JP5729718B2 - 木質材料の難燃化処理方法及び木質防火材 - Google Patents
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Description
1.総発熱量が8MJ/m2以下であること。
2.防火上有害な裏面まで貫通する亀裂および穴が生じないこと。
3.最高発熱速度が10秒以上継続して200kW/m2を超えないこと。
この3つの基準を10分間に対して満たせば準不燃材料、5分間に対して満たせば難燃材料の発熱性基準クリアとなる。防火材料としての認定には、この他、マウスによるガス有害性試験の評価基準を満たす必要がある。
本発明の木質防火材で使用する前記高分子剤は、カルボキシメチルセルロースナトリウム及び/又はポリアクリル酸ナトリウムが好ましい。
リン酸二水素アンモニウムを180g/L、硫酸マグネシウムを20g/L溶かした水溶液を調製した。この水溶液を、減圧加圧注入機を用いて気乾状態のスギ板(11cm×32cm×18mm)に注入した。スギ板は、4本用意し、同時に以下の処理を行った。長い板材での実験を行った場合の注入量に近づけるため、繊維方向の側面には疎水性のシリコン樹脂によるコーティングを施した。注入は減圧5分、加圧15〜60分、減圧5分の順で、減圧は−660mmHg、加圧は約10kgf/cm2(ともにゲージ圧)で行った(注入工程)。溶液注入量は約500〜820kg/m3であった。薬剤注入後、3日間室温で木材表面を乾燥させた(乾燥工程)。乾燥後、水酸化ナトリウムを溶かしpHを約12に調製し、カルボキシメチルセルロースナトリウムを7.0g/L溶かした水溶液に5分間、浸漬させ木材表面層に難水溶性物質含有ゲルを発生させた(生成工程)。
評価方法:その後、約1ヶ月室内で乾燥させ、10cm×10cm×18mmの試験片に切断し、コーンカロリーメータ(発熱性)試験を行った。コーンカロリーメータ試験はISO5660−1に準拠して行った。表面白華現象の評価は、目視により行った。
実施例1と同様の方法で水溶液の注入及び乾燥を行った。しかしアルカリ性水溶液との接触は行わなかった。評価は、実施例1と同様の方法で行った。
実施例1と同様の方法で、リン酸二水素アンモニウム200g/L溶かした水溶液を注入し、その後、乾燥させた。アルカリ性水溶液との接触は行わなかった。評価は、実施例1と同様の方法で行った。
実施例1及び比較例1、2とも総発熱量は、薬剤注入量に逆比例した。リン酸二水素アンモニウム:硫酸マグネシウム=9:1(20wt%)水溶液を注入した後、pHを約12に調製し、カルボキシメチルセルロースナトリウムを7.0g/L溶かした水溶液に5分浸漬させた木材(実施例1)の場合、薬剤注入量が120kg/m3で加熱時間10分での総発熱量が約5MJ/m2であった。実施例1及び比較例1、2の総発熱量を比較すると、実施例1の総発熱量の方が僅かに高かったが、同程度の難燃性と言える。リン酸二水素アンモニウムの約1割を硫酸マグネシウムに代替し、カルボキシメチルセルロースナトリウム水溶液に5分浸漬させても総発熱量の大幅な増加はなかった。
表面白華現象の結果(実施例1、比較例1、2)
実施例1の試験体では表面白華現象がほとんど見られなかった。一方、比較例1及び2の試験体は全ての試験体で表面白華現象が見られた。
注入工程の水溶液にリン酸二水素アンモニウム:硫酸マグネシウム=5:5(20wt%)水溶液を使用した以外、実施例1と同様の方法で試験体を製作した。
生成工程の浸漬時間を2時間(実施例3)、24時間(実施例4)とした以外、実施例2と同様の方法で試験体を製作した。
注入工程の水溶液にリン酸二水素アンモニウム:硫酸マグネシウム=5:5(20wt%)水溶液を使用した以外、比較例1と同様の方法で試験体を製作した。
実施例2〜4及び比較例3の試験体の総発熱量は比較例2の試験体の総発熱量に比較し、明らかな総発熱量の増加が見られた。また生成工程の浸漬時間を長くするほど、コーンカロリーメータ試験では総発熱量の増加が見られた。生成工程の浸漬時間を5分とした試験体(実施例2)と生成工程を行わなかった試験体(比較例3)とで、総発熱量に大きな差は見られなかった。ここでは、リン酸二水素アンモニウムを硫酸マグネシウムで代替する方法で検討を行ったが、リン酸二水素アンモニウム水溶液に硫酸マグネシウムを加えたと考えると発熱性試験の結果から、同量のリン酸二水素アンモニウム水溶液に比べ、若干の難燃性の増加が見られる。
表面白華現象の結果(実施例2、3、4、比較例3)
実施例2〜4の試験体の表面に白華は全く見られず、実施例1の試験体以上に表面白華が抑制された。一方、比較例3の試験体は全ての試験体で表面白華が見られた。
Claims (9)
- リン酸、マグネシウム、アンモニウム成分が結合・析出せずイオン状態で溶液中に存在する酸性の水溶液を木質材料に注入する注入工程と、
前記注入工程後、アルカリ溶解性の高分子剤を含むアルカリ性の水溶液を前記木質材料に接触させることにより、前記木質材料の表面に前記高分子剤の不溶化物を生成させると共に、前記木質材料の内部にリン酸マグネシウムアンモニウムを主成分とする難溶性物質を生成させる生成工程と、
を含むことを特徴とする木質材料の難燃化処理方法。 - さらに前記注入工程と前記生成工程との間に、木質材料の表面を乾燥させる乾燥工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の木質材料の難燃化処理方法。
- 前記注入工程で使用する水溶液に含まれるアンモニウムイオンが、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、フッ化アンモニウム、ヨウ化アンモニウム、臭化アンモニウム、クロム酸アンモニウムのうち1種又は2種以上の混合物を水に溶解して得られるアンモニウムイオンであることを特徴とする請求項1又は2に記載の木質材料の難燃化処理方法。
- 前記注入工程で使用する水溶液に含まれるマグネシウムイオンが、水酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、炭酸マグネシウム、リン酸水素マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、硫化マグネシウム、クロム酸マグネシウムのうち1種又は2種以上の混合物を水に溶解して得られるマグネシウムイオンであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1に記載の木質材料の難燃化処理方法。
- 前記アルカリ溶解性の高分子剤が、カルボキシメチルセルロースナトリウム及び/又はポリアクリル酸ナトリウムであることを特徴とする請求項1から4のいずれか1に記載の木質材料の難燃化処理方法。
- リン酸、マグネシウム、アンモニウム成分が結合・析出せずイオン状態で溶液中に存在する酸性の水溶液が、リン酸、マグネシウム、アンモニウム成分を含む水溶性の難燃剤を水に溶解させた水溶液であることを特徴とする請求項1又は2に記載の木質材料の難燃化処理方法。
- 前記注入工程で使用する水溶液に含まれるリン酸イオン、マグネシウムイオン、アンモニウムイオンが、排水又は廃液に含まれるリン酸イオン、マグネシウムイオン、アンモニウムイオンをリン酸マグネシウムアンモニウムを主成分とする難溶性物質として回収し、さらに該リン酸マグネシウムアンモニウムを主成分とする難溶性物質を酸性下でイオン化させたものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の木質材料の難燃化処理方法。
- 木質材料の内部にリン酸マグネシウムアンモニウムを主成分とする難溶性物質を保有し、該木質材料の表面がpHの変化により不溶化する高分子剤の不溶化物で被覆されてなることを特徴とする木質防火材。
- 前記高分子剤が、カルボキシメチルセルロースナトリウム及び/又はポリアクリル酸ナトリウムであることを特徴とする請求項8に記載の木質防火材。
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