JP2521175B2 - 複合材料及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は複合材料及びその製造方法に関し、特に不燃
積層材上に金属被覆層が形成されて成る複合材料及びそ
の製造方法に関する。

＜従来技術＞ 特開昭50−12948号公報に、ハードボード、合板、木
材、スレート、陶磁器等の基材ボードの表面に900℃以
下の融点をもつ金属または合金を溶射し、更にその上に
1000〜1600℃の融点をもつ金属または合金を溶射した耐
熱ボードが開示されている。この従来技術によるボード
は二層の溶射を行うものであり、耐熱性及び耐水性に優
れたものとされている。

＜発明が解決しようとする課題＞ 上記従来技術によるボードは基材表面を被覆する金属
層によって表面の耐熱性が向上されるものの、基材がハ
ードボード、合板、木材等の有機質である場合は、金属
層を介して伝達される熱の影響で基材自体が徐々に劣化
ないし炭化してしまい、最終的には発火する危険を有し
ている。このため、厨房等火を用いる場所における建築
材料或は家具、建築部材として使用されるに至っていな
いのが現状である。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、このような従来技術の欠点に鑑みてその課
題を解決することを目的として鋭意工夫の末に完成され
たものであって、不燃性無機化合物が木質単板の細胞孔
内に充填され又は細胞孔内壁面に付着されると共に木質
単板のの外周部にも付着された木質単板を、上記不燃性
無機化合物と同一又は異なる不燃性無機化合物が混入さ
れた接着性物質で積層成形一体化して成る不燃積層材を
基板とし、該基板の少なくとも一表面に、溶射法による
金属被膜層が形成されて成ることを特徴とする複合材料
である。

本発明はまたかかる複合材料の製造方法をも提供する
ものであって、この発明方法は、原木を切削装置によっ
て切削して木質単板とし、次いで不燃性無機化合物を該
木質単板の細胞孔内に充填し又は細胞孔内壁面に付着す
ると共に該木質単板の外周部にも付着せしめ、かくして
不燃性処理された木質単板を上記不燃性無機化合物と同
一又は異なる不燃性無機化合物が混入された接着性物質
を介して複数枚積層し、更にこれを圧縮し成形一体化し
て不燃積層材とし、該不燃積層材の少なくとも一表面に
金属を溶射した後冷却することにより金属被膜層を形成
することを特徴とする。

本発明において用いられる木質単板は、例えば松、
杉、桧等の針葉樹材又はラワン、カポール、栗、ポプ
ラ、ヤナギ等の広葉樹材の原木或いはフリッチを、ロー
タリーレース、ハーフロータリーレース、スライサー等
の切削装置を用いて切削することによって得られる。こ
の木質単板は細胞孔や導管孔ないし仮導管孔等を多数有
していて単板表面にこれら空隙が開孔され、或は繊維外
周部の細胞壁が引き裂かれたり割れ目を生じたりしてい
るものが単板表面に現出されている。

得られた木質単板は乾燥されてその含水率を７〜15％
程度に調整される。この乾燥された木質単板の細胞孔、
導管孔等の空隙部に不燃性無機化合物を充填させ、或は
細胞孔内壁に沿って層状に該不燃性無機化合物を固着又
は付着させ、更に木質単板の表裏面にも該不燃性無機化
合物を固着又は付着させることによって、不燃化処理を
行う。この不燃化処理は例えば下記工程によって行うこ
とができる。即ち、木質単板を水溶性無機塩の水溶液
（以下「第１液」と称す）中に十分に浸漬させて含浸さ
せる。この際、減圧又は加圧を加えて含浸処理を強制的
に促進させると有効である。また木質単板を乾燥するこ
となく高含水率状態として、或は一旦乾燥した後に水ま
たは温水に浸漬して吸水させこれを飽水状態とした後
に、第１液中に浸漬させて拡散含浸させても良い。第１
液としては、MgCl₂,MgBr₂,MgSO₄・H₂O,Mg（NO₃）_２・6H
₂O,AlCl₃,AlBr₃,Al₂（SO₄）₃,Al（NO₃）_３・9H₂O,CaC
l₂,CaBr₂,Ca（NO₃）₂,ZnCl₂,BaBr₂,BaCl₂・2H₂O,Ba（NO
₃）_２等の水溶液が例示される。木質単板を第１液に浸
漬含浸せしめることによって溶質の無機塩のイオンが拡
散により木質単位の細胞孔内にまで入り込む。

次いで余剰分の第１液を除去するために脱液処理を行
う。脱液処理は例えば遠心脱液或はシャワー、どぶ漬け
の水洗い等の手段によって行われ、余剰分の第１液を除
去することによって木質単板表面において不燃性無機化
合物が過剰に生成されることを抑制し、次に含浸される
水溶液の拡散含浸を良好にする。

次いで、第１液と反応して水不溶性の不燃性無機化合
物を生成するような化合物液（以下「第２液」と称す）
をブレンダー，スプレー等を用いて木質単板に添加混合
し或は浸漬せしめることによって、該第２液を木質単板
に含浸させる。第１液の場合と同様に、減圧又は加圧処
理によって木質単板に対する第２液の含浸を促進せしめ
ることができる。第２液としては、Na₂CO₃,H₂SO₄,（N
H₄）₂CO₃,Na₂SO₄,（NH₄）₂SO₄,H₂PO₄,Na₂HPO₄,（NH₄）₂
HPO₄,H₃BO₃,NaBO₂,NH₄BO₂等が例示される。第２液を塗
布ないし浸漬することにより木質単板の細胞孔内に該第
２液が拡散含浸され、木質単板中で第１液と第２液とが
反応し、不燃性無機化合物が生成される。生成される不
燃性無機化合物としては、リン酸マグネシウム，リン酸
カルシウム，リン酸バリウム，リン酸アルミニウム，ホ
ウ酸マグシウム，炭酸マグネシウム，炭酸カルシウム，
リン酸亜鉛，炭酸バリウム，硝酸カルシウム，硝酸バリ
ウム等のカルシウム化合物、マグネシウム化合物、アル
ミニウム化合物、バリウム化合物、鉛化合物、亜鉛化合
物、ケイ酸化合物等が例示される。例えば第１液として
塩化バリウムを用い、第２液としてリン酸水素アンモニ
ウムを用いて反応させると、バリウムのカチオンとリン
酸のアニオンとが反応して、リン酸バリウムとリン酸水
素バリウムとが生成させる。反応終了後脱液し乾燥して
その含水率を25％以下、好ましくは７〜15％とする。こ
の不燃性無機化合物は水不溶性であるため、乾燥後にお
いて、木質単板の細胞孔内に充填され又は細胞孔内壁面
に付着されると共に木質単板の外周部にも付着される。
なお、不燃性無機化合物が細胞内に充填されるか細胞孔
内壁面に付着されるかは、細胞孔の内容積や処理液量等
の処理条件に依存し、いずれにしても木質単板の細胞孔
内に入り込んだ状態で不燃性無機化合物が存在するもの
である。また、木質単板表面に現出される空隙孔や割れ
目を閉塞ないし充填するような形で不燃性無機化合物が
存在することとなる。

不燃性無機化合物は、木質単板に対して33重量％以上
の割合で混入させれことが好ましく、これ以下では十分
な防火性能が得られない。また第１液と第２液との反応
効率を高めるために、第２液の添加混合は加熱雰囲気
下、特に40℃以上更に好ましくは50℃以上の温度で行う
ことが好ましい。また第１液と第２液を温水状態として
これに木質単板を浸漬せしめ、あるいは第１液及び第２
液の浸漬時に超音波やバイブレータ等によって電気的或
は機械的振動を与えるようにすると、木質単板中への処
理液の拡散並びに反応が良好に行われる。なお第１液と
第２液とによる処理順序は問わず、先に第２液による処
理を行っても勿論良い。

かくして不燃性無機化合物が細胞孔内に充填され又は
細胞孔内壁面に付着されると共にその外周部にも付着さ
れて不燃化処理された不燃性単板が得られる。単板の表
裏面に過剰に固着または付着された不燃性無機化合物は
必要に応じてブラッシング、バキューム等によって除去
される。

次いでこの不燃性単板の少なくとも片面に、スプレ
ー、スプレンダー、フローコーター等の接着剤塗布装置
を用いて接着性物質を塗布する。接着性物質としはユリ
ア樹脂、メラミン樹脂、イソシアネート、ウレタン樹
脂、エポキシ樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂或
はそれらの変性樹脂等の合成樹脂接着剤が好適に用いら
れる。この接着性物質には不燃性無機化合物が一種又は
複数種混入される。接着性物質に混入される不燃性物質
は上記第１液及び第２液との反応によって生成されるも
のと同種であっても異なるものであっても良いが、例え
ば第２液（第２液による先行する場合は第１液）の処理
槽内に過剰に生成された不燃性無機化合物が沈澱される
ので、これを回収して接着性物質に混入すると効率的且
つ経済的である。或は不燃化処理後の乾燥の際に脱落堆
積される余分な不燃性無機化合物を回収し、これを必要
に応じて乾燥し篩い分けした後に接着性物質に混入して
も良い。

接着性物質を塗布された不燃性単板を複数枚積層した
後、ホットプレスやコールドプレス等の圧締装置に投入
して圧締接着せしめる。多数枚の積層に際しては、単板
の繊維方向を同一方向としても、或は繊維方向を任意直
交するようにして行っても良い。かくして不燃性単板を
接着性物質で積層成形一体化した不燃積層材が得られ
る。

この不燃積層材の含水率は20％以下とすることが好ま
しい。この理由は、含水率が20％以上であると、金属溶
射時にその熱の影響で溶射面側の内部水が蒸発し反対側
に水分移動されるために内部バランスが崩れ、金属溶射
中において不燃積層材自体に溶射面側を凹とする反りが
生じ易くなるためである。

得られた不燃積層材の表面（後に金属被膜槽が形成さ
れる側）を必要に応じてサンディングした後、溶射器を
用いて必要量の溶融金属を吹き付け溶射を行う。金属溶
射は不燃積層材の表面に限らず、裏面、木口面等の必要
箇所、または全面を被覆するように行うことができる。
金属溶射が行われる不燃積層材の面の温度は40〜100℃
であることが好ましく、この観点より、熱圧成形後の不
燃積層材の材温が高いうちに或は少なくとも不燃積層材
の金属被膜層を形成する面の温度を温めた後に、金属溶
射を行うことが好ましい。40℃以下であると吹き付けら
れた溶融金属が直ちに冷却固化してしまうため、不燃積
層材の被覆面に対する投錨効果による密着力が十分に発
揮されない。また100℃以上であると溶融金属の温度影
響が強く、不燃積層材の表面を劣化させることとなっ
て、密着力が低下する。溶射される金属としては錫、
鉛、亜鉛、銅、黄銅、青銅、アルミニウム、ニッケル、
鉄、ステンレス等の金属合金が好適に用いられる。溶射
法としては一般に行われる電気溶線式溶射法、ガス溶線
式溶射法、粉末式溶射法のいずれを採用しても良い。溶
射された金属は、その後の冷却により固化し、不燃積層
材の表面上に金属被膜層が密着形成される。

＜作用＞ 不燃積層材の表面に形成される金属被膜層によって耐
熱性が向上される。不燃積層材は、不燃性無機化合物が
木質単板の細胞孔内に充填され又は細胞孔内壁面に付着
されると共に木質単板の外周部にも付着されることによ
って不燃化され、更にかくして不燃化処理された木質単
板を積層成形一体化して集成材とする際に用いられる接
着性物質にも不燃化無機化合物が混入されているため、
金属被膜層を介して伝達される熱によっても劣化ないし
炭化することがない。

＜実施例＞ 松材をロータリーレースによって切削して得られた0.
5mm厚の単板を乾燥した後、塩化バリウムを主成分とす
る水溶液に減圧下で20分間浸漬し、拡散処理の後、遠心
脱液処理した。次いで、この単板をリン酸アンモニウム
を主成分とする水溶液に減圧下で20分間浸漬して塩化バ
リウムと反応させることにより、該単板の細胞孔等の孔
内及び単板外周部に水不溶性のリン酸バリウムとリン酸
水素バリウムから成る不燃性無機化合物を充填ないし付
着又は固着せしめるべき不燃化処理を行い、その後遠心
脱液処理した。次いで熱風乾燥処理によって単板の含水
率を12％に調整した。この不燃化処理によって生成され
た不燃性無機化合物による重量増加率は63％であった。

かくして得られた不燃性単板をスプレッダーに投入
し、リン酸バリウムを５％混入したメラミン樹脂接着剤
をその表面に塗布した後、複数枚を積層した。積層後、
コールドプレスに投入して仮圧締し、更にホットプレス
に挿入して140℃にて３分間圧締成形して、10mm厚、
３′×６′サイズの不燃積層材を得た。

得られた不燃積層材を養生し、表面温度が40℃になっ
たところで、粉末式溶射法により融点660℃の溶融アル
ミニウム金属を溶射し、後冷却することにより、金属被
膜層を形成し、本発明による複合材料が得られた。

＜発明の効果＞ 本発明による複合材料は、積層材の表面に金属被膜層
が形成されることにより耐熱性・耐水性に優れ、しかも
基材である積層材は不燃化処理された木質単板を不燃性
接着剤を介して積層成形一体化して得られるものである
ために、金属被膜層を介して伝達される熱によって劣化
ないし炭化することがなく、長期的にも発火する恐れが
ない。よって、厨房等の火を用いる場所においても広く
建築材料或は家具・建築部材として好適に用いられる。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】不燃性無機化合物が本質単板の細胞孔内に
   充填され又は細胞孔内壁面に付着されると共に木質単板
   の外周部にも付着された木質単板を、上記不燃性無機化
   合物と同一又は異なる不燃性無機化合物が混入された接
   着性物質で積層成形一体化して成る不燃積層材を基板と
   し、該基板の少なくとも一表面に、溶射法による金属被
   膜層が形成されて成ることを特徴とする複合材料。
2. 【請求項２】原木を切削装置によって切削して木質単板
   とし、次いで不燃性無機化合物を該木質単板の細胞孔内
   に充填し又は細胞孔内壁面に付着すると共に該木質単板
   の外周部にも付着せしめ、かくして不燃化処理された木
   質単板を上記不燃性無機化合物と同一又は異なる不燃性
   無機化合物が混入された接着性物質を介して複数枚積層
   し、更にこれを圧縮し成形一体化して不燃積層材とし、
   該不燃積層材の少なくとも一表面に金属を溶射した後冷
   却することにより金属被膜層を形成することを特徴とす
   る複合材料の製造方法。
3. 【請求項３】上記金属溶射を、上記不燃積層材の材温が
   40〜100℃である状態で行うことを特徴とする、請求項
   ２記載の複合材料の製造方法。