JP6328287B2

JP6328287B2 - 防火性木質材

Info

Publication number: JP6328287B2
Application number: JP2017054723A
Authority: JP
Inventors: 篤史渡邊; 達彦國分; 聡友本; 基日笠; 森下　滋; 滋森下
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2018-05-23
Anticipated expiration: 2034-08-27
Also published as: JP2017136857A

Description

本発明は、燃え難いという特性を有する防火性木質材に関し、特に、木質基材に難燃薬剤が含浸されかつ表面に粘土膜が施されたものに関する。

従来、この種の防火性木質材として、木質基材に難燃薬剤を含浸させることで、その難燃薬剤の持つ性能により木質基材を燃え難くしたものが一般によく知られている。

このような木質基材に難燃薬剤を含浸させる場合、木質基材を真空バッチ式のチャンバに搬入して減圧した後、薬剤を封入して大気圧（又は加圧状態）とし、その薬剤を基材含浸させる減圧法（又は減圧加圧法）が利用される。

ところが、適切な量の難燃薬剤を木質基材内に均一に含浸させることは難しく、難燃薬剤が難燃性能に必要な量だけ確実に含浸しているかどうかの確認も困難であり、含浸量の不足や含浸の不均一等の含浸不良があると、本来の難燃性能を発現させることができない。すなわち、現状では難燃薬剤の含浸のみによって発現される難燃性能にバラツキや不安定性があり、安定した難燃性能が確実に得られず、問題となっている。

また、水系の難燃薬剤が含浸されて乾燥された木質基材の表面に直接水系の塗料を塗布したとき、木質基材表面から上記難燃薬剤が溶出したり、その溶出成分と反応する成分を含む塗布物があった場合には、水系塗料がゲル化等により安定的に塗布できなかったりすることがある。さらに長期に亘る湿度変動等に伴い、含浸された水系の難燃薬剤が防火性木質材の表面に噴き出し、変色や白華現象を起こすことがあり、問題となっている。

他方、例えば特許文献１に示されるように、木材の難燃性を高めるために、木材に難燃薬剤を固形分換算で１５０ｋｇ／ｍ^３以上含浸させ、その乾燥された木材の表面にアルコキシ金属塩塗料を塗布する方法が提案されている。

特開２００６−２３１６５２号公報

しかし、上記特許文献１に示されるように、難燃薬剤を固形分換算で１５０ｋｇ／ｍ^３以上を均一に含浸させることは、無垢材や樹種によっては困難であり、難燃薬剤の含浸が不均一であることによる品質の不安定の要因となる。また、アルコキシ金属塩塗料は、アルコール系であるものの一部に水も含まれ、その塗装時に木材に含浸された難燃薬剤が溶出され、塗装適性に不具合が生じる。さらに、該塗膜の透湿性は高いので、湿度変動に伴い含浸された難燃薬剤が木材から溶出されたときに木質材料の表面意匠を濡れ色に変色させたり、白華させたりするといった問題があり、高湿度環境下では長期間に亘り安定して意匠性を維持することが困難である。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、その目的は、防火性木質材となる木質基材とその表面に形成する塗膜との双方の性状に改良を加えることにより、難燃薬剤が含浸した木質材に対し、その含浸の不均一性等による品質の不安定要因の解決を図り、所望の防火性能を実現するために必要とされる含浸量よりも少ない難燃薬剤の含浸でも難燃性を確実に発現できるようにすることにある。また、本発明の他の目的は、防火補助塗膜の塗装時における難燃薬剤溶出を抑制することで、難燃薬剤成分と反応してゲル状になる成分を含む防火補助塗膜を表面に施すことを可能にするとともに、長期間に亘る高湿度環境下での難燃薬剤の溶出による変色や白華現象等の外観変化を抑制し、優れた木質意匠を維持できるようにすることにある。本発明のさらなる目的は、高価な難燃薬剤の使用量を低減することで、より安価な防火性木質材を提供することが可能となるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、複数の構成材が積層された木質基材において、その最外層の構成材のみの全体に水系の難燃薬剤を含浸させることとし、その上で、構成材の表面に防水性及び防湿性を有する非水系シーラー層を設け、その上に水系の粘土膜を形成するようにした。

具体的には、第１の発明は防火性木質材に係り、この防火性木質材は、複数の構成材が積層されてなりかつ最外層の構成材のみの全体に水系の難燃薬剤が含浸された木質基材と、この木質基材における最外層の構成材の表面に設けられ、上記難燃薬剤の溶出を防ぐための防水性及び防湿性を有する非水系シーラー層とを備え、そのシーラー層の表面に水系粘土塗料からなる粘土膜が形成されていることを特徴とする。

ここで、水系の難燃薬剤が含浸されて乾燥された木質基材表面に直接水系の粘土塗料を塗布した場合、木質基材表面から難燃薬剤が溶出し、粘土塗料がゲル化等により安定的に塗布できなかったり、粘土膜層に不純物が混じることで、均一な粘土膜層が形成されず、所望の防火性能が得られなかったりするという問題に対し、本発明では、水系の難燃薬剤が含浸されて乾燥された木質基材表面に非水系のシーラー層が設けられているため、含浸された難燃薬剤はシーラー層に溶出しない。また、非水系のシーラー層上に水系の粘土膜塗料を設けるため、シーラー層上に確実に粘土膜層を形成することができるという格別の効果が期待できるようにしている。

また、シーラー層の防水性としては、そのシーラー層の表面に水系粘土塗料を塗装するときに、木質基材に含浸された水系の難燃薬剤が水系粘土塗料中の水分に溶出しない程度の防水性とする。また、シーラー層の防湿性としては、防火性木質材の使用時において、周りの湿度が高いときに湿気又は水分を吸収し、その湿気又は水分を放出する時に難燃薬剤が木質基材から抜け出るのを阻止できる程度の透湿抵抗値を有するものとする。その透湿抵抗値は高い方が難燃薬剤の抜け出しを長期間に亘り抑制でき、例えば透湿抵抗値５×１０^−３（ｍ^２・ｓ・Ｐａ）／ｎｇ以上であることが望ましい。また、木質基材は矩形板材であることが好ましく、その場合、木質基材の表面とは該板材の片面又は両面の全面をいうこととする。

この第１の発明では、複数の構成材が積層された木質基材における最外層の構成材のみの全体に水系の難燃薬剤が含浸され、その最外層の構成材の表面に、該難燃薬剤の溶出を防ぐための防水性及び防湿性を有する非水系のシーラー層が設けられ、この表面に水系粘土塗料からなる粘土膜が形成され、その粘土膜に均一な不燃膜が生成されているので、木質基材の最外層の構成材に含浸された難燃薬剤による難燃性と表面の粘土膜による難燃性とが相乗的に効果を発揮するようになり、この相乗効果により防火性木質材の防火性能を高めることができる。

また、そのため、木質基材に対する難燃薬剤の含浸量の不足や含浸の不均一等の含浸不良が生じていて、その難燃薬剤のみでは木質基材に確実な難燃性能が得られない場合であっても、それを表面の粘土膜の難燃性が補うようになり、防火性木質材の難燃性能を確実に安定して得ることができるようになる。

さらに、粘土膜により防火性能が得られる分だけ、防火性能を実現するために必要とされる木質基材への難燃薬剤の含浸量を減らすことができ、高価な難燃薬剤の使用量を少なくして製造コストを下げることができる。

また、上記シーラー層は難燃薬剤の溶出を防ぐための防湿性を有する非水系塗料からなるものであるので、防火性木質材の使用時に周りの湿度が高いときに湿気又は水分を吸収し、その湿気又は水分を放出する時に、難燃薬剤が木質基材から抜け出るのがシーラー層によって阻止される。そのため、防火性木質材の使用期間が長期に亘っても、薬剤溶脱による変色や白華を抑制して、防火性木質材の意匠性を長期間に亘り安定して維持することができる。

また、木質基材の最外層の構成材のみの全体に難燃薬剤が含浸され、その表面に粘土膜が形成されているので、木質基材の最外層の構成材のみの防火性能を選択的に高めることができる。また、予め、最外層となる構成材のみの全体に難燃薬剤の含浸及び粘土膜の形成を行っておき、その後に該構成材を他の構成材と積層一体化することもでき、防火性木質材の製造が容易となるとともに、製品設計の自由度の向上が期待できる。

第２の発明は、第１の発明において、木質基材は、木質単板、チップボード又は木質繊維板からなる複数の構成材が積層されたものであることを特徴とする。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、シーラー層の表面に形成される粘土膜は、８５重量％以上の純度を有する高純度ベントナイトと水性樹脂とを含む水性塗料からなり透明性を有することを特徴とする。

この第３の発明では、シーラー層の表面に形成される粘土膜は、８５重量％以上の純度を有する高純度ベントナイトと水性樹脂とを含む水性塗料からなり透明性を有し、その粘土膜に均一な不燃膜が生成されているので、木質基材に含浸された難燃薬剤による難燃性と表面の粘土膜による難燃性とが相乗的に効果を発揮するようになり、この相乗効果により防火性木質材の防火性能をさらに高めることができる。

しかも、粘土膜内のベントナイトは高純度であるので、その難燃性能が高く、その分、粘土膜の厚さを薄くすることができ、透明性が高くなる。そのため、下地である木質基材の木質意匠感をそのまま表面に露呈できるようになり、防火性能の向上に加えて木質材の外観性低下の抑制をも併せ図ることができる。

また、ベントナイトのモンモリロナイト含有率が８５重量％以上であるので、ベントナイトは確実に高純度となり、粘土膜に均一な不燃膜が確実に生成され、難燃性をより一層安定して向上させることができる。

第４の発明は、第１〜第３の発明のいずれか１つにおいて、シーラー層は、フィラーが含まれている塗料からなることを特徴とする。

この第４の発明では、シーラー層となる塗料にフィラーが含まれているので、そのフィラーによりシーラー層の目止め効果が得られ、平滑性が上がり、その上に形成される粘土膜が均一な鱗片状となる。しかも、フィラーによってシーラー層の厚さを大に保つことができる。

第５の発明は、第１〜第４の発明のいずれか１つにおいて、シーラー層はＵＶ硬化型塗料からなることを特徴とする。

この第５の発明では、シーラー層がＵＶ硬化型塗料からなるので、乾燥工程としてＵＶ乾燥による速硬化が実現でき、防火性木質材の生産性が向上する。

第６の発明は、第１〜第５の発明のいずれか１つにおいて、難燃薬剤はリン系難燃剤又はポリホウ酸系難燃剤であり、粘土膜は、モンモリロナイトの量が１２ｇ／ｍ^２以上になるように高純度ベントナイトにより形成されていることを特徴とする。

この第６の発明では、難燃薬剤はリン系又はポリホウ酸系難燃剤であり、粘土膜はモンモリロナイトの量が１２ｇ／ｍ^２以上になるように高純度ベントナイトにより形成されているので、例えばコーンカロリーメータによる発熱性試験において、所定時間における総発熱量が８．０ＭＪ／ｍ^２以下の安定した防火性能を得ることができる。

第７の発明は、第１〜第６の発明のいずれか１つにおいて、木質基材の表面がシーラー塗装や研磨処理等による平滑処理により平滑面とされていることを特徴とする。

この第７の発明では、木質基材の表面が平滑面とされ、その平滑面上にシーラー層及び粘土膜が形成されているので、粘土膜を均一な鱗片状の粘土からなる平滑な粘土層とすることができ、その粘土膜による防火性能を安定して得ることができる。

以上説明したように、第１及び第２の発明によると、複数の構成材が積層された木質基材における最外層の構成材のみの全体に水系の難燃薬剤を含浸させ、その最外層の構成材の表面に、防水性及び防湿性を有する非水系のシーラー層を設け、この表面に、不燃膜を生成する水系粘土塗料からなる粘土膜を形成したことにより、含浸された難燃薬剤の難燃性と表面の粘土膜の難燃性との相乗効果によって防火性木質材の防火性能を高めることができる。また、難燃薬剤の含浸不良により確実な防火性能が得られていない状態であっても表面の粘土膜の難燃性が補って、防火性木質材の難燃性能を確実に安定して得ることができる。さらに、水系の難燃薬剤が含浸された木質基材の表面に、該難燃薬剤の溶出を防ぐための防水性及び防湿性を有する非水系のシーラー層が設けられているので、難燃薬剤が含浸された木質基材の表面に水系の粘土塗料を塗布する場合も、難燃薬剤がシーラー層や粘土塗料に混じることなく、安定してシーラー層の表面に粘土層を設けることができるとともに、長期の薬剤溶脱による変色や白華を抑制して、意匠性の安定維持を図ることができる。さらに、粘土膜により防火性能により高価な難燃薬剤の使用量を少なくして防火性木質材の製造コストを下げることができる。

また、木質基材の最外層の構成材のみの全体に難燃薬剤を含浸させたことにより、木質基材の最外層の構成材のみの防火性能を選択的に高めることができる。また、予め、最外層となる構成材のみの全体に難燃薬剤の含浸及び粘土膜の形成を行った後に他の構成材と積層一体化することで、防火性木質材の製造が容易となるとともに、製品設計の自由度の向上が期待できる。

第３の発明によると、粘土膜は、８５重量％以上の純度を有する高純度ベントナイトと水性樹脂とを含む水性塗料からなり透明性を有するものとしたことにより、難燃性能が高い高純度ベントナイトによって粘土膜の厚さを薄くでき、粘土膜に均一な不燃膜を確実に生成して、防火性能の向上に加えて透明性が向上し、木質材の外観性低下の抑制をも併せ図ることができる。

第４の発明によると、シーラー層は、フィラーが含まれている塗料からなるものとしたことにより、フィラーによりシーラー層の目止め効果が得られ、平滑性によって粘土膜が均一な鱗片状となるとともに、フィラーによってシーラー層の厚さを保つことができる。

第５の発明によると、シーラー層はＵＶ硬化型塗料からなるものとしたことにより、乾燥工程としてＵＶ乾燥機による速硬化が実現され、防火性木質材の生産性の向上を図ることができる。

第６の発明によると、難燃薬剤をリン系難燃剤又はポリホウ酸系難燃剤とし、粘土膜をモンモリロナイトの量が１２ｇ／ｍ^２以上になるように高純度ベントナイトにより形成したことにより、コーンカロリーメータによる発熱性試験で所定時間における総発熱量が８．０ＭＪ／ｍ^２以下の安定した防火性能を得ることができる。

第７の発明によると、木質基材の表面を平滑面としたことにより、その平滑面上に形成される粘土膜を均一な鱗片状の粘土からなる平滑な粘土層とすることができ、粘土膜による防火性能を安定して得ることができる。

図１は、参考形態に係る防火性木質材の概略断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る防火性木質材の概略断面図である。図３は、防火性木質材の製造工程の例を示す図である。図４は、実施例における難燃薬剤の種類及び含浸量、粘土膜の固形分量、並びにコーンカロリー発熱性試験の総発熱量の関係を示す図である。図５は、実施例の難燃薬剤における高純度ベントナイト又はベントナイトの純度とコーンカロリー発熱性試験の総発熱量との関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

図１は、参考形態に係る防火性木質材Ａを示し、この防火性木質材Ａは、例えば建物の壁材等の建築材として用いられて防火材料をなすものである。防火性木質材Ａは水系の難燃薬剤が含浸された例えば矩形板状の木質基材１を備え、この木質基材１の表面は、下塗り塗料により形成されたシーラー層３によって平滑面とされ、そのシーラー層３の上に粘土膜５が粘土塗料の上塗り塗装により形成され、この粘土膜５は不燃塗料組成物を有している。

尚、本参考形態において、防火性木質材Ａとは、基準を満たした規格上の防火材料ではなく、規格上では難燃材、準不燃材、不燃材を含んでいて「防火性を有する」という意味で用いる。

［木質基材］
上記木質基材１は、木質材料であればどのような材料でもよく、例えばＩＢ、ＭＤＦ、ハードボード、パーチクルボード等の繊維板が適宜選択できる。また、図２に示すように、木質基材１は、木質単板、チップボード又は木質繊維板からなる複数の構成材１ａ，１ａ，…が基材厚さ方向に積層された合板、ＬＶＬ、ＣＬＴ（直交集成板）等であってもよい。また、無垢板材や集成板材も使用することができる。

（難燃薬剤の含浸）
木質基材１には、その表面から水系の難燃薬剤が含浸されている（図１及び図２では含浸部分を点を加えて示している）。この難燃薬剤は、例えばリン系やポリホウ酸系の難燃薬剤等が好適に用いられる。

この難燃薬剤を木質基材１に含浸させる場合、どのような方法を用いてもよいが、例えば減圧法、塗布法、浸漬法を採用するのが好ましい。

減圧法では、例えば真空バッチ式のチャンバに木質基材１を投入して減圧した後、チャンバ内に難燃薬剤を封入し大気圧で保持して薬剤を木質基材１に含浸させ、その後に乾燥すればよい。難燃薬剤がリン系の場合、例えば１時間程度減圧した後に大気圧に戻して１日保持して含浸させるのが好ましく、ポリホウ酸系の難燃薬剤は溶解度が低いので、例えば６０℃以上の湯に溶解させ、３０〜６０℃の温度で１時間程度減圧した後に大気圧に戻して６０℃の温度で１日保持して含浸させるのが好ましい。

木質基材１が図２に示すように複数の構成材を積層したものである場合、その最外層の構成材１ａのみに難燃薬剤が含浸されるようにしてもよい。

難燃薬剤の含浸量は、建築基準法に定める難燃材料、準不燃材料及び不燃材料の各基準を満足する量であるのが好ましいが、同建築基準法に定める難燃材料、準不燃材料及び不燃材料の各基準を満たさない量であってもよい。

具体的には、建築基準法に定める難燃材料は、建築基準法施行令第１条の６に含浸量の基準が規定されているが、この基準を満たすための推奨値の量の難燃薬剤を含浸させるか、或いは、同推奨値よりも少なくて推奨値に達しない量の難燃薬剤を含浸させればよい。後者の場合、そのままでは建築基準法に定める難燃材料とはならないが、その表面に粘土膜５を形成することで、建築基準法に定める難燃材料（建築基準法施行令第１条の６）の基準を満たすことが可能になる。

また、建築基準法に定める準不燃材料は、建築基準法施行令第１条の５に含浸量の基準が規定されており、この基準を満たすための推奨値の量の難燃薬剤を含浸させるか、或いは、同推奨値よりも少なくて推奨値に達しない量の難燃薬剤を含浸させればよい。後者の場合、そのままでは建築基準法に定める準不燃材料とはならないが、その表面に粘土膜５を形成することで、建築基準法に定める準不燃材料（建築基準法施行令第１条の５）の基準を満たすことが可能になる。

さらに、建築基準法に定める不燃材料は、建築基準法第２条９号又は建築基準法施行令第１０８条の２に含浸量の基準が規定されており、この基準を満たすための推奨値の量の難燃薬剤を含浸させるか、或いは、同推奨値よりも少なくて推奨値に達しない量の難燃薬剤を含浸させればよい。後者の場合、そのままでは建築基準法に定める不燃材料とはならないが、その表面に粘土膜５を形成することで、建築基準法に定める不燃材料（建築基準法第２条９号又は建築基準法施行令第１０８条の２）の基準を満たすことが可能になる。

（シーラー処理）
上記シーラー層３は、上記水系の難燃薬剤が含浸された木質基材１から難燃薬剤の溶出を防ぐための防水性及び防湿性を有する非水系塗料からなるものである。具体的には、シーラー層３は、木質基材１の表面に水系の粘土塗料を塗布するとき又は塗布した後に、木質基材１に染みこませた水系の難燃薬剤が、塗布した粘土塗料中に溶出し、粘土膜５（不燃塗料層）に不純物として混じることを防ぐことを目的に設けられ、例えば表面への下塗り塗料の塗布によって形成されている。このシーラー層３によって木質基材１の表面を処理することにより、その上の粘土膜５を難燃薬剤の混じっていない均一な鱗片状の粘土からなる平滑な粘土層に形成できるようにしている。また、このシーラー層３は、木質基材１の表面を平滑面とすることに加え、粘土膜５となる粘土塗料（不燃塗料組成物）が木質基材１に染み込むのを阻止することも併せて達成するために形成される。

シーラー層３の防水性としては、そのシーラー層３の表面に水系粘土塗料を塗装するときに、木質基材１に含浸された難燃薬剤が水系粘土塗料中の水分に溶出しない程度の防水性とする。また、シーラー層３の防湿性としては、上記水系粘土塗料の塗装後の防火性木質材Ａの使用時において、周りの湿度が高いときに湿気又は水分を吸収し、その湿気や水分の放出の際に同時に難燃薬剤が木質基材１から抜け出るのを阻止できる程度の透湿抵抗値を有するものとする。その透湿抵抗値は高い方が難燃薬剤の抜け出しを長期間に亘り抑制できる。このシーラー層３の透湿抵抗値は例えば５×１０^−３（ｍ^２・ｓ・Ｐａ）／ｎｇ以上であることが望ましく、例えばアクリル系ＵＶ硬化型塗料からなるシーラー層３は５．６×１０^−３（ｍ^２・ｓ・Ｐａ）／ｎｇである（塗布量６０ｇ／ｍ^２）。

尚、木質基材１の表面を研磨処理により平滑面にした後にシーラー層３の形成を行うこともできる。

また、難燃薬剤を含浸させた木質基材１の表面に粘土塗料を塗った場合に、難燃薬剤が溶出し、粘土塗料を凝集させることがあるが、このような場合にもシーラー層３が有効である。

シーラー層３となる下塗り塗料は、例えばウレタン系シーラーやアクリル系ＵＶシーラー（紫外線硬化型アクリル樹脂系塗料）等の塗料が使用される。粘土膜５と組み合わせたときのコーンカロリーメータによる発熱性試験での総発熱量は、ウレタン系シーラーでは例えば４．４ＭＪ／ｍ^２程度となり、アクリル系ＵＶシーラーを用いると例えば３．２〜４．５ＭＪ／ｍ^２程度となる。アクリル系ＵＶシーラーでもウレタン系シーラーと同等以上の難燃性が得られ、いずれも粘土膜５との組み合わせによって建築基準法に規定の不燃材料の基準を満たすことができるようになる。

シーラー層３をＵＶ硬化型塗料（紫外線硬化型塗料）によって形成することで、乾燥工程としてＵＶ乾燥による高速硬化を実現でき、防火性木質材Ａの生産性が向上する。

また、シーラー層３はフィラーが含まれている塗料としてもよい。このフィラーは、例えばタルク、シリカ、マイカ、クレー、炭酸カルシウム、カオリン、アルミナホワイト、ホワイトカーボン、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム等を含有させればよく、その粒度は、０．１〜１００μｍ程度である。

このようにシーラー層３となる塗料にフィラーが含まれていると、そのフィラーによりシーラー層３の目止め効果が得られ、平滑性が上がるので、粘土膜５は均一な鱗片状となる。しかも、フィラーによってシーラー層３の厚さを必要な厚さに保つこともできる。

下塗り塗料の塗布量は例えば４０〜８０ｇ／ｍ^２が好ましい。また、下塗り塗料の塗布方法は特に指定されるものでなく、ロールコーター、フローコーター、スプレー等公知の方法で構わない。また、乾燥固化方法は、熱風ドライヤー、通風ドライヤー等公知の方法で行うことができる。

シーラー層３となる下塗り塗料により、透明性の薄膜からなるシーラー層３が形成される。シーラー層３の透明性とは、シーラー層３が設けられた木質基材１表面の木質表面意匠が、シーラー層３を通して視認可能な程度であればよい。

［粘土膜］
上記粘土膜５は透明性を有する薄膜であり、不燃塗料組成物を有する。透明性とは、透明か、又は粘土膜５及びシーラー層３が設けられた木質基材１表面の木質表面意匠が粘土膜５を通して視認可能な程度であればよい。この不燃塗料組成物は、所定値以上の純度（モンモリロナイト含有率）を有する高純度ベントナイトの微粉末と、エマルジョン樹脂とが含有されていることにより、透明性が実現できる。

上記高純度とされるベントナイト微粉末の純度は、モンモリロナイト含有率が８５重量％以上であり、９０重量％以上が好ましく、９５重量％以上が最も好ましい。

このベントナイトの純度を特定するには、例えばＪＢＡＳ−１０７−９１に準拠されるメチレンブルーの比色定量法、すなわち試料をピロリン酸ナトリウム溶液及びメチレンブルー溶液に加え、その液を濾紙に滴下してハローの出限の有無を観察する方法を利用する。そして、純度の不明なベントナイトのメチレンブルー吸着量を、モンモリロナイト含有量１００重量％のメチレンブルー吸着量で割り算することで、純度を求めるようにする。例えば純度が判らないベントナイトのメチレンブルー吸着量が１３６ｍｍｏｌ／１００ｇであった場合、モンモリロナイト含有量１００重量％のメチレンブルー吸着量を１４０ｍｍｏｌ／１００ｇと定義すると、ベントナイトの純度は、（１３６／１４０）×１００＝９７重量％として算出する。

このような高純度のベントナイトの微粉末を作製する場合、鉱石を粉砕した粗製ベントナイトを水に加えて膨潤及び分散させて粗製液とし、この粗製液に対し複数段階（例えば３段階）の遠心分離の処理を行って精製液を得（不純物は沈降する）、その精製液を乾燥して固形物を粉砕することで、高純度のベントナイトの微粉末を得るようにすればよい。こうすると、高純度ベントナイトの微粉末を容易にかつ確実に得ることができる。

ベントナイトの微粉末の粒径は、湿式で４５μｍ以下（３２５ｍｅｓｈ湿式で１００％通過）であることが望ましい。また、ベントナイトの膨潤力は、例えば４５ｍｌ／２ｇ以上であることが必要である。

上記高純度のベントナイト微粉末の不燃塗料組成物中における濃度を設定することで、粘土膜５はそのモンモリロナイトの量が１２ｇ／ｍ^２以上になるように形成されている。

エマルジョン樹脂としては、例えばアクリル樹脂（特にスチレン含有のアクリル樹脂）、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等の各種合成樹脂、これらの混合物が用いられる。特に、アクリル樹脂とウレタン樹脂との混合物を添加すると、不燃性が高くなるので好ましい。また、ソープフリーのエマルジョン樹脂であれば、塗料のゲル化（凝集）を防止することができるので望ましい。

エマルジョン樹脂の濃度は、例えば固形分で５〜２０重量％であることが望ましい。５重量％未満であると、ベントナイトの膨潤抑制効果が不十分であり、２０重量％を超えると、粘土膜５中の樹脂の成分が多くなって、その樹脂（粘土膜５）自体が燃え易くなるためである。

不燃塗料組成物を作製する場合、例えばベントナイト微粉末を水に投入して攪拌機等で撹拌し、さらにウレタン樹脂及びアクリル樹脂を撹拌しながら添加して調合すればよく、或いは水に樹脂を添加した後にベントナイトを分散させるようにしてもよい。

その他の添加物として、消泡剤、分散剤、防カビ剤等の助剤や界面活性剤を添加してもよく、用途によって顔料を添加することもできる。

粘土膜５を形成するための上塗り塗料の塗布方法は特に指定されるものでなく、フローコーター、ロールコーター、スプレー等公知の方法を採用でき、乾燥固化方法も、熱風ドライヤー、通風ドライヤー、ＵＶドライヤー、ＥＢドライヤー等公知の方法で行うことができる。

［防火性木質材の製造方法］
図３は、上記防火性木質材Ａの製造工程を例示しており、まず、難燃薬剤含浸工程で木質基材１に難燃薬剤を含浸させる。その後の第１乾燥工程で、例えば６０℃で３日間乾燥した後、第１研磨工程で木質基材１の表面を例えば２４０番のサンドペーパーでサンディングして平滑にし、下塗り工程で、その表面にウレタン系サンディングシーラーを例えば６０ｇ／ｍ^２程度塗布してシーラー層３を形成した後、第２乾燥工程で例えば６０℃で２時間、又は室温で１日乾燥させる。次の第２研磨工程では、木質基材１の表面を例えば２４０番のサンドペーパーでサンディングして平滑にする。次の粘土塗料塗装工程では粘土塗料（不燃塗料組成物）を１００ｇ／ｍ^２程度塗布して粘土膜５を形成した後、第３乾燥工程で例えば６０℃で１．５時間、又は室温で１日乾燥させる。粘土膜５の固形分量が所定量になるまで、上記粘土塗料塗装工程及び第３乾燥工程を繰り返し、粘土膜５の固形分量が所定量になると終了する。

したがって、上記参考形態においては、難燃薬剤が含浸された木質基材１の表面に、高純度ベントナイトと樹脂とを含む塗料により粘土膜５が形成され、その粘土膜５に均一な不燃膜が生成されているので、木質基材１に含浸された難燃薬剤による難燃性と、表面の粘土膜５による難燃性とが相乗的に働き、この相乗効果によって防火性木質材Ａの防火性能を高めることができる。

特に、ベントナイトのモンモリロナイト含有率を８５重量％以上（好ましくは９５重量％以上）とすることで、ベントナイトは確実に高純度となり、粘土膜５に均一な不燃膜が確実に生成され、難燃性をより一層安定して向上させることができる。

また、木質基材１の表面がシーラー塗装によるシーラー層３や研磨処理によって平滑面とされ、その平滑面上に粘土膜５が形成されているので、粘土膜５を均一で鱗片状の層とすることができ、その粘土膜５による防火性能を安定して得ることができる。

また、木質基材１の表面にシーラー層３を形成することで、粘土塗料（不燃塗料組成物）が木質基材１に染み込むのをシーラー層３によって阻止することができ、よって、シーラー層３により粘土塗料（不燃塗料組成物）の塗布面の平滑化と染み込み防止との双方を併せて図ることができる。

そのため、木質基材１に対する難燃薬剤の含浸不良が生じていて、その難燃薬剤のみでは木質基材１に確実な難燃性能が得られない場合であっても、それを表面の粘土膜５の難燃性が補うようになり、防火性木質材Ａの難燃性能を確実に安定して得ることができるようになる。

そして、木質基材１の表面に、水系の難燃薬剤の溶出を防ぐための防水性を有する非水系塗料からなるシーラー層３が設けられているので、木質基材１の表面に粘土膜５を形成するために水系粘土塗料を塗布する場合も、木質基材１に含浸された水系の難燃薬剤が水系粘土塗料中の水分に溶出するのをシーラー層３によって抑制することができる。そのため、塗装時の木質基材１からの水系の難燃薬剤の溶出を防止して、その水系の難燃薬剤による難燃性を発揮させることができるとともに、難燃薬剤が粘土塗料に混じることなく、安定して表面に粘土膜５を設けることができる。

また、上記シーラー層３は難燃薬剤の溶出を防ぐための防湿性を有する非水系塗料からなるものであるので、防火性木質材Ａの使用時に周りの湿度が高いときに粘土膜５が水分を吸収しても、その水分の放出の際に同時に難燃薬剤が木質基材１から抜け出るのをシーラー層３によって阻止することができる。そのため、防火性木質材Ａの使用期間が長期に亘っても、薬剤溶脱による変色や白華を抑制でき、難燃薬剤による意匠性が低下することはなく、防火性木質材Ａの意匠性及び難燃性を長期間に亘り安定して維持することができる。

しかも、粘土膜５内のベントナイトは高純度であるので、その難燃性能が高く、その分、粘土膜５の厚さを薄くすることができる。そのため、粘土膜５が透明性を有するものとなり、下地である木質基材１の木質感をそのまま表面に露呈できるようになり、防火性能の向上に加えて木質材の外観性の向上をも併せ図ることができる。

さらに、粘土膜５により防火性能が得られる分だけ、木質基材１に対する難燃薬剤の含浸量を減らすことができ、高価な難燃薬剤の使用量を少なくして製造コストを下げることができる。

また、上記難燃薬剤をリン系又はポリホウ酸系難燃剤とし、粘土膜５はモンモリロナイトの量が１２ｇ／ｍ^２以上になるように形成することで、例えばコーンカロリーメータによる発熱性試験で、総発熱量８．０ＭＪ／ｍ^２以下の安定した防火性能を得ることができる。

（実施形態）
図２は本発明の実施形態を示す。この実施形態に係る防火性木質材Ａは、木質基材１が木質単板、チップボード又は木質繊維板からなる複数の構成材１ａ，１ａ，…が積層されたもので、そのうちの表面側の最外層の構成材１ａのみにその全体に亘り難燃薬剤が含浸され、その最外層の構成材１ａの表面に粘土膜５が形成されている。その他は参考形態と同じである。

この実施形態では、最外層の構成材１ａのみの全体に難燃薬剤が含浸され、最外層の構成材１ａの表面に粘土膜５が形成されていることで、木質基材１の最外層の構成材１ａのみの防火性能を選択的に高めることができる。また、予め、最外層となる構成材１ａのみの全体に難燃薬剤の含浸及び粘土膜５の形成を行っておき、その後に該構成材１ａを他の構成材１ａと積層一体化することもでき、防火性木質材Ａの製造が容易となる。

そして、上記木質基材１が、建築基準法に規定された難燃材料の基準を満足しない量の難燃薬剤が含浸されたものであっても、その木質基材１表面に粘土膜５を形成することで、防火性木質材Ａは、その粘土膜５の持つ防火性能により、建築基準法に規定された難燃材料の基準を満足するようになる。また、製品設計の自由度の向上も期待することができる。

また、建築基準法に規定された準不燃材料の基準を満足しない量の難燃薬剤が含浸された木質基材１であっても、その表面に粘土膜５が形成されることで、防火性木質材Ａは、その粘土膜５の防火性能により、建築基準法に規定された準不燃材料の基準を満足するようになる。

さらに、木質基材１が、建築基準法に規定された不燃材料の基準を満足しない量の難燃薬剤が含浸されたものであっても、その表面に粘土膜５が形成されることで、防火性木質材Ａは、その粘土膜５の防火性能により、建築基準法に規定された不燃材料の基準を満足するようになる。

すなわち、難燃薬剤の使用量（含浸量）を多くして、建築基準法に規定された難燃材料、準不燃材料及び不燃材料の各基準を満足させるようにすると、その難燃薬剤の使用量が増えた分だけ、木質材が本来持っている木質感が低下して表面の外観性が悪くなるところ、表面に粘土膜５を形成して、その防火性能により木質材全体の防火性能を高めることで、難燃薬剤の使用量を減らして、より自然な木質感を持ちかつ難燃材料の性能を有する防火性木質材Ａを低コストで得ることができる。

［その他の実施形態］
上記実施形態では、木質基材１の表面（片面）に粘土膜５が形成されている防火性木質材Ａを説明しているが、木質基材１の裏面（片面）に、同様の粘土膜５を形成してもよい。また、木質基材１の表面に加え裏面にも、同様の粘土膜５を形成して防火性木質材Ａを構成してもよく、その防火性木質材Ａの防火性をさらに向上させることができる。

次に、具体的に実施した実施例について説明する。この実施例は参考形態に係る。

［試験１］
防火性木質材における難燃薬剤の種類及び含浸量、粘土膜の固形分量を種々に変えて、コーンカロリー発熱性試験の総発熱量を試験した。

（例１）
木質基材としての厚さｔ＝１５ｍｍの杉単板に、固形分で１５％濃度に希釈したリン・窒素系難燃薬剤（丸菱油化工業株式会社製の商品名「ノンネンＷ−２００」）を減圧法で含浸させた。この減圧法では、真空バッチ式のチャンバ内で１時間減圧した後に大気圧に戻し１日保持して含浸させた。その後、６０℃の通風ドライヤーにより７２時間（３日間）乾燥させることで、難燃薬剤が固形分量で１１８ｋｇ／ｍ^３含まれた難燃薬剤含浸木質基材を得た。

粘土膜を形成するための粘土塗料は、水７５．７重量部に、ウレタン系樹脂エマルジョン１０重量部、アクリル系樹脂エマルジョン１０重量部、高純度ベントナイト４重量部、消泡剤０．２重量部、分散剤０．１重量部及び防カビ剤０．０４重量部を添加して均一になるまで拡散したものを用いた。高純度ベントナイトとしては、クニミネ工業株式会社製の商品名「クニピアＦ」を使用した。この「クニピアＦ」は、モンモリロナイトの含有率が９８．５重量％である。

難燃薬剤含浸木質基材の表面に粘土塗料を、粘土量としての固形分量（モンモリロナイトの量）が４ｇ／ｍ^２となるように塗布量を１０２ｇ／ｍ^２に調整して塗布した。粘土塗料中のモンモリロ量の比率は塗料中の３．９４%として算出した。この塗布後、６０℃で９０分乾燥させ、これを９９ｍｍ×９９ｍｍにカットしてサンプルとした。

（例２）
木質基材に対する難燃薬剤の含浸量を固形分量で１２０ｋｇ／ｍ^３とし、粘土塗料の塗布量を２９６ｇ／ｍ^２とし、固形分量を１２ｇ／ｍ^２とした。それ以外は上記例１と同じである。

（例３）
木質基材に対する難燃薬剤の含浸量を固形分量で１２５ｋｇ／ｍ^３とし、粘土塗料の塗布量を４９５ｇ／ｍ^２とし、固形分量を２０ｇ／ｍ^２とした。それ以外は上記例１と同じである。

（例４）
木質基材に対する難燃薬剤の含浸量を固形分量で１２１ｋｇ／ｍ^３とした。難燃薬剤含浸木質基材の表面に粘土塗料は塗布せず、難燃薬剤含浸木質基材そのものを９９ｍｍ×９９ｍｍにカットしてサンプルとした。

（例５）
木質基材に対する難燃薬剤の含浸量を固形分量で１７１ｋｇ／ｍ^３とした。それ以外は上記例４と同じである。

（例６）
木質基材としての厚さ１５ｍｍの杉単板に、固形分で２７％濃度に希釈したポリホウ酸ナトリウム系難燃剤（株式会社トラストライフ製の商品名「ファイアレスＢパウダー」）を減圧法で含浸させた。この減圧法では、真空バッチ式のチャンバ内で６０℃の加温条件で１時間減圧した後に大気圧に戻し１日保持して含浸させた。その後、６０℃の通風ドライヤーにより７２時間乾燥させることで、難燃薬剤が固形分量で１８１ｋｇ／ｍ^３含まれた難燃薬剤含浸木質基材を得た。

この難燃薬剤含浸木質基材の表面を２４０番のサンドペーパーで平滑化（サンディング）した後、ウレタン系シーラーを６０ｇ／ｍ^２塗布して乾燥させた。この表面に例１と同様の粘土塗料を固形分量が１２ｇ／ｍ^２となるように塗布量を２９８ｇ／ｍ^２に調整して塗布した。この塗布後、６０℃で９０分乾燥させ、これを９９ｍｍ×９９ｍｍにカットしてサンプルとした。

（例７）
木質基材に対する難燃薬剤の含浸量を固形分量で１８２ｋｇ／ｍ^３とし、粘土塗料の塗布量を４９５ｇ／ｍ^２とし、固形分量を２０ｇ／ｍ^２とした。それ以外は上記例６と同じである。

（例８）
木質基材に対する難燃薬剤の含浸量を固形分量で１７８ｋｇ／ｍ^３とした。難燃薬剤含浸木質基材の表面に粘土塗料は塗布せず、難燃薬剤含浸木質基材そのものを９９ｍｍ×９９ｍｍにカットしてサンプルとした。

（例９）
木質基材としての厚さ１５ｍｍの杉単板を９９ｍｍ×９９ｍｍにカットしてサンプルとした。この例は、木質基材に難燃薬剤が含浸されておらず、また表面に粘土膜も形成されていないものである。

（発熱性試験）
以上の各例のサンプルに対しコーンカロリーメータによる発熱性試験を行い、その総発熱量を調べた。その結果を図４に示す。

この結果について考察すると、例４と例５との比較により、リン・窒素系難燃薬剤が含浸されただけの木質基材そのものでは、難燃薬剤の含浸量が多くなるに伴い、２０分の加熱時間の総発熱量が１７．６ＭＪ／ｍ^２から７．１ＭＪ／ｍ^２に下がっている。

そして、例４に示されるように、木質基材への難燃薬剤の含浸量が少なく、そのままでは２０分の加熱時間の総発熱量が１７．６ＭＪ／ｍ^２となって建築基準法に規定の不燃材料の基準を満たし得ない状態であっても、その表面に粘土膜を形成することで、総発熱量が１６．７ＭＪ／ｍ^２，７．９ＭＪ／ｍ^２，５．７ＭＪ／ｍ^２に下がり（例１、例２、例３）、粘土膜の固形分量（モンモリロナイトの量）を１２ｇ／ｍ^２以上にすれば、総発熱量が７．９ＭＪ／ｍ^２以下となり、建築基準法に規定された不燃材料の基準を満たし得るようになることが判る（例２、例３）。

一方、難燃薬剤がポリホウ酸ナトリウム系難燃剤の場合には、例８に示されるように、木質基材への難燃薬剤の含浸量が少なくて、そのままでは１０分の加熱時間の総発熱量が８．７ＭＪ／ｍ^２となって建築基準法に規定の準不燃材料の基準を満たし得ない状態であっても、その表面に粘土膜を形成することで、総発熱量が６．５ＭＪ／ｍ^２、６．２ＭＪ／ｍ^２に下がり、粘土膜の固形分量（モンモリロナイトの量）を１２ｇ／ｍ^２以上にすれば、総発熱量が６．５ＭＪ／ｍ^２以下となり、建築基準法に規定された準不燃材料の基準を満たし得るようになっていることが判る（例６、例７）。

［試験２］
難燃薬剤における高純度ベントナイト又はベントナイトの純度と、その純度に対するコーンカロリー発熱性試験の総発熱量との関係について試験した。

（例１０）
木質基材としての厚さｔ＝１５ｍｍの杉単板に、固形分で１５％濃度に希釈したリン・窒素系難燃薬剤（丸菱油化工業株式会社製の商品名「ノンネンＷ−２００」）を減圧法で含浸させた。この減圧法では、真空バッチ式のチャンバ内で１時間減圧した後に大気圧に戻し１日保持して含浸させた。その後、６０℃の通風ドライヤーにより７２時間（３日間）乾燥させることで、難燃薬剤が固形分量で１２２ｋｇ／ｍ^３含まれた難燃薬剤含浸木質基材を得た。

粘土膜を形成するための粘土塗料は、水７５．７重量部に、ウレタン系樹脂エマルジョン１０重量部、アクリル系樹脂エマルジョン１０重量部、高純度ベントナイト４重量部、消泡剤０．２重量部、分散剤０．１重量部及び防カビ剤０．０４重量部を添加して均一になるまで拡散したものを用いた。高純度ベントナイトとしては、モンモリロナイトの含有率が９５重量％のものを用いた。

難燃薬剤含浸木質基材の表面に粘土塗料を、粘土量としての固形分量（モンモリロナイトの量）が１２ｇ／ｍ^２となるように塗布量を３００ｇ／ｍ^２に調整して塗布した。粘土塗料中のモンモリロ量の比率は塗料中の３．９４%として算出した。この塗布後、６０℃で９０分乾燥させ、これを９９ｍｍ×９９ｍｍにカットしてサンプルとした。

（例１１）
粘土塗料の塗布量を３０２ｇ／ｍ^２とした。高純度ベントナイトとしては、モンモリロナイトの含有率が８５重量％のものを用いた。それ以外は上記例１０と同じである。

（例１２）
木質基材に対する難燃薬剤の含浸量を固形分量で１２０ｋｇ／ｍ^３とし、粘土塗料の塗布量を３００ｇ／ｍ^２とした。ベントナイトとしては、モンモリロナイトの含有率が７５重量％のものを用いた。それ以外は上記例１０と同じである。

（例１３）
木質基材に対する難燃薬剤の含浸量を固形分量で１２０ｋｇ／ｍ^３とし、粘土塗料の塗布量を３０１ｇ／ｍ^２とした。ベントナイトとしては、モンモリロナイトの含有率が６５重量％のものを用いた。それ以外は上記例１０と同じである。

（例１４）
木質基材に対する難燃薬剤の含浸量を固形分量で１２５ｋｇ／ｍ^３とし、粘土塗料の塗布量を３００ｇ／ｍ^２とした。ベントナイトとしては、モンモリロナイトの含有率が５０重量％のものを用いた。それ以外は上記例１０と同じである。

（発熱性試験）
以上の例１０〜例１４のサンプルに対しコーンカロリーメータによる発熱性試験を行い、その総発熱量を調べた。その結果を図５に示す。

この結果について考察すると、ベントナイトとしてモンモリロナイトの含有率が５０重量％、６５重量％、７５重量％のものであれば、２０分の加熱時間の総発熱量が８．０ＭＪ／ｍ^２を超えるが（例１２〜例１３）、モンモリロナイトの含有率が８５重量％以上の高純度ベントナイトを用いれば、２０分の加熱時間の総発熱量が６．０ＭＪ／ｍ^２以下となって８．０ＭＪ／ｍ^２よりも低くなっており（例１０、例１１）、建築基準法に規定の不燃材料の基準を満たし得ることが判る。

本発明は、木質基材に含浸された難燃薬剤の難燃性と表面の粘土膜の難燃性との相乗効果によって防火性木質材の防火性能を高めることができ、難燃薬剤の含浸不良により確実な難燃性能が得られていない状態であっても表面の粘土膜の難燃性が補って、防火性木質材の難燃性能を確実に安定して得ることができるので、極めて有用である。

Ａ防火性木質材
１木質基材
１ａ構成材
３シーラー層
５粘土膜

Claims

複数の構成材が積層されてなりかつ最外層の構成材のみの全体に水系の難燃薬剤が含浸された木質基材と、
上記木質基材における最外層の構成材の表面に設けられ、上記難燃薬剤の溶出を防ぐための防水性及び防湿性を有する非水系シーラー層とを備え、
上記シーラー層の表面に水系粘土塗料からなる粘土膜が形成されていることを特徴とする防火性木質材。
請求項１において、
木質基材は、木質単板、チップボード又は木質繊維板からなる複数の構成材が積層されたものであることを特徴とする防火性木質材。
請求項１又は２において、
シーラー層の表面に形成される粘土膜は、８５重量％以上の純度を有する高純度ベントナイトと水性樹脂とを含む水性塗料からなり透明性を有することを特徴とする防火性木質材。
請求項１〜３のいずれか１つにおいて、
シーラー層は、フィラーが含まれている塗料からなることを特徴とする防火性木質材。
請求項１〜４のいずれか１つにおいて、
シーラー層はＵＶ硬化型塗料からなることを特徴とする防火性木質材。
請求項１〜５のいずれか１つにおいて、
難燃薬剤はリン系難燃剤又はポリホウ酸系難燃剤であり、
粘土膜は、モンモリロナイトの量が１２ｇ／ｍ^２以上になるように高純度ベントナイトにより形成されていることを特徴とする防火性木質材。
請求項１〜６のいずれか１つにおいて、
木質基材の表面が平滑処理により平滑面とされていることを特徴とする防火性木質材。