JP2000141318A - 難燃性重合体含浸木材及びその製法 - Google Patents

難燃性重合体含浸木材及びその製法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 難燃性重合体含浸木材の寸法安定性及び生活
環境性を向上する。 【解決手段】 難燃性物質及びアクリル系重合体が難燃
性重合体含浸木材の木質内に含浸され、硬化したアクリ
ル系重合体は木質内で難燃性物質を包囲する。火災に抵
抗力のある難燃性物資を含むため、火災に対し抵抗力が
あり、アクリル系重合体を使用するため、寸法が安定し
かつ生活環境に悪影響を与えない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、寸法安定性及び生
活環境性に優れた難燃性重合体含浸木材及びその製法に
属する。
【0002】
【従来の技術】例えば、特開平5−77207号公報に
示されるように、寸法安定性、難燃性を付与した難燃化
木材は公知である。この難燃化木材は、リン酸アンモニ
ウム、リン酸グアニジン、ポリリン酸とアンモニアの混
合物等のリン酸化合物及びジシアンジアミドの少なくと
も一方を含む難燃剤とユリヤとホルマリンを含む難燃化
薬液の水性溶液を減圧加圧注入法等を用いて含浸させ
る。木材は、例えば、杉、赤松、唐松、檜、栂等で代表
される針葉樹、ブナ、樫、楢、マカンバ、シイノ木、ラ
ワン、アピトン等で代表される広葉樹から選択される。
難燃化用薬液を含浸させた加工木材は、高含水率の木材
にも含浸され易く、処理後の木材に不自然な発色がなく
無害性で、また木質感を損なわない。処理された加工木
材は極めて高い難燃性を示すとともに、割裂し難く、こ
のため見栄えが良く、耐久性に優れている。また、防
腐、防蟻効果も高い。
【0003】特開平6−143209号公報は、難燃性
を保持しかつ寸法安定性を改善した改質木材の製法を示
す。この製法では、原料木材に含浸した2種以上の水溶
性化合物の反応生成物である不溶性不燃性化合物が定着
し、2個以上のアルデヒド基を有する化合物で原料木材
の水酸基間を架橋した変性木材をホルムアルデヒド誘導
体の蒸気雰囲気中でかつ酸触媒の存在下で加熱してホル
マール化する。原料木材内に不溶性不燃性化合物を生成
して定着させるので、不溶性不燃性化合物によって原料
木材の難燃性が向上する。また、2個のアルデヒド基を
有する化合物では木材成分の親水性水酸基間を架橋す
る。ホルマール化より先に2個以上のアルデヒド基を有
する化合物を含浸すると、ホルマール化のみの場合に比
較して、木材成分の親水性水酸基の架橋が増大し、木材
成分の親水性水酸基の架橋が増大して、木材の親水性が
低減し、寸法安定性が向上する。上記不溶性不燃性化合
物の定着と2個以上のアルデヒド基を有する化合物が架
橋した変性木材に、ホルマール化処理をすると、ホルム
アルデヒド誘導体の蒸気は変性木材内に不溶性不燃性化
合物と2個以上のアルデヒド基を有する化合物が存在し
ても、浸透が阻害されずに変性木材内に拡散され、ホル
マール化が施され、難燃性と寸法安定性に優れた改質木
材が得られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来技術では、防腐性及び防蟻性に優れたホルムアルデ
ヒドを使用すると、ホルムアルデヒドの残査が木材中に
残り、ホルムアルデヒドの毒性が環境及び人体に対して
好ましくない。また、重合反応が不十分になりやすく、
寸法安定性に欠ける欠点がある。本発明は寸法安定性及
び生活環境性に優れた難燃性重合体含浸木材及びその製
法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明による難燃性重合
体含浸木材は、難燃性物質及びアクリル系重合体が木質
内に含浸され、硬化したアクリル系重合体は木質内で難
燃性物質を包囲する。火災に抵抗力のある難燃性物資を
含むため、火災に対し抵抗力があり、アクリル系重合体
を使用するため、寸法が安定しかつ生活環境に悪影響を
与えない。
【0006】本発明による難燃性重合体含浸木材の製法
は、難燃性物質と水とを混合して難燃性液体を作ると共
に、アクリル樹脂を含むアクリル系液体混合物を作る工
程と、難燃性液体を木材中に含浸させた後、木材を乾燥
させる工程と、乾燥した木材中にアクリル系液体混合物
を含浸する工程と、木材中のアクリル系液体混合物を重
合し硬化させる工程とを含む。平均粒径0.5mm以
下、好ましくは平均粒径0.001mm〜0.1mm以下
の粒状のアクリル樹脂を含むアクリル系液体混合物の重
合反応を行うので、粒状のアクリル樹脂を核として重合
反応が短時間に終了する。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明を具体的に実施例、比較例
で説明する。配合百分率は重量基準である。本発明の実
施の形態で使用する難燃性物質は、リン酸水素アルミニ
ウム、リン酸水素カルシウム、リン酸水素マグネシウ
ム、塩化亜鉛、塩化アンチモン、硫酸アンチモン、水酸
化アルミニウムから選択された1種又は2種以上の難燃
性金属塩又はリン酸、ポリメタリン酸、炭酸、硫酸、珪
酸、アンチモン酸及び硼酸から選択された1種又は2種
以上のアルミニウム、カルシウム並びにマグネシウム塩
から選択された1種又は2種以上の難燃性無機物質であ
る。
【0008】アクリル酸、アクリル酸エステル、メタク
リル酸、メタクリル酸エステルのオリゴマーの分子量は
200〜5000程度で、側鎖、末端にアクリロイル基
又はメタクリロイル基の不飽和結合を1〜数個有し、例
えば東亞合成化学工業社製「アロニックス」、大日本イ
ンキ化学工業社製「モノサイザー」を使用することがで
きる。アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル
酸、メタクリル酸エステルのモノマーに対するアクリル
樹脂、スチレンアクリル樹脂、エポキシアクリル樹脂の
濃度は5〜100%であり、好ましくは30〜60%で
ある。5%に満たないと寸法安定性が劣る。
【0009】アクリル系重合体は、アクリル酸、アクリ
ル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステルの
モノマー及びオリゴマーの1種又は2種以上と、アクリ
ル樹脂、スチレンアクリル樹脂及びエポキシアクリル樹
脂の1種又は2種以上との重合物である。
【0010】難燃性液体は、リン酸水素アルミニウム、
リン酸水素カルシウム、リン酸水素マグネシウム、塩化
亜鉛、塩化アンチモン、硫酸アンチモン、水酸化アルミ
ニウム等の難燃性物質を水に溶解させた水溶液又はリン
酸、ポリメタリン酸、炭酸、硫酸、珪酸、アンチモン
酸、硼酸、のアルミニウム、カルシウム、マグネシウム
塩の難燃性物質を水に懸濁させた懸濁液である。リン酸
水素アルミニウム、リン酸水素カルシウム、リン酸水素
マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アンチモン、硫酸アンチ
モン及び水酸化アルミニウムから選択された難燃性物質
を水に溶解させる濃度は3〜20%であり、好ましくは
5〜15%である。難燃性物質の濃度が3%に満たない
と難燃性が劣り、20%以上では難燃性の効果は同等で
あるが、接着性が低下する。リン酸、ポリメタリン酸、
炭酸、硫酸、珪酸、アンチモン酸、硼酸のアルミニウ
ム、カルシウム、マグネシウム塩等の難燃性物質を水に
懸濁させる濃度は5〜20%であり、好ましくは10〜
15%である。難燃性物質の濃度が5%に満たないと難
燃性が劣り、20%を超えると難燃性効果は同等である
が、接着性が低下する。
【0011】アクリル系液体混合物はアクリル酸、アク
リル酸エステル、メタクリル酸及びメタクリル酸エステ
ルのモノマー又はオリゴマーの1種又は2種以上と、ア
クリル樹脂、スチレンアクリル樹脂及びエポキシアクリ
ル樹脂から選択される1種又は2種以上との混合物であ
り、酸価は5〜780、好ましくは20〜600であ
る。酸価が5に満たないとき又は780を超えると、木
材と樹脂分との接着性及び寸法安定性が低下する。難燃
性物質の金属とモノマー、オリゴマーと樹脂の混合物の
酸成分と反応し、木材と樹脂分との接着性を良くすると
共に、難燃性の効果が向上する。アクリル酸エステルモ
ノマーは、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アク
リル酸n−ブチルを使用できる。メタクリル酸エステル
モノマーは、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸エチレング
リコール、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸ジメチ
ルアミノエチルを使用できる。
【0012】難燃性液体中に木材を浸漬して、木材を減
圧し若しくはマイクロ波を加え又は難燃性液体を加圧若
しくは加温して、難燃性物質を木材中に含浸する。その
後、アクリル系液体混合物中に木材を浸漬して、木材を
減圧し若しくはマイクロ波を加え又は難燃性液体を加圧
若しくは加温して、アクリル系液体混合物を木材中に含
浸した後、加熱下で重合反応及び樹脂化を行い、アクリ
ル系液体混合物を硬化させる。
【0013】加熱によりアクリル系液体混合物を硬化さ
せる際に、メチルエチルケトンペルオキシド、t−ブチ
ルヒドロペルオキシド、キュメンヒドロペルオキシド、
ジ−t−ブチルヒドロペルオキシド、アゾビスイソブチ
ルニトリル等の重合開始剤を使用してもよい。また、難
燃性重合体含浸木材の耐候性及び耐久性を向上するた
め、難燃性液体又はアクリル系液体混合物に酸化防止
剤、紫外線吸収剤を添加してもよい。本発明の前記実施
の形態は変更が可能である。例えば、難燃性物質はアク
リル系重合体を構成する物質と部分的に反応してもしな
くてもよい。アクリル系液体混合物に揮発性溶剤を混入
してもよい。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
【0015】[例1]リン酸水素カルシウム5部、水9
5部を溶解撹拌して難燃性液体99部を得た。また、ア
クリル酸エチル68部、アクリル樹脂30部、アゾビス
イソブチルニトリル2部を溶解撹拌し、酸価25のアク
リル系液体混合物99部を得た。厚さ1mm、幅105
mm、長さ500mmのベイツガ板目材を含浸装置に入
れ、30トールで30分間減圧処理した後、難燃性液体
をベイツガ板目材内に注入し15分間放置した。次に、
室内で24時間放置した後、105℃の熱乾燥機中で1
2時間乾燥した。続いて、ベイツガ板目材を含浸装置に
入れ、30トールで30分間減圧処理した後、アクリル
系液体混合物をベイツガ板目材内に注入して、15分間
放置した。更に、室内で24時間放置した後、105℃
の熱乾燥機中で12時間、アクリル系液体混合物を重合
し、硬化させて難燃性重合体含浸木材を発明品1として
製造した。
【0016】[例2]硫酸アンチモン15部、水85部
を溶解撹拌して、難燃性液体99部を得ると共に、オリ
ゴマー、アロニックスM−5500・38部、スチレン
アクリル樹脂60部、t−ブチルヒドロペルオキシド2
部を溶解撹拌して、酸価230のアクリル系液体混合物
99部を得た。例1と同様の方法及び同様の条件で、難
燃性液体と、アクリル系液体混合物をベイツガ板目材内
に含浸して、重合反応を行い、発明品2として難燃性重
合体含浸木材を製造した。
【0017】[例3]硼酸カルシウム10部、水90部
を懸濁撹拌し難燃性液体99部を得ると共に、メタクリ
ル酸エチレングリコール48部、アクリル樹脂50部、
t−ブチルヒドロペルオキシド2部を溶解撹拌して、酸
価52のアクリル系液体混合物99部を得た。例1と同
様の方法及び同様の条件で、難燃性液体と、アクリル系
液体混合物をベイツガ板目材内に含浸して、重合反応を
行い、発明品3として難燃性重合体含浸木材を製造し
た。
【0018】[例4]比較品1として無処理木材を作成
した。
【0019】[例5]厚さ1mm、幅105mm、長さ
500mmのベイツガ板目材を含浸装置に入れ、30ト
ールで30分間減圧処理した後、メチルメタアクリレー
ト98部、t−ブチルヒドロペルオキシド2部の混合物
含浸剤を注入し15分間放置した。その後15kg/c
2に加圧し3時間放置した。次いで、室内で24時間
放置した後、105℃の熱乾燥機中で12時間、含浸剤
を重合硬化させ重合体含浸木材を比較品2として製造し
た。表1に示すように、得られた発明品1〜3の寸法安
定化率は61%、50%及び64%で、いずれも比較品
1の0%及び比較品2の36%より高く、難燃試験にも
合格した。比較品1及び2の寸法安定化率は0%及び3
6%で、難燃試験は不合格であった。
【0020】[例6]得られた発明品1〜5並びに比較
品1及び2の寸法安定率を測定すると共に、難燃試験を
行った。寸法安定化率(%)は、無処理材、処理材を減
圧し、水を注入加圧した後、2日間放置し寸法測定し、
更に105℃で12時間乾燥した後、寸法を測定し、両
者の収縮率から下式により算出した。
【0021】
【数1】
【0022】難燃性は、JIS−A−1321の規定に
基づき6分間の表面燃焼試験を行い、難燃3級の規格で
合否を判定した。
【0023】
【表1】
【0024】
【発明の効果】本発明では、寸法安定性及び生活環境性
に優れた難燃性重合体含浸木材及びその製法が得られ、
火災及び地震等の天災に対し抵抗力のある建築物を構築
することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2B230 AA07 AA11 AA15 BA01 CA01 CA02 CA03 CA10 CA14 CA22 CA24 CA25 CB25 CC02 DA02 EA20 EB01 EB05 EB12 EB13 EB18 EC02 EC24

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 難燃性物質及びアクリル系重合体が木質
    内に含浸され、硬化したアクリル系重合体は木質内で難
    燃性物質を包囲することを特徴とする難燃性重合体含浸
    木材。
  2. 【請求項2】 難燃性物質は、リン酸水素アルミニウ
    ム、リン酸水素カルシウム、リン酸水素マグネシウム、
    塩化亜鉛、塩化アンチモン、硫酸アンチモン及び水酸化
    アルミニウムから選択された1種又は2種以上の難燃性
    金属塩である請求項1に記載の難燃性重合体含浸木材。
  3. 【請求項3】 難燃性物質は、リン酸、ポリメタリン
    酸、炭酸、硫酸、珪酸、アンチモン酸及び硼酸から選択
    された1種又は2種以上の酸のアルミニウム、カルシウ
    ム並びにマグネシウム塩から選択された1種又は2種以
    上の難燃性無機物質である請求項1に記載の難燃性重合
    体含浸木材。
  4. 【請求項4】 アクリル系重合体は、アクリル酸、アク
    リル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル
    のモノマー及びオリゴマーの1種又は2種以上と、アク
    リル樹脂、スチレンアクリル樹脂及びエポキシアクリル
    樹脂の1種又は2種以上との重合物である請求項1に記
    載の難燃性重合体含浸木材。
  5. 【請求項5】 難燃性物質と水とを混合して難燃性液体
    を作ると共に、アクリル樹脂を含むアクリル系液体混合
    物を作る工程と、 難燃性液体を木材中に含浸させた後、木材を乾燥させる
    工程と、 乾燥した木材中にアクリル系液体混合物を含浸する工程
    と、 木材中のアクリル系液体混合物を重合し硬化させる工程
    とを含むことを特徴とする難燃性重合体含浸木材の製
    法。
  6. 【請求項6】 難燃性液体は、リン酸水素アルミニウ
    ム、リン酸水素カルシウム、リン酸水素マグネシウム、
    塩化亜鉛、塩化アンチモン、硫酸アンチモン及び水酸化
    アルミニウムから選択された1種又は2種以上の難燃性
    金属塩を水に溶解させた水溶液である請求項5に記載の
    難燃性重合体含浸木材の製法。
  7. 【請求項7】 難燃性液体は、リン酸、ポリメタリン
    酸、炭酸、硫酸、珪酸、アンチモン酸及び硼酸から選択
    された1種又は2種以上の酸のアルミニウム、カルシウ
    ム並びにマグネシウム塩から選択された1種又は2種以
    上の難燃性無機物質を水に懸濁させた懸濁液である請求
    項5に記載の難燃性重合体含浸木材の製法。
  8. 【請求項8】 アクリル系液体混合物はアクリル酸、ア
    クリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステ
    ルのモノマー及びオリゴマーの1種又は2種以上と、ア
    クリル樹脂、スチレンアクリル樹脂及びエポキシアクリ
    ル樹脂の1種又は2種以上との混合物であり、酸価5〜
    780を有する請求項5〜7のいずれか1項に記載の難
    燃性重合体含浸木材の製法。
  9. 【請求項9】 アクリル系液体混合物は溶剤と混合され
    て、乾燥した木材中に含浸される請求項5〜8のいずれ
    か1項に記載の難燃性重合体含浸木材の製法。
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