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木材用防腐・防虫処理剤およびそれを用いた木材の処理方法
説明

木材用防腐・防虫処理剤およびそれを用いた木材の処理方法

【課題】 安全性の高いホウ素化合物を主成分とし、その効力を野外でも長期間持続でき、かつ使用しやすい木材用防腐・防虫処理剤、ならびに処理方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 水溶性ホウ素化合物1重量部に対して、変性ポリビニルアルコール類0.5〜10重量部およびコロイダルシリカ0.01〜6重量部を配合してなる木材用防腐・防虫処理剤、ならびにかかる処理剤を含む処理液に木材を浸漬したのち、加熱処理することからなる木材の防腐・防虫処理方法により、上記の課題を解決する。

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、木材用防腐・防虫処理剤とそれを用いた木材の処理方法に関する。さらに詳細には、この発明は、人体および環境に悪影響の少ない水溶性ホウ素化合物と変性ポリビニルアルコールおよびコロイダルシリカを配合してなる木材用防腐・防虫処理剤、ならびにこの処理剤で木材を処理したのち、加熱処理し、必要に応じて、得られた木材の木口面を熱硬化性の合成樹脂液または熱可塑性樹脂のモノマー液もしくはオリゴマー液に浸漬処理し、得られた木材を加熱溶融したポリエチレングリコールに浸漬して硬化・複合化させることからなる木材の防腐・防虫処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】多くの優れた特質をもつ木材は、従来から有用な材料として大量に使用されているが、地球環境を保全しつつ、適切な森林伐採により木材を有効に利用するためには、木材に保存処理を施し、その耐用年数を延ばすことが必要である。木材の耐久性を向上させるために、古くから薬剤による注入処理が行われており、最近まではその優れた防腐・防蟻効力のためクロム・銅・ヒ素を主剤とするCCA薬剤が多く使われていた。しかし、これらの有害な元素を含む薬剤は、経済性と効力の面では優れているものの、そのような薬剤で処理された木材が耐用年数を過ぎて廃棄される際に、焼却されたりすると、有害な元素が環境中に拡散する危険があるため、環境汚染が大きな社会問題となっている昨今では、注入プラントからの排水規制強化への対応が困難なことも相俟って、敬遠される傾向にある。
【0003】そのため、CCA薬剤に代わる加圧注入型の薬剤がいくつか上市されつつある。しかし、これらの薬剤は、重金属を含んでいたり、有機系殺菌剤と併用したりするものであるため、例えば銅耐性菌出現の問題や有機成分の効力持続性の問題などがある。また、銅などの重金属の使用は、近い将来、環境規制に抵触する可能性もあるため、既存の減圧・加圧注入装置を利用できて、かつCCAに代わる高い安全性と長期間にわたる効力持続性を兼ね備えた薬剤の早期開発が望まれている。
【0004】このような状況下で、銅などの重金属を含まない有効成分として、ホウ素化合物が木材用防虫剤として利用されている。ホウ素化合物は魚毒性に配慮は要るが、目薬の成分としても利用されているなど、人体に対する安全性は高く、化学的にも安定であるため、これを主成分とする木材保存剤は、今後の望ましい形態の一つであると考えられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水溶性ホウ素化合物で処理された木材は、屋外で長期間使用すると、雨水等に晒されてホウ素化合物の溶脱が起こり易いため、処理剤の効力が経時的に低下して、その性能を長期間保持できないのが現状である。この問題を解決するために、種々の試みがなされている。例えば、ホウ酸などの水溶性ホウ素化合物とコロイダルシリカなどを水性薬剤として製剤化し、木材に注入後、乾燥してシリカを木材組織内に析出させるとともに、ホウ素化合物との相互作用によりホウ素化合物を木材の組織内に固着しようとする試みや(特開平8−207016号公報)、水ガラスをイオン交換して得たケイ酸モノマーとホウ素化合物との混合製剤に木材を含浸し、乾燥してホウ素化合物の固着を促進する方法(特開平9−314512号公報)などが知られている。
【0006】ところが、コロイダルシリカとホウ素化合物を用いた製剤の場合、処理液のpHによってはその使用可能時間が極端に短くなる場合もあり、処理液の繰り返し使用に際して十分な配慮が必要となる。その上、コロイダルシリカやケイ酸モノマーを用いるこれらの方法では、木材組織中に析出したケイ酸塩などにより、処理された木材の硬度が普通の木材に比べて著しく大きくなるため、超硬金属製の刃物を使用しても、木材の切削時に刃物が摩耗あるいは損傷し易いという新たな問題が生じる。そこで、添加するコロイダルシリカやケイ酸モノマーの量を加減すると、ホウ素化合物の溶脱抑制効果が不十分となり易く、実用化を阻む大きな要因となっている。
【0007】一方、ポリビニルアルコール類の水溶液にホウ素化合物を加えて溶液状態とし、木材組織中に導入した後、乾燥すれば、ホウ素化合物の溶脱を抑制できて、長期間に亘り優れた防腐・防虫性を維持できる可能性がある。ところが、ホウ素化合物はポリビニルアルコール類と水溶液中でコンプレックスを形成し、ゲル状物質を生成する性質を有する。特に、高分子量のポリビニルアルコールを使用すると、ホウ素化合物との相互作用が急速に起こって、ゲル状物質が短時間で生成するため、そのような薬剤を木材に効率よく注入することは困難であった。この発明は上記のような現状に鑑みてなされたものであり、安全性および安定性に優れた木材用防腐・防虫処理剤、およびそれを用いて長期間効果の持続する木材の処理方法を提供することを課題とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明の発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究の結果、水溶性ホウ素化合物、ケイ素化合物と加熱により反応し得る低分子量の変性ポリビニルアルコールおよびコロイダルシリカを含む木材用防腐・防虫処理剤が、無色透明かつ無臭で長期間にわたり低粘度を保持できることを見出し、さらにかかる木材用防腐・防虫処理剤を含む処理液に木材を浸漬あるいは減圧・加圧注入したのち、加熱処理すると、水不溶性の硬化物が木材組織内で生成して、木材からホウ素化合物が溶脱するのを抑制できることを見出し、この発明を完成した。
【0009】かくして、この発明によれば、水溶性ホウ素化合物、ケイ素化合物と加熱により反応し得る低分子量の変性ポリビニルアルコールおよびコロイダルシリカを含む木材用防腐・防虫処理剤、ならびにこの処理剤に木材を浸漬あるいは減圧・加圧注入したのち、加熱処理することからなる木材の処理方法が提供される。また、この発明によれば、上記のように処理液に木材を浸漬あるいは減圧・加圧注入し、加熱処理したのち、必要に応じて、得られた木材の木口面を熱硬化性合成樹脂液または熱可塑性樹脂のモノマー液もしくはオリゴマー液に浸漬処理し、得られた木材を加熱溶融したポリエチレングリコールまたはアゼライン酸に浸漬して硬化・複合化させ、さらに必要により得られた木材を浸透性・造膜性を有する塗料で全面塗装することからなる木材の防腐・防虫処理方法が提供される。
【0010】
【発明の実施の形態】この発明において用いられる水溶性ホウ素化合物としては、オルトホウ酸、メタホウ酸などのホウ酸化合物およびそれらのアルカリ金属塩であるホウ砂(Borax、四ホウ酸ナトリウム十水塩)、ティンボア(八ホウ酸二ナトリウム四水塩)などが挙げられ、取扱い易さおよび作業性の点ではオルトホウ酸が好ましい。変性ポリビニルアルコールとしては、例えばビニルアセタール・トリアルコキシビニルシラン共重合体の加水分解生成物(クラレ(株)製、商品名:クラレR−ポリマー、R−1130、R−2105等)が挙げられる。また、コロイダルシリカとしてはナトリウム含有率の低い微粒子タイプのものが好ましく、例えばカタロイドS−550、同S−50(触媒化学工業(株)製、商品名)などが挙げられる。
【0011】この発明の木材用防腐・防虫処理剤に配合される水溶性ホウ素化合物、変性ポリビニルアルコールおよびコロイダルシリカは、いずれも単独でまたは2種以上のものを組合せて用いることができる。上記の成分のうち、変性ポリビニルアルコールは加熱処理により水不溶性の硬化物を生成してホウ素化合物の木材からの溶脱を抑制する作用を有し、またコロイダルシリカはホウ素化合物の溶脱抑制をより一層高める作用を有する。この発明の木材用防腐・防虫処理剤に配合される各成分の配合割合は、水溶性ホウ素化合物1重量部に対して、変性ポリビニルアルコールが0.5〜10重量部、好ましくは4〜6重量部であり、コロイダルシリカが0.01〜6重量部、好ましくは0.3〜0.6重量部である。
【0012】この発明の木材用防腐・防虫処理剤の使用量は、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当たりホウ素化合物が4kg、好ましくは6kg以上である。したがって、この発明の木材用防腐・防虫処理剤の製造および使用に際しては、上記のホウ素化合物の量を考慮して、各成分の配合割合および処理剤の希釈割合を定めるのがよい。
【0013】この発明の木材の処理方法は、上記のようにしてなる処理剤を含む処理液に木材を常法により浸漬あるいは減圧・加圧注入し、次いで加熱処理することにより行われる。
【0014】このようにして処理された木材では、ホウ素化合物が木材組織中に固着されていて溶脱され難いため、その効果が長期間にわたり持続するが、この木材の木口面を熱硬化性合成樹脂液または熱可塑性合成樹脂のモノマー液もしくはオリゴマー液に浸漬処理すると、その効果が一層向上して好ましい。
【0015】ここで使用される熱硬化性合成樹脂としては、例えばフェノール樹脂、レゾルシノール樹脂、グリオキザール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂などが挙げられ、また熱可塑性合成樹脂のモノマーおよびオリゴマーとしては、例えば(メタ)アクリル酸エステルモノマー、(メタ)アクリル酸エステルオリゴマー、不飽和ポリエステル樹脂のモノマーおよびオリゴマー、ジアリルフタレート(DAP)樹脂のモノマーおよびオリゴマー、ウレタン系樹脂などが挙げられる。そして、熱硬化性合成樹脂液または熱可塑性合成樹脂のモノマー液もしくはオリゴマー液での浸漬時間は処理される木材の種類にもよるが、通常、1〜6時間程度で十分である。
【0016】このようにして処理された木材を、さらに加熱溶融したポリエチレングリコールに浸漬して、硬化・複合化(WPC化)すると、ホウ素化合物の溶脱防止効果がより一層顕著となる。浸漬時間は処理される木材の種類にもよるが、通常、0.5〜3時間程度で十分である。
【0017】このようにして処理された木材を、さらに浸透性・造膜性を有する塗料で全面塗装すると、ホウ素化合物の溶脱防止効果がより一層顕著となり好ましい。
【0018】
【実施例】この発明の木材用防腐・防虫処理剤を実施例により詳細に説明するが、この発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、実施例における%は重量%である。
[木材用防腐・防虫処理剤の製造]
実施例1ビニルアセタール・トリアルコキシビニルシラン共重合物の加水分解生成物およびナトリウム塩(クラレ(株)製 クラレRポリマー R−1130)1.5gを90℃の熱水約90gに溶解し、放冷した。これに3%オルトホウ酸(H3BO3)溶液50gおよびコロイダルシリカ(触媒化学工業(株)製、カタロイドSI−550)0.450gを加えて混合し、この混合物に脱イオン水を加えて全量を150gとした。得られた処理剤は次の各固形分を含有する無色透明の低粘度溶液であった。この処理剤は室温で1週間以上安定であった。
R−1130:1%、SI−550:0.3%、オルトホウ酸:1%
【0019】実施例2クラレRポリマー(R−1130)1.5gを90℃の熱水約90gに溶解し、放冷した。これに3%ティンボア溶液50gおよびコロイダルシリカ(カタロイドSI−550)0.45gを加えて混合し、この混合物に脱イオン水を加えて全量を150gとした。得られた処理剤は次の各固形分を含有する無色透明の低粘度溶液であった。この処理剤は室温で1週間以上安定であった。
R−1130:1%、SI−550:0.3%、ティンボア(Timbor):1%
【0020】実施例3ビニルアセタール・トリアルコキシビニルシラン共重合物の加水分解生成物およびナトリウム塩(クラレ(株)製 クラレRポリマー R−2105)3.5gを90℃の熱水約80gに溶解し、放冷した。これに1%オルトホウ酸溶液68gおよびコロイダルシリカ(カタロイドSI−550)14gを加えて混合し、この混合物に脱イオン水を加えて全量を150gとした。得られた処理剤は次の各固形分を有する無色透明の低粘度溶液であった。この処理剤は室温で1週間以上安定であった。
R−2105:2.3%、SI−550:9%、オルトホウ酸:0.45%
【0021】実施例4R−ポリマー(R−2105)3.5gを90℃の熱水約80gに溶解し、放冷した。これに1%ティンボア溶液68gおよびコロイダルシリカ(カタロイドSI−550)14gを加えて混合し、この混合物に脱イオン水を加えて全量を150gとした。得られた処理剤は次の各固形分を有する無色透明の低粘度溶液であった。この処理剤は室温で1週間以上安定であった。
R−2105:2.3%、SI−550:9%、ティンボア:0.45%
【0022】比較例1R−ポリマー(R−2105)3.8gを90℃の熱水約90gに溶解し、放冷した。これに1.5%ボラックス溶液50gを加えて混合し、この混合物に脱イオン水を加えて全量を150gとした。得られた処理剤は次の各固形分を有する無色透明の低粘度溶液であった。この製剤は室温で1週間以上安定であった。
R−2105:2.5%、ボラックス:0.5%
【0023】比較例2R−ポリマー(R−2105)3.8gを90℃の熱水約90gに溶解し、放冷した。これに1.5%ティンボア溶液50gを加えて混合し、この混合物に脱イオン水を加えて全量を150gとした。得られた処理剤は次の各固形分を有する無色透明の低粘度溶液であった。この製剤は室温で1週間以上安定であった。
R−2105:2.5%、ティンボア:0.5%
【0024】比較例3平均重合度1700、けん化度約88mol%の市販ポリビニルアルコール1.5gを90℃の熱水約90gに溶解し、放冷した。これに3%のティンボア溶液50gを加えて混合したが、瞬時に透明のゲル状物質が生成し、木材への注入に適した製剤を調製することができなかった。
【0025】比較例4平均重合度1700、けん化度約99mol%の市販ポリビニルアルコール1.5gを90℃の熱水約90gに溶解し、放冷した。これに3%のボラックス溶液50gを加えたところ、瞬時にスライム状の不均一な高粘度の溶液となり、木材への注入には適さなかった。
【0026】試験例試験例1[処理剤溶液のフィルム化と溶脱試験]実施例1および2ならびに比較例1および2については各溶液10gを、実施例3および4についてはそれぞれ10gと20gをポリエチレン製ビーカーに量り取り、105℃で10時間加熱してフィルム化したところ、いずれも半透明のフィルム状固形物が得られた。これらのフィルム状固形物に100mlのイオン交換水を加え、室温で8時間静置したのち、ろ過した。ろ液中のホウ素量をマンニトール法により定量した。結果を表1に示す。
【0027】
【表1】


【0028】これらの試験結果から明かなように、コロイダルシリカを含まない処理剤では、フィルム自体の耐水性が十分ではなく、ホウ素化合物の溶脱が止まらなかった。ところが、これと対照的に1%濃度のホウ素化合物を含む溶液にR−ポリマーとコロイダルシリカを配合した処理剤を加熱処理して得られた硬化物は、耐水性が良好であり、該フィルムによりホウ素化合物の溶脱が効果的に抑制された。したがって、この発明の処理剤を木材に注入し、加熱乾燥して得られた木材では、ホウ素化合物の溶脱が効果的に抑制され、長期間にわたって防腐・防虫効力が持続される。
【0029】実施例5[木口面のWPC化]ホウ素化合物の溶脱を抑制するタイプの処理剤を用いて、実大規模の形状を有するスギ木材試片(直径6cmの芯持ち丸棒、長さ30cm)を注入・加熱処理し、さらに両木口面をジアリルフタレート樹脂のモノマー液にそれぞれ数時間ずつ浸漬し、さらに融解状態のポリエチレングリコール1000に浸漬し、110℃で5時間加熱した。この処理により、木口面近傍の組織(辺材において木口面より約2cm)が表層WPC化するとともに、一部割れ止め剤が木口組織に浸透し、供用時の木口割れを防止し、割れ発生に伴う木材内部からのホウ素化合物の溶脱を一層効果的に防止することができた。
【0030】
【発明の効果】この発明によれば、ホウ素化合物を木材組織中に固着させることにより、従来、著しい溶脱性のため屋外で使用される木材の防腐・防虫には適さなかったホウ素化合物を、木材用防腐・防虫処理剤の主成分として配合することができる。その結果、得られる処理剤は、環境に悪影響を与えず、人畜に対して安全性が高く、しかも効力が持続するという優れた効果を奏する。また、この発明の処理剤を注入し、加熱乾燥して得られる処理材の両木口面を表層WPC化することにより、野外でも長期間にわたって防腐・防虫効果の持続する処理木材が得られる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】 水溶性ホウ素化合物1重量部に対して、変性ポリビニルアルコール0.5〜10重量部およびコロイダルシリカ0.01〜6重量部を配合したことを特徴とする木材用防腐・防虫処理剤。
【請求項2】 請求項1に記載の木材用防腐・防虫処理剤を含む処理液に木材を浸漬したのち、加熱処理することを特徴とする木材の防腐・防虫処理方法。
【請求項3】 請求項2に記載の方法で処理された木材の木口面あるいは全表面を熱硬化性合成樹脂液または熱可塑性樹脂のモノマーもしくはオリゴマー液に浸漬あるいは減圧・加圧注入処理することを特徴とする木材の防腐・防虫処理方法。
【請求項4】 請求項3に記載の方法で処理された木材を、加熱溶融したポリエチレングリコールに浸漬して、硬化・複合化することを特徴とする木材の防腐・防虫処理方法。

【公開番号】特開2001−277207(P2001−277207A)
【公開日】平成13年10月9日(2001.10.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2000−98607(P2000−98607)
【出願日】平成12年3月31日(2000.3.31)
【出願人】(000154727)株式会社片山化学工業研究所 (82)
【Fターム(参考)】