木材の干割れ防止剤
【課題】 環境に悪影響を与えることなく、木質材料の干割れを防止して寸法安定性を付与する安全性の高い木材の干割れ防止剤を提供することを課題とする。
【解決手段】 ポリカルボン酸と水性樹脂架橋剤とを含有する木材の干割れ防止剤により、上記の課題を解決する。
【解決手段】 ポリカルボン酸と水性樹脂架橋剤とを含有する木材の干割れ防止剤により、上記の課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木材の干割れ防止剤に関する。さらに詳しくは、木質材料の干割れを防止して寸法安定性を付与する木材の干割れ防止剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
原木から製材した木材は非常に水分を多く含んでいるため、乾燥過程で割れを生じる場合がある。また、建造物の施工途上に降雨による水濡れや日射、風による乾燥の繰り返しで乾燥材でも割れの発生する危険性が高い。このため、湿度を管理した乾燥室に木材を保管し乾燥を徐々に行う方法や、木材表面に樹脂エマルジョンを塗布することによって割れを防止する方法が提案されている。例えば、防腐成分および防蟻成分をラテックス樹脂エマルジョンに添加することによって得られ、界面活性剤の濃度が１０％以下であり、樹脂固形分が３０％以上で粘度１００ｍＰａ秒以上である木材の防腐防蟻および干割れ防止組成物が特許文献１で提案されている。また、ホルムアルデヒド、尿素、及びグリオキザールの初期縮合物に触媒を添加した後、木材中に含浸し、加熱硬化させる樹脂含浸による木材の表面硬化と寸法安定処理方法が特許文献２に記載されているが、ホルムアルデヒドを使用しているため安全性に問題がある。
【０００３】
一方、（Ａ）アルキルアンモニウム化合物の一種又は二種以上、（Ｂ）その水溶液が縮合ホモポリ酸塩、縮合へテロポリ酸塩、ポリカルボン酸塩、ポリホスホン酸塩からなる群より選ばれるポリ酸塩の一種又は二種以上を含有する木材用防腐組成物が特許文献３で提案されている。しかしながら、木材の干割れ防止や寸法安定性の付与に関する記載はない。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２９７２０８号公報
【特許文献２】特公平６−６７５６４号公報
【特許文献３】特開昭５８−１８８６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、環境に悪影響を与えることなく、木質材料の干割れを防止して寸法安定性を付与する安全性の高い木材の干割れ防止剤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】
【０００６】
本発明者は、ポリカルボン酸と水性樹脂架橋剤を含有することにより、木質材料の干割れを防止して寸法安定性を付与できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【０００７】
かくして本発明によれば、ポリカルボン酸と水性樹脂架橋剤とを含有する木材の干割れ防止剤が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の木材の干割れ防止剤は、環境に悪影響を与えることなく、伐採後の原木、丸太、更に加工された角柱、円柱、板状製材等あらゆる形態の木材の干割れを防止して、寸法安定性を付与できることから産業上極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の木材の干割れ防止剤として含有するポリカルボン酸としては、クエン酸、テトラカルボン酸、フタル酸などが挙げられる。このうち、クエン酸、テトラカルボン酸が容易に製剤化できる点で好ましい。
【００１０】
本発明の木材の干割れ防止剤として含有されている水性樹脂架橋剤としては、カルボジイミド化合物やオキサゾリン化合物などが挙げられる。
【００１１】
本発明の木材の干割れ防止剤として含有されているカルボジイミド化合物としては、下記一般式の基本構造を有するものが挙げられる。
【００１２】
―(Ｎ＝Ｃ＝Ｎ−Ｒ−)ｎ―
式中、ｎは１以上の整数を示し、Ｒは有機系結合単位を示す。例えば、Ｒは脂肪族、脂環族、芳香族のいずれかであることができる。また、ｎは、通常、１〜５０の間で適当な整数が選択される。
【００１３】
具体的には、ビス（ジプロピルフェニル）カルボジイミド、ポリ（４，４’−ジフェニルメタンカルボジイミド）、ポリ（ｐ−フェニレンカルボジイミド）、ポリ（ｍ−フェニレンカルボジイミド）、ポリ（トリルカルボジイミド）、ポリ（ジイソプロピルフェニレンカルボジイミド）、ポリ（メチル−ジイソプロピルフェニレンカルボジイミド）、ポリ（トリイソプロピルフェニレンカルボジイミド）等、および、これらの単量体が、カルボジイミド化合物として挙げられる。これらのカルボジイミド化合物は、単独で使用しても、あるいは、２種以上組み合わせて使用してもよい。カルボジイミド化合物として市販されているものとしては、「カルボジライトシリーズ」（日清紡績株式会社製）等を好適に用いることができる。
【００１４】
本発明に用いられるオキサゾリン化合物としては、１，２−エチレンビスオキサゾリン、２−シクロヘキシル−２−オキサゾリン、２−（２’−シクロヘキセニル）−２−オキサゾリン、２−オキサゾリン、２−メチル−２−オキサゾリン、２−エチル−２−オキサゾリン、２−イソプロピル−２−オキサゾリン及び２−ｎ−プロピル−２−オキサゾリン等又はこれらの混合物及びこれらの重合体等が挙げられる。オキサゾリン化合物として市販されているものとしては、「エポクロス WSシリーズ」（株式会社日本触媒製）等を好適に用いることができる。
【００１５】
本発明の木材の干割れ防止剤として含有されているポリカルボン酸中のカルボキシル基とカルボジイミド化合物中のカルボジイミド基とのモル比は、１：１０〜１０：１で、好ましくは４：５〜５：４である。
【００１６】
本発明の木材の干割れ防止剤として含有されているポリカルボン酸中のカルボキシル基とオキサゾリン化合物中のオキサゾリン基とのモル比は、１：１０〜１０：１で、好ましくは４：５〜５：４である。
【００１７】
木質材料の干割れを防止して、寸法安定性に影響を及ぼさない程度であれば、上記の成分に、さらに水や親水性有機溶媒を併用してもよい。具体的には、ジメチルホルムアミドなどのアミド類；エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコールなどのグリコール類；メチルセロソルブ、フェニルセロソルブ、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコールエーテル類；炭素数８までのアルコール類；メチルアセテートもしくはエチルアセテート、３−メトキシブチルアセテート、２−エトキシメチルアセテート、２−エトキシエチルアセテート、プロピレンカーボネートなどのエステル類などが挙げられる。
【００１８】
また木質材料の干割れを防止して、寸法安定性に影響を及ぼさない程度であれば、公知の木材防腐剤、防蟻剤、防カビ剤および紫外線吸収剤等をさらに併用してもよい。木材の干割れを防止することで木材の吸水性が低下するので、木材防腐剤、防蟻剤、防カビ剤等を併用した場合にそれぞれの薬剤が有する効果を最大限に発揮することができ、木材保存処理として好ましい実施態様である。
【００１９】
本発明の木材の干割れ防止剤を木材に使用する際には、塗布、吹付け、浸漬（含浸）等の表面処理法、拡散法や加圧注入法などの公知の方法であれば特に限定されない。また、本発明の木材の干割れ防止剤の使用量は、処理される木材の種類や用途、形状によっても左右されるが、通常、木材１ｍ３当たり５〜３０ｋｇである。
【実施例】
【００２０】
この発明を製剤例及び実施例により以下に説明するが、この発明はこの製剤例及び実施例により限定されるものではない。なお、製剤例の化合物の数値は全て重量％である。
【００２１】
製剤例１
クエン酸 １０
カルボジイミド化合物 ４
（カルボジライトシリーズ「カルボジライトV02-L2」，日清紡績株式会社製）
水 ８６
製剤例２
クエン酸 １０
カルボジイミド化合物 ４
（カルボジライトシリーズ「カルボジライトV02」，日清紡績株式会社製）
水 ８６
製剤例３
クエン酸 １０
カルボジイミド化合物 ４
（カルボジライトシリーズ「カルボジライトV04」，日清紡績株式会社製）
水 ８６
製剤例４
クエン酸 １０
オキサゾリン化合物 ４
（エポクロス WSシリーズ「エポクロス WS500」，株式会社日本触媒製）
水 ８６
製剤例５
クエン酸 １０
オキサゾリン化合物 ４
（エポクロス WSシリーズ「エポクロス WS700」，株式会社日本触媒製）
水 ８６
【００２２】
調製例１ 木材試験片の調製
１０５℃で４８時間絶乾した木材試験片（スギ；２０ｍｍ×２０ｍｍ×１０ｍｍ）の重量（Ｖ０）を予め測定しておき、その木材試験片に製剤例１〜５の薬剤を用いて減圧注入した後、試験片を取り出し付着した水分をキムワイプで拭って重量を測定した。その後６０℃で２４時間乾燥し、さらに１２０℃で６時間硬化させてから、再び試験片の重量（Ｖ１）を測定した。
【００２３】
試験例１ 木材干割れ防止効果確認試験
調製例１の試験片に、脱イオン水を用いて減圧注入した後、攪拌水を用いて室温で７時間の溶脱操作を行なった。試験片の重量を測定し、６０℃で１６時間の揮散操作をし、ここまでの（耐候）操作を２回繰り返し行なった後、１０５℃で４８時間絶乾した試験片の重量（Ｖ２）及び体積（Ｄ０）の測定を行なった。その後再び減圧注入し、攪拌水を用いて室温で７時間の溶脱操作を行ない、試験片の重量及び体積（Ｄ１）を測定した。耐候操作２回後の膨潤率（％）、ＡＳＥ（抗膨潤能）及び固着率（％）を以下の式を用いて算出した。算定結果を表１に示す。
【００２４】
膨潤率（％）＝〔（Ｄ１−Ｄ０）／Ｄ０〕×100
ＡＳＥ＝（無処理材の体積膨潤率−処理材の体積膨潤率）／無処理材の体積膨潤率〕×100
固着率（％）＝〔（Ｖ２−Ｖ０）／（Ｖ１−Ｖ０）〕×100
【００２５】
【表１】
【００２６】
表１の結果から、薬剤で処理した木材試験片の膨潤率は３．９〜７．４％（ＡＳＥ：１７．３〜５７．２％）で、低く抑えられており、寸法安定効果が高いことがわかる。さらに固着率は６８．４〜７６．３％で、木材への固着率も高いことがわかる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木材の干割れ防止剤に関する。さらに詳しくは、木質材料の干割れを防止して寸法安定性を付与する木材の干割れ防止剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
原木から製材した木材は非常に水分を多く含んでいるため、乾燥過程で割れを生じる場合がある。また、建造物の施工途上に降雨による水濡れや日射、風による乾燥の繰り返しで乾燥材でも割れの発生する危険性が高い。このため、湿度を管理した乾燥室に木材を保管し乾燥を徐々に行う方法や、木材表面に樹脂エマルジョンを塗布することによって割れを防止する方法が提案されている。例えば、防腐成分および防蟻成分をラテックス樹脂エマルジョンに添加することによって得られ、界面活性剤の濃度が１０％以下であり、樹脂固形分が３０％以上で粘度１００ｍＰａ秒以上である木材の防腐防蟻および干割れ防止組成物が特許文献１で提案されている。また、ホルムアルデヒド、尿素、及びグリオキザールの初期縮合物に触媒を添加した後、木材中に含浸し、加熱硬化させる樹脂含浸による木材の表面硬化と寸法安定処理方法が特許文献２に記載されているが、ホルムアルデヒドを使用しているため安全性に問題がある。
【０００３】
一方、（Ａ）アルキルアンモニウム化合物の一種又は二種以上、（Ｂ）その水溶液が縮合ホモポリ酸塩、縮合へテロポリ酸塩、ポリカルボン酸塩、ポリホスホン酸塩からなる群より選ばれるポリ酸塩の一種又は二種以上を含有する木材用防腐組成物が特許文献３で提案されている。しかしながら、木材の干割れ防止や寸法安定性の付与に関する記載はない。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２９７２０８号公報
【特許文献２】特公平６−６７５６４号公報
【特許文献３】特開昭５８−１８８６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、環境に悪影響を与えることなく、木質材料の干割れを防止して寸法安定性を付与する安全性の高い木材の干割れ防止剤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】
【０００６】
本発明者は、ポリカルボン酸と水性樹脂架橋剤を含有することにより、木質材料の干割れを防止して寸法安定性を付与できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【０００７】
かくして本発明によれば、ポリカルボン酸と水性樹脂架橋剤とを含有する木材の干割れ防止剤が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の木材の干割れ防止剤は、環境に悪影響を与えることなく、伐採後の原木、丸太、更に加工された角柱、円柱、板状製材等あらゆる形態の木材の干割れを防止して、寸法安定性を付与できることから産業上極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の木材の干割れ防止剤として含有するポリカルボン酸としては、クエン酸、テトラカルボン酸、フタル酸などが挙げられる。このうち、クエン酸、テトラカルボン酸が容易に製剤化できる点で好ましい。
【００１０】
本発明の木材の干割れ防止剤として含有されている水性樹脂架橋剤としては、カルボジイミド化合物やオキサゾリン化合物などが挙げられる。
【００１１】
本発明の木材の干割れ防止剤として含有されているカルボジイミド化合物としては、下記一般式の基本構造を有するものが挙げられる。
【００１２】
―(Ｎ＝Ｃ＝Ｎ−Ｒ−)ｎ―
式中、ｎは１以上の整数を示し、Ｒは有機系結合単位を示す。例えば、Ｒは脂肪族、脂環族、芳香族のいずれかであることができる。また、ｎは、通常、１〜５０の間で適当な整数が選択される。
【００１３】
具体的には、ビス（ジプロピルフェニル）カルボジイミド、ポリ（４，４’−ジフェニルメタンカルボジイミド）、ポリ（ｐ−フェニレンカルボジイミド）、ポリ（ｍ−フェニレンカルボジイミド）、ポリ（トリルカルボジイミド）、ポリ（ジイソプロピルフェニレンカルボジイミド）、ポリ（メチル−ジイソプロピルフェニレンカルボジイミド）、ポリ（トリイソプロピルフェニレンカルボジイミド）等、および、これらの単量体が、カルボジイミド化合物として挙げられる。これらのカルボジイミド化合物は、単独で使用しても、あるいは、２種以上組み合わせて使用してもよい。カルボジイミド化合物として市販されているものとしては、「カルボジライトシリーズ」（日清紡績株式会社製）等を好適に用いることができる。
【００１４】
本発明に用いられるオキサゾリン化合物としては、１，２−エチレンビスオキサゾリン、２−シクロヘキシル−２−オキサゾリン、２−（２’−シクロヘキセニル）−２−オキサゾリン、２−オキサゾリン、２−メチル−２−オキサゾリン、２−エチル−２−オキサゾリン、２−イソプロピル−２−オキサゾリン及び２−ｎ−プロピル−２−オキサゾリン等又はこれらの混合物及びこれらの重合体等が挙げられる。オキサゾリン化合物として市販されているものとしては、「エポクロス WSシリーズ」（株式会社日本触媒製）等を好適に用いることができる。
【００１５】
本発明の木材の干割れ防止剤として含有されているポリカルボン酸中のカルボキシル基とカルボジイミド化合物中のカルボジイミド基とのモル比は、１：１０〜１０：１で、好ましくは４：５〜５：４である。
【００１６】
本発明の木材の干割れ防止剤として含有されているポリカルボン酸中のカルボキシル基とオキサゾリン化合物中のオキサゾリン基とのモル比は、１：１０〜１０：１で、好ましくは４：５〜５：４である。
【００１７】
木質材料の干割れを防止して、寸法安定性に影響を及ぼさない程度であれば、上記の成分に、さらに水や親水性有機溶媒を併用してもよい。具体的には、ジメチルホルムアミドなどのアミド類；エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコールなどのグリコール類；メチルセロソルブ、フェニルセロソルブ、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコールエーテル類；炭素数８までのアルコール類；メチルアセテートもしくはエチルアセテート、３−メトキシブチルアセテート、２−エトキシメチルアセテート、２−エトキシエチルアセテート、プロピレンカーボネートなどのエステル類などが挙げられる。
【００１８】
また木質材料の干割れを防止して、寸法安定性に影響を及ぼさない程度であれば、公知の木材防腐剤、防蟻剤、防カビ剤および紫外線吸収剤等をさらに併用してもよい。木材の干割れを防止することで木材の吸水性が低下するので、木材防腐剤、防蟻剤、防カビ剤等を併用した場合にそれぞれの薬剤が有する効果を最大限に発揮することができ、木材保存処理として好ましい実施態様である。
【００１９】
本発明の木材の干割れ防止剤を木材に使用する際には、塗布、吹付け、浸漬（含浸）等の表面処理法、拡散法や加圧注入法などの公知の方法であれば特に限定されない。また、本発明の木材の干割れ防止剤の使用量は、処理される木材の種類や用途、形状によっても左右されるが、通常、木材１ｍ３当たり５〜３０ｋｇである。
【実施例】
【００２０】
この発明を製剤例及び実施例により以下に説明するが、この発明はこの製剤例及び実施例により限定されるものではない。なお、製剤例の化合物の数値は全て重量％である。
【００２１】
製剤例１
クエン酸 １０
カルボジイミド化合物 ４
（カルボジライトシリーズ「カルボジライトV02-L2」，日清紡績株式会社製）
水 ８６
製剤例２
クエン酸 １０
カルボジイミド化合物 ４
（カルボジライトシリーズ「カルボジライトV02」，日清紡績株式会社製）
水 ８６
製剤例３
クエン酸 １０
カルボジイミド化合物 ４
（カルボジライトシリーズ「カルボジライトV04」，日清紡績株式会社製）
水 ８６
製剤例４
クエン酸 １０
オキサゾリン化合物 ４
（エポクロス WSシリーズ「エポクロス WS500」，株式会社日本触媒製）
水 ８６
製剤例５
クエン酸 １０
オキサゾリン化合物 ４
（エポクロス WSシリーズ「エポクロス WS700」，株式会社日本触媒製）
水 ８６
【００２２】
調製例１ 木材試験片の調製
１０５℃で４８時間絶乾した木材試験片（スギ；２０ｍｍ×２０ｍｍ×１０ｍｍ）の重量（Ｖ０）を予め測定しておき、その木材試験片に製剤例１〜５の薬剤を用いて減圧注入した後、試験片を取り出し付着した水分をキムワイプで拭って重量を測定した。その後６０℃で２４時間乾燥し、さらに１２０℃で６時間硬化させてから、再び試験片の重量（Ｖ１）を測定した。
【００２３】
試験例１ 木材干割れ防止効果確認試験
調製例１の試験片に、脱イオン水を用いて減圧注入した後、攪拌水を用いて室温で７時間の溶脱操作を行なった。試験片の重量を測定し、６０℃で１６時間の揮散操作をし、ここまでの（耐候）操作を２回繰り返し行なった後、１０５℃で４８時間絶乾した試験片の重量（Ｖ２）及び体積（Ｄ０）の測定を行なった。その後再び減圧注入し、攪拌水を用いて室温で７時間の溶脱操作を行ない、試験片の重量及び体積（Ｄ１）を測定した。耐候操作２回後の膨潤率（％）、ＡＳＥ（抗膨潤能）及び固着率（％）を以下の式を用いて算出した。算定結果を表１に示す。
【００２４】
膨潤率（％）＝〔（Ｄ１−Ｄ０）／Ｄ０〕×100
ＡＳＥ＝（無処理材の体積膨潤率−処理材の体積膨潤率）／無処理材の体積膨潤率〕×100
固着率（％）＝〔（Ｖ２−Ｖ０）／（Ｖ１−Ｖ０）〕×100
【００２５】
【表１】
【００２６】
表１の結果から、薬剤で処理した木材試験片の膨潤率は３．９〜７．４％（ＡＳＥ：１７．３〜５７．２％）で、低く抑えられており、寸法安定効果が高いことがわかる。さらに固着率は６８．４〜７６．３％で、木材への固着率も高いことがわかる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリカルボン酸及び水性樹脂架橋剤を含有する木材の干割れ防止剤。
【請求項２】
ポリカルボン酸が、クエン酸、テトラカルボン酸である請求項１記載の木材の干割れ防止剤。
【請求項３】
水性樹脂架橋剤が、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物の群から選ばれる１種以上である請求項１又は２に記載の木材の干割れ防止剤。
【請求項４】
ポリカルボン酸中のカルボキシル基とカルボジイミド化合物中のカルボジイミド基とのモル比が、１：１０〜１０：１である請求項１〜３のいずれかに記載の木材の干割れ防止剤。
【請求項５】
ポリカルボン酸中のカルボキシル基とオキサゾリン化合物中のオキサゾリン基とのモル比が、１：１０〜１０：１である請求項１〜３のいずれかに記載の木材の干割れ防止剤。
【請求項１】
ポリカルボン酸及び水性樹脂架橋剤を含有する木材の干割れ防止剤。
【請求項２】
ポリカルボン酸が、クエン酸、テトラカルボン酸である請求項１記載の木材の干割れ防止剤。
【請求項３】
水性樹脂架橋剤が、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物の群から選ばれる１種以上である請求項１又は２に記載の木材の干割れ防止剤。
【請求項４】
ポリカルボン酸中のカルボキシル基とカルボジイミド化合物中のカルボジイミド基とのモル比が、１：１０〜１０：１である請求項１〜３のいずれかに記載の木材の干割れ防止剤。
【請求項５】
ポリカルボン酸中のカルボキシル基とオキサゾリン化合物中のオキサゾリン基とのモル比が、１：１０〜１０：１である請求項１〜３のいずれかに記載の木材の干割れ防止剤。
【公開番号】特開２００８−２６５２０１（Ｐ２００８−２６５２０１Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１３２０６（Ｐ２００７−１１３２０６）
【出願日】平成１９年４月２３日（２００７．４．２３）
【出願人】（０００１５４７２７）株式会社片山化学工業研究所 (82)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２３日（２００７．４．２３）
【出願人】（０００１５４７２７）株式会社片山化学工業研究所 (82)
【Ｆターム（参考）】
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