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JPH074805B2 - 木材の保護方法 - Google Patents
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JPH074805B2 - 木材の保護方法 - Google Patents

木材の保護方法

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JPH074805B2
JPH074805B2 JP15426286A JP15426286A JPH074805B2 JP H074805 B2 JPH074805 B2 JP H074805B2 JP 15426286 A JP15426286 A JP 15426286A JP 15426286 A JP15426286 A JP 15426286A JP H074805 B2 JPH074805 B2 JP H074805B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は木材の保護に関するものである。更に特に、本
発明の方法は時間、温度および圧力、特には温度の条件
の制御下にある一連の工程を伴うものである。また本発
明は、本発明の方法により処理された木材に関するもの
である。
木材（wood）および用材（timber）の腐朽を防止し、こ
れによりこれらの寿命を延ばすために、木材または用材
に防腐剤、例えばクレオソート、水に分散若しくは溶解
している無機化合物の混合物、または石油蒸留物に溶解
しているある有機化合物を注入するのが一般的に通例と
なっている。これら材料の適用により得られる保護は、
木材または用材への該材料の浸透の深さおよび適当な均
一性に左右される。
木材処理および木材保護の問題は、表題「ウッド ディ
テリオレーション アンド イッツ プリベンション
バイ プリザベイティブ トリートメンツ」（ダリル・
ディー・ニコラス，エディター，シラクサ ウッド シ
リーズ5,シラカスユニバーシティ プレス，シラカス，
ニューヨーク,1973）の２巻の論文に若干詳細に議論さ
れている。この中に記載されている木材防腐剤の例には
種々のクレオソート組成物、ペンタクロロ‐フェノー
ル、ナフテン酸銅、8-キノリン酸銅（copper−８−quin
olinolate）、有機スズ化合物、有機水銀化合物、ナフ
テン酸亜鉛、塩素化炭化水素、アンモニア性亜ヒ酸銅
（ACA）、酸性クロム酸銅（ACC）、亜鉛の塩、例えば塩
化亜鉛、酸化亜鉛、硫酸亜鉛、クロム酸化（chromate
d）ヒ酸銅等がある。
木材を処理するための方法および装置は第２巻第３章第
279〜298頁に開示されている。圧力処理は、腐朽、昆
虫、火炎等から木材を保護する最も有効な方法として記
載されている。またこの章では、非圧処理についても述
べている。若干の浸透は観察されるが、浸漬処理が満足
な表面処理であるとして第一に示されている。別の非圧
技術は、生木での拡散処理である。この処理方法は、拡
散速度が遅いために長い処理時間を要することが示され
ている。
上述の如き木材防腐剤は、液体炭化水素および／または
水の系における分散液、ペースト、エマルジョンまたは
溶液として木材に適用されてきた。多くの用途において
は、液体炭化水素の臭い、易燃性およびしばしば毒性の
ために、液体炭化水素よりも水の系の使用が好ましい。
米国特許第4507152号には、木材の処理に使用すること
のできる、殺真菌性および殺虫性を有する水性組成物が
開示されている。この水性組成物は有機カルボン酸の油
溶性金属塩、リン酸ハロピリジルおよび界面活性剤を含
んでいる。かかる組成物は乾燥木材および生木の双方に
使用して浸透させることができ、この水系で処理した木
材は菌類および昆虫に対して耐性である。
脂肪酸塩を溶解する水性のアンモニア性溶液として用い
られる木材防腐剤は米国特許第4001400号明細書に開示
されており、またカルボン酸の金属塩およびアンモニア
および／またはアンモニウム化合物の水溶液は米国特許
第4193993号明細書に開示されている。アンモニアおよ
び／またはアンモニウム化合物は、溶液中の金属塩を維
持するために用いられている。更に、英国特許公開第20
49430号明細書には、アルカリ土類金属、亜鉛およびマ
ンガンから成る群から選ばれた金属のＣ１〜４モノカル
ボン酸塩とＣ１〜４モノカルボン酸の銅アンモニア錯体
（キュプラアンモニウム コンプレックス）とを含む殺
真菌性組成物が開示されている。かかる組成物は作物、
例えばぶどう、コーヒー、茶、リンゴ、西洋なし等を処
理するのに有用であり、また該組成物をペイント用殺虫
剤および木材防腐剤として使用することができる。
ポリハロフェノールの水系を用いる技術は米国特許第40
90000号明細書に開示されている。概要を述べると、こ
の方法ではポリフェノールの水溶性塩と酸生成材料とを
含有する水溶液の使用を伴うものであり、該材料は、該
溶液が木材に注入された後に上記塩をポリフェノールに
置換する酸を遊離できるように該溶液中で反応すること
ができるものである。
使用する注入のための化学的系の如何んにかかわらず、
木材に注入するための最も一般的な工業的方法は、木材
に防腐剤を比較的高圧で、例えば10.5〜14.1kg/cm2（15
0〜200lb/m2）で実質的期間、例えば１〜24時間施す処
理を伴うものである。またこの処理に比較的高温、例え
ば約75℃から約90〜95℃を要求することもできる。更に
この処理の適用は、とくに木材がスチーミングにより弱
化し軟化した後には、木材の外層の圧縮をもたらし得
る。特に比較的柔らかい低比重の生木を処理する場合に
は、木材の細胞のつぶれが起こり易い。ある領域におけ
る木材の細胞のつぶれの個所には比較的不透過性の層が
形成され、この層により木材内部への防腐剤の流れが制
限され、あるいは完全に阻止されることさえある。
また、かかる圧力処理の方法を、先ず木材を真空処理に
供することにより改善することも示されている。真空の
次に加圧する木材注入法が開示されている従来特許の例
には、米国特許第2668779号、同第3200003号および同第
3968276号がある。
米国特許第3677805号明細書には、圧力処理の改良法が
開示されている。この方法においては、木材を圧力容器
内の処理液に浸漬し、圧力を操作圧に上昇する。次いで
容器の内容物に、該容器内に正弦波圧力パルスを与える
脈動ポンプの作用を及ぼす。換言すれば、圧力容器内に
維持された周囲圧よりも高くまたは低く変動する圧力ピ
ークを与えるよう調整された振幅において、圧力パルス
が反復的に加えられる。この方法は、圧力解放手段を備
えた圧力伝達手段（pressure vehicle）に作動する脈動
ポンプを備えた装置が必要である。
上述の如く、木材注入のための最も一般的方法は、比較
的高圧下でかつ場合によっては比較的高温下で木材に防
腐剤を施す処理を伴うものである。一般にかかる方法
は、木材を容器内に配置し、該容器を防腐剤混合物で満
たし、該容器内の圧力を所望レベルまで高めて該溶液を
木材へ浸透させる処理を伴うものである。また時には容
器内の液体温度を上昇させて高温にする。木材に所望時
間浸透系を施した後は、圧力は漸次下げて大気圧とし、
この際、圧力が低下するに従い、木材に含まれた浸透溶
液の若干は外部圧の低下に伴う木材内部の空気の膨張に
より木材から押し出される。外部圧の低下に伴い木材か
ら放出され回収されるこの浸透溶液は、当業界では一般
に「キックバック」と称している。この用語を本明細書
で用いる場合は同じ意味を有しているものとする。本発
明者らは、浸透溶液がカルボン酸の金属塩を含んでいる
処理法の場合にキックバックがしばしば最初の浸透溶液
の場合よりも少ない金属と多いカルボン酸を含んでいる
ことを観察した。このキックバックの組成変化は、キッ
クバックは一般に容器内で初期の溶液と混合され、これ
により全体として金属分が減少し酸が増加する結果とな
るため問題となる。溶液中の金属濃度の低下は追加の金
属塩を添加することにより調整することができるが、溶
液中において量の増加した酸は容易に除去することがで
きず、処理が続くに従いかかる濃度は増加し続ける。増
加した酸により引き起こされる希釈効果に加え、混合物
中に存する過剰の酸は、湿潤系において軟鋼の腐食問題
を引き起こし得る。
上述した従来技術は、木材を水および／または防腐剤で
処理して腐朽を防止するために行われてきた提案の多少
の実例を示すものである。従来技術においてなされたこ
れら多くの提案にもかかわらず、木材の芯へ防腐剤およ
び他の化学薬品の均一浸透をもたらしかつ有効な処理で
あって、安価で、安全で、無毒性でしかも非腐食性の処
理はまだ要求され続けている。
以下に、本発明の概要を述べる。
本発明は、木材に金属塩を浸透させることにより、該木
材を保護する優れた方法に関するものである。更に特に
本発明の方法は、 （イ）木材を、有機カルボン酸の少なくとも１種の可溶
性金属塩を含む溶液と容器内で； （ｉ）木材に溶液を浸透せしめ、かつ （ii）以下の工程（ロ）において木材から取り出される
溶液中の金属：酸の比を、工程（イ）において木材に注
入するために使用する溶液中の金属：酸の比とほぼ同等
に維持する に十分な時間、温度および圧力の条件下で接触させる工
程と、 （ロ）上記容器内を減圧することにより、木材から少な
くとも若干の溶液を取り出し、そして該取り出された溶
液を容器内の溶液と混合する工程と、および （ハ）次いで木材を、金属が該木材に固着するに十分な
温度まで加熱する工程と を含んで成るものである。
上記方法に使用する溶液は水溶液または炭化水素の溶液
のいずれでもよく、またかかる溶液には金属塩の他に他
の所望成分、例えば殺虫剤、難燃剤、撥水剤等を含めて
もよい。好適例においては、本方法に使用する有機カル
ボン酸の金属塩は殺真菌剤である。
次に本発明の好適例について説明する。
本発明は、加圧下で木材に金属塩を注入することにより
該木材を保護する優れた方法である。この方法は、キッ
クバック溶液中の金属：酸の比を初期の浸透溶液中の金
属：酸の比とほぼ同等に維持しながら該溶液を木材に浸
透させる十分な時間、温度および圧力の制御条件下で行
われる一連の工程を用いるものである。
更に特に、かかる本発明の方法は、 （イ）木材を、有機カルボン酸の少なくとも１種の可溶
性金属塩を含む溶液と容器内で； （ｉ）木材に溶液を浸透せしめ、かつ （ii）以下の工程（ロ）において木材から取り出される
溶液中の金属：酸の比を、工程（イ）において木材に注
入するために使用する溶液中の金属：酸の比とほぼ同等
に維持する に十分な時間、温度および圧力の条件下で接触させる工
程と、 （ロ）上記容器内を減圧することにより、木材から少な
くとも若干の溶液を取り出し、そして該取り出された溶
液を容器内の溶液と混合する工程と、および （ハ）次いで木材を、金属が該木材に固着するに十分な
温度まで加熱する工程と を含んで成るものである。
この明細書全体に亘り使用する「溶液」なる用語は、真
の溶液のみならず、エマルジョン、ミクロエマルジョン
等にも言及するものとする。かかるエマルジョン、ミク
ロエマルジョン等を用いた場合、「可溶性金属塩」なる
用語は、この塩がかかるエマルジョン、ミクロエマルジ
ョン等の少なくとも一の相に可溶性であることを意味す
る。
本発明の優れた方法の臨界的特徴は、工程（イ）として
規定した第１工程にある。本発明者等は、工程（イ）で
使用する溶液の温度を「金属を木材に固着する」には不
十分な温度を維持した場合に、所望の優れた結果が得ら
れることを見出した。ここで、「金属を木材に固着す
る」なる表現は、本発明の方法により木材に注入された
金属塩が、水および／または炭化水素の溶媒にさらされ
続けた際に該木材から浸出されないことを意味する。こ
れは全く解明されておらず、当業者の間では、木材への
塩の固着は金属塩と、セルロース構造に含まれる官能
基、リグニンまたは木材に含まれる他の反応性物質との
間の化学反応の結果であるとか、あるいは金属塩の固着
は温度を上昇することにより促進される物理現象である
とかいう、かなりの推測の域を出ない。幾つかの実例に
おいて、細胞からの流出処理（empty cell processes）
により得たキックバックは、処理溶液に含まれている場
合よりも少ない金属と多い酸を含んでいる場合が、この
理由としては以下の理論が支持される。すなわち、金属
を木材に固着し遊離酸を放出するのは、金属塩の金属と
木材のセルロース構造中の水素含有活性基との間で化学
的に交換が起こり，これにより遊離酸が放出されるとい
う理論である。
本発明の方法においては、工程（イ）において維持され
る温度および圧力の条件を制御して、次の工程（ロ）に
おいて木材から取り出すキックバックの溶液中の金属：
酸の比を、工程（イ）において木材に注入するのに使用
する溶液中の金属：酸の比とほぼ同等に維持する。好適
例においては、工程（イ）における所望結果は、工程
（イ）における浸透溶液の温度を、木材への金属の固着
が起こる温度よりも低く維持することにより達成され
る。一例においては、工程（イ）で使用する溶液の温度
を約20℃〜約80℃に維持するのが一般的である。キック
バックにおける金属濃度の低下と酸濃度の上昇より証明
された如く、金属塩が木材に融着しない限り、若干の金
属塩溶液では温度を更に上昇させてもよい。工程（イ）
における容器内の圧力は幅広い範囲で変えることができ
るが、この圧力は0kg/cm2ゲイジ（0psig）よりも高く約
14.1kg/cm2ゲイジ（200psig）までの圧力とするのが一
般的である。容器内の圧力量により溶液の木材への浸透
が制御され、低い圧力を用いる場合は、工程（イ）を所
望量の浸透が得られるまで更に長時間継続する。同様
に、工程（イ）で用いる温度を20〜約80℃の温度範囲内
の下限温度とする場合にも、やはり工程（イ）を長時間
実施する。
浸透溶液が所望程度まで木材に浸透した後、容器内を減
圧にすることにより少なくとも若干の浸透溶液を取り出
す。この第２工程（工程（ロ））においては、容器内が
減圧されるに従い、木材中の空気が膨張し、これにより
木材から少なくとも若干の浸透溶液が解放され押し出さ
れることになる。この放出された溶液が、初期の処理溶
液と混合されることになるキックバックである。
次いで注入木材を第３工程（工程（ハ））で処理する。
この工程は木材を、金属を該木材に固着する十分な温度
まで加熱することを伴う。工程（ハ）において用いる温
度は、本方法で使用する金属塩の性質に応じて変えるこ
とができるが、金属を木材に固着するに一般に十分な温
度は約90℃から、ほぼ木材の分解温度または約120℃ま
での範囲内である。
工程（ハ）における木材の加熱は、工程（ロ）において
取り出したキックバックと処理溶液との混合液の存在下
で行うことができ、かかる場合、この混合液は容器内に
おいて熱伝達媒体として作用する。かかる混合溶液を熱
伝達媒体として使用する場合には、工程（ハ）における
加熱を、大気圧またはこれよりも僅かに高い圧力とする
ことのできる一定圧力下で行うのが好ましい。工程
（ハ）における一定圧力の採用は、金属の木材への固着
の結果として生ずる任意遊離酸を含む溶液へ、木材から
物質が更に移行するのを最少とするのに好適である。正
確な一定圧は実用的でなく、要求されないのは明らかで
あり、圧力を実質的に一定に維持することだけが望ま
れ、該圧力は約±0.141kg/cm2ゲイジ（約±2psig）のフ
ァクターで変動してもよい。
他の一例においては、工程（ロ）において生じた溶液の
混合液を容器から排出し、木材を工程（ハ）において加
熱処理に供する前に別の不活性液体物質、例えば鉱油に
換えることができる。この例においては、かかる鉱油は
加熱媒体として作用し、また工程（ロ）において排出し
回収した溶液の混合液を次の木材処理工程で使用するこ
とができる。これは、工程（ロ）からの混合液がエマル
ジョン形態であり、かつ工程（ハ）において用いる温度
が相分離を起こしそうな場合は好適な例である。
他の一例においては、工程（ロ）において得られる溶液
の混合液を工程（ロ）の最後に容器から取り出すことが
でき、また木材を工程（ハ）において、例えば熱伝達媒
体としての蒸発で加熱することができる。この例は上記
例よりは好ましくない。この理由は、蒸気は混合溶液や
油など有効な熱伝達媒体ではなく、蒸気の使用により、
注入された金属塩が木材に固着され得る前に該金属塩が
浸出され得るからである。しかし、この例は、工程
（ロ）において得られる溶液の混合がエマルジョン形態
であり、かつ工程（ハ）で用いる温度が相分離を起こし
そうな場合には好適な例である。
本発明における工程（イ）で浸透溶液として使用する溶
液は炭化水素溶液または水溶液のいずれでもよい。また
上述した如く、かかる溶液をエマルジョンまたはミクロ
エマルジョンとすることもできる。かかるエマルジョン
またはミクロエマルジョンの連続相は、炭化水素または
水とすることができる。工程（イ）において使用する溶
液に含まれる金属塩の分量は、溶液の重量に対し約0.1
〜約５重量％の金属分を含む溶液を得るに十分な分量と
するのが一般的である。
一好適例においては、溶液を、炭化水素の溶媒に金属塩
を溶解した溶液とする。有用な炭化水素の溶媒例として
は、脂肪族溶媒同様に芳香族溶媒並びに芳香族と脂肪族
炭化水素の混合液がある。炭化水素溶媒の特別な例とし
ては、ミネラルスピリット、ナフサ、軽質鉱油、キシレ
ン、トルエンおよび炭化水素溶媒の工業用混合液、例え
ば石油炭化水素がある。酸素化した炭化水素、例えばア
ルコール、ケトン、エーテルおよびエステルも炭化水素
溶媒として有用である。
炭化水素溶液を本発明の方法に使用する場合には、金属
塩は油溶性、すなわち炭化水素可溶性の塩であるのが好
ましい。本発明に係る金属塩の油溶性は、得られる有利
でかつ所望な結果に寄与するものと考えられる。有機化
合物は油溶性でかつ本質的に疎水性であるため、処理時
間が延びた場合でも該化合物は、処理した木材から抽出
されまたは浸出される傾向を有しない。
本発明の水系に有用である油溶性金属塩の特に好適なタ
イプは、有機カルボン酸の酸性、中性および塩基性の塩
である。これら塩は、従来「セッケン」としても知られ
ている。
塩に含まれる金属の選択は、処理しようとする木材に対
し付与すべきことが望まれる性質、有用性、価格および
有効性に依存する。ある種の金属は本発明の方法により
一般的に使用されるが、これら金属には銅、亜鉛、ジル
コニウム、クロム、鉄、アンチモン、鉛および水銀があ
る。これら金属の２種以上のイオンの混合物を含む塩も
使用することができる。
上述の如く、塩を酸性、中性または塩基性とすることが
できる。酸性の塩は、酸を中和するには不十分な金属陽
イオンを含んでいる。中性は塩は、塩の陰イオンに存す
る酸性の基を中和するに正に十分なる分量の金属陽イオ
ンを含んでいる。塩基性の塩は過剰量の金属陽イオンを
含んでおり、しばしばオーバーベースト（Overbase
d）、ハイパーベースト（hyperbased）またはスーパー
ベースト（superbased）の塩と称されている。これらの
酸性、塩基性および中性の塩は、油溶性有機カルボン酸
およびかかる酸の混合物であるのが好ましい。
適当なる酸性、中性および塩基性の塩を製造することの
できるカルボン酸には、脂肪族、脂環式および芳香族の
単塩基酸および多塩基酸がある。有機カルボン酸は天然
または合成あるいはこれらの混合物とすることができ
る。天然の酸の例としては、直鎖または分岐鎖のカルボ
ン酸およびこれらの混合物で、例えば、タル油酸や環式
カルボン酸、例えばナフテン酸がある。但し、これらは
通常精製を有する。種々の合成カルボン酸、特には脂肪
族カルボン酸またはこれらの混合物が有用であり、これ
らは一般に６個以上の炭素原子を有している。
金属塩、またはセッケンは、溶融法または沈澱法により
製造することができる。セッケンは一般に不活性液体媒
質、例えば炭化水素油または溶媒中で製造する。有機カ
ルボン酸は一般には少なくとも６個で、30個程度の炭素
原子を有しているが、２種以上のカルボン酸を用いる場
合には、かかる混合物の酸の一種として、２個程度の炭
素原子を有するカルボン酸を用いてもよい。有用な有機
カルボン酸の例としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、
イソペンタン酸、ヘキサン酸、2-エチル酪酸、ノニル
酸、デカン酸、2-エチルヘキサン酸、イソオクタン酸、
イソノナン酸、ネオデカン酸、ラウリン酸、パルミチン
酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノレン酸、ナフテン
酸、および２種以上のカルボン酸、例えばナフテン酸、
タル油酸、ロジン酸等の市場で入手可能な混合物があ
る。
酸性の塩の例としては、酸の当量当たり化学量論的に等
価未満の銅を有する酸と銅との塩がある。銅以外の金属
については、塩基性の塩またはセッケンが好適である。
この理由は、これらが高含量の金属を含むからである。
例えば、ネオデカン酸の如きモノカルボン酸と亜鉛との
一般的塩の溶液は約６重量％の亜鉛を含むが、塩基性の
ネオデカン酸亜鉛の溶液は約16重量％またはそれ以上の
亜鉛を含むことができる。
また、カルボン酸の塩基性金属塩またはセッケンは、当
業者によく知られた方法によっても製造することができ
る。中性および塩基性の塩および金属塩錯体並びにこれ
らの製造方法の例は、例えば米国特許第2251798号、同
第2955949号、同第3723152号および同第3941606号の明
細書に見出すことができ、これらの記載は参考文献に加
えられる。塩基性の塩の若干は、これらが簡単な塩でな
いために錯体と称されている。例えば、米国特許第3941
606号明細書に開示されている塩基性組成物は、「メタ
ルカルボキシレート‐アルコキシアルコレート」錯体と
称されている。本発明にはかかる塩基性錯体を、この明
細書において使用する如き金属塩またはセッケンなる用
語に含めるものとする。
本発明において有用な塩またはセッケンの特別なる例に
は、次の第１表および以下の例に記載するものがある。
上記金属塩の製造法を以下の例に示す。尚、すべて
「部」および「％」はことわりがない限り重量に対する
ものとする。
例Ｓ−１ 260部の粗ネオデカン酸、103部のプロピオン酸、400部
のミネラルスピリット、172部の銅粉、91部のメチルセ
ロソルブ、14部のジプロピレングリコール、70部の水、
10部のオクチル‐フェノキシポリエトキシエタノール
（ローン アンドハース社製トリトンＸ−15）および３
部のサントフレックス−77（Santoflex−77）の混合物
を製造し、約80℃の温度に加熱しながら空気の細かい気
泡を吹き込んだ。かかる条件下で反応を約６時間継続し
た。少量のホウ酸（７部）を添加し、空気の細かい気泡
を吹き込みながら80℃で加熱を続けた。この温度で、18
0％酸中和が達成されるまで反応を継続した（合計で14
時間）。混合物を約150℃の温度で更に２時間加熱して1
90％酸中和とした。空気の吹き込みを停止し、次いで不
活性窒素雰囲気を用い、同時に混合物を８時間に亘り約
150℃まで緩徐に加熱して、この間に過剰な水を除去し
た。
４種のほぼ等しい性質のリン酸アミルを合計で176部３
時間間隔で添加した。尚、この間約145℃の温度および
窒素雰囲気に維持し続けた。ついで混合物を約125℃ま
で冷却し、沈澱を生ぜしめて過剰な銅をろ別した。
ろ過した生成物をミネラルスピリットを除去するために
約150℃の温度まで減圧下で加熱して、金属の所望濃度
を得ることができた。
第１表の例Ｓ−２からＳ−６までの組成物は、Ｓ−１に
ついて述べた方法と類似する方法により、または当業者
に既知の他の方法により製造することができる。
例Ｓ−７ 840部の蒸留したナフテン酸、176部の2-エチルヘキサン
酸、512部のミネラルスピリット、48部のカルビトール
（ユニオンカーバイド社製のジエチレングリコールエー
テル）、4.8部の酢酸、1.6部の水および10.9部の消泡剤
の混合物を反応器に充填し、この混合物をかきまぜなが
ら約65℃の温度まで加熱した。この混合物に二酸化炭素
の細かい気泡を吹き込み、次いで約105℃の温度まで加
熱された該混合物に214.4部の酸化亜鉛を添加した。亜
鉛の含有率、酸価および水の含有率について定期的に検
査しながら、この温度で反応を継続した。必要に応じて
酸価を10％亜鉛に関し−33〜−38に調整した。水含有率
が0.4％を超えた場合には、混合物を脱水した。
約100部のろ過助剤をかきまぜながら混合物に添加し
て、次いでこれをろ過した。ろ液は清澄な液体であり、
これをミネラルスピリットを用いて10％の亜鉛含有率に
調整し、所望生成物を生ぜしめた。
上記タイプのカルボン酸金属塩は市場で入手可能であ
り、例えばオハイオ州44113、クレベランド所在のムー
ニーケミカルズ社製のTEN−CEM、CEM−ALL、NAP−ALL、
HEX−CEM、LIN−ALL およびNEO−NAP （登録商標）が
ある。これらミネラルスピリット溶液は、該溶液を他の
ミネラルスピリットまたは他の炭化水素溶媒と混合する
ことにより、本発明に係る浸透溶液の製造用に適合させ
ることができる。
第１表に示す如きカルボン酸塩の混合物は本発明におい
て容易に製造し、また使用する。例えば、本発明に係る
混合物は当量部の配合物Ｓ−１およびＳ−６から製造
し、これにより８％の銅と５％の亜鉛を含有する混合物
が得られる。
本発明に係る溶液に使用する金属塩もまた、銅金属また
は銅塩と酸、例えばナフテン酸とを反応させる如き従来
法により製造することができる。酸を液体とする場合に
は、溶媒は一般に不要である。このようにして製造され
た金属塩は、上述の如く酸性または中性の塩のいずれで
もよく、また本発明の方法に使用するために炭化水素の
溶媒に溶解させることができる。
他の中性および塩基性の塩の例としては、ナフテン酸
鉛、ネオデカン酸鉛、2-エチルヘキサン酸鉛、タル油酸
鉛、タル油酸亜鉛、2-エチルヘキサン酸クロム、タル油
酸クロム、オレイン酸クロム、オクタン酸アンチモン、
オレイン酸アンチモン、ナフテン酸鉄、タル油酸鉄、フ
ェニルオレイン酸水銀、ジオレイン酸水銀等がある。
本発明の方法には幅広い範囲の金属塩を使用することが
できるが、本方法に使用する金属塩が殺真菌剤であるの
が一般に好適であり、従って、金属塩の金属は一般に少
なくとも１種を亜鉛、銅、クロム、ジルコニウム、鉄、
アンチモン、鉛または水銀とする。上述の金属塩の他
に、当業界で既知である他の金属塩を本発明の方法にお
いて木材に適用することができる。例えば、かかる金属
塩の組成物は米国特許第4374854号明細書に開示されて
おり、これらは第１および／または第２不飽和非環式カ
ルボン酸並びに第３不飽和非環式カルボン酸と亜鉛また
は銅との塩の混合物である。
他の例においては、本発明の方法に使用する金属塩の溶
液が水溶液であってもよい。かかる場合、金属塩が水溶
液金属塩であるのが好ましく、かかる塩は従来技術にお
いて開示されている。多くの水不溶性金属塩は、金属塩
を水性アンモニア溶液に溶解させ、かつ／または該溶液
内で金属塩を製造することにより水溶性とすることがで
きる。かかる塩は、例えば米国特許第4001400号および
同第4193993号明細書に開示されており、従って、かか
る水溶性塩の製法に関するこれら２つの特許明細書に開
示されている事項は参考文献として取り入れられる。更
に、米国特許第4193993号明細書には、炭酸アンモニウ
ムおよび重炭酸アンモニウムの如きアンモニウム塩や、
かかるアンモニウム塩とアンモニアとの混合を用いる水
溶性金属塩の製法が開示されている。
本発明の工程（イ）に使用する溶液は、当業者に既知の
技術により、例えば炭化水素溶媒または水のいずれでも
よい所望溶媒に固体金属塩を溶解させることにより製造
することができる。あるいはまた、金属塩が濃縮溶液形
態で入手可能な場合には、この濃縮物を適当な溶媒で希
釈して、所望量の金属塩を含む処理、すなわち浸透のた
めの溶液を生ぜしめることができる。
本発明の方法に使用する溶液にはまた、処理木材に所望
特性を付与する他の添加剤を含めることができる。例え
ば、溶液に消泡剤、界面活性剤、抗酸化剤、難燃剤、着
色剤、殺虫剤、不臭剤、腐朽防止剤、木材安定剤等を含
めることができる。水分散組成物に含める場合には、か
かる添加剤を約0.01から約20〜30％までの範囲の分量で
含めることができる。本発明に係る溶液に含めるかかる
添加剤の分量は幅広い範囲に亘り変動してもよいが、約
0.01〜約５％の分量の該組成物が一般に満足のいくもの
である。
無機難燃剤組成物は、本発明に係る溶液に特に有用であ
る。無機材料の例としては、酸化アンチモン等の如き当
業者によく知られている金属がある。有機難燃剤の例に
は、溶液に分散させることのできる多くのハロゲン化化
合物および有機リン化合物がある。
本発明の方法により処理することのできる木材は殆どの
目的に対し満足のいく外観を有し得るが、この外観を所
用に応じて種々の着色効果を付与することにより改良す
ることができる。本発明は、本発明に係る溶液に着色剤
を含めることを企図するものである。任意既知の油溶性
または水分散性着色剤を使用することができる。これら
着色剤を上記金属塩の濃縮物、すなわち溶液と混合し、
木材を着色剤を含む溶液に浸漬した場合に、該着色剤が
木材に金属塩と共に浸透し、多くの場合木目を強調する
所望着色効果を奏する。所望目的に応じて使用すること
のできる着色剤の例にはブルースケミカル社製のブルコ
クレオソート ブラウン RGY、ムーニー ケミカル
社製のアイロンセム‐オールおよびピラム ダイ社製の
ピラクラーレッド ブラウン LX−6249がある。
また、本発明に係る溶液には殺虫剤を含めることがで
き、該殺虫剤は油または水に可溶性であるのが好まし
い。かかる殺虫剤例には、ダウケミカル社製のデュアス
バンTCおよびBFC ケミカル社製のフィカム76WPがあ
る。
本発明の方法に使用する溶液には付臭剤を含めることが
でき、好適な付臭剤の一つはパイン油である。所望臭を
有する他の化合物をかかる溶液に含めることができる。
木材に優れた寸法安定性を付与するために、木材安定剤
を本発明に使用する溶液に含めることができる。かかる
安定剤は木材を乾燥した場合に細胞壁に残存し、このバ
ルキング（bulking）作用により木材の収縮を防止す
る。木材処理の技術において、この目的のために種々の
化学薬品が提案されている。かかる安定剤の有用な一群
はポリアルキレングリコール類であり、更に特にはポリ
エチレングリコールである。グリコールの分子量は、該
グリコールが水溶性であるように選定する必要がある。
従って、約6000までの分子量を有するポリエチレングリ
コールは、これらが一般に水溶性であることから望まし
い。これら種々のポリエチレングリコールは市場で入手
し得るものである。
本発明の方法は、 （イ）木材を、有機カルボン酸の少なくとも１種の可溶
性金属塩を含む溶液と容器内で； （ｉ）木材に溶液を浸透せしめ、かつ （ii）以下の工程（ロ）において木材から取り出される
溶液中の金属：酸の比を、工程（イ）において木材に注
入するために使用する溶液中の金属：酸の比とほぼ同等
に維持する。
に十分な時間、温度および圧力の条件下で接触させる工
程と、 （ロ）上記容器内を減圧することにより、木材から少な
くとも若干の溶液を取り出す工程と、 （ハ）次いで木材を、金属が該木材に固着するに十分な
温度まで加熱する工程と を含んで成るものである。
次に本発明を実施例により説明する。尚、すべて「％」
は「重量％」を示すものとし、またすべて温度は「℃」
である。
実施例１ １％の銅を含有するナフテン酸銅の炭化水素溶液を、P
9,タイプＡオイルとして登録されている工業用石油炭化
水素にナフテン酸銅を溶解させることにより調整した
（適当なる沸点を有する他の炭化水素溶媒を石油炭化水
素の代わりに使用することができる）。
工程イ 乾燥原木（seasoned wood log）を鋼製の圧力容器に入
れた。2.11kg/cm2ゲイジ（30psig）の内部空気圧をか
け、ナフテン酸銅の炭化水素溶液を2.11kg/cm2ゲイジ
（30psig）の圧力および約75°Ｆ（24℃）の温度で、か
かる容器が静水的に満たされるまで該容器内に圧送し
た。静水圧を9.14kg/cm2ゲイジ（130psig）まで上昇
し、この圧力を４時間維持した。
工程ロ 静水圧を約2.81〜4.22kg/cm2ゲイジ（40〜60psig）まで
減じて、木材に浸透した溶液の少なくとも若干を解放し
た。この解放された溶液（キックバック）を容器内の初
期溶液と混合した。木材から更に一層の溶液を取り出す
ことが望まれる場合には、例えば容器内の温度を約75°
Ｆ（24℃）またはこれ以下に維持しながら圧力を更に０
〜−1.05kg/cm2ゲイジ（０〜−15psig）まで減ずること
ができる。
工程ハ 所望量のキックバックが得られたら、銅を木材に固着さ
せるために、容器内の溶液の温度をほぼ一定の圧力、例
えば0.0703kg/cm2ゲイジ（1psig）で約200°Ｆ（294
℃）まで上昇した。木材をこの温度で、銅に十分に固着
するまでの間維持した。一般にこの間の時間は約１〜約
24時間の間で変動するが、更に一般的には約４〜約12時
間である。
上記特別のナフテン酸銅の溶液の場合、木材への銅の固
着は、ケリー グリーン（kelly green）色からチョコ
レートブラウン色への変化により明らかとされる。
実施例２ ナフテン酸銅の炭化水素溶液の代わりに、米国特許第41
93993号明細書記載の実施例２の方法に従い室温で56.6
部の炭酸銅（53％の銅）と、38.8部の炭酸アンモニウム
と、比重0.88および405.1部の水を有する74部のアンモ
ニア溶液とを混合することにより調整した水溶液を用い
た以外は実施例１の方法に従った。
上述の実施例１および２に示した如き本発明の方法に従
い処理した乾燥木材は優れた耐真菌性を示し、また溶液
を改良して殺虫剤を含めた場合には、本発明の方法に従
い該溶液で処理した木材は菌類および昆虫に耐え得るも
のとなった。
比較例１ 実施例１の工程（イ）の操作を行い、工程（イ）の終了
後、ナフテン酸銅で処理した溶液を2.81〜4.22kg/cm2ゲ
イジ（40〜60psig）で容器から圧送した。次いで圧力を
約−0.281kg/cm2ゲイジ（約−14psig）まで減じて、キ
ックバックを尚75°Ｆ（24℃）にて得た。このようにし
て得たキックバックを分析したところ、１％の銅を含み
かつ溶液が初期の処理溶液とほぼ同じ約0.9の金属：酸
の比を有していることを確かめた。
比較例２ 容器内の温度を工程（イ）の間約200°Ｆ（94℃）に維
持した以外は、比較例１の方法に従った。この比較例に
おいて得られたキックバックは僅かに0.5％の銅しか含
まず、また金属：酸の比も僅か0.5であった。このこと
はキックバック中の銅の損失と酸の増加を示している。
上記実施例から知ることができる如く、工程（イ）にお
ける容器内の溶液の温度を約75°Ｆ（24℃）に維持した
場合には、初期溶液と比較して、キックバック中の銅含
有率および金属：酸の比に実質的に変化がない。しか
し、浸透溶液の温度を約200°Ｆ（94℃）の如く実質的
に高温にした場合には、キックバックの銅濃度と金属：
酸の比に変化が生じるが、これは金属塩と木材の反応性
基との間の反応に起因し得るものである。金属：酸の比
の低下は酸の増加を示し、この結果、浸透溶液の不所望
な希釈が必要となる。更に、増加したナフテン酸の存在
は、該ナフテン酸が金属に対し腐食性であるために好ま
しくないことである。
本発明の方法は、幅広い種類の木材に対し実施すること
ができる。工程（イ）における木材と溶液との実際の接
触時間は、種々の要因、例えば（１）容器内の圧力レベ
ル、（２）木材に導入すべき金属塩の分量、（３）特別
タイプの処理木材への浸透の困難性、（４）木材が生木
か乾燥木材であるが、に応じて変動する。乾燥または生
の如何なる種類の木材も本発明に係る溶液で処理するこ
とができる。生木は30重量％またはそれ以上の水を含む
木材として一般に規定されている。乾燥木材は、徹底的
に乾燥した木材に対し30重量％の未満の水を含んでいる
木材として規定する。本発明の方法により処理すること
のできる木材種の例には、サーザン イエロー パイン
（Southern Yellow Pine）、ベイ スギ、ダウグラス
ファー、アイランド ファー（Inland Fir）、トウヒ、
ヘムロック、サトウカエデ、トネリコ（Ash）、クルミ
ノキ、サクラ、ストローブマツ、北米産のマツ（Red Pi
ne）、シラカンバ、アカガシワ、樹皮の白っぽい各種の
オーク（White Oak）、ニレ、ペカンヒッコリー、シナ
ノキ（Linden）、ブナ、シカモア（Sycamore）等があ
る。

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】木材に金属塩を注入することにより該木材
    を保護する優れた方法において、 （イ）木材を、有機カルボン酸の少なくとも１種の可溶
    性金属塩を含む溶液と容器内で； （ｉ）木材に溶液を浸透せしめ、かつ （ii）以下の工程（ロ）において木材から取り出される
    溶液中の金属：酸の比を、工程（イ）において木材に注
    入するために使用する溶液中の金属：酸の比とほぼ同等
    に維持するに十分な時間、温度および圧力の条件下で接
    触させる工程と、 （ロ）上記容器内を減圧することにより、木材から少な
    くとも若干の溶液を取り出し、そして該取り出された溶
    液を容器内の溶液と混合する工程と、および （ハ）次いで木材を、金属が該木材に固着するに十分な
    温度まで加熱する工程とを含んで成ることを特徴とする
    木材の保護方法。
  2. 【請求項２】工程（イ）における圧力を0kg/cm2ゲイジ
    （0psig）よりも高く約14.1kg/cm2ゲイジ（約200psig）
    までとする特許請求の範囲第１項記載の方法。
  3. 【請求項３】工程（イ）における温度が約20℃〜約80℃
    である特許請求の範囲第１項記載の方法。
  4. 【請求項４】工程（ハ）において約90℃〜約120℃の温
    度まで加熱する特許請求の範囲第１項記載の方法。
  5. 【請求項５】（ａ）工程（ロ）において木材から取り出
    す溶液を容器内の溶液と混合し、 （ｂ）混合溶液を熱伝達媒体として使用し、 （ｃ）木材の加熱をほぼ一定の圧力で行う 特許請求の範囲第１項記載の方法。
  6. 【請求項６】溶液が炭化水素の溶液である特許請求の範
    囲第１項記載の方法。
  7. 【請求項７】溶液が水溶液である特許請求の範囲第１項
    記載の方法。
  8. 【請求項８】工程（イ）で使用する溶液中の金属含有率
    が約0.1〜約５重量％である特許請求の範囲第１項記載
    の方法。
  9. 【請求項９】金属塩の金属が亜鉛、銅、クロム、鉄、ア
    ンチモン、鉛、水銀、またはこれらの混合物である特許
    請求の範囲第１項記載の方法。
  10. 【請求項１０】酸が、約６〜約30個の炭素原子を有する
    少なくとも１種の脂肪族または脂環式のモノカルボン酸
    である特許請求の範囲第１項記載の方法。
  11. 【請求項１１】塩が銅または亜鉛の塩である特許請求の
    範囲第１項記載の方法。
  12. 【請求項１２】木材に有機カルボン酸の銅または亜鉛の
    塩を注入することにより該木材を保護する優れた方法に
    おいて （イ）木材を、有機カルボン酸の少なくとも１種の銅ま
    たは亜鉛の金属塩を含む溶液と容器内で； （ｉ）木材に溶液を浸透せしめ、かつ （ii）以下の工程（ロ）において木材から取り出される
    溶液中の金属：酸の比を、工程（イ）において木材に注
    入するために使用する溶液中の金属：酸の比とほぼ同等
    に維持するに十分な時間、温度および約14.1kg/cm2ゲイ
    ジ（約200psig）までの圧力の条件下で接触させる工程
    と、 （ロ）上記容器内を減圧することにより、木材から少な
    くとも若干の溶液を取り出し、この取り出された溶液を
    容器内の溶液と混合する工程と、 （ハ）次いで、工程（ロ）で得られた混合溶液を熱伝達
    媒体として使用して、木材を、金属が該木材に固着する
    に十分な温度まで加熱する工程とを含んでなることを特
    徴するする木材の保護方法。
  13. 【請求項１３】溶液が炭化水素溶液である特許請求の範
    囲第12項記載の方法。
  14. 【請求項１４】溶液が水溶液である特許請求の範囲第12
    項記載の方法。
  15. 【請求項１５】塩が銅塩である特許請求の範囲第12項記
    載の方法。
  16. 【請求項１６】木材を工程（イ）における溶液と約80℃
    までの温度にて約10.5kg/cm2ゲイジ（約150psig）まで
    の圧力で接触させる特許請求の範囲第12項記載の方法。
  17. 【請求項１７】注入木材を工程（ハ）において約120℃
    の温度まで加熱する特許請求の範囲第12項記載の方法。
  18. 【請求項１８】工程（イ）において使用する溶液中の銅
    含有率が約0.1〜約５重量％である特許請求の範囲第12
    項記載の方法。
  19. 【請求項１９】カルボン酸が約６〜約30個の炭素原子を
    有する脂肪族または脂環式のモノカルボン酸である特許
    請求の範囲第12項記載の方法。
  20. 【請求項２０】溶液が炭化水素溶液であり、かつ塩が銅
    塩である特許請求の範囲第12項記載の方法。
  21. 【請求項２１】銅塩が殺真菌剤である特許請求の範囲第
    20項記載の方法。
  22. 【請求項２２】溶液が殺虫剤をも含んでいる特許請求の
    範囲第12項記載の方法。
  23. 【請求項２３】溶液が難燃剤をも含んでいる特許請求の
    範囲第12項記載の方法。
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