JP2010089272A - Method for producing flame-retardant lumber - Google Patents
Method for producing flame-retardant lumber Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010089272A JP2010089272A JP2008258572A JP2008258572A JP2010089272A JP 2010089272 A JP2010089272 A JP 2010089272A JP 2008258572 A JP2008258572 A JP 2008258572A JP 2008258572 A JP2008258572 A JP 2008258572A JP 2010089272 A JP2010089272 A JP 2010089272A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wood
- metal alkoxide
- vapor
- group
- mixed gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
Description
本発明は、難燃性木材の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing flame-retardant wood.
建築材料や家具、工芸品などに幅広く使用されている木材が燃焼することは、周知の事実である。これまで木材に難燃性を付与する方法は、幾つか提案されており、その中に一つの方法としてとして、金属アルコキシドにより、木材を難燃化する製造方法が開示されている。 It is a well-known fact that wood, which is widely used for building materials, furniture, crafts, etc., burns. Until now, several methods for imparting flame retardancy to wood have been proposed, and as one of the methods, a production method for flame-retarding wood with a metal alkoxide is disclosed.
特許文献１において、木材中に一種或いは二種以上の金属アルコキシドの溶液を木材に含浸させ、その後加水分解若しくは加熱分解することによって金属アルコキシドを木材中で不燃性の金属酸化物に変え、木材を難燃化する製造方法が開示されている。 In Patent Document 1, wood is impregnated with a solution of one or two or more metal alkoxides, and then hydrolyzed or thermally decomposed to convert the metal alkoxides into nonflammable metal oxides in the wood. A production method for flame retardancy is disclosed.
特許文献２では、金属アルコキシドを木材或いは木質材料に含浸させて、その後加水分解又は加熱分解することによって金属アルコキシドを木材中で不燃性、不溶性の金属酸化物に変えた後、該木材に有機ハロゲン化合物を含浸、又は表層に塗布する事によって木材に耐火性能を付与する木材金属酸化物複合体の製造方法が開示されており、特許文献３には、木材中に１種又は２種以上の金属アルコキシドの溶液を含浸させる際に、加水分解性アルコキシシリル基含有有機ケイ素化合物を添加して木材細胞空隙内でこれらを加水分解又は加熱分解し、重縮合させる改質（難燃）木材の製造方法が開示されている。 In Patent Document 2, a metal alkoxide is impregnated into wood or a wood material, and then the metal alkoxide is converted into a non-combustible and insoluble metal oxide in the wood by hydrolysis or thermal decomposition. A method for producing a wood metal oxide composite that imparts fire resistance to wood by impregnation or application to a surface layer is disclosed. Patent Document 3 discloses one or more metals in wood. A method for producing modified (flame retardant) wood in which a hydrolyzable alkoxysilyl group-containing organosilicon compound is added and hydrolyzed or thermally decomposed in a wood cell space and polycondensed when impregnating the alkoxide solution. Is disclosed.
これらの方法は、いずれも金属アルコキシド溶液又は金属アルコキシドを含む複合溶液に木材を浸漬させ、金属アルコキシドを含浸させる方法であり、常圧含浸だけでなく、減圧含浸、加圧含浸などの方法が開示されている。また、含浸した金属アルコキシドの加水分解また加熱分解は、該木材を加熱して金属酸化物に変える方法が開示されている。 Each of these methods is a method in which wood is immersed in a metal alkoxide solution or a composite solution containing a metal alkoxide and impregnated with the metal alkoxide, and not only atmospheric pressure impregnation but also methods such as reduced pressure impregnation and pressure impregnation are disclosed. Has been. In addition, a method of heating and converting the wood into a metal oxide is disclosed for hydrolysis or thermal decomposition of the impregnated metal alkoxide.
ここで、これまで開示されている方法は、いずれも金属アルコキシド溶液に木材を浸漬させる必要があり、また、該金属アルコキシドを含浸させる工程と、金属アルコキシドを加水分解又は加熱分解する工程が、それぞれ別工程となっているだけでなく、含浸後の金属アルコキシドを含む残溶液を回収しなければならなかった。
本発明は、難燃性に優れた木材を簡易な工程で製造できる、難燃性木材の製造方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the manufacturing method of a flame-retardant wood which can manufacture the wood excellent in the flame retardance with a simple process.
本発明は、金属アルコキシドの蒸気とキャリアガスの混合ガスを木材と接触させて、木材の細胞壁表面及び／又は細胞壁内において前記金属アルコキシドの反応物を形成させる工程を備える、難燃性木材の製造方法を提供する。 The present invention provides a process for producing flame-retardant wood, comprising a step of bringing a mixed gas of a metal alkoxide vapor and a carrier gas into contact with wood to form a reaction product of the metal alkoxide on the cell wall surface of the wood and / or in the cell wall. Provide a method.
この製造方法によれば、木材の表面や細胞壁の外側のみならず、木材表面に露出していない木材細胞の細胞壁内部に、金属アルコキシドの反応物を形成することができ、液相で含浸する公知の方法（以下、「液相含浸法」と呼ぶ場合がある。）によるものに比較して、より簡易な工程で、難燃性により優れた難燃性木材を製造することができる。 According to this manufacturing method, a reaction product of metal alkoxide can be formed not only on the surface of the wood and the outside of the cell wall, but also inside the cell wall of the wood cell that is not exposed on the wood surface, and is known to be impregnated in the liquid phase Compared with the method by the above method (hereinafter sometimes referred to as “liquid phase impregnation method”), flame retardant wood superior in flame retardancy can be produced by a simpler process.
金属アルコキシドは、下記一般式（１）で表される化合物であることが好ましい。
Ｍ（ＯＲ１）ｎ …（１）
［式中、Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｇｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｖ及びＭｎからなる群より選ばれる金属原子、Ｒ１はアルキル基、ｎは上記金属原子の価数である１〜５の整数、をそれぞれ示す。］
The metal alkoxide is preferably a compound represented by the following general formula (1).
M (OR 1 ) n (1)
[Wherein, M is Na, K, Li, Ba, Ca, Sr, Mg, Zn, Sn, Sb, B, Si, P, Ti, Al, Zr, Ta, Nb, Ge, Fe, Co, Ni , V and Mn, R 1 is an alkyl group, and n is an integer of 1 to 5, which is the valence of the metal atom. ]
キャリアガスは、水蒸気であることが好ましい。 The carrier gas is preferably water vapor.
金属アルコキシド蒸気とキャリアガスの混合ガスの圧力は、金属アルコキシド単独の蒸気圧に比べ非常に高くすることができるため、木材の内部まで速やかに金属アルコキシドが到達させることができる。また、キャリアガスに水蒸気を利用すれば、木材やオートクレーブ本体、配管などを加熱する熱源になるだけでなく、金属アルコキシド蒸気が木材以外の場所で一端凝縮し液体になっても、水蒸気の熱により、再び蒸発気化させることができる。このため、金属アルコキシドを無駄なく効率的に、木材の細胞壁表面及び／又は細胞壁内部に付着させることが可能となる。さらに、金属アルコキシドと木材の反応を促進するため、金属アルコキシドが速やかに加水分解、加熱分解、縮合反応等を生じ、金属酸化物になる。なお、本発明において、金属アルコキシドの反応物は、木材の細胞壁表面や細胞壁内部に存在するが、同時に細胞内腔中に充填されていても構わない。 Since the pressure of the mixed gas of the metal alkoxide vapor and the carrier gas can be made much higher than the vapor pressure of the metal alkoxide alone, the metal alkoxide can quickly reach the inside of the wood. In addition, if water vapor is used as the carrier gas, it not only becomes a heat source for heating the wood, autoclave body, piping, etc., but even if the metal alkoxide vapor condenses to a liquid at a place other than wood, Can be evaporated again. For this reason, it becomes possible to adhere a metal alkoxide to the cell wall surface and / or cell wall inside of wood efficiently without waste. Further, since the reaction between the metal alkoxide and wood is promoted, the metal alkoxide rapidly undergoes hydrolysis, thermal decomposition, condensation reaction, etc., and becomes a metal oxide. In the present invention, the reaction product of the metal alkoxide is present on the cell wall surface or inside the cell wall of wood, but may be filled in the cell lumen at the same time.
混合ガスは、少なくとも１種のオルガノシランの蒸気を含有することが好ましい。 The mixed gas preferably contains at least one organosilane vapor.
混合ガスにオルガノシランの上記を含有させることで、金属アルコキシドが加水分解又は加熱分解し、金属酸化物になる過程で、オルガノシランと反応することが可能となり、また、オルガノシランが木材の水酸基と結合し、木材に撥水性を付与するため、金属アルコキシドの反応で得られた金属酸化物が水の作用で溶出し難く、難燃性を長期的に維持できる改質木材を得ることができるようになる。 By containing the above-mentioned organosilane in the mixed gas, it becomes possible to react with the organosilane in the process where the metal alkoxide is hydrolyzed or thermally decomposed to become a metal oxide. Since it binds and imparts water repellency to the wood, the metal oxide obtained by the reaction of the metal alkoxide is unlikely to elute due to the action of water, and a modified wood that can maintain flame retardancy for a long period of time can be obtained. become.
オルガノシランは、下記一般式（２）で表される化合物であることが好ましい。
Ｒ２ ｍＳｉＸ４−ｍ …（２）
［式中、Ｒ２は炭素数１〜１８の有機基、Ｘは加水分解性基、ｍは１〜３の整数、をそれぞれ示す。］
The organosilane is preferably a compound represented by the following general formula (2).
R 2 m SiX 4-m (2)
[Wherein R 2 represents an organic group having 1 to 18 carbon atoms, X represents a hydrolyzable group, and m represents an integer of 1 to 3, respectively. ]
炭素数が１８までの有機基を有するオルガノシランは、蒸気として使用しやすく、キャリアガスと容易に混合して、細胞壁内部に侵入するため、木材に撥水性を付与し、難燃性を長期的に維持できる改質木材を得ることができる。 Organosilane having an organic group with up to 18 carbon atoms is easy to use as a vapor, easily mixes with a carrier gas, and penetrates into the cell wall, thus imparting water repellency to wood and providing long-term flame retardancy It is possible to obtain a modified wood that can be maintained at a high level.
木材と接触させる混合ガスの温度は、６０〜２４０℃であることが好ましい。 The temperature of the mixed gas brought into contact with the wood is preferably 60 to 240 ° C.
上記の温度範囲の混合ガスを木材と接触させることによって、より短時間で確実に難燃性木材を製造することができる。 By bringing the mixed gas in the above temperature range into contact with wood, flame-retardant wood can be reliably produced in a shorter time.
金属アルコキシドの重量は、接触する木材の絶乾重量に対して、１〜４００重量％であることが好ましい。 The weight of the metal alkoxide is preferably 1 to 400% by weight based on the absolute dry weight of the wood to be contacted.
本製造方法では、上記範囲の量の金属アルコキシドで、難燃性に特に優れた木材を得ることができる。 In this production method, wood having particularly excellent flame retardancy can be obtained with the amount of metal alkoxide in the above range.
本発明により、難燃性に優れた木材を簡易な工程で製造できる、難燃性木材の製造方法が提供される。 The present invention provides a method for producing flame-retardant wood, which can produce wood having excellent flame retardancy by a simple process.
以下に本発明の実施形態を詳細に説明する。
本実施形態における難燃性木材の製造方法は、金属アルコキシド蒸気と水蒸気等のキャリアガスを含有する混合ガスで木材を処理することを特徴とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The method for producing flame-retardant wood in this embodiment is characterized in that wood is treated with a mixed gas containing a carrier gas such as metal alkoxide vapor and water vapor.
混合ガスに含まれる金属アルコキシドは、アルコキシ基を有する金属化合物であり、反応により金属酸化物に変化し得る化合物である。金属アルコキシドは、温度を上げるに従い気化し、僅かながらも蒸気圧を有するものが好ましい。 The metal alkoxide contained in the mixed gas is a metal compound having an alkoxy group and can be converted into a metal oxide by reaction. The metal alkoxide is preferably vaporized as the temperature is increased and has a slight vapor pressure.
好適な金属アルコキシドは、Ｍ（ＯＲ１）nの基本構造を有する化合物である。ここで、Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｇｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｖ及びＭｎからなる群より選ばれる金属原子であり、Ｒ１はアルキル基、ｎは金属原子の価数で１〜５の整数である。 Suitable metal alkoxides are compounds having a basic structure of M (OR 1 ) n. Here, M is Na, K, Li, Ba, Ca, Sr, Mg, Zn, Sn, Sb, B, Si, P, Ti, Al, Zr, Ta, Nb, Ge, Fe, Co, Ni, It is a metal atom selected from the group consisting of V and Mn, R 1 is an alkyl group, and n is an integer of 1 to 5 in terms of the valence of the metal atom.
金属アルコキシドのアルキル基（Ｒ１）としては、炭素数１〜２０（好ましくは炭素数１〜１８、更には炭素数１〜６、特には炭素数１〜４）のアルキル基が好ましい。アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基，ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基などが挙げられる。なお、金属アルコキシドが複数のアルキル基を有する場合、アルキル基はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。一般的に、アルキル基が長鎖になるに従い、加水分解反応が遅くなるだけでなく、処理後も木材中に残存し、可燃成分の原因となる場合があるため、アルキル基はメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が好ましい。 As the alkyl group (R 1 ) of the metal alkoxide, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms (preferably 1 to 18 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and particularly 1 to 4 carbon atoms) is preferable. Examples of alkyl groups include methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, octyl, decyl, dodecyl and the like. When the metal alkoxide has a plurality of alkyl groups, the alkyl groups may be the same or different. In general, as the alkyl group becomes longer, the hydrolysis reaction not only slows down, but also remains in the wood after treatment and may cause flammable components. Group, propyl group and butyl group are preferred.
特に好適な金属アルコキシドは、ケイ素アルコキシドであり、例えばテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロピルシランなどが例示される。また、２種類以上の金属アルコキシドを組み合わせたものを使用してもよく、ケイ素アルコキシドのあらゆる組み合わせが適用可能である。 A particularly suitable metal alkoxide is a silicon alkoxide, and examples thereof include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, and tetrapropylsilane. Moreover, you may use what combined 2 or more types of metal alkoxide, and all the combinations of silicon alkoxide are applicable.
混合ガスに任意に添加される、オルガノシランの蒸気は、オルガノシラン（有機基を有するシラン化合物）の蒸気である。オルガノシランとしては、Ｒ２ ｍＳｉＸ４−ｍ（ｍ＝１，２，３）の構造を有する有機ケイ素化合物が好ましい。なお、オルガノシランが複数のＲ２又はＸを有する場合、それらはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。 The organosilane vapor optionally added to the mixed gas is a vapor of organosilane (a silane compound having an organic group). As the organosilane, an organosilicon compound having a structure of R 2 m SiX 4-m (m = 1, 2, 3) is preferable. Incidentally, if the organosilane has a plurality of R 2 or X, it may be different in each of them the same.
オルガノシランにおけるＲ２は、炭素数１〜１８の有機基であるが、１〜１６が好ましく、１〜１２がより好ましい。Ｒ２としては、アルキル基、ハロゲノアルキル基、アリール基、ハロゲノアリール基、アラルキル基、ハロゲノアラルキル基が挙げられるが（いずれも炭素数が１〜１８のもの）、撥水性の観点から、アルキル基、ハロゲノアルキル基が好ましい。ここで、「ハロゲノ」としては、フルオロ、クロロ、ブロモが好ましく、フルオロがより好ましい。 R 2 in the organosilane is an organic group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 16 and more preferably 1 to 12. Examples of R 2 include an alkyl group, a halogenoalkyl group, an aryl group, a halogenoaryl group, an aralkyl group, and a halogenoaralkyl group (all having 1 to 18 carbon atoms). From the viewpoint of water repellency, an alkyl group A halogenoalkyl group is preferred. Here, as “halogeno”, fluoro, chloro and bromo are preferable, and fluoro is more preferable.
有機基がアルキル基の場合、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基などが挙げられるが、一般的にアルキル基は長鎖になるに従い、加水分解反応が遅くなるだけでなく、処理後も木材中に残存し、可燃成分の原因となる場合があるため、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が好ましい。 When the organic group is an alkyl group, examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a hexyl group, an octyl group, a decyl group, and a dodecyl group. In general, an alkyl group is a long chain. Therefore, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group are preferable because the hydrolysis reaction is not only slowed but also remains in the wood after the treatment and may cause a combustible component.
オルガノシランにおける加水分解性基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、アルケニルオキシ基、アミノ基、メルカプト基、ケトキシメート基、アミノオキシ基、カルバモイル基が挙げられるが、反応性の観点から、ハロゲン原子、アルコキシ基が好ましい。 Examples of the hydrolyzable group in the organosilane include a halogen atom, an alkoxy group, an acyloxy group, an alkenyloxy group, an amino group, a mercapto group, a ketoximate group, an aminooxy group and a carbamoyl group. An atom and an alkoxy group are preferable.
オルガノシランとして好ましいものは、オルガノクロロシラン及びオルガノアルコキシシラン、フルオロアルキルクロロシラン、フルオロアルキルアルコキシシランであり、中でも、オルガノアルコキシシランが好ましい。 Preferred as the organosilane are organochlorosilane, organoalkoxysilane, fluoroalkylchlorosilane, and fluoroalkylalkoxysilane, and among them, organoalkoxysilane is preferable.
好ましく用いられるオルガノシランは、オルガノクロロシラン及びオルガノアルコキシシラン、フルオロアルキルクロロシラン、フルオロアルキルアルコキシシランであり、その中でも特に好ましく用いられるものは、オルガノアルコキシシランである。 Organosilanes preferably used are organochlorosilanes and organoalkoxysilanes, fluoroalkylchlorosilanes, and fluoroalkylalkoxysilanes. Among them, organoalkoxysilanes are particularly preferably used.
オルガノクロロシランとしては、アルキルクロロシランが好ましい。アルキルクロロシランとしては、例えば、トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、トリエチルクロロシラン、トリオクタデシルクロロシランなどのメチルクロロシランやトリフェニルクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、フェニルトリクロロシランなどのフェニルクロロシラン又はフルオロアルキルクロロシランなどを挙げることができる。 As the organochlorosilane, alkylchlorosilane is preferable. Examples of alkylchlorosilanes include methylchlorosilanes such as trimethylchlorosilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, triethylchlorosilane, trioctadecylchlorosilane, phenylchlorosilanes such as triphenylchlorosilane, diphenyldichlorosilane, and phenyltrichlorosilane, or fluoroalkylchlorosilanes. Can be mentioned.
フルオロアルキルクロロシランとしては、例えば１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロプロピルトリクロロシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチルトリクロロシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルトリクロロシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルメチルジクロロシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルジメチルクロロシランなどを例示でき、フルオロアルキルアルコキシシランとしては、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロプロピルトリメトキシシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチルトリメトキシシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルトリメトキシシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルメチルジメトキシシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルジメチルメトキシシランなどを例示できる。 Examples of the fluoroalkylchlorosilane include 1H, 1H, 2H, 2H-perfluoropropyltrichlorosilane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltrichlorosilane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltrichlorosilane, 1H , 1H, 2H, 2H-perfluorodecylmethyldichlorosilane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyldimethylchlorosilane, etc., and as the fluoroalkylalkoxysilane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluoropropyl Trimethoxysilane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltrimethoxysilane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltrimethoxysilane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecylmethyldimethoxysilane 1H, 1H, 2H, 2H- perfluoro decyl dimethyl silane and the like can be exemplified.
オルガノアルコキシシランとしては、アルキルアルコキシシランが好ましく、中でも、アルキルトリアルコキシシラン（ｍ＝１）が特に好ましい。アルキルトリアルコキシシランとしては、例えば、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ペンチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘプチルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ペンチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘプチルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、ノニルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ウンデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、テトラデシルトリメトキシシラン、ペンタデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、ヘプタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、ノニルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ウンデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、ノニルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、テトラデシルトリエトキシシラン、ペンタデシルトリエトキシシラン、ヘキサデシルトリエトキシシラン、ヘプタデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシランなどが挙げられる。 As the organoalkoxysilane, alkylalkoxysilane is preferable, and alkyltrialkoxysilane (m = 1) is particularly preferable. Examples of the alkyltrialkoxysilane include methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, pentyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, heptyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, methyl Triethoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyltriethoxysilane, butyltriethoxysilane, pentyltriethoxysilane, hexyltriethoxysilane, heptyltriethoxysilane, octyltriethoxysilane, nonyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, un Decyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, tetradecyltrimethoxysilane, pentadecyltri Toxisilane, hexadecyltrimethoxysilane, heptadecyltrimethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, nonyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, undecyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, nonyltriethoxysilane, decyltriethoxysilane, Examples include tetradecyltriethoxysilane, pentadecyltriethoxysilane, hexadecyltriethoxysilane, heptadecyltriethoxysilane, and octadecyltriethoxysilane.
金属アルコキシドとオルガノシランとは組み合わせて使用でき、組み合わせは任意である。難燃性木材の製造において溶液として適用する場合、金属アルコキシドとオルガノシランを混合した複合溶液でも、別々でも構わない。 The metal alkoxide and the organosilane can be used in combination, and the combination is arbitrary. When applied as a solution in the production of flame retardant wood, a composite solution in which metal alkoxide and organosilane are mixed may be used separately.
難燃性木材の製造において、オルガノシランを蒸気として使用するため、全く気化しないオルガノシランは使用できず、撥水性能を有する有機基（Ｒ２）の炭素数は、加水分解性基（Ｘ）にも影響されるが、１８程度が限界となる。また、撥水性性能は高いが、蒸気圧が低い長鎖アルキル基を有するオルガノシランと、撥水性能はやや劣るが、蒸気圧の高いアルキル基を有するオルガノシランを混合することは、好ましい様態である。具体的な例として、本発明において好ましく用いられるアルキルアルコキシシランは、炭素数１〜４のアルキル基を有するアルキルアルコキシシランの少なくとも１種と、炭素数６〜１８のアルキル基を有するアルキルアルコキシシランの少なくとも１種との混合物などが挙げられる。 In the production of flame-retardant wood, organosilane is used as a vapor, so that an organosilane that does not vaporize cannot be used at all. The number of carbon atoms of the organic group (R 2 ) having water repellency is the hydrolyzable group (X). However, about 18 is the limit. In addition, it is preferable to mix an organosilane having a long-chain alkyl group having high water repellency but a low vapor pressure with an organosilane having an alkyl group having a high vapor pressure, although the water repellency is slightly inferior. is there. As a specific example, the alkylalkoxysilane preferably used in the present invention is an alkylalkoxysilane having at least one alkylalkoxysilane having an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and an alkylalkoxysilane having an alkyl group having 6 to 18 carbon atoms. Examples thereof include a mixture with at least one kind.
難燃性木材の製造において用いられる混合ガスには、キャリアガスが含まれている。キャリアガスとしては、水蒸気、アルコール蒸気、ハロゲンガス、窒素ガスなどが挙げられるが、反応性だけでなく汎用性、経済性及び安全性などの観点から水蒸気が好ましい。また、混合ガスは、加熱加圧可能なチャンバ内で発生させることが好ましく、このようなチャンバとしてはオートクレーブが挙げられる。 The mixed gas used in the production of flame retardant wood contains a carrier gas. Examples of the carrier gas include water vapor, alcohol vapor, halogen gas, nitrogen gas and the like, but water vapor is preferable from the viewpoint of not only reactivity but versatility, economy and safety. The mixed gas is preferably generated in a chamber capable of being heated and pressurized, and an autoclave is an example of such a chamber.
オートクレーブ内で少なくとの１種の金属アルコキシド蒸気と水蒸気の混合ガスを形成する方法としては、特に限定される必要はないが、例えば、予め別の容器や配管等で形成した少なくとも１種の金属アルコキシド蒸気と水蒸気の混合ガスをオートクレーブ内に注入する方法、オートクレーブ内に少なくとも１種の金属アルコキシドが存在する状態において、オートクレーブ内に水蒸気を注入する方法、オートクレーブ内に少なくとも１種の金属アルコキシド及び水が存在する状態において、オートクレーブを外部からの熱源により加熱する方法、オートクレーブ内に少なくとも１種の金属アルコキシド蒸気と水蒸気を別々に注入する方法、などがある。 The method for forming a mixed gas of at least one kind of metal alkoxide vapor and water vapor in the autoclave is not particularly limited, but for example, at least one kind of metal formed in advance in another container, piping or the like. A method of injecting a mixed gas of alkoxide vapor and water vapor into the autoclave, a method of injecting water vapor into the autoclave in a state where at least one metal alkoxide is present in the autoclave, at least one metal alkoxide and water in the autoclave There are a method in which the autoclave is heated by an external heat source in a state in which at least one metal alkoxide vapor and water vapor are separately injected into the autoclave.
予め別の容器や配管等で少なくとも１種の金属アルコキシド蒸気と水蒸気の混合ガスを形成する方法としては、例えば、別の容器内に少なくとも1種の金属アルコキシドが存在する状態で、水蒸気を注入し、該容器内を高温高圧にして、金属アルコキシドを気化させる方法やオートクレーブ内に注入する水蒸気の配管途中に設けた金属アルコキシドの注入口から気化ノズルなどを介して、プランジャーポンプなどで金属アルコキシドを直接水蒸気配管内に圧入する方法などがある。ここで、注入する金属アルコキシドは、液体、ミスト、蒸気などいずれの状態でも良く、液体やミストで圧入された場合、高温高圧の水蒸気配管内で気化する。 As a method of forming a mixed gas of at least one kind of metal alkoxide vapor and water vapor in another container or pipe in advance, for example, water vapor is injected in a state where at least one kind of metal alkoxide exists in another container. The metal alkoxide can be vaporized by a plunger pump or the like through a vaporization nozzle or the like from a metal alkoxide injection port provided in the middle of the piping of water vapor to be injected into the autoclave, by vaporizing the metal alkoxide by high temperature and high pressure inside the container. There is a method of press-fitting directly into the steam pipe. Here, the metal alkoxide to be injected may be in any state such as liquid, mist, and vapor, and when injected with liquid or mist, it is vaporized in a high-temperature and high-pressure steam pipe.
予めオートクレーブ内に少なくとも１種の金属アルコキシドを入れておく方法は、例えば、金属アルコキシドをオートクレーブ内にそのまま直接入れておく方法、金属アルコキシドを密閉されていない開放容器に入れておく方法、自動開閉が可能な密閉容器内に金属アルコキシドを入れておき、密閉容器を開放する方法などがある。自動開閉が可能な密閉容器内に金属アルコキシドを入れておく場合には、水蒸気を注入する前から開放しておくだけでなく、水蒸気を注入している途中の任意のタイミングで密閉容器を開放しても構わない。 The method of placing at least one kind of metal alkoxide in the autoclave in advance includes, for example, a method of directly placing the metal alkoxide directly in the autoclave, a method of placing the metal alkoxide in an unsealed open container, and automatic opening and closing. There is a method in which a metal alkoxide is placed in a possible sealed container and the sealed container is opened. When the metal alkoxide is placed in an airtight container that can be opened and closed automatically, the container is not only opened before water vapor is injected, but is also opened at any timing during the water vapor injection. It doesn't matter.
また、オートクレーブ内に少なくとも１種の金属アルコキシド及び水が存在する状態で、オートクレーブを外部からの熱源により加熱する方法において、オートクレーブ内に金属アルコキシド及び水を入れておく方法としては、例えば、オートクレーブ内に金属アルコキシドと水をそのまま直接入れておく方法、それぞれ別々の開放容器内に入れておく方法、水は開放容器に入れ、金属アルコキシドは自動開閉が可能な密閉容器内に入れ、加熱過程の任意のタイミングで密閉容器を開放する方法などがある。ここで、外部からの熱源は、特に限定される必要はないが、電気、ガス、重油、軽油、水蒸気などがある。 In the method of heating the autoclave with an external heat source in a state where at least one kind of metal alkoxide and water are present in the autoclave, the method of putting the metal alkoxide and water in the autoclave includes, for example, A method in which the metal alkoxide and water are put directly into each other, a method in which they are put in separate open containers, water is put in an open container, and the metal alkoxide is put in an airtight container that can be opened and closed automatically. There is a method of opening the sealed container at the timing of. Here, the heat source from the outside is not particularly limited, but includes electricity, gas, heavy oil, light oil, water vapor and the like.
水蒸気を利用して金属アルコキシドを蒸発気化させる方法は、水蒸気が金属アルコキシドを気化させる熱源となるだけでなく、得られた金属アルコキシド蒸気と水蒸気の混合ガスの圧力は、金属アルコキシド単独の蒸気圧に比べ非常に高くなるため、木材の内部まで速やかに到達することができる。また、水蒸気を利用すれば木材やオートクレーブ本体、配管などを加熱する熱源になるだけでなく、金属アルコキシド蒸気が木材以外の場所で一端凝縮し液体になっても、水蒸気の熱により、再び蒸発気化するため、金属アルコキシドを無駄なく効率的に、木材内部に到達させることが可能なばかりか、金属アルコキシドと木材の反応を促進するため、金属アルコキシドが速やかに加水分解又は加熱分解し、縮合反応も生じて金属酸化物になる。尚、必要に応じて、オートクレーブを外部の熱源を利用して、予備加熱や補助加熱をしても構わない。金属アルコキシドの反応物（反応物は、好適にはシロキシ骨格を有している）は、好ましくは、細胞壁を構成するセルロース等の水酸基と反応して、細胞壁内部で細胞壁と結合している。 The method of evaporating and vaporizing the metal alkoxide using water vapor not only provides a heat source for vapor vaporizing the metal alkoxide, but the pressure of the obtained mixed gas of metal alkoxide vapor and water vapor is equal to the vapor pressure of the metal alkoxide alone. Since it becomes very high, it can reach the inside of the wood quickly. In addition, if steam is used, it not only becomes a heat source for heating wood, autoclave bodies, pipes, etc., but even if the metal alkoxide vapor condenses to liquid once in places other than wood, it is evaporated again by the heat of steam. Therefore, not only can the metal alkoxide reach the inside of the wood efficiently without waste, but also the metal alkoxide is rapidly hydrolyzed or thermally decomposed to promote the reaction between the metal alkoxide and the wood, and the condensation reaction is also performed. It is formed into a metal oxide. If necessary, the autoclave may be preheated or auxiliary heated using an external heat source. The reaction product of the metal alkoxide (the reaction product preferably has a siloxy skeleton) preferably reacts with a hydroxyl group such as cellulose constituting the cell wall and is bonded to the cell wall inside the cell wall.
金属アルコキシドの蒸気と水蒸気の混合ガス用いて木材を高温高圧で処理する場合、すなわち、金属アルコキシド蒸気と水蒸気の混合ガスを高温高圧で木材と接触させる場合において、混合ガスを接触させる前後の圧力が、０．０２〜３．０ＭＰａであることが好ましく、０．０５〜２．０ＭＰａであることがより好ましく、更には０．１〜１．５ＭＰａであることが特に好ましい。混合ガスを接触させる温度は、６０〜２４０℃が好ましく、８０〜２１５℃がより好ましく、更には１００〜２００℃が特に好ましい。また、木材を金属アルコキシド蒸気と水蒸気の混合ガスで処理する前にオートクレーブ内の空気を真空ポンプなどで除去することは好ましい態様である。ここで、金属アルコキシドの木材内部への浸透は、金属アルコキシド蒸気と水蒸気の混合ガスが、オートクレーブ中を高温高圧にする際の大きな圧力差が推進力となるため、単独では蒸気圧の低い種類の金属アルコキシドでも速やかにかつ確実に木材内部まで浸透する。 When wood is processed at a high temperature and high pressure using a mixed gas of metal alkoxide vapor and water vapor, that is, when a mixed gas of metal alkoxide vapor and water vapor is contacted with wood at high temperature and high pressure, the pressure before and after contacting the mixed gas is 0.02-3.0 MPa, more preferably 0.05-2.0 MPa, and even more preferably 0.1-1.5 MPa. The temperature at which the mixed gas is brought into contact is preferably 60 to 240 ° C, more preferably 80 to 215 ° C, and particularly preferably 100 to 200 ° C. Moreover, it is a preferable aspect to remove the air in the autoclave with a vacuum pump or the like before treating the wood with a mixed gas of metal alkoxide vapor and water vapor. Here, the penetration of metal alkoxide into wood is a kind of low vapor pressure by itself because the mixed gas of metal alkoxide vapor and water vapor becomes a driving force due to the large pressure difference when the autoclave is heated to high temperature and pressure. Even metal alkoxide penetrates into wood quickly and reliably.
また、高温高圧の金属アルコキシド蒸気と水蒸気を含有する混合ガスで木材を処理する時間は、０．５〜５時間でよい。一部未反応の金属アルコキシドが存在して十分に難燃性が発現していない場合には、未反応の金属アルコキシドを反応させるために室温で数日〜数週間放置しておくだけでも良いが、更には６０℃〜１８０℃で０．５〜５時間程度加熱するのが好ましい。ここで、加熱方法は、特に限定されないが一般的な熱風加熱や遠赤外線加熱又は水蒸気加熱などを使用することができる。 Moreover, the time for processing wood with a mixed gas containing high-temperature and high-pressure metal alkoxide vapor and water vapor may be 0.5 to 5 hours. If some unreacted metal alkoxide is present and does not exhibit sufficient flame retardancy, it may be left at room temperature for several days to several weeks to react with the unreacted metal alkoxide. Furthermore, it is preferable to heat at 60 ° C. to 180 ° C. for about 0.5 to 5 hours. Here, the heating method is not particularly limited, and general hot air heating, far-infrared heating, steam heating, or the like can be used.
金属アルコキシド量は、処理する木材の絶乾重量を基準にして、１〜４００重量％が好ましく、３〜２００重量％がより好ましく、更には５〜１００重量％が特に好ましい。また、オルガノシラン量は、処理する木材の絶乾重量を基準にして、０．１〜４０．０重量％が好ましく、０．５〜２０．０重量％がより好ましく、更には１．０〜１０．０重量％が特に好ましい。 The amount of metal alkoxide is preferably 1 to 400% by weight, more preferably 3 to 200% by weight, even more preferably 5 to 100% by weight, based on the absolute dry weight of the wood to be treated. Further, the amount of organosilane is preferably 0.1 to 40.0% by weight, more preferably 0.5 to 20.0% by weight, and more preferably 1.0 to 10.0% by weight is particularly preferred.
難燃性木材の製造に使用される木材は、特に限定される必要はないが、例えば原木丸太、製材品、スライス単板、合板などが挙げられ、乾燥品や湿潤品（飽水品）でも構わない。 The wood used for the production of flame retardant wood is not particularly limited, but examples include log, lumber, sliced veneer, plywood, and dry and wet products (saturated products). I do not care.
以下に実施例を挙げ、本発明をより具体的に説明する。
本実施例において、金属アルコキシド等の浸透量及び木材の撥水性の指標となる金属アルコキシド等の重量増加率、水の接触角は、次のように測定した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
In this example, the permeation amount of the metal alkoxide and the like, the weight increase rate of the metal alkoxide and the like, which serve as an index of the water repellency of wood, and the contact angle of water were measured as follows.
＜金属アルコキシド等の重量増加率＞
木材に対する金属アルコキシド等の浸透量は、処理前後の重量増加率から求められ、具体的に金属アルコキシド等による重量増加率は、同一寸法、同一材料の木材を１０５℃で２４時間乾燥した該木材の絶乾重量（Ｗ０）に対して、金属アルコキシド蒸気と水蒸気の混合ガスで処理した後、１０５℃で２４時間乾燥した処理木材の絶乾重量（Ｗ１）から次式により求めた。
重量増加率＝｛（Ｗ１−Ｗ０）／Ｗ０｝×１００ ［重量％］
<Rate of increase in weight of metal alkoxide, etc.>
The amount of penetration of the metal alkoxide or the like into the wood is determined from the weight increase rate before and after the treatment. Specifically, the weight increase rate due to the metal alkoxide or the like is obtained by drying the wood of the same size and the same material at 105 ° C for 24 hours. The absolute dry weight (W 0 ) was determined from the absolute dry weight (W 1 ) of the treated wood that had been treated with a mixed gas of metal alkoxide vapor and water vapor and then dried at 105 ° C. for 24 hours.
Weight increase rate = {(W 1 −W 0 ) / W 0 } × 100 [% by weight]
＜水の接触角＞
縦４０ｍｍ、横４０ｍｍ、長さ２００ｍｍの木材を長さ１００ｍｍの位置で切断し、幅４０ｍｍ、厚さ４０ｍｍの切断面上を幅方向及び厚さ方向に１０ｍｍ間隔で各４点の合計１６箇所を温度２０℃、湿度６５％の条件下で協和界面科学株式会社製の接触角計（ＣＡ−ＤＴ型）により測定した。
<Water contact angle>
Cut wood of length 40mm, width 40mm, length 200mm at the position of length 100mm, on the cut surface of width 40mm, thickness 40mm, a total of 16 points of 4 points each at 10mm intervals in the width direction and thickness direction The measurement was performed with a contact angle meter (CA-DT type) manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. under conditions of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 65%.
＜金属アルコキシドの同定＞
金属アルコキシド蒸気と水蒸気の混合ガスで処理した木材サンプルを、日本電子株式会社（ＪＥＯＬ）製のエネルギー分散形Ｘ線分析装置（ＪＥＤ−２３００）を具備した電子顕微鏡（ＪＳＭ−６０６０−ＬＶ）で、該木材の細胞壁断面のＳＥＭ写真と、該細胞壁断面のＫαＸ線による金属アルコキシドが有する金属のマッピング像により、金属アルコキシドの反応物の存在場所を同定した。
<Identification of metal alkoxide>
A wood sample treated with a mixed gas of metal alkoxide vapor and water vapor is an electron microscope (JSM-6060-LV) equipped with an energy dispersive X-ray analyzer (JED-2300) manufactured by JEOL Ltd. (JEOL). The location of the reaction product of the metal alkoxide was identified from the SEM photograph of the cell wall cross section of the wood and the mapping image of the metal in the metal alkoxide by the KαX ray of the cell wall cross section.
［実施例１］
縦４０ｍｍ、横４０ｍｍ、長さ２００ｍｍの杉及びスプルース各々１０本を、予め１５０℃に加熱した容積１．２５ｍ３のオートクレーブに入れ、該オートクレーブ中をゲージ圧−０．０９５ＭＰａに減圧した状態で、ゲージ圧１．５Ｍｐａを有する水蒸気配管に蒸気ノズルを介して、プランジャーポンプでテトラメトキシシラン１０ｋｇをミスト状に圧入して形成した混合蒸気をゲージ圧１．０ＭＰａまで注入した。その後、圧力を維持するため、水蒸気のみを注入し、ゲージ圧１．０ＭＰａで３時間を保持した。ここで、使用した木材は、いずれも６０℃、３日間乾燥品であった。
[Example 1]
Ten cedars and spruce each having a length of 40 mm, a width of 40 mm, and a length of 200 mm were placed in an autoclave having a volume of 1.25 m 3 that had been heated to 150 ° C. in advance, and the autoclave was reduced to a gauge pressure of −0.095 MPa. A steam mixture formed by pressing 10 kg of tetramethoxysilane in a mist form with a plunger pump through a steam nozzle into a steam pipe having a gauge pressure of 1.5 MPa was injected to a gauge pressure of 1.0 MPa. Thereafter, in order to maintain the pressure, only water vapor was injected, and the gauge pressure was maintained at 1.0 MPa for 3 hours. Here, all the used wood was a dried product at 60 ° C. for 3 days.
本実施例により得られた木材５点平均の金属アルコキシド等の重量増加率は、スプルースが８８．１重量％、杉が９２．５重量％であり、各々木材中にテトラメトキシシランが浸透していることが確認された。また、本実施例で得られたスプルースの細胞壁断面のＳＥＭ写真（図１）と、該細胞壁断面のケイ素（Ｓｉ）のマッピング像（図２）から、細胞壁内にテトラメトキシシランの反応物に由来すると推察されるケイ素の存在が確認された。また、同様な方法で杉の細胞壁断面にも、テトラメトキシシランの反応物に由来すると推察されるケイ素の存在が確認された。 The weight increase rate of the metal alkoxide, etc., which is an average of five points of wood obtained in this example, is 88.1% by weight for spruce and 92.5% by weight for cedar, and tetramethoxysilane penetrates into the wood. It was confirmed that Moreover, from the SEM photograph (FIG. 1) of the cell wall cross section of the spruce obtained in this example and the silicon (Si) mapping image (FIG. 2) of the cell wall cross section, the cell wall is derived from the reaction product of tetramethoxysilane. As a result, the existence of silicon, which was presumed, was confirmed. In addition, the presence of silicon, which is presumed to be derived from the reaction product of tetramethoxysilane, was also confirmed in the cell wall cross section of cedar by the same method.
［実施例２］
縦４０ｍｍ、横４０ｍｍ、長さ２００ｍｍの杉及びスプルース各々１０本を、予め１５０℃に加熱した容積１．２５ｍ３のオートクレーブに入れ、該オートクレーブ中をゲージ圧−０．０９５ＭＰａに減圧した状態で、テトラエトキシシラン５ｋｇを容積０．３１２ｍ３の別の圧力容器に入れ、ゲージ圧−０．０９５ＭＰａに減圧した後、水蒸気を注入し、ゲージ圧１．２ＭＰａとして形成した混合ガスを該オートクレーブ中にゲージ圧０．５ＭＰａまで注入した。その後、圧力を維持するため、水蒸気のみを注入し、ゲージ圧０．５ＭＰａで１時間を保持した。ここで、使用した木材は、いずれも６０℃、３日間乾燥品であった。
[Example 2]
Ten cedars and spruce each having a length of 40 mm, a width of 40 mm, and a length of 200 mm were placed in an autoclave having a volume of 1.25 m 3 that had been heated to 150 ° C. in advance, and the autoclave was reduced to a gauge pressure of −0.095 MPa. After putting 5 kg of tetraethoxysilane into another pressure vessel having a volume of 0.312 m 3 and reducing the pressure to a gauge pressure of -0.095 MPa, water vapor was injected and a mixed gas formed with a gauge pressure of 1.2 MPa was added into the autoclave. The pressure was injected to 0.5 MPa. Then, in order to maintain a pressure, only water vapor | steam was inject | poured and it hold | maintained for 1 hour with the gauge pressure of 0.5 MPa. Here, all the used wood was a dried product at 60 ° C. for 3 days.
本実施例により得られた木材５点平均の金属アルコキシド等の重量増加率は、スプルースが３８．５重量％、杉が４２．３重量％であり、各々木材中にテトラメトキシシランが浸透していることが確認された。また、細胞壁断面のＳＥＭ写真と、該細胞壁断面のケイ素（Ｓｉ）のマッピング像から、スプルース及び杉の細胞壁断面に、テトラメトキシシランの反応物に由来すると推察されるケイ素の存在が確認された。 As for the weight increase rate of the metal alkoxide, etc., which is an average of five points of wood obtained in this example, the spruce is 38.5% by weight and the cedar is 42.3% by weight. It was confirmed that Moreover, from the SEM photograph of the cell wall cross section and the silicon (Si) mapping image of the cell wall cross section, the existence of silicon presumed to be derived from the reaction product of tetramethoxysilane was confirmed in the cell wall cross section of spruce and cedar.
［実施例３］
縦４０ｍｍ、横４０ｍｍ、長さ２００ｍｍの杉及びスプルース各々２本と、各々別の開放容器に入れたテトラメトキシシラン５００ｇと水２０００ｇを、容積０．０２ｍ３のオートクレーブに入れ、該オートクレーブ中をゲージ圧−０．０９５ＭＰａに減圧した後、該オートクレーブが具備する電気ヒータでゲージ圧１．５ＭＰａまで加熱し、その状態で１時間保持した。ここで、使用した木材は、いずれも６０℃、３日間乾燥品であった。
[Example 3]
Two cedars and spruce each having a length of 40 mm, a width of 40 mm, and a length of 200 mm, and 500 g of tetramethoxysilane and 2000 g of water placed in separate open containers are placed in an autoclave having a volume of 0.02 m 3 , and the inside of the autoclave is gauged After reducing the pressure to -0.095 MPa, the electric heater provided in the autoclave was heated to a gauge pressure of 1.5 MPa and held in that state for 1 hour. Here, all the used wood was a dried product at 60 ° C. for 3 days.
本実施例により得られた木材の金属アルコキシド等の重量増加率は、スプルースが１９．８重量％、杉が２２．２重量％であり、各々木材中にテトラメトキシシランが浸透していることが確認された。また、細胞壁断面のＳＥＭ写真と、該細胞壁断面のケイ素（Ｓｉ）のマッピング像から、スプルース及び杉の細胞壁断面に、金属アルコキシドの反応物に由来すると推察されるケイ素の存在が確認された。 The weight increase rate of the metal alkoxide and the like of the wood obtained in this example is 19.8% by weight for spruce and 22.2% by weight for cedar, and tetramethoxysilane permeates into the wood. confirmed. Further, from the SEM photograph of the cell wall cross section and the silicon (Si) mapping image of the cell wall cross section, the presence of silicon presumed to be derived from the reaction product of the metal alkoxide was confirmed in the cell wall cross section of spruce and cedar.
［実施例４］
テトラエトキシシラン５ｋｇとプロピルトリエトキシシラン０．０３ｋｇの混合物を使用する以外は、実施例１と同様の方法で処理した。
[Example 4]
The treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that a mixture of 5 kg of tetraethoxysilane and 0.03 kg of propyltriethoxysilane was used.
本実施例により得られた木材５点平均の金属アルコキシド等の重量増加率は、スプルースが４０．９重量％、杉が４２．６重量％であった。また、水の接触角は、スプルースが８２〜１０１°、杉が８１〜９８°の撥水性を有していた。このことから、各々木材中にテトラエトキシシランとプロピルトリエトキシシランの混合物が浸透していることが確認された。また、細胞壁断面のＳＥＭ写真と、該細胞壁断面のケイ素（Ｓｉ）のマッピング像から、スプルース及び杉の細胞壁断面に、金属アルコキシドの反応物に由来すると推察されるケイ素の存在が確認された。 As for the weight increase rate of the metal alkoxide, etc., which is an average of 5-point wood obtained in this example, 40.9% by weight for spruce and 42.6% by weight for cedar. Moreover, the contact angle of water had water repellency of 82 to 101 ° for spruce and 81 to 98 ° for cedar. From this, it was confirmed that a mixture of tetraethoxysilane and propyltriethoxysilane permeated into each wood. Further, from the SEM photograph of the cell wall cross section and the silicon (Si) mapping image of the cell wall cross section, the presence of silicon presumed to be derived from the reaction product of the metal alkoxide was confirmed in the cell wall cross section of spruce and cedar.
［実施例５］
縦１０５ｍｍ、横１０５ｍｍ、長さ１０００ｍｍの杉３０本を、予め１５０℃に加熱した容積１．２５ｍ３のオートクレーブに入れ、該オートクレーブ中をゲージ圧−０．０９５ＭＰａに減圧した状態で、ゲージ圧１．５Ｍｐａを有する水蒸気配管に蒸気ノズルを介して、プランジャーポンプでテトラエトキシシラン５５ｋｇをミスト状に圧入して形成した混合ガスをゲージ圧０．００５ＭＰａまで注入し後、水蒸気のみを注入し、ゲージ圧０．５ＭＰａとして、３時間を保持した。ここで、使用した木材は、６０℃で３週間乾燥品が１５本、原木に近い未乾燥品（ずぶ生材）が１５本であった。
[Example 5]
Thirty cedars with a length of 105 mm, a width of 105 mm, and a length of 1000 mm were placed in an autoclave with a volume of 1.25 m 3 that had been heated to 150 ° C., and the pressure in the autoclave was reduced to a gauge pressure of −0.095 MPa. A mixed gas formed by injecting 55kg of tetraethoxysilane into a mist with a plunger pump through a steam nozzle into a steam pipe having a pressure of 5 Mpa is injected to a gauge pressure of 0.005 MPa, and then only steam is injected. A pressure of 0.5 MPa was maintained for 3 hours. Here, the wood used was 15 dried products at 60 ° C. for 3 weeks, and 15 undried products (raw raw materials) close to the raw wood.
本実施例により得られた木材５点平均の金属アルコキシド等の重量増加率は、乾燥品が７．８重量％、未乾燥品が１９．２重量％であり、各々木材中にテトラエトキシシランが浸透していることが確認された。また、細胞壁断面のＳＥＭ写真と、該細胞壁断面のケイ素（Ｓｉ）のマッピング像から、スプルース及び杉の細胞壁断面に、金属アルコキシドの反応物に由来すると推察されるケイ素の存在が確認された。 The weight increase rate of the five-point average metal alkoxide obtained in this example is 7.8% by weight for the dried product and 19.2% by weight for the undried product. Tetraethoxysilane is contained in the wood. Permeation was confirmed. Further, from the SEM photograph of the cell wall cross section and the silicon (Si) mapping image of the cell wall cross section, the presence of silicon presumed to be derived from the reaction product of the metal alkoxide was confirmed in the cell wall cross section of spruce and cedar.
上記実施例より、各々木材中に金属アルコキシドである、テトラメトキシシラン又はテトラエトキシシランが浸透し、その反応物が形成されており、実施例１〜５で得られた木材は、難燃性木材として使用できる。 From the above examples, each metal alkoxide, tetramethoxysilane or tetraethoxysilane, permeates into the wood, and the reaction product is formed. The wood obtained in Examples 1 to 5 is flame retardant wood. Can be used as
Claims (7)
Ｍ（ＯＲ１）ｎ …（１）
［式中、Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｇｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｖ及びＭｎからなる群より選ばれる金属原子、Ｒ１はアルキル基、ｎは前記金属原子の価数である１〜５の整数、をそれぞれ示す。］ The manufacturing method of Claim 1 whose said metal alkoxide is a compound represented by following General formula (1).
M (OR 1 ) n (1)
[Wherein, M is Na, K, Li, Ba, Ca, Sr, Mg, Zn, Sn, Sb, B, Si, P, Ti, Al, Zr, Ta, Nb, Ge, Fe, Co, Ni , V and Mn, R 1 is an alkyl group, and n is an integer of 1 to 5, which is the valence of the metal atom. ]
Ｒ２ ｍＳｉＸ４−ｍ …（２）
［式中、Ｒ２は炭素数１〜１８の有機基、Ｘは加水分解性基、ｍは１〜３の整数、をそれぞれ示す。］ The manufacturing method of Claim 4 whose said organosilane is a compound represented by following General formula (2).
R 2 m SiX 4-m (2)
[Wherein R 2 represents an organic group having 1 to 18 carbon atoms, X represents a hydrolyzable group, and m represents an integer of 1 to 3, respectively. ]
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008258572A JP5468230B2 (en) | 2008-10-03 | 2008-10-03 | Method for producing flame retardant wood |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008258572A JP5468230B2 (en) | 2008-10-03 | 2008-10-03 | Method for producing flame retardant wood |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010089272A true JP2010089272A (en) | 2010-04-22 |
| JP5468230B2 JP5468230B2 (en) | 2014-04-09 |
Family
ID=42252470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008258572A Expired - Fee Related JP5468230B2 (en) | 2008-10-03 | 2008-10-03 | Method for producing flame retardant wood |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5468230B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015155195A (en) * | 2014-01-14 | 2015-08-27 | 旭硝子株式会社 | Manufacturing method of fire-resistant lumber |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5511842A (en) * | 1978-07-10 | 1980-01-28 | Hiyougo Izumi | Method of injecting aqueous solution of chemicals |
| JPS56500407A (en) * | 1979-04-24 | 1981-04-02 | ||
| JPH04501238A (en) * | 1988-07-21 | 1992-03-05 | インペリアル カレッジ オブ サイエンス テクノロジー アンド メディシィン | Processing of wood and wood-based materials |
| JPH0539903U (en) * | 1991-10-31 | 1993-05-28 | 大鹿振興株式会社 | Wood fireproof material |
| JPH05278008A (en) * | 1991-01-08 | 1993-10-26 | Mokuzai Seinou Kojo Gijutsu Kenkyu Kumiai | Production of modified wood |
| JPH06320505A (en) * | 1993-05-10 | 1994-11-22 | Toagosei Chem Ind Co Ltd | Wood treating agent |
| JPH0747515A (en) * | 1993-08-09 | 1995-02-21 | Toyo Mokuzai Boufu Kk | Production of wooden product |
| JP2000350938A (en) * | 1998-04-24 | 2000-12-19 | Toto Ltd | Photocatalyst film of adhering stain-removing properties, laminate and its forming method |
-
2008
- 2008-10-03 JP JP2008258572A patent/JP5468230B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5511842A (en) * | 1978-07-10 | 1980-01-28 | Hiyougo Izumi | Method of injecting aqueous solution of chemicals |
| JPS56500407A (en) * | 1979-04-24 | 1981-04-02 | ||
| JPH04501238A (en) * | 1988-07-21 | 1992-03-05 | インペリアル カレッジ オブ サイエンス テクノロジー アンド メディシィン | Processing of wood and wood-based materials |
| JPH05278008A (en) * | 1991-01-08 | 1993-10-26 | Mokuzai Seinou Kojo Gijutsu Kenkyu Kumiai | Production of modified wood |
| JPH0539903U (en) * | 1991-10-31 | 1993-05-28 | 大鹿振興株式会社 | Wood fireproof material |
| JPH06320505A (en) * | 1993-05-10 | 1994-11-22 | Toagosei Chem Ind Co Ltd | Wood treating agent |
| JPH0747515A (en) * | 1993-08-09 | 1995-02-21 | Toyo Mokuzai Boufu Kk | Production of wooden product |
| JP2000350938A (en) * | 1998-04-24 | 2000-12-19 | Toto Ltd | Photocatalyst film of adhering stain-removing properties, laminate and its forming method |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015155195A (en) * | 2014-01-14 | 2015-08-27 | 旭硝子株式会社 | Manufacturing method of fire-resistant lumber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5468230B2 (en) | 2014-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107406327B (en) | The preparation method of felt containing aerosil and the felt containing aerosil prepared using the preparation method | |
| US5110684A (en) | Masonry water repellent | |
| EP1773918B1 (en) | Agent for providing substrates based on cellulose and/or starch with water-repellent and simultaneously antifungal, antibacterial, insect-repellent and antialgal properties | |
| Unger et al. | Chemical aspects of wood modification by sol–gel-derived silica | |
| Mai et al. | Modification of wood with silicon compounds. Treatment systems based on organic silicon compounds—a review | |
| KR102164554B1 (en) | Improved hydrophobic aerogel materials | |
| JP2012092106A (en) | Aminopropyl-functional siloxane oligomer | |
| US7270851B2 (en) | Method for nanoencapsulation of aerogels and nanoencapsulated aerogels produced by such method | |
| JPS61155449A (en) | Siloxane composition | |
| CN101743068B (en) | Apparatus and method for treating materials with compositions | |
| Tshabalala et al. | Photostability and moisture uptake properties of wood veneers coated with a combination of thin sol-gel films and light stabilizers | |
| EP0552874A2 (en) | Water repellents containing organosilicon compounds | |
| US2803561A (en) | Process for rendering calcium-containing masonry water-repellent | |
| US20120148825A1 (en) | Method of processing porous article and porous article | |
| JP5468230B2 (en) | Method for producing flame retardant wood | |
| Soytürk et al. | Preliminary evaluation of polydimethylsiloxane and hydrophobic silica nanoparticles to improve water repellency and boron leachability in wood | |
| US2916461A (en) | Novel organosilicon compositions | |
| JP5468229B2 (en) | Water repellent wood and method for producing the same | |
| Alfieri et al. | Impregnant formulation to the preservation, protection and consolidation of wood heritage assets | |
| WO2012145636A1 (en) | Aqueous stable compositions of alkali metal alkyl siliconates with arylsilanes, silsesquioxanes, or fluorinated alkylsilanes, and surface treatment methods using the compositions | |
| EP2665857B1 (en) | Method for treating substrates with halosilanes | |
| CN107001161B (en) | Method for hydrophobic impregnation of fired ceramic molded bodies | |
| Canosa et al. | Dimensional stability, fire performance and decay resistance in wood impregnated with alkylalkoxysilanes | |
| JP2962191B2 (en) | Method for producing modified wood | |
| JP4320636B2 (en) | Modified wood and method for producing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110928 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120912 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120918 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121114 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130226 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130425 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140128 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140129 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5468230 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |