JP5805917B1

JP5805917B1 - 不燃木材の製造方法

Info

Publication number: JP5805917B1
Application number: JP2015523328A
Authority: JP
Inventors: 吉成　美隆; 美隆吉成
Original assignee: KABUSHIKIGAISHA YOSHINARI SANGYO
Current assignee: KABUSHIKIGAISHA YOSHINARI SANGYO
Priority date: 2015-02-06
Filing date: 2015-02-06
Publication date: 2015-11-10
Anticipated expiration: 2035-02-06
Also published as: JPWO2016125308A1; WO2016125308A1

Abstract

【課題】ゲル状のフロッグ等の不純物を除去すると共に、不燃性を向上させ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】乾燥させた木材を投入した第１容器内を減圧し、不純物を除去するためのろ過層及び活性炭層を通過させ、空気中の炭酸ガスを除去した不燃剤貯蔵タンク内に貯蔵されるケイ酸ナトリウム水溶液を、前記第１容器内を減圧した状態で、前記木材に注入し、前記第１容器内を加圧した状態で、前記第１容器内のケイ酸ナトリウム水溶液を排出しながら、前記不燃剤貯蔵タンクから前記ケイ酸ナトリウム水溶液を所定量ずつ脈動で前記第１容器内へ供給し続けて前記木材に注入し、所定時間経過後に前記第１容器内の加圧状態を開放する加圧脈動注入を所定回数繰り返し行う。【選択図】図３

Description

本発明は、木材に所定の処理を施し不燃木材とする不燃木材の製造方法に関する。

現在、建築基準法では、例えば準防火地域に木造建築物を建てる場合等には、準耐火建築物とするために、主要構造部に不燃材料を使用する必要があり、これらの箇所に使用可能な材料が限定されている。そのため、屋根材としては、粘土瓦、コンクリート瓦、金属製瓦等の不燃材料が主として使用され、檜皮、萱、杉板等の可燃材料は、重要文化財に指定される等、特別な理由がない場合には使用することができないことになっている。

これらの問題を解決するため、様々な不燃木材の製造方法が提案されている。不燃木材の製造方法としては、例えば、厚さ６〜３０ｍｍの木材板を乾燥させて含水率５重量％以下となした後、この木材板を液温４０〜７０℃の硼酸及び水溶性硼酸塩のうちのいずれか一方または双方と水溶性リン酸塩と少量の着色剤を含む耐火剤溶液中に減圧下に６〜７２時間浸漬し、次いで前記木材板を耐火材溶液から取り出して常温で１〜３０日間乾燥させ、さらに３０〜８０℃で５時間〜９日間乾燥させて、前記木材板を含水率１８重量％以下となすものである（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、このような不燃木材は、木材を不燃とする物質として水溶性ホウ酸塩や、水溶性リン酸塩等を使用しているので、結露水や雨水等によって、容易にこれらの物質が木材から溶出し、不燃効果が著しく減少するという問題や、周囲を汚染するという問題があった。そこで、本発明者は、結露水や雨水等で不燃化物質が溶出することがなく、周囲を汚染することがない不燃材料の製造方法を提案している（例えば、特許文献２参照）。この不燃材料の製造方法では、可燃材料を不燃材料とするための不燃化物質を炭酸ガスとケイ酸ナトリウム水溶液とから合成しており、この不燃化物質は、水に対して難溶又は不溶であるので、製造された不燃材料が結露水や雨水に晒されたとしても、可燃材料に含浸された不燃化物質が外部に溶出せず、周囲を汚染することがない。また、このように可燃材料から不燃化物質が溶出することがないので、不燃性が低下することを防止し、不燃効果を維持することができる。

特開２００７−０５５２７１号公報特開２００９−２０２５６８号公報

しかしながら、ケイ酸ナトリウム水溶液が空気中の炭酸ガスと反応すると、ゲル状のフロック等の不純物が生じ、この状態で木材にケイ酸ナトリウム水溶液を注入させると、木の導管が塞がり、木の年輪と年輪の間にある柔らかい部分が陥没する虞がある。また、建築物等に用いられる不燃木材では、更なる不燃性の向上が求められている。

本発明は、上記のような種々の課題に鑑みてなされたものであって、ゲル状のフロッグ等の不純物を除去すると共に、不燃性を向上させることができる不燃木材の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る不燃木材の製造方法は、乾燥させた木材を投入した第１容器内を減圧する減圧工程と、不純物を除去するためのろ過層及び活性炭層を通過させ、空気中の炭酸ガスを除去した不燃剤貯蔵タンク内に貯蔵されるケイ酸ナトリウム水溶液を、前記第１容器内を減圧した状態で、前記木材に注入する減圧注入工程と、前記第１容器内を加圧した状態で、前記第１容器内のケイ酸ナトリウム水溶液を排出しながら、前記不燃剤貯蔵タンクから前記ケイ酸ナトリウム水溶液を所定量ずつ脈動で前記第１容器内へ供給し続けて前記木材に注入し、所定時間経過後に前記第１容器内の加圧状態を開放する加圧脈動注入を所定回数繰り返し行う加圧脈動注入工程と、を含むことを特徴としている。

また、本発明に係る不燃木材の製造方法は、前記加圧脈動注入工程では、前記第１容器内を加圧した状態の前記所定時間は、１〜３時間に設定され、前記加圧脈動注入を繰り返し行う前記所定回数は、３〜６回に設定されることを特徴としている。

また、本発明に係る不燃木材の製造方法は、前記第１容器内の前記ケイ酸ナトリウム水溶液を回収し、前記ろ過層及び前記活性炭層を通して不純物を除去し、前記不燃剤貯蔵タンクに貯蔵して、前記減圧注入工程及び前記加圧脈動注入工程で再利用することを特徴としている。

また、本発明に係る不燃木材の製造方法は、前記加圧脈動注入工程後、前記ケイ酸ナトリウム水溶液が注入された前記木材を前記第１容器と異なる第２容器内に移し替え、水酸化カルシウムを水に糖類を添加した溶解液に溶解させることにより得られる水酸化カルシウムの水溶液に浸漬させる浸漬工程と、前記第２容器内を加圧した状態で、前記水酸化カルシウムを前記木材に注入する加圧注入工程と、前記第２容器内から前記木材を取り出して、前記第２容器内の前記水酸化カルシウムを洗浄する洗浄工程と、前記木材を前記第２容器内に投入し、炭酸ガスを前記第２容器内へ圧入する炭酸ガス圧入工程と、を含むことを特徴としている。

また、本発明に係る不燃木材の製造方法は、前記加圧脈動注入工程後、前記ケイ酸ナトリウム水溶液が注入された前記木材を前記第１容器と異なる第２容器内に移し替え、水酸化カルシウムを水に糖類を添加した溶解液に溶解させることにより得られる水酸化カルシウムの水溶液に浸漬させる浸漬工程と、炭酸ガスを前記第２容器内へ圧入する炭酸ガス圧入工程と、を含むことを特徴としている。

また、本発明に係る不燃木材の製造方法は、水に糖類を添加した前記溶解液が、溶解促進剤として次亜塩素酸カルシウム又は／及び苛性ソーダが添加されていることを特徴としている。

また、本発明に係る不燃木材の製造方法は、前記水酸化カルシウムが、貝殻の焼成品で食品添加物に準じるものであることを特徴としている。

本発明に係る不燃木材の製造方法によれば、ケイ酸ナトリウム水溶液を、不純物を除去するためのろ過層及び活性炭層を通過させて、不燃剤貯蔵タンク内に貯蔵するので、ケイ酸ナトリウム水溶液が空気中の炭酸ガスと反応して、ゲル状のフロック等が生じた場合でも、それらを除去することができる。また、不燃剤貯蔵タンク内の空気は、炭酸ガスが除去されているので、不燃剤貯蔵タンク内に貯蔵されたケイ酸ナトリウム水溶液が炭酸ガスに反応して、ゲル状のフロックが生じることを抑制することができる。これにより、不燃剤貯蔵タンク内にケイ酸ナトリウム水溶液を、第１容器内に投入した木材に注入する際に、木の導管が塞がって、木の年輪と年輪の間にある柔らかい部分が陥没することを防止することができる。

また、本発明に係る不燃木材の製造方法では、第１容器内を加圧した状態で、第１容器内のケイ酸ナトリウム水溶液を排出しながら、不燃剤貯蔵タンクからケイ酸ナトリウム水溶液を所定量ずつ脈動で第１容器内へ供給し続けて木材に注入し、所定時間経過後に第１容器内の加圧状態を開放する加圧脈動注入を所定回数繰り返し行うので、木材の全体にわたって満遍なく効率的にケイ酸ナトリウム水溶液を注入することができ、不燃性を向上させることができると共に、変形等を抑制することができる。

また、本発明に係る不燃木材の製造方法によれば、第１容器内を加圧した状態の所定時間を１〜３時間に設定し、加圧脈動注入を繰り返し行う所定回数を３〜６回に設定することにより、木材により満遍なく効率的にケイ酸ナトリウムを注入することができる。

また、本発明に係る不燃木材の製造方法によれば、第１容器内のケイ酸ナトリウム水溶液を回収し、ろ過層及び活性炭層を通して不純物を除去し、不燃剤貯蔵タンクに貯蔵して再利用することにより、廃液の量を軽減することができるので、環境に良い。また、このようにケイ酸ナトリウム水溶液を再利用することにより、ケイ酸ナトリウム水溶液の使用量を軽減することができるので、製造コストを削減することができる。

また、本発明に係る不燃木材の製造方法によれば、加圧脈動注入工程後、ケイ酸ナトリウム水溶液が含浸された木材を第１容器から第２容器内に移し替え、水酸化カルシウムを水に糖類を添加した溶解液に溶解させることにより得られる水酸化カルシウムの水溶液に浸漬させ、第２容器内を加圧した状態で、水酸化カルシウムを木材に注入することにより、ケイ酸と水酸化カルシウムを反応させてケイ酸カルシウムを生成することができる。また、溶解液として水に糖類を添加したものを用いているので、水酸化カルシウムを溶解させ易くすることができ、効率良く水酸化カルシウムを木材に注入することができる。そして、第２容器内から木材を取り出して、第２容器内の水酸化カルシウムを洗浄した後、木材を第２容器内に再び投入し、炭酸ガスを第２容器内へ圧入することにより、ケイ酸ナトリウム水溶液と炭酸ガスとを木材の表面及び内部で反応させて不燃化物質を生成することができるので、高い不燃性を有する不燃木材を製造することができる。

また、第２容器内へ炭酸ガスを圧入する前に、第２容器内から木材を取り出して、第２容器内の水酸化カルシウムを洗浄するので、第２容器内の水酸化カルシウムと空気中の炭酸ガスとが反応して生成される炭酸カルシウム等の沈殿物を洗い流すことができ、その後、木材が再び投入された第２容器内に炭酸ガスを圧入することにより、木材に含浸されているケイ酸ナトリウム水溶液と炭酸ガスとを適切に反応させて不燃化物質を生成することができる。また、このようにケイ酸ナトリウム水溶液と炭酸ガスを反応させて生成される不燃化物質は、水に対して難溶又は不溶であるので、製造された不燃木材が、結露水や雨水に晒されたとしても、不燃化物質が外部に溶出することを抑制し、不燃性が低下することを軽減することができる。また、このケイ酸ナトリウム水溶液と炭酸ガスを反応させて生成される不燃化物質は、水の中では弱アルカリ性を示すので、シロアリ等の害虫や菌類の侵入を防止することができ、耐腐食性を向上させることができる。また、本発明では、ケイ酸ナトリウム水溶液と反応させるガスとして、炭酸ガスを用いているので、そのまま大気中に放出したとしても無害であるため、作業者の健康や環境に悪影響を及ぼすことを防止することができる。

また、本発明に係る不燃木材の製造方法によれば、水に糖類を添加した溶解液は、溶解促進剤として次亜塩素酸カルシウム又は／及び苛性ソーダが添加されているので、より水酸化カルシウムの溶解を促進させることができる。

また、本発明に係る不燃木材の製造方法によれば、水酸化カルシウムは、貝殻の焼成品で食品添加物に準じるものを使用するので、製造した不燃木材を内装材として使用するような場合でも、居住者の健康に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。

本発明に係る不燃木材の製造方法に用いる容器の一例を示す概略模式図であって、（ａ）は注入釜を有する第１容器を示しており、（ｂ）は反応釜を有する第２容器を示している。本発明に係る不燃木材の製造方法に用いる不燃剤貯蔵タンク及び不燃剤回収タンクの一例を示す概略模式図である。本発明の実施形態に係る不燃木材の製造方法の工程の一例を示す製造工程図である。加圧脈動注入工程における第１容器内の圧力変化の一例について説明するためのグラフである。本発明の他の実施形態に係る不燃木材の製造方法の工程の一例を示す製造工程図である。

以下、本発明の実施形態に係る不燃木材の製造方法について図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る不燃木材１の製造方法は、不燃剤としてケイ酸ナトリウム水溶液（珪酸ソーダ）を使用するものであって、図１に示すように、例えば、耐圧の第１容器２及び第２容器３を用いる。

第１容器２及び第２容器３は、ケイ酸ナトリウム水溶液との反応において、酸等の金属を腐食するような物質が生成することも考えられるので、第１容器２及び第２容器３の全体、及びケイ酸ナトリウム水溶液が通る第１容器２及の配管４等は、耐腐食性のステンレス等で形成されていることが好ましい。

第１容器２は、ケイ酸ナトリウム水溶液を木材１０に注入するために用いられるものであって、図１に示すように、縦長の略円筒状に形成されており、側面が架台６に支持され、木材１０等が投入される注入釜２１と、該注入釜２１の上部の開口を閉鎖する蓋部材２２等を備えている。第１容器２は、密閉可能な容器であって、気密性を確保するために、注入釜２１の縁部２１ａと蓋部材２２の縁部２２ａとの間には、例えば、ゴム製のパッキン２３が設けられている。この第１容器２としては、例えば、９．９ｋｇ／ｃｍ^２の注入釜２２を備える二種容器等を好適に用いることができる。また、詳しくは図示しないが、注入釜２１と蓋部材２２とは、注入釜２１の縁部２１ａに形成されている連結孔と、蓋部材２２の縁部２１ａに形成されている連結孔とがボルト・ナットによって連結自在となっており、第１容器２内を加圧した際にも蓋部材２２が開いたり、これらの隙間から空気が出入りしたりすることがないように構成されている。また、蓋部材２２は、例えば、その一部が注入釜２１と軸部を介して連結されており、周知の動力源等によって軸部を中心に水平方向に回転させられることによって注入釜２１の上部の開口を開閉できるように構成されている。尚、第１容器２は、本実施形態に限定されるものではなく、従来公知のものを適宜用いることができ、例えば、蓋部材２２をクラッチドアとして構成しても良い。

そして、注入釜２１の下方には、注入口２４が形成されており、この注入口２４には、図２に示すケイ酸ナトリウム水溶液を貯蔵する不燃剤貯蔵タンク７から第１容器２内へケイ酸ナトリウム水溶液を搬送するための配管４が連結されている。配管４における注入釜２１の近傍にはバルブ２５が設けられており、注入釜２１へ流入させるケイ酸ナトリウム水溶液の量の調節等を行うことができるようになっている。また、蓋部材２２には、第１容器２内の圧力を調整するための圧力調整弁２６、第１容器２内の圧力を開放するための開放バルブ２７等が設けられている。また、詳しくは図示しないが、蓋部材２２には、第１容器２内の圧力を検知するための圧力計や、注入釜２１内の水溶液量を確認するためのレベルゲージ等が適宜設けられている。尚、圧力調整弁２６は不図示の圧力調整装置等と連結されており、第１容器２内を加圧又は減圧することができる。

ケイ酸ナトリウム水溶液を貯蔵する不燃剤貯蔵タンク７は、図２に示すように、不純物を除去するためのろ過層８及び活性炭層９を通過させて不純物を除去したケイ酸ナトリウム水溶液を貯蔵している。ろ過層８は、例えば、１μｍ程度のろ過フィルタを有するものであって、ケイ酸ナトリウム水溶液を、このろ過フィルタを通過させてろ過することによって、ケイ酸ナトリウム水溶液が空気中の炭酸ガスと反応して生成されるゲル状のフロック等の不純物を除去する。また、活性炭層９は、例えば、アルカリ溶液用の活性炭フィルタを有するものであって、ろ過層８を通過してきたケイ酸ナトリウム水溶液中の不純物を更に吸着させて除去する。これにより、不燃剤貯蔵タンク７には、不純物のないケイ酸ナトリウム水溶液を貯蔵することができる。

尚、本実施形態において用いるケイ酸ナトリウム水溶液（珪酸ソーダ）は、比重が１．１〜１．３程度のものであり、例えば、水溶液を生成しうる程度に水への溶解性が高い市販のケイ酸化物を水に溶解させたものを用いることができ、特にナトリウムの含有量を極端に少ないもの、又は化粧品添加物としての規格品等を用いることが好ましい。このようなケイ酸ナトリウム水溶液は、炭酸ガスと反応して水に対して難溶又は不溶な不燃化物質を生成し得るものである。

また、不燃剤貯蔵タンク７及び製造工程で利用された第１容器２内のケイ酸ナトリウム水溶液を回収するための不燃剤回収タンク１１には、それぞれのタンク内の空気中の炭酸ガスを除去するための炭酸ガス除去器１２が接続されている。これにより、不燃剤貯蔵タンク７及び不燃剤回収タンク１１内のケイ酸ナトリウム水溶液が空気中の炭酸ガスに反応して、ゲル状の不純物が生じることを抑制することができる。尚、これらの不燃剤貯蔵タンク７及び不燃剤回収タンク１１は、ケイ酸ナトリウム水溶液との反応において、酸等の金属を腐食するような物質が生成することも考えられるので、耐腐食性のステンレス等で形成されていることが好ましい。

第２容器３は、第１容器２から移し替えられた木材１０に水酸化カルシウムを注入、及び、炭酸ガスを圧入するためのものであって、図１に示すように、第１容器２と同様に縦長の略円筒状に形成されており、側面が架台６に支持され、木材１０等が投入される反応釜３１と、該反応釜３１の上部の開口を閉鎖する蓋部材３２等を備えている。この第２容器３も第１容器２と同様に密閉可能な容器であって、気密性を確保するために、反応釜３１の縁部３１ａと蓋部材３２の縁部３２ａとの間には、例えば、ゴム製のパッキン３３が設けられている。この第２容器３としては、例えば、２ｋｇ／ｃｍ^２以下の反応釜３１を備える無許可容器等を好適に用いることができる。また、詳しくは図示しないが、反応釜３１と蓋部材３２とは、反応釜３１の縁部３１ａに形成されている連結孔と、蓋部材３２の縁部３２ａに形成されている連結孔とがボルト・ナットによって連結自在となっており、第２容器３内を加圧した際にも蓋部材３２が開いたり、これらの隙間から空気が出入りしたりすることがないように構成されている。また、蓋部材３２は、例えば、その一部が反応釜３１と軸部を介して連結されており、周知の動力源等によって軸部を中心に水平方向に回転させられることによって反応釜３１の上部の開口を開閉できるように構成されている。

そして、反応釜３１の下方には、注入口３４が形成されており、この注入口３４には、水酸化カルシウム水溶液を貯蔵する不図示の水酸化カルシウム水溶液貯蔵タンクや炭酸ガスが圧縮された状態で収容される不図示の炭酸ガスボンベから第２容器３内へそれぞれ水酸化カルシウム水溶液や炭酸ガスを搬送するための配管５ａ、５ｂが連結されている。配管５ａにおける反応釜３１の近傍には、バルブ３５が設けられており、反応釜３１へ流入させる水酸化カルシウム水溶液の量の調節等を行うことができるようになっている。また、配管５ｂにおける反応釜３１の近傍には、ガス注入弁３６が設けられており、反応釜３１へ流入させる炭酸ガスの量の調節等を行うことができるようになっている。また、蓋部材３２には、第２容器３内の排気を行うための排気弁３７や、詳しくは図示しないが、第２容器３内の圧力を検知するための圧力計、反応釜３１内の水溶液量を確認するためのレベルゲージ等が適宜設けられている。尚、本実施形態では、縦長の第１容器２及び第２容器３を使用する例を示しているが、第１容器２及び第２容器３として横長の容器を使用することも可能である。

また、本実施形態において用いる水酸化カルシウム水溶液は、水酸化カルシウムを水に砂糖やブドウ糖等の糖類を添加した溶解液に溶解させている。水酸化カルシウムは、単に水に溶解させた場合には、１００ｍｌ当たり約０．１４ｇ程度しか溶解しないが、このように水に砂糖やブドウ糖等の糖類を添加した溶解液を用いることにより、溶解性を１０倍以上高めることができる。また、更にこの溶解液に溶解促進剤として次亜塩素酸カルシウム又は／及び苛性ソーダが添加するようにしても良い。これにより、更に酸化カルシウムの溶解を促進させることができる。尚、本実施形態に用いる水酸化カルシウムとしては、例えば、貝殻の焼成品で食品添加物に準じるものを使用することが好ましい。これにより、人体への安全性を高めることができ、不燃木材１を内装材として使用するような場合でも、居住者の健康に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。

不燃木材１として処理される木材１０は、特に限定されるものではなく、一般的に建築物を始めとする工業材料に汎用される材料を好適に使用することができ、例えば、椰子ガラ、しろ、麻等の繊維、藁、麦藁、葦、薄等の茅葺屋根に使用される植物、竹、さらには、杉、桐、松、楢、ブナ、檜及び桜等の木材、及びこれらの合板や、これらを縄状にした成型品等、不燃化物質を含浸させることができるものである限り、その種類や形状を問わず用いることができる。そして、このような木材１０に不燃化物質を含浸させる際には、木材１０を予め乾燥させておくことで、木材１０により多くの不燃化物質を含浸させることができる。そのため、木材１０を減圧下で加熱乾燥を行い、その含水率が例えば１５％以下程度としておくことが好ましい。

以下、本発明に係る不燃木材１の製造方法の実施形態の一例について図１〜図４を参照しつつ説明する。図３に示すように、本実施形態に係る不燃木材１の製造方法では、例えば、設定された所定の大きさにカットした薄板状の木材１０を不図示の乾燥器等を用いて予め乾燥させておく（Ｓ１０１）。木材１０は、不燃剤であるケイ酸ナトリウム水溶液の注入を効率良く行うために、含水率が１５％以下、より好ましくは１０％以下になるように乾燥させる。尚、ここで用いる乾燥器等は、特に限定されるものではなく、使用する木材１０の種類や形状等に応じて、従来公知の乾燥器を用いれば良い。そして、このように乾燥させた木材１０を、例えば、不図示の籠等に入れた状態で、図１に示すように、木材１０が縦向きになるように、注入釜２１の上部の開口から第１容器２内に投入し、蓋部材２２を閉鎖して密閉する。このように木材１０を縦向きに投入することにより、木の年輪と年輪の間にある柔らかい部分が陥没し難くなる。

次に、木材１０を投入した第１容器２内の圧力を不図示の真空ポンプ等を用いて、数時間かけて、例えば０．０１Ｍｐａ以下まで減圧する（Ｓ１０２）。そして、このように第１容器２内を減圧した状態で、バルブ２５を開けて、不純物がろ過層８及び活性炭層９で不純物が除去されたケイ酸ナトリウム水溶液が貯蔵されている不燃剤貯蔵タンク７からケイ酸ナトリウム水溶液を注入釜２１内へ木材１０の全体が漬かる程度まで流入させ、木材１０へケイ酸ナトリウム水溶液を注入する（Ｓ１０３）。このように予め、Ｓ１０２の工程にて第１容器２内の圧力を減圧させておくことにより、第１容器２内へケイ酸ナトリウム水溶液を容易に流入させることができ、木材１０の内部へケイ酸ナトリウム水溶液を効率的に含浸させることができる。尚、木材１０へのケイ酸ナトリウム水溶液の注入は、常温で行っても良いが、温度が４０〜６０度程度のケイ酸ナトリウム水溶液を使用しても良い。また、Ｓ１０３のケイ酸ナトリウム水溶液を減圧注入する時間は、使用する注入釜２１の大きさや、木材１０の大きさや厚み等によって適宜変更しても良い。

そして、その後、第１容器２内を０．３〜１．０（例えば０．９７）ＭＰａ程度に加圧した状態で、第１容器２内のケイ酸ナトリウム水溶液を圧力調整弁２６を用いて第１容器２の上部から排出しながら、例えば、不図示のエアー駆動ピストンポンプを用いて、不燃剤貯蔵タンク７に貯蔵されているケイ酸ナトリウム水溶液を注入釜２１の下部の注入口２４から所定量ずつ脈動で前記第１容器内へ供給し続けて木材に注入し、図４に示すように、所定時間Ｔ１経過後に第１容器２内の加圧状態を開放バルブ２５を用いて開放する加圧脈動注入を所定回数繰り返し行う（Ｓ１０４）。このようにエアー駆動ピストンポンプを用いて、ケイ酸ナトリウム水溶液を所定量ずつ第１容器２内へ供給しながら、脈動で加圧することによって、絶えず新しいケイ酸ナトリウム水溶液が第１容器２の下部から入って、上部で排出されるので、木材１０の全体にわたって満遍なく効率的にケイ酸ナトリウム水溶液を注入することができる。また、このようにケイ酸ナトリウム水溶液を所定量ずつ第１容器２内へ供給することで、液圧によって加圧しているので、エアーによって加圧するような場合とは異なり、圧力によって注入釜２１内が膨張したとしてもその分の量のケイ酸ナトリウム水溶液しか供給されないため、パッキン等が破裂するような虞を軽減し、ケイ酸ナトリウム水溶液が第１容器２内から漏れることを抑制することができる。

また、図４に示すように、このＳ１０４の加圧脈動注入工程における第１容器２内を加圧している状態の所定時間Ｔ１は、例えば、１〜３時間に設定され、加圧状態を開放している間の時間Ｔ２は、１５分程度に設定される。そして、加圧脈動注入を繰り返し行う所定回数は、例えば、３〜６回に設定され、全体としてＳ１０４の加圧脈動注入工程が８〜１２時間になるように設定されることが好ましい。また、エアー駆動ピストンポンプによって供給されるケイ酸ナトリウム水溶液の１度の量は、特に限定されるものではなく、第１容器２の容量等に応じて適宜設定されるものであり、例えば、２００リットルの容量の場合には、０．１リットル程度ずつ脈動で供給されることが好ましい。尚、エアー駆動ピストンポンプを用いて脈動させる代わりに、第１容器２にバイブレータ等を取り付けて、振動を発生させるようにしても良い。

また、図３に示すように、Ｓ１０４の工程で用いられた第１容器２内のケイ酸ナトリウム水溶液は、図２に示す不燃剤回収タンク１１で回収され、ろ過層８及び活性炭層９を通して不純物が除去された後、再び不燃剤貯蔵タンク７へと貯蔵され、Ｓ１０３の減圧注入工程及びＳ１０４の加圧脈動注入工程で再利用される。これにより廃液の量を軽減することができるので、環境に良く、且つ、ケイ酸ナトリウム水溶液の使用量を軽減することができるので、製造コストを削減することができる。

また、Ｓ１０４の工程で木材１０にケイ酸ナトリウム水溶液を含浸させた後、この木材１０が入れられている籠ごと、図２に示す第２容器３内へと移し替えを行う。つまり、木材１０が入れられている籠を第１容器２内から取り出し、反応釜３１の上部の開口から第２容器３内に投入し、蓋部材３２を閉鎖して密閉する。このようにＳ１０４の工程の後、容器を移し替えることで、第１容器２内に残っているケイ酸ナトリウム水溶液が空気中の炭酸ガスと反応することによる影響を受けることがないため、時間をロスすることなく、製造時間を短縮することができる。

そして、第２容器３内に木材１０が移し替えられた後、第２容器３の反応釜３１内へ水酸化カルシウム水溶液を流入させ、木材１０を水酸化カルシウム水溶液に浸漬させる（Ｓ１０５）。尚、水酸化カルシウム水溶液は、予め水酸化カルシウムを水に糖類を添加した溶解液に溶解させることにより得られたものである。この水酸化カルシウム水溶液は、不図示の水酸化カルシウム貯蔵タンクに貯蔵されており、バルブ３５を開けることによって、不図示のフィルタを介して水酸化カルシウム貯蔵タンク内の沈殿物が除去され、注入口３４から第２容器３内へ供給される。また、木材１０を水酸化カルシウム水溶液に浸漬させる時間は、特に限定されるものではないが、木材１０に注入されているケイ酸ナトリウムと水酸化カルシウムが反応するように約３０分程度浸漬させることが好ましい。

そして、その後、第２容器３内を０．２ＭＰａ程度に加圧した状態で、水酸化カルシウム貯蔵タンクから不図示のポンプを介して水酸化カルシウム水溶液を約３０分程度かけて木材１０に加圧注入する（Ｓ１０６）。これにより、更にケイ酸ナトリウムと水酸化カルシウムとの反応が促進される。

次に、第２容器３内から籠ごと木材１０を取り出して、第２容器３内の水酸化カルシウム水溶液を水で洗浄する（Ｓ１０７）。これにより、第２容器３内の水酸化カルシウムと空気中の炭酸ガスとが反応して生成される炭酸カルシウム等の沈殿物を洗い流すことができる。また、洗浄された水酸化カルシウム水溶液は、再び不図示の水酸化カルシウム水溶液貯蔵タンクに貯蔵され、Ｓ１０５及びＳ１０６の工程で再利用することができる。

その後、再び木材１０が入れられている籠を反応釜３１の上部の開口から第２容器３内に投入し、蓋部材３２を閉鎖して密閉し、ガス注入弁３６を開けて、不図示の炭酸ガスボンベから第２容器３内へ炭酸ガスを圧入する（Ｓ１０８）。これにより、炭酸ガスが木材１０に含浸されているケイ酸ナトリウム水溶液と反応し、不燃化物質が生成される。そして、第２容器３内の圧力を常圧に戻してから蓋部材３２を開放し、製造された不燃木材１を取り出し、不図示の乾燥機等を用いて不燃木材１を乾燥させる（Ｓ１０９）。尚、乾燥の仕方は、木材１０の種類等に応じて適宜決定すれば良い。また、Ｓ１０８の工程によって、不燃木材１とは別に生成される副産物は、樹脂の発泡剤の代わりや、ケイ酸肥料として利用することができる。

また、本発明に係る不燃木材１の製造方法の他の実施形態としては、図５に示すように、図３に示すＳ１０６及びＳ１０７の工程を省略し、第２容器３の反応釜３１内へ水酸化カルシウム水溶液を流入させ、木材１０を水酸化カルシウム水溶液に浸漬させ（Ｓ２０５）、ケイ酸ナトリウムと水酸化カルシウムを反応させた後、ガス注入弁３６を開けて、不図示の炭酸ガスボンベから第２容器３内へ炭酸ガスを圧入するようにしても良い（Ｓ２０６）。また、不燃木材１を内装材として使用するような場合には、図３に示すＳ１０５〜Ｓ１０８の工程を省略するようにしても良い。

尚、本発明の実施の形態は上述の形態に限るものではなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。

１不燃木材
２第１容器
３第２容器
７不燃剤貯蔵タンク
８ろ過層
９活性炭層
１０木材

Claims

乾燥させた木材を投入した第１容器内を減圧する減圧工程と、
不純物を除去するためのろ過層及び活性炭層を通過させ、空気中の炭酸ガスを除去した不燃剤貯蔵タンク内に貯蔵されるケイ酸ナトリウム水溶液を、前記第１容器内を減圧した状態で、前記木材に注入する減圧注入工程と、
前記第１容器内を加圧した状態で、前記第１容器内のケイ酸ナトリウム水溶液を排出しながら、前記不燃剤貯蔵タンクから前記ケイ酸ナトリウム水溶液を所定量ずつ脈動で前記第１容器内へ供給し続けて前記木材に注入し、所定時間経過後に前記第１容器内の加圧状態を開放する加圧脈動注入を所定回数繰り返し行う加圧脈動注入工程と、を含むことを特徴とする不燃木材の製造方法。
前記加圧脈動注入工程では、前記第１容器内を加圧した状態の前記所定時間は、１〜３時間に設定され、前記加圧脈動注入を繰り返し行う前記所定回数は、３〜６回に設定されることを特徴とする請求項１に記載の不燃木材の製造方法。
前記第１容器内の前記ケイ酸ナトリウム水溶液を回収し、前記ろ過層及び前記活性炭層を通して不純物を除去し、前記不燃剤貯蔵タンクに貯蔵して、前記減圧注入工程及び前記加圧脈動注入工程で再利用することを特徴とする請求項１又は２に記載の不燃木材の製造方法。
前記加圧脈動注入工程後、前記ケイ酸ナトリウム水溶液が注入された前記木材を前記第１容器と異なる第２容器内に移し替え、水酸化カルシウムを水に糖類を添加した溶解液に溶解させることにより得られる水酸化カルシウムの水溶液に浸漬させる浸漬工程と、
前記第２容器内を加圧した状態で、前記水酸化カルシウムを前記木材に注入する加圧注入工程と、
前記第２容器内から前記木材を取り出して、前記第２容器内の前記水酸化カルシウムを洗浄する洗浄工程と、
前記木材を前記第２容器内に投入し、炭酸ガスを前記第２容器内へ圧入する炭酸ガス圧入工程と、を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の不燃木材の製造方法。
前記加圧脈動注入工程後、前記ケイ酸ナトリウム水溶液が注入された前記木材を前記第１容器と異なる第２容器内に移し替え、水酸化カルシウムを水に糖類を添加した溶解液に溶解させることにより得られる水酸化カルシウムの水溶液に浸漬させる浸漬工程と、
炭酸ガスを前記第２容器内へ圧入する炭酸ガス圧入工程と、を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれに記載の不燃木材の製造方法。
水に糖類を添加した前記溶解液は、溶解促進剤として次亜塩素酸カルシウム又は／及び苛性ソーダが添加されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の不燃木材の製造方法。
前記水酸化カルシウムは、貝殻の焼成品で食品添加物に準じるものであることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の不燃木材の製造方法。