JP2521176B2 - 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
性木削片板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削片の細胞孔内
に充填され又は細胞孔内壁面に付着されると共に木削片
の外周部にも付着された木削片が、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
性物質を介して接着成形一体化されて成る不燃性木削片
板を基板とし、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、木材を切削装置によっ
て切削して木削片を得、次いで不燃性無機化合物を該木
削片の細胞孔内に充填し又は細胞孔内壁面に付着すると
共に該木削片の外周部にも付着せしめ、かくして不燃化
処理された木削片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用いて
接着して不燃性木削片マットを形成し、該不燃性木削片
マットを成形一体化して不燃性木削片板を形成し、該不
燃性木削片板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削片は、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
ナギ等の広葉樹材をチッパー、フレーカー等の切削装置
を用いて切削することによって、チップ状、フレーク
状、ストランド状等の状態として得られる。

得られた木削片は必要に応じて水洗いした後、乾燥装
置により乾燥される。

この乾燥された木削片の細胞孔、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
削片の外周部に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、木削
片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、減圧又は加工
を加えて含浸処理を強制的に促進させると有効である。
第１液としては、MgCl₂,MgBr₂,MgSO₄・H₂O,Mg（NO₃）_２
・6H₂O,AlCl₃,AlBr₃,Al₂（SO₄）₃,Al（NO₃）_３・9H₂O,C
aCl₂,CaBr₂,Ca（NO₃）₂,ZnCl₂,BaCl₂・2H₂O,BaBr₂,Ba
（NO₃）_２等の水溶液が例示される。第１液の含浸後脱
液し、木削片を乾燥させてこれを表面乾燥状態若しくは
絶乾状態とし、必要に応じて表面に析出した第１液の成
分結晶を除去する。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
木削片に添加混合し或は浸漬せしめることによって、該
第２液を木削片に含浸させる。第１液の場合と同様に、
減圧又は加圧処理によって木削片に対する第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、Na₂C
O₃,（NH₄）₂CO₃,H₂SO₄,Na₂SO₄,（NH₄）₂SO₄,H₂PO₄,Na₂H
PO₄,（NH₄）₂HPO₄,H₃BO₃,NaBO₂,NH₄BO₂等が例示され
る。第２液を塗布含浸させることにより、木削片中で第
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，ホウ酸マグネシウム，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。反応終了後脱液し乾燥させる。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、木削片の細
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
木削片外周部にも付着させる。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、
いずれにしても木削片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、木削片外
周部の細胞壁に裂け目や割れ目が含まれる場合にも、こ
れ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、木削片に対して33重量％以上の
割合で混入されることが好ましく、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駅を温水状態としてこれ
に木削片を浸漬せしめ、あるいは第１液及び第２液の浸
漬時に超音波や機械的振動を与えるようにすると、木削
片中への拡散及び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限定的ではなく、先に第２液
による処理を行っても勿論良い。

かくして不燃化処理された木削片を混合装置に投入
し、接着性物質、サイズ剤等を添加混合して付着させ
る。次いで木削片を風送し、フォーミング装置にて搬送
装置上に一定厚の連続した木削片マットを形成する。不
燃性木削片を成形一体化するために用いられる接着性物
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
よる処理が先行する場合は第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。

得られた木削片マットを定尺切断した後、ホットプレ
スに挿入して熱圧成形し、木削片板が得られる。この木
削片板の含水率は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
木削片板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。

得られた木削片板を必要に応じてその表面（後に金属
被膜層が形成される側）を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
溶射は木削片板の表面に限らず裏面、木口面等の必要箇
所、また全面を被覆するように行うことができる。金属
溶射が行われる木削片板の面の温度は40〜100℃である
ことが好ましく、この観点より、熱圧成形後の木削片板
の材温が高いうちに或は少なくとも木削片板の金属被膜
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、木削片板の被覆面
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、木
削片板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、木削片板の表面上に金属被
膜層が密着形成される。

＜作用＞ 木削片板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。木削片板は、不燃性無機化合物が木削
片の細胞孔内に充填され又は細胞孔内壁面に付着される
と共に木削片の外周部にも付着され、更に木削片を成形
一体化して木削片板とする際に用いられる接着性物質に
も不燃性無機化合物が混入されて不燃化処理されている
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＞ ラジアータパイン原木をチッパーに投入して得たチッ
プ状の木削片を乾燥装置に投入して乾燥した後、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、この木削片
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、
該木削片の細胞孔等の孔内又は木削片外周部に水不溶性
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せしめるべく難燃化処理を
行い、その後遠心脱液処理した。次いで熱風乾燥処理に
よって木削片の含水率を７％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76％であった。

かくして不燃化処理された木削片を連続式ミキサーに
投入し、該ミキサー内において木削片量に対してワック
スサイズを１％と、リン酸バリウムを５％混入されたフ
ェノール樹脂接着剤を８％、夫々添加混合した後、風送
し、フォーミング装置にてフォーミングして一定厚の連
続した木削片マットを形成した。この木削片マットをそ
の幅、長さを所定寸法に切断した後、ホットプレスに挿
入して200℃にて５分間圧締成形し、比重0.8、12mm厚、
３′×６′サイズの木削片板を得た。

得られた木削片板を養生し、表面温度が50℃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、木削片板の表面に金属被膜
層が形成されることにより耐熱性・耐水性に優れ、しか
も基材である木削片板は十分に不燃化処理されているた
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木削片の細胞孔内に充
   填され又は細胞孔内壁面に付着されると共に木削片の外
   周部にも付着された木削片が、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
   質を介して接着成形一体化されて成る不燃性木削片板を
   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】木材を切削装置によって切削して木削片を
   得、次いで不燃性無機化合物を該木削片の細胞孔内に充
   填し又は細胞孔内壁面に付着すると共に該木削片の外周
   部にも付着せしめ、かくして不燃化処理された木削片を
   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用いて接着して不燃性木削
   片マットを形成し、該不燃性木削片マットを成形一体化
   して不燃性木削片板を形成し、該不燃性木削片板の少な
   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】上記金属容射を、上記成形一体化された不
   燃性木削片板の材温が40〜10℃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。