい。処理済みセルロース系材料に特性を付加することが知られている、難燃剤、分散剤、及び／または染料等の添加剤は好適である。例えば、添加剤は、有機化合物、金属化合物、または有機金属化合物であってよい。ある場合、添加剤は、分散液生成の補助のために使用される可塑剤である、エステル、例えば、セバシン酸ジブチルである。ある場合、添加剤は、ポリマーの木材への湿潤または浸透を改善する材料、例えば分散液中で安定な溶媒または界面活性剤（アニオン性、カチオン性、または非イオン性）である。添加剤の例として、溶媒、充填剤、増粘剤、乳化剤、分散剤、緩衝液、色素、浸透剤、帯電防止剤、臭い抑制剤、腐食抑制剤、保存剤、シリコン処理剤、レオロジー改質剤、沈降防止剤、抗酸化剤、他の架橋剤（例えばジオール及びポリオール）、蛍光増白剤、蝋、合一剤、殺生物剤、及び消泡剤が挙げられる。かかる蝋は、石油蝋、パラフィン蝋、天然蝋、または合成蝋、例えばポリエチレン蝋もしくは酸化ポリエチレン蝋、蜜蝋、または粗蝋を含んでよい。ある場合、処理剤は、例えば第二銅−アンモニア、第二銅−アミン、第二銅−アンモニア−アミン複合体、四級アンモニウム化合物、または他の系を含有する木材保存剤と共に使用してよい。例えば、処理剤は、アルカリ銅−四級アンモニウム（ＡＣＱ）保存剤系と共に使用してよい。また、処理剤は、亜鉛塩またはホウ素含有化合物を使用する木材保存技術と共に使用してもよい。任意に、殺虫剤、シロアリ殺虫剤、殺菌剤、及び防黴剤等の他の添加剤を処理剤に添加してもよい。ある場合、添加剤は、分散液の一部として含まれ、分散液により安定な懸濁液を形成する。ある場合、１つまたは２つ以上の界面活性剤が分散液に添加される。ある場合、セルロース系材料の表面でポリマーのゲル化を低減させる界面活性剤が選択される。ある場合、セルロース系材料中に含浸するポリマーの量を増大させる界面活性剤が選択される。例えば、好適な界面活性剤は、非イオン性、アニオン性、またはカチオン性であってよい。非イオン性界面活性剤の例として、アルコキシル化アルコール、アルコキシル化アルキルフェノール、脂肪酸エステル、アミン及びアミド誘導体、アルキルポリグルコシド、エチレンオキシド／プロピレンオキシドコポリマー、ポリオール及びアルコキシル化ポリオールが挙げられる。例えば、非イオン性界面活性剤は、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＴＥＲＧＩＴＯＬ（商標）Ｌ−６２である。アニオン性界面活性剤の例として、アルキル硫酸、アルキルエーテル硫酸、硫酸化アルカノールアミド、アルファオレフィンスルホン酸塩、リグニンスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、脂肪酸塩、及びリン酸エステルが挙げられる。カチオン性界面活性剤の例として、アルキルトリメチルアンモニウム塩が挙げられる。
【００２４】
ある場合、セルロース系材料は、圧力処理により処理済みセルロース系材料として調製される。セルロース系材料を圧力処理するために使用される圧力は、大気圧より高くてもよく、または低くてもよい。ある場合、圧力は周囲圧力より低く、例えば、０．０００１〜０．０９ＭＰａ（０．７５〜６７５ｍｍＨｇ）である。別の場合、圧力は周囲圧力より高く、例えば、０．１〜１．７ＭＰａ（７５０〜１２７５０ｍｍＨｇ）である。当該技術分野において既知の圧力処理プロセスがセルロース系材料に含浸させるのに好適であることが想定される。
【００２５】
ある場合、処理済みセルロース系材料は、少なくとも第１の処理プロトコル及び第２の処理プロトコルに従って調製される。ある場合、第１の処理プロトコルは、セルロース系材料にポリマーを含浸させることを含む。第１の処理プロトコルは、以下のステップ：（ａ）セルロース系材料を容器内に置くステップと、（ｂ）この容器を真空で５〜６０分間保持するステップと、（ｃ）この容器にポリマーを導入するステップと、（ｄ）この容器を１．０３ＭＰａまで５〜６０分間加圧するステップと、（ｅ）余分なポリマーを排水するステップと、（ｆ）任意に余分なポリマーを真空により除去するステップと、（ｇ）セルロース系材料を２０〜６０℃で２４〜４８時間乾燥させるステップのうちの１つ以上を含む。ある場合、ポリマーは分散液の一部である。
【００２６】
ある場合、第１の処理プロトコルの産物は、実質的に、セルロース系材料に改質剤を含浸させる第２の処理プロトコルに従い調製される。ある場合、第２の処理プロトコルは、以下のステップ：（ａ）第１の処理プロトコルに従って調製したセルロース系材料を容器内に置くステップと、（ｂ）この容器に改質剤を導入するステップと、（ｃ）この容器を真空または増加した圧力のいずれかで５〜６０分間保持するステップと、（ｄ）任意に余分な改質剤を真空により除去するステップと、（ｅ）セルロース系材料を６０℃で２４〜４８時間乾燥させるステップのうちの１つ以上を含む。
【００２７】
いくつかの乾燥ステップは、ある範囲の温度で行ってよく、これにより乾燥ステップの時間は温度に比例する。好適な風乾温度は、室温（およそ２０℃）〜１８０℃の間である。乾燥は、空気中、窒素中、または他の好適な大気中で行ってよい。
【００２８】
米国木材保存協会の標準Ｅ４−１１手順（圧力処理木材の撥水性の標準試験方法）に従って、処理済みセルロース系材料の撥水性を測定するために、水浸試験を使用する。水浸試験は、最初に、本明細書で説明するように調製した処理済みセルロース系材料を含む処理済み薄片、及び未処理のセルロース系材料を含む対照薄片の両方を提供することと；第２に、処理済み薄片及び対照薄片の両方の切線方向寸法を測定して、初期切線方向寸法（Ｔ１）を提供することと（ここで、切線方向寸法は、セルロース系材料の木目の方向に対して垂直である）；第３に、処理済み薄片及び対照薄片の両方を６５±３％相対湿度及び２１±３℃に維持した調節チャンバーに、一定重量に達するまで入れることと；第４に、処理済み薄片及び対照薄片の両方を蒸留水中に２４±３℃で３０分間浸漬することと；第４に、水から除去後に処理済み薄片及び対照薄片の両方の切線方向寸法を測定して、後切線方向寸法（Ｔ２）を提供することと；を含む。
【００２９】
各個々の薄片（処理済み薄片及び対照薄片の両方）についての膨張率（Ｓ）は、以下のように計算される：
【００３０】
【数１】
2018502742.tif 000002
【００３１】
本明細書中の各実施例では、対照薄片の膨張率は４．７％である。
【００３２】
処理済みセルロース系材料に撥水特性を付加することにおける処理剤の有効性を決定するために、撥水効率（ＷＲＥ）を使用する。ＷＲＥは、以下のように計算される：
【００３３】
【数２】
2018502742.tif 000003
【００３４】
Ｓ１は、非処理薄片の膨張率を指し、Ｓ２は、処理済み薄片の膨張率を指す。Ｅ４−１１によると、ほとんどの屋外用途のためには、最低限７５％のＷＲＥが好ましい。対照薄片のＷＲＥは０％である。
【００３５】
Ｓｈｏｒｅ（Ｄｕｒｏｍｅｔｅｒ）試験に従って、Ｄ型Ｄｕｒｏｍｅｔｅｒ（３０°円錐、１．４０ｍｍ直径、２．５４ｍｍ延長、４４．４８Ｎばね力）を用いて、処理済みセルロース系材料の硬度を測定する。Ｄ型Ｄｕｒｏｍｅｔｅｒを用いて、セルロース系材料を硬質平面上に置き、硬度計の脚部をセルロース系材料に対して所与のばね力で押すことにより、硬度を測定する。硬度値は、セルロース系材料との接触の１秒以内にＤｕｒｏｍｅｔｅｒ上の計器から記録される。セルロース系材料の１試料当たり少なくとも５回の硬度試験を行った。本明細書で報告した硬度値は、所与のセルロース系材料について行った試験の平均である。未処理のサザンイエローパイン対照薄片の硬度値は約４０である。
【００３６】
以下の実施例及び比較例では２つのエチルセルロース分散液Ａ及びＢを使用する。以下の実施例では本開示のある特定の態様を例示するが、本開示の範囲は以下の実施例に限定されない。
【００３７】
水性エチルセルロース分散液Ａ及びＢは、表Ｉ及びＩＩに記載される構成成分及び条件を用いて、以下の一般手順を用いて調製される。類似する分散液は、Ｃｏｌｏｒｃｏｎにより商標名ＳＵＲＥＬＥＡＳＥ（商標）で販売されている。
【００３８】
表Ｉに列記される構成成分１〜３は、表Ｉに示されるグラム／分（ｇ／ｍｉｎ）単位の供給速度で、必要に応じて、速度制御供給機または容積式液体ポンプを使用して、直径２５ｍｍの二軸押出機に供給される。構成成分１〜３は、押出機を通して送られ、溶融されて、液体溶融材料を形成する。押出機の温度プロファイルは、表ＩＩの「ポリマー溶融域」列に列記される温度に増加される。水及び中和剤を一緒に混合し、初期の水導入部位で中和するために、表Ｉ（ベース／界面活性剤）に示される速度で押出機に供給する。希釈水は、表ＩＩに示される速度で容積式ポンプを介して押出機に供給される。押出機の速度は、表ＩＩに記録されるように、両場合とも４７０ｒｐｍである。押出機の出口で、押出機のバレル内部の圧力を、蒸気形成を低減するのに適した圧力に調節するために、背圧調節装置を使用する（一般に、圧力は約２ＭＰａ〜約４ＭＰａの範囲である）。
【００３９】
分散液産物を押出機から除去する。分散液を２００マイクロメートル（μｍ）フィルタを通して濾過する。得られた濾過した分散液は重量パーセント（ｗｔ％）で測定された固形分を有し、分散液の固体粒子はマイクロメートルで測定され、表ＩＩに記録された容積平均粒径（Ｖｍｅａｎ  Ｐ．Ｓ．）を有する。分散液の固形分は、赤外固形分析器を使用して測定され、分散液の固体粒子の粒径は、ＣＯＵＬＴＥＲ（登録商標）ＬＳ−２３０粒径分析器（Ｂｅｃｋｍａｎ  Ｃｏｕｌｔｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能である）を使用して測定される。分散液の固体粒子の固形分及び平均粒径（ＰＳ）は表ＩＩに記載される。
【００４０】
【表Ｉ】
2018502742.tif 000004
【００４１】
【表ＩＩ】
2018502742.tif 000005
【００４２】
実施例１
松材薄片（サザンイエローパイン、４ｃｍ×２ｃｍ×０．５ｃｍ）をおもし（ここではリングを使用する）によりＰａｒｒ反応器の底で保持する。反応器圧力を真空に３０分間設定する。２０重量％固体濃度のエチルセルロース分散液Ａ（上述のように調製された）及び８０重量％の水を含む８０ｍｌの分散液を、反応器に導入する。次いで、窒素下で反応器圧力を１．０３ＭＰａに６０分間設定する。その後、薄片をオーブン内に入れ、６０℃で４８時間風乾させる。薄片をおもしにより反応器の底で保持する。反応器に十分なフェネチルアミン（ＰＥＡ）を充填して、薄片を沈める。反応器圧力を真空に６０分間設定する。その後、薄片をオーブン内に入れ、６０℃で４８時間風乾させ、これにより処理済み薄片を得る。処理済み薄片及び対照薄片を、各々、Ｅ４−１１手順に従ってプロセスする。薄片の膨張率は０．０１９％であり、薄片のＷＲＥは９９．６％である。処理済み薄片の硬度は、Ｄ型Ｄｕｒｏｍｅｔｅｒを用いて測定すると、４５である。
【００４３】
実施例２
松材薄片（サザンイエローパイン、４ｃｍ×２ｃｍ×０．５ｃｍ）をおもし（ここではリングを使用する）によりＰａｒｒ反応器の底で保持する。反応器圧力を真空に３０分間設定する。２０重量％固体濃度のエチルセルロース分散液Ｂ（上述のように調製された）及び８０重量％の水を含む８０ｍｌの分散液を、反応器に導入する。次いで、窒素下で反応器圧力を１．０３ＭＰａに６０分間設定する。その後、薄片をオーブン内に入れ、６０℃で４８時間風乾させる。薄片をおもしにより反応器の底で保持する。反応器に十分なフェネチルアミン（ＰＥＡ）を充填して、薄片を沈める。反応器圧力を真空に６０分間設定する。その後、薄片をオーブン内に入れ、６０℃で４８時間風乾させ、これにより処理済み薄片を得る。処理済み薄片及び対照薄片を、各々、Ｅ４−１１手順に従ってプロセスする。薄片の膨張率は０．６７％であり、薄片のＷＲＥは８５．９％である。処理済み薄片の硬度は、Ｄ型Ｄｕｒｏｍｅｔｅｒを用いて測定すると、４７である。
【００４４】
比較例１
松材薄片（サザンイエローパイン、４ｃｍ×２ｃｍ×０．５ｃｍ）をおもし（ここではリングを使用する）によりＰａｒｒ反応器の底で保持する。反応器圧力を真空に３０分間設定する。２０重量％固体濃度のエチルセルロース分散液Ａ（上述のように調製された）及び８０重量％の水を含む８０ｍｌの分散液を、反応器に導入する。次いで、窒素下で反応器圧力を１．０３ＭＰａに６０分間設定する。その後、薄片をオーブン内に入れ、６０℃で４８時間風乾させ、これにより処理済み薄片を得る。処理済み薄片及び対照薄片を、各々、Ｅ４−１１手順に従ってプロセスする。薄片の膨張率は５．８％であり、処理済み薄片のＷＲＥは−２３％である。処理済み薄片の硬度は、Ｄ型Ｄｕｒｏｍｅｔｅｒを用いて測定すると、５０である。
【００４５】
比較例２
松材薄片（サザンイエローパイン、４ｃｍ×２ｃｍ×０．５ｃｍ）をおもし（ここではリングを使用する）によりＰａｒｒ反応器の底で保持する。反応器圧力を真空に３０分間設定する。２０重量％固体濃度のエチルセルロース分散液Ｂ（上述のように調製された）及び８０重量％の水を含む８０ｍｌの分散液を、反応器に導入する。次いで、窒素下で反応器圧力を１．０３ＭＰａに６０分間設定する。その後、薄片をオーブン内に入れ、６０℃で４８時間風乾させ、これにより処理済み薄片を得る。処理済み薄片及び対照薄片を、各々、Ｅ４−１１手順に従ってプロセスする。薄片の膨張率は６．５％であり、処理済み薄片のＷＲＥは−３８％である。処理済み薄片の硬度は、Ｄ型Ｄｕｒｏｍｅｔｅｒを用いて測定すると、４６である。
【００４６】
本実施例は、セルロース系材料が、ポリマー及び改質剤の両方を含む処理剤で処理される場合、好ましいＷＲＥ結果が得られることを例示する。本比較例は、改質剤を使用せずに行われ、実施例よりも好ましくないＷＲＥ結果であり、改質剤の重要性を例示する。
【手続補正書】
【提出日】平成28年5月13日(2016.5.13)
【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】
複数の孔を画定する多孔質構造を有するセルロース系材料であって、前記孔の少なくとも一部が、
改質セルロースポリマーを含むポリマーと、
Ｎ−メチルＮ−ヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルｎ−ヘキシルアミン、ｎ−オクチルアミン、ｎ−デシルアミンｎ−ドデシルアミン、Ｎ−メチルシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルシクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、ココアミン、オレイルアミン、ステアリルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル置換脂肪アミン、フェネチルアミン、タローアミン、またはこれらの混合物を含む、疎水性アミンを含む改質剤と、を含む処理剤を含有する、セルロース系材料を含む、処理済みセルロース系材料。
【請求項２】
前記改質セルロースポリマーが、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ヒプロメロースとも呼ばれる）、メチルエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ナトリウムカルボキシメチルセルロース若しくは架橋ナトリウムカルボキシメチルセルロース（クロスカルメロースナトリウムとも呼ばれる）、セルロースガム、またはセルロースゲル、及びそれらの誘導体を含む、請求項１に記載の処理済みセルロース系材料。
【請求項３】
前記ポリマーが、前記改質セルロースポリマーに加えて１つ以上のポリマーを含む、請求項１または２に記載の処理済みセルロース系材料。
【請求項４】
前記ポリマーが、セルロースのグラフトコポリマーである、請求項１または２に記載の処理済みセルロース系材料。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の処理済みセルロース系材料、及び前記処理剤が、アルカリ金属、アンモニア、またはこれらの有機誘導体によって中和された脂肪酸を更に含む。
【請求項６】
（１）前記セルロース系材料に前記ポリマーを含む分散液を含浸させること、及び（２）前記セルロース系材料に前記改質剤を含浸させることにより調製される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の処理済みセルロース系材料。
【請求項７】
１つ以上の添加剤を更に含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の処理済みセルロース系材料。
【請求項８】
処理済みセルロース系材料の調製方法であって、
（ａ）セルロース系材料を提供することと、
（ｂ）前記セルロース系材料にポリマーを含む分散液を含浸させることを含む、第１の処理プロトコルであって、前記ポリマーが、改質セルロースポリマーを含む、第１の処理プロトコルと、
（ｃ）前記セルロース系材料に改質剤を含浸させることを含む、第２の処理プロトコルであって、前記改質剤が、疎水性アミンを含む、第２の処理プロトコルと、を含み、前記疎水性アミンが、Ｎ−メチルＮ−ヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルｎ−ヘキシルアミン、ｎ−オクチルアミン、ｎ−デシルアミンｎ−ドデシルアミン、Ｎ−メチルシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルシクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、ココアミン、オレイルアミン、ステアリルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル置換脂肪アミン、フェネチルアミン、タローアミン、またはこれらの混合物を含む、方法。
【請求項９】
前記第１の処理プロトコルの前記含浸が、周囲圧力より高いまたは低い圧力下で行われる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記改質セルロースポリマーが、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ヒプロメロースとも呼ばれる）、メチルエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ナトリウムカルボキシメチルセルロース若しくは架橋ナトリウムカルボキシメチルセルロース（クロスカルメロースナトリウムとも呼ばれる）、セルロースガム、またはセルロースゲル、及びそれらの誘導体を含む、請求項８または９に記載の方法。
【国際調査報告】
2018502742.tif 000006
2018502742.tif 000007
2018502742.tif 000008
2018502742.tif 000009