JP3185665B2 - Method for producing modified wood - Google Patents

Method for producing modified wood

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JP3185665B2
JP3185665B2 JP14228896A JP14228896A JP3185665B2 JP 3185665 B2 JP3185665 B2 JP 3185665B2 JP 14228896 A JP14228896 A JP 14228896A JP 14228896 A JP14228896 A JP 14228896A JP 3185665 B2 JP3185665 B2 JP 3185665B2
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modified wood
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志朗 坂
久士 宮藤
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昭 山本
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27KPROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/02Processes; Apparatus
    • B27K3/15Impregnating involving polymerisation including use of polymer-containing impregnating agents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、難燃化した木材を
製造する方法に係わり、特に木材中に生成させた金属酸
化物が水の作用で溶出することを防ぎ、木材に難燃性を
半永久的に付与した改質木材を製造する方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing flame-retarded wood, and more particularly to a method for preventing metal oxides produced in wood from being eluted by the action of water and imparting flame retardancy to wood. The present invention relates to a method for producing semi-permanently modified wood.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】木材を
利用するにあたって、その特徴である「燃える」、「腐
る」、「寸法が狂う」といった性質が欠点となり、その
ために利用が制限されていることが多い。特に、平成2
年6月に建築基準法が改正され、開口部に木材が使用で
きるようになったが、甲種で60分、乙種で20分とい
う耐火炎貫通遮炎性基準をクリアせねばならず、木をそ
のまま使用してもこの基準を越えることは難しい。
2. Description of the Related Art When wood is used, its characteristics such as "burning", "rotting" and "out-of-dimension" are disadvantageous, and the use is limited. Often. In particular, Heisei 2
The Building Standards Law was revised in June of the year, and wood can be used for the opening. However, it is necessary to clear the fireproof and flame-insulating standard of 60 minutes for Instep Type and 20 minutes for Type B. It is difficult to exceed this standard even if used as is.

【0003】本発明者らは、これらの欠点を改良した木
材の開発について鋭意検討した結果、木材にケイ素アル
コキシドを含浸させ、加水分解・重縮合によりケイ素酸
化物を木材細胞空隙に生成・固定させることにより、難
燃性、耐腐朽性、寸法安定性に優れた改質木材を見出し
た〔日本木材学会誌38(11),1043(199
2)〕。この製造方法は、金属アルコキシドのゾル−ゲ
ル法に基づくもので、金属アルコキシド−水−アルコー
ル−触媒の出発溶液において、金属アルコキシドは加水
分解と自己重縮合により金属酸化物のゾルとなる。溶液
は更に反応が進んでゲルとなる。この反応を木材細胞内
で行わせることで木材の金属酸化物による無機質複合化
は実現する。
The inventors of the present invention have made intensive studies on the development of wood that has improved these disadvantages. As a result, the wood is impregnated with silicon alkoxide, and silicon oxide is generated and fixed in the wood cell voids by hydrolysis and polycondensation. As a result, a modified wood having excellent flame retardancy, decay resistance, and dimensional stability was found [Journal of the Japan Wood Science Society 38 (11), 1043 (199).
2)]. This production method is based on a metal alkoxide sol-gel method. In a starting solution of a metal alkoxide-water-alcohol-catalyst, the metal alkoxide is converted into a metal oxide sol by hydrolysis and self-polycondensation. The solution is further reacted to form a gel. By performing this reaction in the wood cells, the inorganic composite of the wood with the metal oxide is realized.

【0004】しかしながら、木材と金属酸化物との複合
化のプロセスは、用いる金属アルコキシドの加水分解速
度に大きく依存し、その金属酸化物の木材細胞内分布は
調製条件で大きく異なることが近年の研究で明らかにな
ってきた。例えば、加水分解速度の小さいケイ素アルコ
キシドを用いた木材の無機質複合化では、用いた木材が
調湿試片(木材中に含まれる水はすべて結合水で細胞壁
内にのみ存在)の場合には、ケイ素アルコキシドの加水
分解・重縮合反応は結合水の存在する細胞壁内でのみ進
行し、細胞内腔が空隙の無機質複合化木材が得られる。
この複合化木材は、木材の有する軽くて強く断熱性に富
む特性を維持したもので、木材の多孔質特性を維持しな
がら、寸法安定性や難燃性、耐腐朽性を付与した改質木
材となる〔日本木材学会誌39(3),301(199
3)〕。しかし、用いる木材が飽水試片(細胞壁内のみ
ならず細胞内腔にも水が満たされたもの)の場合には、
細胞壁内のみならず、内腔をも金属酸化物が埋め尽くし
たケイ素酸化物による無機質複合化木材となることが明
らかとなった〔日本木材学会誌39(3),301(1
993)〕。
However, recent studies have shown that the process of compounding wood with metal oxides depends greatly on the rate of hydrolysis of the metal alkoxide used, and that the distribution of the metal oxides in the wood cells varies greatly depending on the preparation conditions. It became clear. For example, in the mineralization of wood using a silicon alkoxide with a low hydrolysis rate, when the wood used is a humidity control specimen (all water contained in the wood is bound water and exists only in the cell wall), The hydrolysis / polycondensation reaction of the silicon alkoxide proceeds only in the cell wall where the bound water is present, and an inorganic composite wood having a cell cavity is obtained.
This composite wood maintains the light and strong heat-insulating properties of wood, and it maintains the porous properties of wood while providing dimensional stability, flame retardancy, and decay resistance. [Journal of the Japan Wood Science Society 39 (3), 301 (199)
3)]. However, when the wood used is a saturated specimen (water not only in the cell wall but also in the cell cavity),
It has been clarified that silicon-oxide is a mineral-composite wood made of silicon oxide in which not only the cell wall but also the lumen is filled with metal oxide [Journal of the Japan Wood Science Society 39 (3), 301 (1)
993)].

【0005】ところが、ひとたび用いる金属アルコキシ
ドが変わると全く異なった分布の無機質複合化木材が得
られる。例えば、加水分解速度の大きいチタンアルコキ
シドを用いた場合、調湿試片では、細胞内腔のみにチタ
ン酸化物が生成し、飽水試片では試片の外表面にのみ酸
化物が生成するのみで、試片内部は金属酸化物による複
合化ができない等の知見が得られている〔日本木材学会
誌39(3),308(1993)〕。
[0005] However, once the metal alkoxide used is changed, an inorganic composite wood having a completely different distribution can be obtained. For example, when a titanium alkoxide having a high hydrolysis rate is used, in a humidity-conditioned specimen, titanium oxide is produced only in the cell lumen, and in a saturated specimen, an oxide is produced only on the outer surface of the specimen. It has been found that the inside of the specimen cannot be complexed with a metal oxide [Journal of the Japan Wood Science Society 39 (3), 308 (1993)].

【0006】更に、これらの知見をもとに、金属酸化物
の細胞内分布と付与される機能との関連を調べてみる
と、細胞壁内に選択的に金属酸化物を複合化することに
より、わずかな金属酸化物の生成で効果的に諸機能を発
現し得ることが明らかになった。このような複合化が可
能なものとしてケイ素アルコキシドやホウ素アルコキシ
ド、リンアルコキシドからの金属酸化物による無機質複
合化木材が挙げられるが、特に後二者は、木材が熱分解
しない範囲での処理では生成した金属酸化物は水により
溶出し易く安定でない。
Further, based on these findings, the relationship between the intracellular distribution of the metal oxide and the function to be imparted is examined. As a result, by selectively complexing the metal oxide in the cell wall, It has been clarified that various functions can be effectively exhibited with a small amount of metal oxide. Examples of such composites include silicon alkoxides, boron alkoxides, and inorganic composite woods made of metal oxides from phosphorus alkoxides.In particular, the latter two are produced by treatment within a range in which the wood is not thermally decomposed. The metal oxide is easily eluted by water and is not stable.

【0007】また、上記金属アルコキシドは、それ自身
蒸気圧が高く、毒性もあるため、実用上考慮が必要であ
った。
[0007] The metal alkoxide itself has a high vapor pressure and is toxic, so that practical considerations are required.

【0008】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、水の作用による金属酸化物の溶出が防止され、難燃
化性能を長期に亘り安定して発揮し得る改質木材の製造
方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for producing modified wood which can prevent metal oxides from being eluted by the action of water and can stably exhibit flame retardancy over a long period of time. The purpose is to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った
結果、木材にリン及び/又はホウ素を含むメチルシロキ
サンオリゴマー、具体的には、下記平均組成式(1) (CH3SiO1.5m(MO1.5n …(1) (式中、MはP,PO及びBから選ばれる1種又は2種
以上を示し、m,nは正数でm+n=1であり、m:n
の平均の比率は99:1〜50:50の範囲である。)
で示され、末端が水酸基及び/又は炭素数1〜4のアル
コキシ基であるリン及び/又はホウ素を含むメチルシロ
キサンオリゴマー溶液を含浸させ、次いで加水分解もし
くは加熱分解させ、更に重縮合、硬化させて、不燃性の
リン酸化物及び/又はホウ素酸化物を含むメチルシリコ
ーンレジンを細胞壁中に形成させることにより、難燃性
を半永久的に維持させた改質木材が得られることを知見
した。
Means for Solving the Problems and Embodiments of the Invention The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, a methylsiloxane oligomer containing phosphorus and / or boron in wood, specifically, Is represented by the following average composition formula (1) (CH 3 SiO 1.5 ) m (MO 1.5 ) n (1) (wherein M represents one or more selected from P, PO and B; n is a positive number and m + n = 1, and m: n
Are in the range of 99: 1 to 50:50. )
, Impregnated with a methylsiloxane oligomer solution containing phosphorus and / or boron having a hydroxyl group and / or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms at the end, followed by hydrolysis or thermal decomposition, and further polycondensation and curing It has been found that by forming a methylsilicone resin containing a nonflammable phosphor oxide and / or boron oxide in a cell wall, it is possible to obtain a modified wood having semi-permanent flame retardancy.

【0010】従って、本発明は、上記平均組成式(1)
で示されるオリゴマーを含浸、硬化させることを特徴と
する改質木材の製造方法を提供する。
Accordingly, the present invention provides the above-mentioned average composition formula (1)
And a method for producing modified wood characterized by impregnating and curing an oligomer represented by the formula:

【0011】即ち、本発明においては、上記メチルシリ
コーンレジンの持つ撥水性のためにリン酸化物及び/又
はホウ素酸化物が水に溶出されることが防止され、難燃
性が維持され、また、木材を上記式(1)のオリゴマー
で処理するため、安全性も高く、実用的な木材改質法を
提供し得るものである。
That is, in the present invention, the water repellency of the methyl silicone resin prevents the phosphate oxide and / or the boron oxide from being eluted into water, thereby maintaining flame retardancy. Since wood is treated with the oligomer of the above formula (1), it is possible to provide a highly safe and practical wood modification method.

【0012】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明の改質木材の製造方法は、木材に特定のメチ
ルシロキサンオリゴマーを含浸、硬化させるものであ
る。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail. In the method for producing modified wood according to the present invention, wood is impregnated with a specific methylsiloxane oligomer and cured.

【0013】ここで、この発明で用いられる原料木材と
しては特に限定されず、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、それらの樹種などにつ
いても限定されない。
The raw wood used in the present invention is not particularly limited, and includes, for example, raw logs, sawn timber, sliced veneers, plywood, and the like, and the tree species is not limited.

【0014】また、本発明で用いるメチルシロキサンオ
リゴマーは、下記平均組成式(1) (CH3SiO1.5m(MO1.5n …(1) で示されるものである。
The methylsiloxane oligomer used in the present invention is represented by the following average composition formula (1): (CH 3 SiO 1.5 ) m (MO 1.5 ) n (1)

【0015】この式(1)において、MはP,PO及び
Bから選ばれる1種又は2種以上を示す。m,nは正数
である(m+n=1)。この場合、m:nは平均のモル
比率で99:1〜50:50、より好ましくは95:5
〜70:30である。mのモル比率が50モル未満では
メチルシリコーンレジンの撥水性が十分でなく、十分な
溶出防止効果が得られない。
In the formula (1), M represents one or more selected from P, PO and B. m and n are positive numbers (m + n = 1). In this case, m: n is an average molar ratio of 99: 1 to 50:50, more preferably 95: 5.
7070: 30. When the molar ratio of m is less than 50 mol, the water repellency of the methyl silicone resin is not sufficient, and a sufficient elution preventing effect cannot be obtained.

【0016】メチルシロキサンオリゴマーの平均重合度
は2〜50、特に2〜20であることが好ましい。平均
重合度が2未満ではオリゴマーの蒸気圧が高くなり安全
性に問題が生じる場合があり、50を超えると木材への
含浸に時間がかかる。
The average degree of polymerization of the methylsiloxane oligomer is preferably 2 to 50, particularly preferably 2 to 20. If the average degree of polymerization is less than 2, the vapor pressure of the oligomer becomes high, which may cause a problem in safety. If it exceeds 50, it takes time to impregnate the wood.

【0017】また、このオリゴマーは末端基が水酸基及
び/又は炭素数1〜4のアルコキシル基である。
The oligomer has a terminal group of a hydroxyl group and / or an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms.

【0018】上記式(1)のリン及び/又はホウ素を含
むメチルシロキサンオリゴマーは、メチルトリアルコキ
シシラン又はその部分加水分解物と、リン酸、亜リン
酸、亜リン酸トリアルキル、ホウ酸、ホウ酸トリアルキ
ルなどから選ばれる1種又は2種以上の化合物とを共加
水分解するという常法によって得ることができる。
The above-mentioned phosphorus- and / or boron-containing methylsiloxane oligomer of the formula (1) comprises methyltrialkoxysilane or a partial hydrolyzate thereof, and phosphoric acid, phosphorous acid, trialkyl phosphite, boric acid, boric acid. It can be obtained by a common method of co-hydrolyzing one or more compounds selected from trialkyl acid and the like.

【0019】上記メチルシロキサンオリゴマーを木材中
に含浸させる場合、メチルシロキサンオリゴマーをその
まま用いて含浸するようにしてもよく、またメチルアル
コール、エチルアルコールなどのアルコール類、アセト
ン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、その他の
溶媒に希釈して含浸させてもよい。
When the above-mentioned methylsiloxane oligomer is impregnated into wood, the wood may be impregnated with the methylsiloxane oligomer as it is, and alcohols such as methyl alcohol and ethyl alcohol, ketones such as acetone and methyl isobutyl ketone may be used. , May be diluted with another solvent for impregnation.

【0020】また、上記メチルシロキサンオリゴマーに
は、木材の難燃効果を更に上げるために他の金属酸化物
の前駆体、例えばテトラメトキシシラン、テトラエトキ
シシラン、メチルポリシリケート、エチルポリシリケー
トを混合して加えてもよい。この場合、これら前駆体
は、上記メチルシロキサンオリゴマーを得るに際し、メ
チルトリアルコキシシランやその部分加水分解物に加え
て共加水分解を行うようにしてもよい。更に、より撥水
性を付与するため、長鎖アルキルトリアルコキシシラン
やパーフロロアルキルトリアルコキシシランなどを上記
のように共加水分解したり混合して加えることもでき
る。
The above-mentioned methylsiloxane oligomer is mixed with a precursor of another metal oxide, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, methylpolysilicate or ethylpolysilicate in order to further enhance the flame retardant effect of wood. May be added. In this case, these precursors may be subjected to co-hydrolysis in addition to methyl trialkoxysilane or a partial hydrolyzate thereof when obtaining the methylsiloxane oligomer. Further, in order to impart more water repellency, a long-chain alkyl trialkoxy silane, perfluoroalkyl trialkoxy silane, or the like may be added by co-hydrolyzing or mixing as described above.

【0021】上記メチルシロキサンオリゴマー溶液を木
材に含浸させる場合は、木材を予め調湿状態にしてお
き、上記オリゴマー溶液に浸漬するか、減圧又は加圧注
入法を採用することが好ましい。しかし、木材は必ずし
も調湿状態としなくともよく、飽水状態で上記含浸を行
ってもよく、特に限定するものではない。
When impregnating wood with the above-mentioned methylsiloxane oligomer solution, it is preferable that the wood is preliminarily conditioned and immersed in the oligomer solution, or a vacuum or pressure injection method is used. However, the wood does not necessarily have to be in a moisture-conditioned state, and the impregnation may be performed in a saturated state, and there is no particular limitation.

【0022】次に、上記メチルシロキサンオリゴマーが
含浸した木材は、木材が熱分解しない範囲、好ましくは
50〜110℃で乾燥する。この過程でオリゴマーは加
水分解、続いて重縮合して硬化し、リン酸化物及び/又
はホウ素酸化物を含むメチルシリコーンレジンに変化す
る。なお、加水分解工程では酸性触媒やアルカリ性触媒
を用いることもできる。
Next, the wood impregnated with the methylsiloxane oligomer is dried in a range where the wood is not thermally decomposed, preferably at 50 to 110 ° C. In this process, the oligomer is hydrolyzed, followed by polycondensation and hardens, transforming into a methylsilicone resin containing phosphorus oxides and / or boron oxides. In the hydrolysis step, an acidic catalyst or an alkaline catalyst can be used.

【0023】[0023]

【実施例】次に、実施例と比較例を挙げて本発明の内容
を詳しく説明するが、本発明は以下に示す実施例に限定
されるものではない。
EXAMPLES Next, the contents of the present invention will be described in detail with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

【0024】〔実施例1〕メチルトリメトキシシラン1
23g(0.9モル)、ホウ酸3.1g(0.05モ
ル)を1リットルフラスコに取り、30%リン酸水溶液
16g(リン酸として0.05モル)を30℃で撹拌し
ながら滴下混合して反応させた。60℃で1時間熟成
し、オリゴマーの65%メタノール溶液を得た。この溶
液に更にメタノールを加えて希釈し、オリゴマーの10
%メタノール溶液を調製して実験に供した。このオリゴ
マーの平均組成式は (CH3SiO1.50.9(OPO1.50.05(BO1.5
0.05 であり、平均重合度は約4、末端基はメトキシ基と水酸
基であった。
Example 1 Methyltrimethoxysilane 1
23 g (0.9 mol) and 3.1 g (0.05 mol) of boric acid are placed in a 1-liter flask, and 16 g of a 30% phosphoric acid aqueous solution (0.05 mol as phosphoric acid) are dropped and mixed at 30 ° C. And reacted. After aging at 60 ° C. for 1 hour, a 65% methanol solution of the oligomer was obtained. The solution was further diluted by adding methanol, and 10
% Methanol solution was prepared for the experiment. The average composition formula of this oligomer is (CH 3 SiO 1.5 ) 0.9 (OPO 1.5 ) 0.05 (BO 1.5 )
It was 0.05 , the average degree of polymerization was about 4, and the terminal groups were a methoxy group and a hydroxyl group.

【0025】次に、アセトン及び水によりそれぞれ24
時間ソックスレー抽出し、含水率25%に調湿した50
mm×100mm×1mmのベイツガ辺材の単板試片を
上記オリゴマーのメタノール溶液に減圧下で3日間室温
にて含浸した。その後、試片を65℃で24時間、10
5℃で24時間加熱処理して硬化させ、改質木材を得
た。この改質木材のリンとホウ素の酸化物を含むシリコ
ーンレジンなどによる重量増加率は11.3%であっ
た。次に、300ml容のビーカーに250mlの蒸留
水を入れて160±3rpmで撹拌し、この中に調製し
た試片を投入して4時間撹拌処理し、重量変化を調べた
結果、上記シリコーンレジンの7.5%が溶出した。こ
の試片を用い、熱重量測定装置による測定を行った結
果、発炎燃焼後の残存重量は65%であったが、溶出試
験を行っていない別の試片では66%であった。また、
無処理木材は27%であった。
Next, acetone and water were used to prepare 24
Soxhlet extraction for 50 hours, moisture content adjusted to 25% 50
A veneer sample of a hemlock sapwood of mm × 100 mm × 1 mm was impregnated with a methanol solution of the oligomer at room temperature under reduced pressure for 3 days. Thereafter, the specimen was placed at 65 ° C. for 24 hours,
Heat treatment was performed at 5 ° C. for 24 hours for curing to obtain modified wood. The weight increase rate of this modified wood by a silicone resin containing an oxide of phosphorus and boron was 11.3%. Next, 250 ml of distilled water was put into a 300 ml beaker, stirred at 160 ± 3 rpm, and the prepared specimen was put into the beaker and stirred for 4 hours. 7.5% eluted. As a result of measurement using this sample by a thermogravimeter, the residual weight after flaming combustion was 65%, but was 66% in another sample not subjected to the dissolution test. Also,
Untreated wood was 27%.

【0026】なお、改質木材の物性測定は下記の方法で
行った。 (1)重量増加率(WPG) アセトン及び水によりそれぞれ24時間ソックスレー抽
出した未処理試片の絶乾重量(Wu)を求める。次に、
この試片を無機質複合化した後、105℃で24時間乾
燥して、改質木材の絶乾重量(Wt)を求めて、以下の
式から改質木材の重量増加率(WPG)を算出する。 WPG(%)=[(Wt−Wu)/Wu]×100
(%) (2)シリコーンレジンの溶出率(%) 300ml容のビーカーに250mlの脱イオン水(水
温20〜24℃)を入れ、マグネチックスターラーで撹
拌(160±3回/分)する。この中に改質木材試片を
投入し、4時間撹拌後、乾燥試片を取り出し、乾燥後の
絶乾重量(Wt’)を求める。溶出試験4時間後の改質
木材の重量増加率を(WPG’)とすると、シリコーン
レジンの溶出率は以下の式から算出できる。 溶出率(%)=[(WPG−WPG’)/WPG]×1
00(%) (3)熱重量測定による残存率(%) 熱重量測定装置により、改質木材の昇温過程での重量変
化のTG曲線を得る。ここで170℃での重量を100
%とし、重量変化が示される。例えば、無処理木材にお
いて発炎燃焼は350℃前後での急激な重量減少に対応
し、370〜550℃の領域では表面燃焼が起こる。熱
重量測定による残存率(%)は発炎燃焼終了時のそれに
対応して算出される。
The physical properties of the modified wood were measured by the following methods. (1) Weight increase rate (WPG) The absolute dry weight (Wu) of an untreated specimen that had been subjected to Soxhlet extraction with acetone and water for 24 hours was determined. next,
After the specimen is made into an inorganic composite, it is dried at 105 ° C. for 24 hours to determine the absolute dry weight (Wt) of the modified wood, and the weight increase rate (WPG) of the modified wood is calculated from the following equation. . WPG (%) = [(Wt−Wu) / Wu] × 100
(%) (2) Elution rate of silicone resin (%) In a 300 ml beaker, add 250 ml of deionized water (water temperature: 20 to 24 ° C), and stir with a magnetic stirrer (160 ± 3 times / min). The modified wood specimen is put therein, and after stirring for 4 hours, the dried specimen is taken out and the absolute dry weight (Wt ′) after drying is determined. Assuming that the weight increase rate of the modified wood after 4 hours of the dissolution test is (WPG '), the dissolution rate of the silicone resin can be calculated from the following equation. Elution rate (%) = [(WPG-WPG ′) / WPG] × 1
00 (%) (3) Residual rate by thermogravimetry (%) Using a thermogravimeter, a TG curve of weight change in the process of raising the temperature of the modified wood is obtained. Here, the weight at 170 ° C. is 100
% And the change in weight is indicated. For example, in untreated wood, flaming combustion corresponds to a sharp weight loss around 350 ° C., and surface burning occurs in the region of 370-550 ° C. The residual rate (%) by thermogravimetry is calculated corresponding to that at the end of flaming combustion.

【0027】〔実施例2〕メチルトリメトキシシラン1
23g(0.9モル)、ホウ酸トリメチル10.4g
(0.1モル)を1リットルフラスコに取り、水15g
を30℃で撹拌しながら滴下混合して反応させた。60
℃で1時間熟成し、オリゴマーの65%メタノール溶液
を得た。この溶液に更にメタノールを加えて希釈し、オ
リゴマーの10%メタノール溶液を調製して実験に供し
た。このオリゴマーの平均組成式は (CH3SiO1.50.9(BO1.50.1 であり、平均重合度は約6、末端基はメトキシ基と水酸
基であった。
Example 2 Methyltrimethoxysilane 1
23 g (0.9 mol), 10.4 g of trimethyl borate
(0.1 mol) in a 1 liter flask and 15 g of water
Was added dropwise while stirring at 30 ° C. to cause a reaction. 60
Aging was conducted at 1 ° C. for 1 hour to obtain a 65% methanol solution of the oligomer. Methanol was further added to this solution to dilute it, and a 10% methanol solution of the oligomer was prepared for the experiment. The average composition formula of this oligomer was (CH 3 SiO 1.5 ) 0.9 (BO 1.5 ) 0.1 , the average degree of polymerization was about 6, and the terminal groups were a methoxy group and a hydroxyl group.

【0028】次に、このオリゴマー溶液を使用し、実施
例1と同様にして改質木材を得た。このものの重量増加
率は10.8%であった。また、溶出試験では6.8%
のシリコーンレジンが溶出した。熱重量測定試験結果で
は、溶出試験後の発炎燃焼後の残存重量は64%であ
り、溶出試験を行っていないものでも64%であった。
Next, using this oligomer solution, modified wood was obtained in the same manner as in Example 1. Its weight increase was 10.8%. In the dissolution test, 6.8%
Of silicone resin was eluted. As a result of the thermogravimetry test, the residual weight after flaming and burning after the dissolution test was 64%, and even when the dissolution test was not performed, it was 64%.

【0029】〔実施例3〕メチルトリメトキシシラン1
02g(0.75モル)、亜リン酸21g(0.25モ
ル)を1リットルフラスコに取り、窒素雰囲気下30℃
で5時間撹拌して反応させ、オリゴマーの80%メタノ
ール溶液を得た。この溶液に更にメタノールを加えて希
釈し、オリゴマーの10%メタノール溶液を調製して実
験に供した。このオリゴマーの平均組成式は (CH3SiO1.50.75(PO1.50.25 であり、平均重合度は約4,末端基はメトキシ基であっ
た。
Example 3 Methyltrimethoxysilane 1
02 g (0.75 mol) and 21 g (0.25 mol) of phosphorous acid are placed in a 1 liter flask and placed in a nitrogen atmosphere at 30 ° C.
And stirred for 5 hours to obtain an 80% methanol solution of the oligomer. Methanol was further added to this solution to dilute it, and a 10% methanol solution of the oligomer was prepared for the experiment. The average composition formula of this oligomer was (CH 3 SiO 1.5 ) 0.75 (PO 1.5 ) 0.25 , the average degree of polymerization was about 4, and the terminal group was a methoxy group.

【0030】次に、このオリゴマー溶液を使用し、実施
例1と同様にして改質木材を得た。このものの重量増加
率は11.1%であった。また、溶出試験では9.2%
のシリコーンレジンが溶出した。熱重量測定試験結果で
は、溶出試験後の発炎燃焼後の残存重量は63%であ
り、溶出試験を行っていないものでは65%であった。
Next, using this oligomer solution, modified wood was obtained in the same manner as in Example 1. Its weight increase rate was 11.1%. In the dissolution test, 9.2%
Of silicone resin was eluted. As a result of the thermogravimetric measurement test, the residual weight after flaming and burning after the dissolution test was 63%, and that without the dissolution test was 65%.

【0031】〔比較例1〕アセトン及び水によりそれぞ
れ24時間ソックスレー抽出したベイツガ辺材(50m
m×100mm×1mm)の単板を調湿して得られた含
水率25%の試片に、亜リン酸トリメチル、エタノー
ル、酢酸からなる反応溶液(モル比1:1:0.01)
を減圧下で3日間、室温にて含浸した。その後、試片を
65℃で24時間、105℃で24時間加熱処理し、ゲ
ルの熟成を行って無機質複合化木材を得た。この複合化
木材の金属酸化物による重量増加率は9.4%であっ
た。次に、300ml容ビーカーに250mlの蒸留水
を入れ、160±3rpmで撹拌し、この中に調製した
試片を投入して4時間撹拌処理し、重量変化を調べた結
果、金属酸化物の76%が溶出した。この試片を用い熱
重量測定装置による熱重量測定を行った結果、発炎燃焼
後の残存重量は55%であったが、溶出試験を行ってい
ない別の試片では67%であった。
[Comparative Example 1] A soybean sapwood (50 m) extracted with Soxhlet for 24 hours using acetone and water, respectively.
(m × 100 mm × 1 mm), a reaction solution consisting of trimethyl phosphite, ethanol and acetic acid (molar ratio 1: 1: 0.01) was added to a 25% water content specimen obtained by controlling the humidity.
For 3 days at room temperature under reduced pressure. Thereafter, the specimen was heat-treated at 65 ° C. for 24 hours and at 105 ° C. for 24 hours to ripen the gel to obtain an inorganic composite wood. The weight increase rate of the composite wood due to the metal oxide was 9.4%. Next, 250 ml of distilled water was put into a 300 ml beaker, stirred at 160 ± 3 rpm, and the prepared specimen was put into the beaker and stirred for 4 hours. % Eluted. As a result of performing thermogravimetry using a thermogravimeter using this specimen, the residual weight after flaming combustion was 55%, but was 67% in another specimen not subjected to a dissolution test.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明によれば、安全なオリゴマーを用
いて木材を処理し得る上、水に対しても溶出することも
なく、安定であり、雨水や結露にさらされても長期に亘
り難燃効果を維持する改質木材を得ることができると共
に、木材に撥水性も付与され、耐腐朽性能も寸法安定性
能も優れたものである。しかも、本発明に係わる改質木
材の製造方法を実施することによって、新建築基準法に
適合した開口部の部材として、或いは建築内装材や外装
材としても使用し得る難燃化された木材を大量生産する
ことができる等の特徴を有するものである。
According to the present invention, wood can be treated with a safe oligomer, it is stable without being eluted with water, and can be used for a long time even when exposed to rainwater or dew. Modified wood that maintains the flame retardant effect can be obtained, and the wood is provided with water repellency, and has excellent rot resistance and dimensional stability. Moreover, by implementing the method for producing modified wood according to the present invention, flame-retarded wood that can be used as a member of an opening conforming to the New Building Standard Law or as a building interior material or exterior material can be obtained. It has features such as mass production.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 昭 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社 シリコーン電 子材料技術研究所内 (72)発明者 田中 正喜 東京都千代田区大手町二丁目6番1号 信越化学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−141202(JP,A) 特開 平4−142901(JP,A) 特開 昭55−101402(JP,A) 特開 平7−150131(JP,A) 特開 平4−12806(JP,A) 特開 平5−57707(JP,A) 特開 昭56−4408(JP,A) 特開 平2−253902(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B27K 3/00 - 3/52 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Akira Yamamoto 1-10 Hitomi, Matsuida-machi, Usui-gun, Gunma Prefecture Inside Silicone Electronics Materials Research Laboratory Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Masayoshi Tanaka Major Chiyoda-ku, Tokyo 2-6-1 cho, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. (56) References JP-A-2-141202 (JP, A) JP-A-4-142901 (JP, A) JP-A-55-101402 (JP, A JP-A-7-150131 (JP, A) JP-A-4-12806 (JP, A) JP-A-5-57707 (JP, A) JP-A-56-4408 (JP, A) JP-A-2- 253902 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B27K 3/00-3/52

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 木材に下記平均組成式(1) (CH3SiO1.5m(MO1.5n …(1) (式中、MはP,PO及びBから選ばれる1種は2種以
上を示し、m,nは正数でm+n=1であり、m:nの
平均の比率は99:1〜50:50の範囲である。)で
示され、末端が水酸基及び/又は炭素数1〜4のアルコ
キシ基であるリン及び/又はホウ素を含むメチルシロキ
サンオリゴマーを含浸、硬化させることを特徴とする改
質木材の製造方法。
1. The following average composition formula (1) (CH 3 SiO 1.5 ) m (MO 1.5 ) n ... (1) (1) wherein M is one or more kinds selected from P, PO and B And m and n are positive numbers and m + n = 1, and the average ratio of m: n is in the range of 99: 1 to 50:50.), And the terminal is hydroxyl group and / or carbon number 1 A method for producing modified wood, comprising impregnating and curing a methylsiloxane oligomer containing phosphorus and / or boron, which are alkoxy groups of Nos. 1 to 4.
【請求項2】 前記メチルシロキサンオリゴマーを含浸
させ、次いで加水分解又は加熱分解させ、更に重縮合、
硬化させて、不燃性のリン酸化物及び/又はホウ素酸化
物を含むメチルシリコーンレジンを細胞壁中に形成させ
る請求項1記載の改質木材の製造方法。
2. Impregnating the methylsiloxane oligomer, followed by hydrolysis or thermal decomposition, followed by polycondensation,
The method for producing modified wood according to claim 1, wherein the resin is cured to form a methylsilicone resin containing non-combustible phosphorus oxide and / or boron oxide in a cell wall.
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