JP3561725B2

JP3561725B2 - 木材を改質する方法及びそれに用いる改質剤

Info

Publication number: JP3561725B2
Application number: JP2001208206A
Authority: JP
Inventors: 豊河原
Original assignee: Kansai Technology Licensing Organization Co Ltd
Current assignee: Kansai Technology Licensing Organization Co Ltd
Priority date: 2001-07-09
Filing date: 2001-07-09
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2021-07-09
Also published as: JP2003019702A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、木材を改質する方法に属し、特に、木工建材によるシックハウス症候の予防、木材の機械的強度向上や収縮防止に好適に利用されうる。
【０００２】
【従来の技術】
木材は生物材料であることから、これを改質する方法にも自然原料を用いることが好まれる。
例えば、木工建材に用いられている塗料や接着剤から揮発するホルムアルデヒドなどの化学物質は、人体の粘膜を刺激し、シックハウス症候を起こす。そこで、これを予防するために、ラックカイガラ虫から分泌される樹脂を原料とする塗料を木材の表面に塗布し、ホルムアルデヒドを無害な物質に変える対策が提案されている。
【０００３】
また、遺跡などから出土する木材は、水分で形状を保持しているので、そのまま大気中に放置すると乾燥により収縮し、二度と元の形状に戻らなくなる。そこで、絹フィブロイン水溶液を木材に注入し寸法安定性を向上させる技術が提案されている（特開平８−１０３９０３）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、木材表面への薬剤塗布は、単に表面だけを改質するに過ぎず、合板などに用いられている接着剤から揮発するホルムアルデヒドに対しては有効でない。
一方、絹フィブロイン水溶液の注入は、寸法安定性に関しては有効であるが、強度向上やシックハウス予防にどの程度効果があるのか定かでない。仮に効果があるとしても、絹フィブロインは数十万もの大きな分子量を有することから、高濃度の水溶液を得ることは困難であり、有効量のフィブロインを木材に浸透させるためには分子量カットなどに多大のコストを要する。
【０００５】
それ故、この発明の課題は、シックハウス症候の根本的対策として期待することができ、且つ機械的強度及び寸法安定性の向上にも有効な木材改質方法を安価に提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するために、この発明の方法は、
木材をケラチン水溶液で処理することを特徴とする。ここで、「ケラチン水溶液で処理する」とは、ケラチン水溶液に浸すこと、ケラチン水溶液を浸透させること、ケラチン水溶液を注入すること並びにこれらに類する操作のすべてを意味する。
【０００７】
発明者らが実験したところ、木材をケラチン水溶液で処理すると、ケラチンが容易に木材に浸透することが判明した。また、ケラチン水溶液は、発明者らによる後述の製造方法によれば、高濃度に調製できることも判明した。ケラチンは蛋白質である。そして、ホルムアルデヒドが蛋白質全般に吸着しやすいことは実験的に確認され、既に知られている。従って、この発明の改質方法によって、木材中のホルムアルデヒドをケラチンに吸着させ、その揮発を防止することができる。しかも処理後は処理前よりも機械的強度及び寸法安定性が向上することも判明した。従って、この改質方法は建材の補強手段あるいは出土木材の保存手段としても適している。
前記ケラチンとしては羽毛又は羊毛に由来するもの即ち羽毛ケラチンが調製しやすくて好ましい。
【０００８】
改質剤としてのケラチン水溶液を製造する適切な方法は、ケラチンを主成分とする天然物を水中でアルカリと混合し、加熱したのち、酢酸で中和することを特徴とする。この方法によれば、ケラチン濃度で最大４０％程度の改質剤を製造することができる。アルカリとしては水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム、中和剤を酢酸としたのは、強酸は木材のセルロースを加水分解する恐れがあるからである。天然物としては羽毛又は羊毛が溶けやすくて好ましい。
【０００９】
【実施例】
−実施例１−
＜木材試験片の作製＞
遺跡から出土した広葉樹材から３ｃｍ（木目接線方向）×３ｃｍ（木目法線方向）×１．５ｃｍ（繊維軸方向）の試験片を切り出した。
【００１０】
＜改質剤の作製＞
羽毛１０ｇを２００ｍＬの三角フラスコに採り、これに１規定の水酸化ナトリウム水溶液９０ｇを加えて７０℃で３時間加熱した。室温に冷ました後、酢酸を約４ｍＬ添加してｐＨ＝７に調整し、１０％の羽毛ケラチン水溶液を作製した。同様にして作製した１０％溶液を減圧乾燥することにより、２０％溶液と３０％溶液をそれぞれ作製した。
【００１１】
＜改質実験＞
試験片の３ｃｍ×３ｃｍの面上の合計４カ所にステンレス製のピンを打った。ピンの位置は、木目に対する接線方向に所定間隔をあけて２カ所、法線方向に所定間隔をあけて２カ所とし、接線方向及び法線方向の各ピン間距離をノギスで計測するとともに、試験片の重量を測定した。
【００１２】
次に、ピン間距離計測後の試験片を次の１〜４の条件で処理し、処理後に溶液から試験片を取り出し、ドラフト内で風乾した。そして、所定日数経過後のピン間距離及び試験片の重量を計測した。
１：１０％溶液に６日間浸す。
２：１０％溶液に３日間浸した後、２０％溶液に３日間浸す。
３：１０％溶液に３日間浸した後、３０％溶液に３日間浸す。
４：無処理
【００１３】
＜結果＞
処理終了後、４日経過するところまで試験片を観察したところ、図１に示すようにすべての試験片の重量が減少し続けた。また、ピン間距離から試験片の収縮率を算出したところ、表１の通りとなった。
【００１４】
【表１】
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
試験片接線方向の収縮率法線方向の収縮率
Ｎｏ．（％）（％）
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
１３３８
２２６３
３６０
４６５３４
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
【００１５】
図１及び表１に見られるように、ケラチン水溶液に浸した試験片は、無処理の試験片に比べて重量変化率及び収縮率のどちらも小さかった。また、ケラチン水溶液の濃度が高いほど、重量変化率及び収縮率が小さかった。従って、ケラチン水溶液に浸した試験片にケラチンが浸透したことが明らかである。
【００１６】
−実施例２−
羊毛を原料として製造された市販の加水分解ケラチン液（一丸ファルコス株式会社製プロティキュートＨγ）を準備した。このケラチン液は、平均分子量３万、蛋白質９２．４４％の高純度精製プロテインを主成分とし、１，３−ブチレングリコールを１０％含むものである。
【００１７】
上記ケラチン液にフジのつるを常温で浸し、ポリエチレンのフィルムで包んでオーブン中４０℃で２０分間保持した。オーブンから取り出してフィルムを剥がし、乾燥後に米倉製作所製引っ張り強度試験機ＣＡＴＹ−５００ＢＨで引っ張り強度及び破壊伸びを測定した。比較のためにケラチン液に浸さない以外は同一条件でフジのつるの引っ張り強度及び破壊伸びを測定した。
【００１８】
その結果、ケラチン液に浸していないフジのつるの引っ張り強度は１２４．７ＭＰａ、破壊伸びは８．１％であったのに対して、ケラチン液に浸したフジのつるの引っ張り強度は１９２．６ＭＰａ、破壊伸びは１２．１であった。従って、ケラチン水溶液に浸したフジのつるにケラチンが浸透したことが明らかである。
【００１９】
【発明の効果】
この発明によれば、木材をケラチン水溶液で処理するだけでケラチンが木材中に浸透する。従って、木材中の化学物質の揮発を防止することができ、且つ機械的強度及び寸法安定性を向上させることができ、出土木材や建材の改質に有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ケラチン水溶液で処理した木材試験片の重量変化率を示すグラフである。

Claims

木材をケラチン水溶液で処理することを特徴とする木材改質方法。
前記ケラチンが羽毛又は羊毛に由来する請求項１に記載の方法。
前記木材が、出土木材又はホルムアルデヒドを含む建材である請求項１又は２に記載の方法。
ケラチンの加水分解物を主成分とすることを特徴とする木材改質剤。