JP2023160160A

JP2023160160A - 不燃木材の製造方法

Info

Publication number: JP2023160160A
Application number: JP2022070310A
Authority: JP
Inventors: 拓加藤; Hiroshi Kato; 修花嶋; Osamu Hanashima
Original assignee: MARUHON KK
Current assignee: MARUHON KK
Priority date: 2022-04-21
Filing date: 2022-04-21
Publication date: 2023-11-02

Abstract

【課題】広葉樹等の硬質な木材に対して容易且つ円滑に不燃薬剤を注入することができる不燃木材の製造方法を提供する。【解決手段】木材１の表面の所定領域に亘って複数の細孔２を形成する細孔付与工程Ｓ１と、細孔付与工程Ｓ１で細孔２が形成された木材１に対して加圧含侵処理を施して不燃薬剤を当該木材１の内部に注入する薬剤注入工程Ｓ４と、薬剤注入工程Ｓ４で不燃薬剤が注入された木材１を乾燥する乾燥工程Ｓ７とを有する不燃木材の製造方法である。【選択図】図３

Description

本発明は、不燃薬剤を含有した不燃木材の製造方法に関するものである。

建築物の内装や外装等の建築材料として用いられる木材は、所定の燃焼特性が要求されることがあり、例えば建築基準法などの法規によれば、高い不燃特性（不燃、準不燃又は難燃）が求められている。従来の不燃木材は、針葉樹から成る木材（板状合板）に加圧含侵処理を施して難燃薬剤を注入した後、所定時間乾燥させることにより製造されていた。なお、かかる先行技術は、文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献情報はない。

しかしながら、従来の不燃木材の製造においては、比較的軟質な針葉樹から成る木材が用いられていたため、木材内部に不燃薬剤を容易に注入できたものの、比較的硬質とされる広葉樹から成る木材に不燃薬剤を注入する場合、木材内部に対する不燃薬剤の注入が困難となってしまうという問題がある。なお、針葉樹を用いる場合であっても、その種類によっては硬質な木材もあり、その場合、不燃薬剤の注入が困難となってしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、広葉樹等の硬質な木材に対して容易且つ円滑に不燃薬剤を注入することができる不燃木材の製造方法を提供することにある。

請求項１記載の発明は、不燃薬剤を含有した不燃木材の製造方法において、木材の表面の所定領域に亘って複数の細孔を形成する細孔付与工程と、前記細孔付与工程で細孔が形成された木材に対して加圧含侵処理を施して不燃薬剤を当該木材内部に注入する薬剤注入工程と、前記薬剤注入工程で不燃薬剤が注入された木材を乾燥する乾燥工程とを有することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の不燃木材の製造方法において、前記木材は、広葉樹であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の不燃木材の製造方法において、前記広葉樹は、タモ、アッシュ又はキリから成ることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の不燃木材の製造方法において、前記細孔付与工程は、先端が尖った穿刺針を木材の表面の所定領域に亘って穿刺して複数の細孔を形成することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の不燃木材の製造方法において、前記薬剤注入工程は、木材が収容された注入釜内を減圧した後、当該注入釜内を前記不燃薬剤で満たして加圧する減圧加圧法により木材内部に不燃薬剤を注入することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、木材の表面の所定領域に亘って複数の細孔を形成する細孔付与工程と、細孔付与工程で細孔が形成された木材に対して加圧含侵処理を施して不燃薬剤を当該木材内部に注入する薬剤注入工程と、薬剤注入工程で不燃薬剤が注入された木材を乾燥する乾燥工程とを有するので、広葉樹等の硬質な木材に対して容易且つ円滑に不燃薬剤を注入することができる。

請求項２の発明によれば、木材は、広葉樹であるので、比較的硬質な木材である広葉樹において不燃特定を確実に付与することができ、不燃木材の種類を多様化することができるとともに、不燃木材の適用範囲を広げることができる。

請求項３の発明によれば、広葉樹は、タモ、アッシュ又はキリから成るので、不燃特性を確実に付与させた不燃木材を提供することができる。

請求項４の発明によれば、細孔付与工程は、先端が尖った穿刺針を木材の表面の所定領域に亘って穿刺して複数の細孔を形成するので、ドリル等により形成された細孔や他の工具により形成された切欠き等に比べて、木材の強度を維持しつつ不燃薬剤の注入を容易に行わせることができる。

請求項５の発明によれば、薬剤注入工程は、木材が収容された注入釜内を減圧した後、当該注入釜内を不燃薬剤で満たして加圧する減圧加圧法により木材内部に不燃薬剤を注入するので、多量の木材に対して一括して確実に不燃薬剤を注入することができ、製造コストを低下させることができる。

本発明の実施形態に係る不燃木材の製造方法において複数の細孔が形成された木材を示す模式図同不燃木材の製造方法において細孔の形成に使用される工具を示す模式図同不燃木材の製造方法を示すフローチャート同不燃木材の製造方法で製造された不燃木材（実施例１）の実験結果を示すグラフ同不燃木材の製造方法で製造された不燃木材（実施例２）の実験結果を示すグラフ同不燃木材の製造方法で製造された不燃木材（実施例３）の実験結果を示すグラフ同不燃木材の製造方法で製造された不燃木材（実施例４）の実験結果を示すグラフ同不燃木材の製造方法で製造された不燃木材（実施例５）の実験結果を示すグラフ同不燃木材の製造方法で製造された不燃木材（実施例６）の実験結果を示すグラフ同不燃木材の製造方法で製造された不燃木材（実施例１～６）の実験結果を示す表

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る不燃木材の製造方法は、不燃薬剤を含有した木材を製造するための方法であり、図３に示すように、細孔付与工程Ｓ１と、含水率測定工程Ｓ２と、注入前重量測定工程Ｓ３と、薬剤注入工程Ｓ４と、注入後重量測定工程Ｓ５と、判定工程Ｓ６と、乾燥工程Ｓ７と、仕上げ・塗装工程Ｓ８とを有している。なお、本発明の「不燃」とは、特定の法規等で規定される準不燃又は難燃等、燃えにくい特性の全てを含むものである。

細孔付与工程Ｓ１は、図１に示すように、木材１の表面の所定領域（本実施形態においては表面の全域）に亘って複数の細孔２を形成する工程であり、細孔２は木材１の裏面まで貫通していない。すなわち、木材１の表面全域には複数の細孔２が形成されるとともに、裏面には細孔２が形成されていないのである。ここで、本実施形態において適用される木材は、針葉樹と比較して硬質とされる広葉樹であり、例えばタモ、アッシュ又はキリを用いるのが好ましい。

この細孔付与工程Ｓ１においては、図２で示すように、先端３ａが尖った穿刺針３を木材１の表面全域に亘って穿刺して複数の細孔２を形成している。かかる穿刺針３の先端３ａを木材１の表面に穿刺することにより、ドリル等で加工したものに比べて、径寸法が小さい多数の細孔２を形成することができ、木材１の強度を維持しつつ多数の細孔２を形成することができる。例えば、かかる細孔付与工程Ｓ１で形成される細孔２は、１０ｍｍ間隔で形成された直径１ｍｍ程度の丸孔が好ましく、深さが７．５ｍｍ程度の有底凹形状とされるのが好ましい。なお、穿刺針３を複数本並べて剣山の如き工具とし、複数の細孔２を一括して形成するようにしてもよい。

含水率測定工程Ｓ２は、薬剤注入工程Ｓ４の前に行われる工程であり、木材１の寸法を測定するとともに、例えば含水率計を用いて木材１の含水率を測定する工程である。そして、含水率測定工程Ｓ２にて測定された含水率が所定値（例えば１５％）以上のものは、次工程に搬送されず、含水率が所定値以下の木材のみ次工程に搬送されることとなる。これにより、含水率の低い木材１のみを対象にして難燃薬剤を注入することができる。

注入前重量測定工程Ｓ３は、薬剤注入工程Ｓ４の前に行われる工程であり、例えば電子はかりを用いて木材１の重量を測定する工程である。この注入前重量測定工程Ｓ３にて得られた重量の測定値は、作業員により記録され、管理のためのパラメータの一つとされる。なお、注入前重量測定工程Ｓ３は、薬剤注入工程Ｓ４の前に行われれば、含水率測定工程Ｓ２より前に行うようにしてもよい。

薬剤注入工程Ｓ４は、細孔付与工程Ｓ１で細孔が形成された木材１に対して加圧含侵処理を施して不燃薬剤を当該木材１の内部に注入する工程であり、本実施形態においては、注入釜を使用して不燃薬剤を加圧含侵するものとされている。適用される不燃薬剤は、木材に注入して難燃特性を得る薬剤であれば足り、例えば無機りん酸や含水ほう酸塩を含む組成の薬剤を用いることができる。

より具体的には、本実施形態に係る薬剤注入工程Ｓ４は、注入釜内に木材１を収容するとともに、木材１が収容された注入釜内の空気を外部に排出して減圧した後、当該注入釜内を不燃薬剤で満たし、徐々に加圧して木材１の内部に不燃薬剤を注入する減圧加圧法が用いられる。また、薬剤注入工程Ｓ４においては、木材１の種類（樹種）や寸法に応じて注入時間（加圧時間）及び加圧時の圧力を任意設定するようになっている。

注入後重量測定工程Ｓ５は、薬剤注入工程Ｓ４の後に行われる工程であり、例えば電子はかりを用いて木材１の重量を測定する工程である。この注入後重量測定工程Ｓ５にて得られた重量の測定値は、作業員により記録され、注入前重量測定工程Ｓ３で得られた重量の測定値と比較されることとなる。この測定値の比較により、判定工程Ｓ６による判定が行われる。

判定工程Ｓ６は、注入前重量測定工程Ｓ３で得られた重量の測定値と、注入後重量測定工程Ｓ５で得られた重量の測定値とを比較し、測定値の差又は比が所定値以上であると判定された場合、次工程である乾燥工程Ｓ７に進むととともに、測定値の差又は比が所定値に満たない場合、注入釜に戻されて再び薬剤注入工程Ｓ４が施されるようになっている。これにより、規定量の不燃薬剤を確実に木材１の内部に含侵させることができる。

乾燥工程Ｓ７は、薬剤注入工程Ｓ４で不燃薬剤が注入された木材１を乾燥させる工程であり、本実施形態においては、養生による自然乾燥の後、乾燥機による人口乾燥が行われて木材１の内部の余分な水分を除去し得るようになっている。自然乾燥は、不燃薬剤を木材１の内部で安定させることができ、例えば木材１ごとに桟木を挟んで空気が触れやすい状態として所定日数養生させることにより行われる。また、人口乾燥は、木材１の内部の余分な水分を除去して不燃薬剤の固形成分（結晶成分）を固着させることができ、例えば乾燥機にて所定日数乾燥させることにより行われる。

仕上げ・塗装工程Ｓ８は、木材１に対して所定の加工を施した後、塗装を施す工程であり、仕上げ加工として、サンダー等による表面加工が挙げられるとともに、塗装としてクリア塗装又は指定色の塗装が挙げられる。かかる仕上げ・塗装工程Ｓ８により、適用される木材１の用途に応じた仕上げ加工及び塗装が行われ、本実施形態における一連の製造方法が終了することとなる。

上記実施形態によれば、木材１の表面全域に亘って複数の細孔２を形成する細孔付与工程Ｓ１と、細孔付与工程Ｓ１で細孔が形成された木材１に対して加圧含侵処理を施して不燃薬剤を当該木材１の内部に注入する薬剤注入工程Ｓ４と、薬剤注入工程Ｓ４で不燃薬剤が注入された木材１を乾燥する乾燥工程Ｓ７とを有するので、広葉樹等の硬質な木材１に対して容易且つ円滑に不燃薬剤を注入することができる。

特に、本実施形態に適用される木材１は、広葉樹であるので、比較的硬質な木材である広葉樹において不燃特定（準不燃特性及び難燃特性含む）を確実に付与することができ、不燃木材の種類を多様化することができるとともに、不燃木材の適用範囲を広げることができる。さらに、適用される広葉樹は、タモ、アッシュ又はキリから成るので、不燃特性を確実に付与させた不燃木材を提供することができる。

また、細孔付与工程Ｓ１は、先端３ａが尖った穿刺針３を木材１の表面全域に亘って穿刺して複数の細孔２を形成するので、ドリル等により形成された細孔や他の工具により形成された切欠き等に比べて、木材１の強度を維持しつつ不燃薬剤の注入を容易に行わせることができる。なお、不燃木材の強度が維持されるのであれば、木材１の表面に加えて、木材１の裏面に複数の細孔２を形成するようにしてもよい。

またさらに、薬剤注入工程Ｓ４は、木材１が収容された注入釜内を減圧した後、当該注入釜内を不燃薬剤で満たして加圧する減圧加圧法により木材１の内部に不燃薬剤を注入するので、多量の木材に対して一括して確実に不燃薬剤を注入することができ、製造コストを低下させることができる。なお、薬剤注入工程は、十分な不燃薬剤を木材１に注入可能な方法であれば、減圧加圧法に限らず、他の注入方法であってもよい。

次に、本発明の技術的優位性を示すための実施例に対する実験及びその結果について説明する。
（実施例の詳細）
板状のタモ、アッシュ及びキリに対して、細孔付与工程Ｓ１、含水率測定工程Ｓ２、注入前重量測定工程Ｓ３、薬剤注入工程Ｓ４、注入後重量測定工程Ｓ５、判定工程Ｓ６及び乾燥工程Ｓ７を経て製造された試験体を実施例１～６として用意した。実施例１～６について以下の表１に記載する。ここで、タモ及びアッシュは、モクセイ科並びにトネリコ属に分類される広葉樹であり、キリ（桐）は、キリ科並びにキリ属に分類される広葉樹である。

（試験方法）
円錐状に形成された輻射電気ヒータ、点火用プラグ、試験体ホルダ、ガス濃度分析装置及び排気ガス流量を測定可能な排気システム、及び熱流計等を具備して構成された試験装置（東洋精機製コーンカロリーメータＩＩＩＣ３）を用いることとし、試験体（実施例１～６）の側面及び裏面を厚さ０．０２５ｍｍのアルミニウムはくで包み、密度６５ｋｇ／ｍ^３の無機質繊維を充填した試験ホルダに設置し、縦横９４ｍｍの正方形の開口を有する抑え枠で覆った。

その後、以下の手順で実験を行った。
（１）排気ガス量を０．０２４±０．００２ｍ^３／ｓに調整する。
（２）試験体ホルダに設置した試験体（実施例１～６）に５０ｋＷ／ｍ^２の輻射熱を１０分間照射して加熱する。
（３）輻射熱の照射と同時に点火プラグを作動させ、電気スパークを生じさせる。
（４）排気ガス中の酸素濃度を１秒間隔で測定する。
（５）加熱終了後、試験体の重量を測定するとともに、非加熱面まで貫通する亀裂や穴の有無を観察する。
（６）単位面積当たりの発熱速度及び総発熱量を算出する。

上記実験の結果、実施例１～６における加熱時間に対する発熱速度及び総発熱量は、図４～９に示すグラフのようになった。これらグラフによれば、実施例１～６の何れも加熱時間内の最高発熱速度が１０秒以上継続して２００ｋＷ／ｍ^２を超えていないことが分かるとともに、加熱時間内の総発熱量が８ＭＪ／ｍ^２以下であることが分かる。なお、その他の実験結果について、図１０のグラフに示す。これら実験結果から、実施例１～６は、何れも不燃特性（準不燃特性含む）又は難燃特性を有するものであることが分かる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば含水率測定工程Ｓ２、注入前重量測定工程Ｓ３、注入後重量測定工程Ｓ５、仕上げ・塗装工程Ｓ８は、必須な工程ではなく、省略或いは他の工程を代替えしたものであってもよい。適用される木材は、広葉樹が好ましいが、従来、不燃薬剤の注入が困難であった硬質の木材を不燃木材とするものであってもよい。また、細孔付与工程Ｓ１で形成される細孔２は、不燃薬剤を注入する木材の種類や大きさに応じて任意変更するようにしてもよい。

木材の表面の所定領域に亘って複数の細孔を形成する細孔付与工程と、細孔付与工程で細孔が形成された木材に対して加圧含侵処理を施して不燃薬剤を当該木材内部に注入する薬剤注入工程と、薬剤注入工程で不燃薬剤が注入された木材を乾燥する乾燥工程とを有する不燃木材の製造方法であれば、他の工程を付加した方法等にも適用することができる。

１木材
２細孔
３穿刺針
Ｓ１細孔付与工程
Ｓ２含水率測定工程
Ｓ３注入前重量測定工程
Ｓ４薬剤注入工程
Ｓ５注入後重量測定工程
Ｓ６判定工程
Ｓ７乾燥工程
Ｓ８仕上げ・塗装工程

Claims

不燃薬剤を含有した不燃木材の製造方法において、
木材の表面の所定領域に亘って複数の細孔を形成する細孔付与工程と、
前記細孔付与工程で細孔が形成された木材に対して加圧含侵処理を施して不燃薬剤を当該木材内部に注入する薬剤注入工程と、
前記薬剤注入工程で不燃薬剤が注入された木材を乾燥する乾燥工程と、
を有することを特徴とする不燃木材の製造方法。
前記木材は、広葉樹であることを特徴とする請求項１記載の不燃木材の製造方法。
前記広葉樹は、タモ、アッシュ又はキリから成ることを特徴とする請求項２記載の不燃木材の製造方法。
前記細孔付与工程は、先端が尖った穿刺針を木材の表面の所定領域に亘って穿刺して複数の細孔を形成することを特徴とする請求項１記載の不燃木材の製造方法。
前記薬剤注入工程は、木材が収容された注入釜内を減圧した後、当該注入釜内を前記不燃薬剤で満たして加圧する減圧加圧法により木材内部に不燃薬剤を注入することを特徴とする請求項１記載の不燃木材の製造方法。