(57)【要約】  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を含む、処理済みセルロース系材料を説明し、それらの孔の少なくとも一部は、オレフィン−カルボン酸コポリマーを含むポリマーと、エポキシを含む改質剤と、を含む処理剤を含有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理済みセルロース系材料であって、
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を含み、前記孔の少なくとも一部が処理剤を含有し、前記処理剤が、
オレフィン−カルボン酸コポリマーを含むポリマーと、
エポキシを含む改質剤と、を含む、処理済みセルロース系材料。
【請求項２】
前記コポリマーの前記カルボン酸基の少なくとも一部が中和されている、請求項１に記載の処理済みセルロース系材料。
【請求項３】
前記オレフィン−カルボン酸コポリマーが、重合形態で、エチレン、プロピレン、ｌ−ブテン、３−メチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、１−ヘプテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、ブタジエン、スチレン、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、またはこれらの混合物を含む群から選択されるモノマーを含む、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】
前記オレフィン−カルボン酸コポリマーが、重合形態で、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、またはこれらの混合物を含む群から選択される、カルボン酸モノマーを含む、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５】
前記ポリマーが、前記オレフィン−カルボン酸コポリマーに加えて１つ以上のポリマーを含む、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】
前記改質剤が、芳香族または脂肪族のグリシジルエーテルもしくはグリシジルアミン、または脂環式エポキシである、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】
前記改質剤が、多価アルコールのポリグリシジルエーテル、多価フェノールのポリグリシジルエーテル、ポリグリシジルアミン、ポリグリシジルアミド、ポリグリシジルイミド、ポリグリシジルヒダントイン、ポリグリシジルチオエーテル、エポキシ化脂肪酸、エポキシ化乾性油、エポキシ化ポリオレフィン、エポキシ化ジ−不飽和酸エステル、エポキシ化不飽和ポリエステル、またはこれらの混合物を含む、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】
前記ポリマーがエチレン−アクリル酸コポリマーであり、前記改質剤が固形または液状エポキシ樹脂の水性分散液である、請求項１〜７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９】
前記方法が、前記セルロース系材料に前記ポリマー及び前記改質剤の両方を含浸させることを含む、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の調製方法。
【請求項１０】
前記処理剤が、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、エポキシ樹脂を含む改質剤を含浸させることを含む第１の処理プロトコルと、
（ｃ）前記セルロース系材料に、オレフィン−カルボン酸コポリマーを含むポリマーを含む水性分散液を含浸させることを含む第２の処理プロトコルと、を含む、調製方法。
【請求項１２】
前記第１の処理プロトコルの前記含浸が、環境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】
前記改質剤が、多価アルコールのポリグリシジルエーテル、多価フェノールのポリグリシジルエーテル、ポリグリシジルアミン、ポリグリシジルアミド、ポリグリシジルイミド、ポリグリシジルヒダントイン、ポリグリシジルチオエーテル、エポキシ化脂肪酸、エポキシ化乾性油、エポキシ化ポリオレフィン、エポキシ化ジ−不飽和酸エステル、エポキシ化不飽和ポリエステル、またはこれらの混合物を含む、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
ステップ（ｂ）及び（ｃ）が、同時に行われる、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
ステップ（ｃ）が、ステップ（ｂ）の前に行われる、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
多孔質材料、例えばセルロース系材料は、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、処理剤を伴ってセルロース系材料を圧力処理することを含む。圧力処理は典型的に、処理剤がセルロース系材料の多孔質構造全体をとおして浸透することを可能にする。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、硬度を増大させ、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対象である。木材は、水中でその重量の１００％と同じ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、巾反り等をもたらす。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、木材の損傷の原因となる、最も重要な昆虫群のうちの１つである。シロアリの被害を軽減するために、天然に耐久性を有する木材種の使用、防腐処理、及びエンジニアリングウッド製品が用いられてきた。しかしながら、シロアリ耐久性のために改善された技術への必要性が、耐久性を有する木材の限定された利用度のために望ましく、高い割合の重量増加が、効能、エンジニアリングウッドの「不自然な」見た目を提供するために、防腐剤に必要とされている。シロアリ耐久性及び寸法安定性を木材に付与する技術が、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対象である。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することができる。
【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を含む、処理済みセルロース系材料を説明し、孔の少なくとも一部は、オレフィン−カルボン酸コポリマーを含むポリマーと、エポキシを含む改質剤と、を含む処理剤を含有する。
【０００７】
本開示は、セルロース系材料を提供することと、セルロース系材料に、エポキシ樹脂を含む改質剤を含浸させることを含む第１の処理プロトコルと、セルロース系材料に、オレフィン−カルボン酸コポリマーを含むポリマーを含む水性分散液を含浸させることを含む第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を調製するための方法を更に説明する。
【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。多孔質材料の例は、セルロース系材料である。多孔質材料の他の例としては、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は、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、木材とは、無垢材及び全ての木材複合材料（例えば合板、エンジニアリングウッド製品等）を含む。セルロース系材料は一般的に、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」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、寸法安定性等の他の付随的な利益を提供することができる。
【００１０】
「処理剤」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。処理剤は、セルロース系材料に適用される。セルロース系材料に処理剤を適用する１つの方法は、圧力処理を用いた含浸による。ある場合、ポリマーは、水性分散液の部分としてセルロース系材料に適用される。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適用する他の方法が、既知である。一旦適用されると、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。
【００１１】
本明細書で使用される場合、ポリマーは、１つ以上の種類のモノマーから形成される分子を指す。ポリマーは好ましくは、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る。本明細書で使用される場合、コポリマーは、知られるとおり、交互コポリマー、周期コポリマー、統計コポリマー、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、グラフトコポリマー、または他のコポリマーを指してよい。本明細書で使用される場合、コポリマーは、２つまたはそれ以上のモノマーを合体させることにより形成されるポリマーを指す。コポリマーの例としては、バイポリマー、ターポリマー、テトラポリマー、及び他の高次コポリマーが挙げられる。ある場合、ポリマーは、オレフィン−カルボン酸コポリマーを含む。ある場合、オレフィン−カルボン酸コポリマーは、重合形態では、エチレン、プロピレン、ｌ−ブテン、３−メチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、１−ヘプテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、ブタジエン、スチレン、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、またはこれらの混合物を含む群から選択されるモノマーを含む。ある場合、スチレンアクリル酸分散液、例えばＴｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＯｒｏｔａｎ（商標）ＣＡ−２００５は好適である。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。
【００１２】
ある特定の実施形態では、ポリマーは、コモノマーまたはグラフト化モノマーのいずれかとして極性基を有する、極性オレフィンポリマーを含む。本明細書で使用される場合、極性オレフィンポリマーは、１つ以上の極性基を含有するオレフィン（コ）ポリマーである。例示的な実施形態では、ポリマーは、例えば、コモノマーまたはグラフト化モノマーのいずれかとして極性基を有する、１つ以上の極性ポリオレフィンを含んでよい。極性基の例としては、カルボン酸、カルボン酸無水物、カルボン酸エステル、カルボン酸塩、及びカルボン酸アミドが挙げられる。例示的な極性ポリオレフィンとしては、エチレン／アクリル酸（ＥＡＡ）及びエチレン／メタクリル酸（ＥＭＡＡ）コポリマー、例えばＴｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている商標ＰＲＩＭＡＣＯＲ（商標）、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓから市販されているＮＵＣＲＥＬ（商標）、及びＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＥＳＣＯＲ（商標）として入手可能なものが挙げられるが、これらに限定されない。また、例示的なコポリマーとしては、エチレン／無水マレイン酸コポリマー、例えば商標ＡＭＰＬＩＦＹ（商標）ＧＲとしてＴｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているものが挙げられる。例示的なコポリマーとしては、エチレン／無水マレイン酸及びプロピレン／無水マレイン酸コポリマー、例えば商標ＬＩＣＯＣＥＮＥ（商標）としてＣｌａｒｉａｎｔ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｌｔｄ．から市販されているものが更に挙げられる。他の例示的な塩基性ポリマーとしては、エチレン／酢酸ビニルコポリマー、エチレン／アクリル酸エチル（ＥＥＡ）コポリマー、エチレン／メタクリル酸メチル（ＥＭＭＡ）コポリマー、及びエチレンアクリル酸ブチル（ＥＢＡ）コポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。
【００１３】
他のオレフィン−カルボン酸コポリマーもポリマーとして使用してよい。エステルもしくは無水物官能基を有するコポリマーを、カルボン酸に変換してもよく、またはポリマーは当業者に既知の方法により官能性カルボン酸塩の化学修飾に由来してもよい。また、ポリマーを修飾して、エステルまたはアミド等の他の官能基を形成することもできる。当業者は、いくつかの他の有用なポリマーも使用してよいことを認識するであろう。
【００１４】
一実施形態では、塩基性ポリマーは、例えば、エチレン／アクリル酸（ＥＡＡ）コポリマー、エチレン／メタクリル酸コポリマー（ＥＭＡＡ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される極性ポリオレフィンを含んでよい。ある場合、ポリマーは、エチレン／（メタ）アクリル酸コポリマーを単独で、または他のポリマーもしくはコポリマーとの混合物で含む。
【００１５】
本明細書で使用される場合、アクリル酸塩等の別の用語が続く「（メタ）」という用語の使用は、アクリル酸塩及びメタクリル酸塩の両方を指す。例えば、「（メタ）アクリル酸塩」という用語は、アクリル酸塩またはメタクリル酸塩のいずれかを指し、「（メタ）アクリル酸の」という用語は、「アクリル酸の」または「メタクリル酸の」のいずれかを指し、「（メタ）アクリル酸」という用語は、アクリル酸またはメタクリル酸のいずれかを指す。「（コ）ポリマー」という用語は、ポリマー及びコポリマーの両方を指す。
【００１６】
ある場合、ポリマーは、水性分散液（本明細書では水性分散液または水性ポリマー分散液として参照される）の構成部分である。ある場合、水性分散液は、ポリマー、水、及び１つ以上の有機溶媒を含む媒体である。水性分散液は、分散液中の懸濁された粒子の粒径が、セルロース系材料全体にわたる分布のためにセルロース系材料の孔を浸透するのに好適であるように調製される。ある場合、水性分散液は、１つ以上の添加剤も含む。ある場合、水性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、水性分散液によりセルロース系材料の孔に輸送可能である。ある場合、水性分散液の固体含有量は、１〜７５重量％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。
【００１７】
ポリマーのカルボン酸部分は、少なくとも部分的に安定な水性分散液を形成するために、中和剤で中和される。本明細書で使用される場合、中和剤は、カルボン酸との反応が可能性として塩の形成をもたらし得る任意の材料である。ある場合、中和剤は、アルカリ金属の水酸化物、アンモニア、またはこれらの有機誘導体（アミンを含む）から選択される。ある場合、中和剤は、強塩基または弱塩基である。例えば、中和剤は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、またはアンモニアもしくはアミン、例えばモノエタノールアミン（ＭＥＡ）、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、ジエチルエタノールアミンジエチルエタノールアミン（ＤＥＥＡ）、もしくはジメチルアミノエタノール（ＤＭＥＡ）であってよい。ＢＹＫ  ＵＳＡ  Ｉｎｃ．から市販されているＡＱＵＡＣＥＲ（商標）８８０４は、中和ＥＡＡ分散液の一例である。安定な分散液は、セルロース系材料の孔を浸透するのに好適な分散液である。中和剤は、ポリマーのカルボン酸基の少なくとも一部を中和する。本明細書で使用される場合、カルボン酸基の中和は、カルボン酸基の水素が移行される任意の反応を指す。ある場合、ポリマーのカルボン酸基の５〜１００モル％が中和剤により中和される。別の場合、カルボン酸基の１０〜８０モル％が中和剤により中和される。更に別の場合、カルボン酸基の２０〜７０モル％が中和剤により中和される。
【００１８】
改質剤は、ポリマーと混合され、セルロース系材料内に含侵された場合、セルロース系材料の特性を改善する物質である。ある場合、改質剤はエポキシ樹脂である。ある場合、エポキシ樹脂は、１つ以上の溶媒を伴う溶液中の液体として提供される。別の場合、エポキシ樹脂は、分散液（本明細書ではエポキシ分散液として参照される）中に懸濁された固体として提供される。好適な改質剤としては、２，２−ビス（ｐ−（２，３−エポキシプロポキシ）フェニル）プロパン及びビスフェノールＡジグリシジルエーテルが挙げられる。エポキシ分散液は、分散液中の懸濁された粒子の粒径が、セルロース系材料全体にわたる分布のためにセルロース系材料の孔を浸透するのに好適であるように調製される。
【００１９】
エポキシ樹脂は、少なくとも１つの隣接するエポキシ基を含有する化合物である。エポキシ樹脂は、飽和または不飽和、脂肪族、脂環式、芳香族、または複素環式であってよい。エポキシ樹脂は、置換されていてもよい。エポキシ樹脂はまた、単量体または重合体であってもよい。本発明において有用なエポキシ樹脂は、当業界で既知のエポキシ樹脂から選択されてもよい。
【００２０】
好適なエポキシ樹脂の例としては、多価アルコールのポリグリシジルエーテル、多価フェノールのポリグリシジルエーテル、ポリグリシジルアミン、ポリグリシジルアミド、ポリグリシジルイミド、ポリグリシジルヒダントイン、ポリグリシジルチオエーテル、エポキシ化脂肪酸、エポキシ化乾性油、エポキシ化ポリオレフィン、エポキシ化ジ−不飽和酸エステル、エポキシ化不飽和ポリエステル、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
【００２１】
特に好適なエポキシ樹脂は、多官能価アルコール、フェノール、脂環式カルボン酸、芳香族アミン、またはエピクロロヒドリンを伴うアミノフェノールの、反応生成物に基づく。いくつかの非限定的な実施形態としては、例えば、パラ−アミノフェノールの、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、及びトリグリシジルエーテルが挙げられる。他の好適なエポキシ樹脂としては、エピクロロヒドリンと、オルトクレゾールとの、及び、それぞれ、フェノールノボラックとの反応生成物が挙げられる。２つ以上のエポキシ樹脂の混合物を利用することもまた可能である。
【００２２】
本発明の本明細書で開示される実施形態で使用されるエポキシ樹脂は、異なってもよく、単独または２つ以上の組み合わせで使用されてもよい、従来の及び市販されているエポキシ樹脂を含む。ある場合、エポキシ樹脂は、液体エポキシ樹脂、例えば、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３３０、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３３１、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３３２、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３２４、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３３４、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３５４、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３８３、Ｄ．Ｅ．Ｒ．５８０、Ｄ．Ｅ．Ｎ．４３１、Ｄ．Ｅ．Ｎ．４３８、Ｄ．Ｅ．Ｒ．７３６、またはＤ．Ｅ．Ｒ．７３２エポキシ樹脂が使用されてもよい。ある場合、改質剤は固形または液状エポキシ樹脂の水性分散液であり、例えば、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから、商標ＯＵＤＲＡＳｐｅｒｓｅ（商標）の下で市販されているもの、例えば、ＯＵＤＲＡＳｐｅｒｓｅ（商標）ＷＢ  ３００１、ＯＵＤＲＡＳｐｅｒｓｅ（商標）ＷＢ  ４００１、ＯＵＤＲＡＳｐｅｒｓｅ（商標）ＷＢ  ６００１が使用されてもよい。エポキシ樹脂の混合物もまた使用されてもよい。
【００２３】
ある場合、本発明の組成物において有用なエポキシ樹脂は、任意の芳香族または脂肪族のグリシジルエーテルもしくはグリシジルアミン、または脂環式エポキシ樹脂を含む。しかしながら、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル及びその誘導体が特に好ましい。他のエポキシ樹脂は、ビスフェノールＦエポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、直鎖脂肪族エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノールＡエポキシ樹脂、及びこれらの組み合わせの群から選択され得るが、これらの群に限定される。
【００２４】
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（セルロース系材料の乾燥後に計算すると）１〜８０％増大させる。ある場合、処理剤−ポリマー及び改質剤の組み合わせ−は、セルロース系材料の重量を（セルロース系材料の乾燥後に計算すると）５〜１００％を超えて増大させる。
【００２５】
ある場合、処理剤は、１つ以上の添加剤を含む。添加剤は、水性分散液の部分として、改質剤の部分として、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、湿潤またはポリマーの木材への浸透を改善する材料、例えば水性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。添加剤の例としては、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、臭い物質、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。更に、添加剤は、１つ以上のエポキシ硬化剤、例えば、アミン、ケチミン、ポリアミノアミン、メルカプタン、無水物、ルイス酸、スルホン、またはフェノールを含んでよい。加えて、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、水性またはエポキシ分散液の部分として含まれ、分散液により安定な懸濁液を形成する。ある場合、１つ以上の界面活性剤が水性またはエポキシ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は、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ＴＥＲＧＩＴＯＬＴＭ  Ｌ−６２である。アニオン性界面活性剤の例としては、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。例えば、アニオン性界面活性剤は、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＤＯＷＦＡＸ（商標）Ｃ１０Ｌである。カチオン性界面活性剤の例としては、アルキルトリメチルアンモニ���ム塩が挙げられる。
【００２６】
硬化剤がエポキシ樹脂を重合することは既知である。硬化剤は、好ましくはエポキシ樹脂を、少なくとも部分的に重合する。本明細書で使用される場合、エポキシは、硬化したエポキシ樹脂、未硬化のエポキシ樹脂、または硬化したエポキシ樹脂と未硬化のエポキシ樹脂との混合物を指す。ある場合、セルロース系材料内の含侵に続くエポキシ樹脂の硬化速度を増大させるために、熱が適用されてもよい。硬化速度は、温度に比例する。ある場合、好適な硬化温度は室温〜１８０℃である。ある場合、水性分散液中で使用される中和剤は、エポキシ樹脂のための硬化剤としてもまた働き得る。セルロース系材料（本明細書では処理剤分散液として参照される）内の含侵の前に、水性分散液とエポキシ分散液とが混合される場合、含侵の前の硬化量を最小化するように注意を払う必要がある。硬化を遅延させる技術、例えば、処理剤分散液の温度を低下させること、及び／または処理剤分散液を調製することと木材を含侵させることとの間の時間を短縮することは当業界で既知である。ある場合、ポリマー分散液とエポキシ分散液との１：１（重量）の混合物は、４５℃で、混合の２４時間後に硬化（安定性ではない）を開始することが発見された。
【００２７】
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、大気圧よりも高いかまたは低くてよい。ある場合、この圧力は大気圧よりも低く、例えば、０．０００１〜０．０９ＭＰａ（０．７５〜６７５ｍｍＨｇ）である。別の場合、圧量は大気圧よりも高く、例えば、０．１〜１．７ＭＰａ（７５０〜１２７５０ｍｍＨｇ）である。当業界で既知の圧力処理プロセスが、セルロース系材料に処理剤を含侵させるために好適であることが想定される。
【００２８】
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。
【００２９】
ある場合、第１の処理プロトコルは、セルロース系材料に改質剤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、（ｂ）改質剤を容器に導入するステップ、（ｃ）真空または増大した圧力のいずれかで容器を５〜６０分間保持するステップ、（ｄ）任意に真空により、余分な改質剤を除去するステップ、（ｅ）セルロース系材料を、６０℃で２４〜４８時間、風乾させるステップ、のうちの１つ以上を含む。ある場合、改質剤はエポキシ分散液を含む。
【００３０】
ある場合、第２の処理プロトコルは、セルロース系材料にポリマーを含侵させることを含む。第２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、（ｂ）この容器を真空で５〜６０分間保持するステップ、（ｃ）この容器にポリマーを導入するステップ、（ｄ）この容器を１．０３ＭＰａまで５〜６０分間加圧するステップ、（ｅ）余分なポリマーを排水するステップ、（ｆ）任意に真空により余分なポリマーを除去するステップ、（ｇ）セルロース系材料を２０〜６０℃で２４〜４８時間風乾させるステップ、のうちの１つ以上を含む。ある場合、ポリマーは水性分散液の部分である。
【００３１】
ある場合、第２の処理プロトコルは、セルロース系材料に最初にポリマーを含侵させ、続いて改質剤を含侵させるために、第１の処理プロトコルの前に行われる。ある場合、第１の処理プロトコルは、セルロース系材料に最初に改質剤を含侵させ、続いてポリマーを含侵させるために、第２の処理プロトコルの前に行われる。さらなる場合、セルロース系材料は、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、（ｂ）この容器を真空で５〜６０分間保持するステップ、（ｃ）この容器にポリマー及び改質剤を導入するステップ、（ｄ）この容器を１．０３ＭＰａまで５〜６０分間加圧するステップ、（ｅ）余分なポリマー及び改質剤を排水するステップ、（ｆ）任意に真空により余分なポリマー及び改質剤を除去するステップ、（ｇ）セルロース系材料を２０〜６０℃で２４〜４８時間風乾させるステップ、のうちの１つ以上に従って、ポリマー及び改質剤で同時に含侵される。第１の処理プロトコル及び第２の処理プロトコルが同時に行われる場合、水性ポリマー分散液は、任意に処理剤分散液を調製するために、エポキシ分散液と予め混合されてもよい。
【００３２】
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、これにより風乾ステップの期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。
【００３３】
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、及び本明細書で説明する第２の処理プロトコルに従って処理したが、ただし水性分散液は蒸留水で置換された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。
【００３４】
ＤｏＮは、ポリマー中のカルボン酸官能基の中和度を指す。
【００３５】
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。
【００３６】
【数１】
2017519881.tif 000002
【００３７】
本明細書中の実施例の各々では、対照薄片の膨張率は４．７％である。
【００３８】
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。
【００３９】
【数２】
2017519881.tif 000003
【００４０】
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。任意の処理を伴わない原木のＷＲＥは０％である。
【００４１】
ショア（デュロメータ）硬度試験に従って、Ｄ型デュロメータ（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型デュロメータを用いて、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秒以内にデュロメータ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。非処理薄片の硬度値は４０である。
【００４２】
以下の実施例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。
【実施例１】
【００４３】
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％のＰＲＩＭＡＣＯＲ（商標）５９８０（ＭＥＡで６０％  ＤｏＮ、８．４ｐＨ、７４ｎｍの粒径）及び８０重量％の水を含む水性ポリマー分散液を調製する。６０重量％の分散固体及び４０重量％の水を含むエポキシ分散液（Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のＯＵＤＲＡＳｐｅｒｓｅ（商標）ＷＢ  ３００１）を調製する。５０重量％の水性ポリマー分散液及び５０重量％のエポキシ分散液を含む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２週間風乾させ、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。処理済み薄片の膨張率は１．６％であり、処理済み薄片のＷＲＥは６５％である。処理済み薄片の硬度は、Ｄ型デュロメータを用いて測定すると、５６である。
【実施例２】
【００４４】
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％のＰＲＩＭＡＣＯＲ（商標）５９８０（ＭＥＡで６０％  ＤｏＮ、８．４ｐＨ、７４ｎｍの粒径）及び８０重量％の水を含む水性ポリマー分散液を調製する。６０重量％の分散固体及び４０重量％の水を含むエポキシ分散液（Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のＯＵＤＲＡＳｐｅｒｓｅ（商標）ＷＢ  ３００１）を調製する。６７重量％の水性ポリマー分散液及び３３重量％のエポキシ分散液を含む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。処理済み薄片の膨張率は１．１％であり、処理済み薄片のＷＲＥは７６％である。処理済み薄片の硬度は、Ｄ型デュロメータを用いて測定すると、６２．５である。
【実施例３】
【００４５】
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％のＰＲＩＭＡＣＯＲ（商標）５９８０（ＭＥＡで６０％  ＤｏＮ、８．４ｐＨ、７４ｎｍの粒径）及び８０重量％の水を含む水性ポリマー分散液を調製する。Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のエポキシ液状樹脂Ｄ．Ｅ．Ｒ．３２４を、１：１の重量比で、水性ポリマー分散液と混合する。Ｄ．Ｅ．Ｒ．（商標）３２４液状エポキシ樹脂は、Ｃ１２−Ｃ１４脂肪族グリシジルエーテル改質ビスフェノールＡ系液状エポキシ樹脂である。５０重量％の水性ポリマー分散液及び５０重量％のエポキシ液状樹脂を含む８０ｍｌの混合物を、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２週間風乾させ、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。処理済み薄片の膨張率は０．４５％であり、処理済み薄片のＷＲＥは９０．３８％である。処理済み薄片の硬度は、Ｄ型デュロメータを用いて測定すると、５７．３である。
【実施例４】
【００４６】
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％のＰＲＩＭＡＣＯＲ（商標）５９８０（ＫＯＨで６０％  ＤｏＮ、９．５５ｐＨ、４．１ｎｍの粒径）及び８０重量％の水を含む水性ポリマー分散液を調製する。Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のエポキシ液状樹脂Ｄ．Ｅ．Ｒ．３２４を、１：１の重量比で、水性ポリマー分散液と混合する。Ｄ．Ｅ．Ｒ．（商標）３２４液状エポキシ樹脂は、Ｃ１２−Ｃ１４脂肪族グリシジルエーテル改質ビスフェノールＡ系液状エポキシ樹脂である。５０重量％の水性ポリマー分散液及び５０重量％のエポキシ液状樹脂を含む８０ｍｌの混合物を、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２週間風乾させ、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。処理済み薄片の膨張率は１．２％であり、処理済み薄片のＷＲＥは７４．０４％である。処理済み薄片の硬度は、Ｄ型デュロメータを用いて測定すると、５５．１である。
【実施例５】
【００４７】
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％のＰＲＩＭＡＣＯＲ（商標）５９８０（ＮＨ３で１００％  ＤｏＮ、９．１３ｐＨ、１１ｎｍの粒径）及び８０重量％の水を含む水性ポリマー分散液を調製する。Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のエポキシ液状樹脂Ｄ．Ｅ．Ｒ．３２４を、１：１の重量比で、水性ポリマー分散液と混合する。Ｄ．Ｅ．Ｒ．（商標）３２４液状エポキシ樹脂は、Ｃ１２−Ｃ１４脂肪族グリシジルエーテル改質ビスフェノールＡ系液状エポキシ樹脂である。５０重量％の水性ポリマー分散液及び５０重量％のエポキシ液状樹脂を含む８０ｍｌの混合物を、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２週間風乾させ、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。処理済み薄片の膨張率は０．５８％であり、処理済み薄片のＷＲＥは８７．７４％である。処理済み薄片の硬度は、Ｄ型デュロメータを用いて測定すると、５６．４である。
【実施例６】
【００４８】
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％のＰＲＩＭＡＣＯＲＴＭ５９８０（ＭＥＡで６０％  ＤｏＮ、８．４ｐＨ、７４ｎｍの粒径）及び８０重量％の水を含む水性ポリマー分散液を調製する。Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のエポキシ液状樹脂Ｄ．Ｅ．Ｒ．７３６を、１：１の重量比で、水性ポリマー分散液と混合する。Ｄ．Ｅ．Ｒ．７３６エポキシ樹脂は、エピクロロヒドリンとジプロピレングリコールとの液体反応生成物である。５０重量％の水性ポリマー分散液及び５０重量％のエポキシ液状樹脂を含む８０ｍｌの混合物を、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２週間風乾させ、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。処理済み薄片の膨張率は０．８５％であり、処理済み薄片のＷＲＥは８２．０％である。処理済み薄片の硬度は、Ｄ型デュロメータを用いて測定すると、５６．３である。
【実施例７】
【００４９】
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％のＰＲＩＭＡＣＯＲ（商標）５９８０（ＭＥＡで６０％  ＤｏＮ、８．４ｐＨ、７４ｎｍの粒径）及び８０重量％の水を含む水性ポリマー分散液を調製する。６０重量％の分散固体及び４０重量％の水を含むエポキシ分散液（Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のＯＵＤＲＡＳｐｅｒｓｅ（商標）ＷＢ  ３００１）を調製する。８０ｍｌのエポキシ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２週間風乾させる。８０ｍｌの水性ポリマー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２日間風乾させ、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。処理済み薄片の膨張率は２．４％であり、処理済み薄片のＷＲＥは４８．２％である。処理済み薄片の硬度は、Ｄ型デュロメータを用いて測定すると、５３である。
【００５０】
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を含有する場合、好ましいＷＲＥ結果が得られることを示す。
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月5日(2017.1.5)
【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】
処理済みセルロース系材料であって、
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を含み、前記孔の少なくとも一部が処理剤を含有し、前記処理剤が、
オレフィン−カルボン酸コポリマーを含むポリマーと、
エポキシを含む改質剤と、を含む、処理済みセルロース系材料。
【請求項２】
前記コポリマーの前記カルボン酸基の少なくとも一部が中和されている、請求項１に記載の処理済みセルロース系材料。
【請求項３】
前記オレフィン−カルボン酸コポリマーが、重合形態で、エチレン、プロピレン、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、１−ヘプテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、ブタジエン、スチレン、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、またはこれらの混合物を含む群から選択されるモノマーを含む、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】
前記改質剤が、多価アルコールのポリグリシジルエーテル、多価フェノールのポリグリシジルエーテル、ポリグリシジルアミン、ポリグリシジルアミド、ポリグリシジルイミド、ポリグリシジルヒダントイン、ポリグリシジルチオエーテル、エポキシ化脂肪酸、エポキシ化乾性油、エポキシ化ポリオレフィン、エポキシ化ジ−不飽和酸エステル、エポキシ化不飽和ポリエステル、またはこれらの混合物を含む、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５】
前記ポリマーがエチレン−アクリル酸コポリマーであり、前記改質剤が固形または液状エポキシ樹脂の水性分散液である、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】
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、エポキシ樹脂を含む改質剤を含浸させることを含む第１の処理プロトコルと、
（ｃ）前記セルロース系材料に、オレフィン−カルボン酸コポリマーを含むポリマーを含む水性分散液を含浸させることを含む第２の処理プロトコルと、を含む、調製方法。
【請求項７】
前記第１の処理プロトコルの前記含浸が、環境圧力より高いまたは低い圧力下で行われる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記改質剤が、多価アルコールのポリグリシジルエーテル、多価フェノールのポリグリシジルエーテル、ポリグリシジルアミン、ポリグリシジルアミド、ポリグリシジルイミド、ポリグリシジルヒダントイン、ポリグリシジルチオエーテル、エポキシ化脂肪酸、エポキシ化乾性油、エポキシ化ポリオレフィン、エポキシ化ジ−不飽和酸エステル、エポキシ化不飽和ポリエステル、またはこれらの混合物を含む、請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
ステップ（ｂ）及び（ｃ）が、同時に行われる、請求項６〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
ステップ（ｃ）が、ステップ（ｂ）の前に行われる、請求項６〜９のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
2017519881.tif 000004
2017519881.tif 000005