JPH01297203A - 改質木材の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、建材等として用いられる改質木材の製法に
関する。

〔従来の技術〕

不溶性不燃性無機物を木材中に生成させて、寸法安定性
、難燃性、防腐・防虫性および力学的強度を付与する改
質木材の製法が開発されている。

木材の難燃化について、つぎに説明する。

木材に難燃性を付与するための処理法として、種々の方
法がある。難燃化のメカニズムから分類すると、大体、
つぎのように分けられる。

（ａ）　　無機物による被覆 （ｂ）　　炭化促進 （Ｃ）　　発炎燃焼における連鎖反応の阻害（ｄ）　　
不燃性ガスの発生 （ｅ）　　分解・結晶水放出による吸熱（ｆ）　　発泡
層による断熱 木材中に不溶性不燃性無機物を含ませれば、前記（ａｌ
のほか、無機物の種類によっては、（ｂ）ないしくｄ）
のメカニズムによる効果も併せて期待できる。

しかも、不溶性不燃性無機物は、木材から溶は出す恐れ
が少ないので効果が薄れる恐れも少ない。

（ａ）ないしくｄ）のメカニズムについて、つぎに詳し
く説明する。（ａｌの無機物による被覆は、たとえ、可
燃性の材料であっても、不燃性の無機物と適当な配合比
で複合すれば、難燃化し得るということである。たとえ
ば、従来知られている木片セメント板は、可燃性木材を
不燃性のセメントと約１対１の重量配合比で混合し、板
状に成形したものであって、ＪＩＳで準不燃材料として
認められている。（ｂｌの炭化促進はつぎのようなメカ
ニズムである。木材は、加熱されると熱分解して可燃性
ガスを発生し、これが発炎燃焼するわけであるが、リン
酸あるいはホウ酸が存在すると木材の熱分解すなわち炭
化が促進される。こうして形成された炭化層が断熱層と
して作用し、難燃効果が生じる。

したがって、不溶性不燃性無機物がリン酸成分あるいは
ホウ酸成分を含む場合は、難燃効果が高いものとなる。

（Ｃ１は、炎中でのラジカル的な酸化反応において、ハ
ロゲンが連鎖移動剤として作用する結果、酸化反応が阻
害されて難燃効果が生じるというメカニズムである。し
たがって、不溶性不燃性無機物がハロゲンを含んでおれ
ば、このメカニズムによる難燃効果が得られる。（ｄ）
は、炭酸塩、アンモニウム塩等が、熱分解により炭酸ガ
ス、亜硫酸ガス、ハロゲン化水素等の不燃性ガスを発生
し、これらのガスが可燃性ガスを希釈することにより燃
焼を妨げるというメカニズムである。したがって、不溶
性不燃性無機物が炭酸塩等の不燃性ガスを発生しうるち
のであれば、このメカニズムによる難燃効果が得られる
。

つぎに、木材の防腐・防虫化について説明する。菌類が
木材を腐敗させる際、まず、菌糸が木材内腔中へ侵入す
ることが不可欠である。しかし、木材内腔中に異物が存
在すると菌糸が侵入できず、結果的に腐敗しにくくなる
。木材内腔中の異物は、特に防腐効果のある薬剤（防腐
剤）である必要は無く、菌類の養分になるものでなけれ
ば、何であっても良い。防虫についても防腐と同じであ
る。したがって、不溶性不燃性無機物を木材内腔中に含
ませれば、木材の防腐・防虫化を向上させうる。

さらに、木材の寸法安定化および力学的強化について説
明する。木材を水で膨潤させておき、木材細胞壁中に何
らかの物質を固定できれば、バルク効果により、寸法安
定化効果および力学的強化効果が得られる。固定物質と
して、水に溶けにくい無機物も使いうる。したがって、
不溶性不燃性無機物を木材細胞壁中に固定すれば、寸法
安定性および力学強度を向上させうる。

しかし、一般に、不溶性不燃性無機物をそのまま水に分
散させ、この分散液からなる処理液を木材中に浸透させ
ようとしても、木材中にはほとんど水しか浸透して行か
ない。これは、つぎのような理由による。すなわち、木
材中に浸透する際に処理液が通過する経路の内、最も狭
い部分はピットメンプランであるが、ここにおける空隙
径が約０．１　μｍであるのに対し、分散した不溶性不
燃性無機物の粒子は、普通、０．１　μｍよりもかなり
大きいからである。

そこで、本発明者らは、反応して、不溶性不燃性無機物
を生じうるイオン同志を別々に溶解させた２種の水溶液
を、水溶性無機物を水に溶解させることにより造り、雨
水溶液を順に木材細胞中に含浸させ、木材中でイオン同
志を反応させて、不溶性不燃性無機物を生成させる方法
を開発した。

この方法によれば、防腐・防虫性寸法安定性については
、優れた改質木材を得ることができる。

しかし、難燃性に関しては、近年ますます高水準が要求
されていて、これに充分対応できる高水準のものを得る
ことができなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたもので
あって、防腐・防虫性寸法安定性に優れるとともに、難
燃性が高度に優れたものを効率よく得ることのできる改
質木材の製法を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

発明者らは前記のような目的を達成するため研究を重ね
た結果、硼砂を不燃性の無機物とともに木材中へ含浸さ
せることにより、双方の効果で、前記目的が達成される
ことを見出し、この発明を完成した。

すなわち、本発明は、混合することにより不燃性無機物
を生じさせる２種以上の水溶性無機物水溶液を別々に順
次含浸させることにより木材組織内に不燃性無機物を生
成させる改質木材の製法であって、前記水溶性無機物水
溶液のうち、少な（とも、最後に木材に含浸させる水溶
液中に硼砂を混合するこにより、木材の組織内へ不燃性
無機物と硼砂を含浸させることにより、防腐・防虫性、
寸法安定性、および高度に難燃性に優れた改質木材の製
法を提供するものである。

以下に本発明の詳細な説明する。

この発明に用いられる木材としては、原木丸太、製材品
、スライス単板、合板等があげられ、種類は特に限定さ
れない。木材はあらかじめ飽水させておくのが好ましい
。

木材中に生成させて木材組織内に分散定着させる不燃性
無機物としては、たとえば炭酸塩、硫酸塩、珪酸塩、リ
ン酸塩、水酸塩、硼酸塩等の塩が挙げられ、２種以上が
木材中社共存させられるようであってもよい。

前記の不燃性無機物を木材組織内で生成させるためには
、カチオン部を構成する１群の無機化合物で調製された
水溶液とアニオン部を構成する他の１群の無機化合物で
調製された水溶液を別々に順次木材組織中に含浸させる
。これらは交互に複数回含浸させることができる。本発
明で使用する硼砂は最終の処理液中に溶解させて使用す
るが、最後の処理液に含まれている限り、それ以前に使
用される処理液中に含まれていても差し支えはない。最
終の処理液に硼砂を溶解させて使用する理由は、処理液
中への溶脱を防止するためである。

前記の１の群に属する無機化合物のカチオン部分を構成
するものとしては、たとえば、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｍｎ
、Ｚｎ、ＡＪ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｎａ、におよ
びＳｉ等があげられる。これらのうちでも、アルカリ金
属、アルカリ土類金属、ＺｎおよびＡＩが好ましい。

前記の他の群の無機化合物のアニオン部分を構成するも
のとしては、たとえばＢ４０？、ＢＯ，、ＰＯａ、ＣＯ
３，ＳＯａ、ＮＯｚ、ＯＨ，Ｃ１，Ｂｒ、Ｆ。

■およびＯＨ等があげられる。これらのうちでも、ＢＯ
３，ＰＯａ、ＣＯｙ、ＳＯａ、Ｃ１，Ｆ、ＢｒおよびＯ
Ｈアニオンが好ましく、Ｂ２Ｏ，が最も好ましい。また
、前記アニオンのうちでＢ４０？、ＢＯ３、ＰＯ４は前
記（ｂ）のメカニズムによる効果、Ｃ０３は前記（ｄ）
のメカニズムによる効果、Ｃ１゜Ｆ、Ｂｒは、前記（Ｃ
１、（ｄ）のメカニズムによる効果発現であると考えら
れる。なお、Ｃ１，Ｆ、Ｂｒは難燃化の効果は優れてい
るが、発煙量が多くなるので使用上注意を要する。

処理液を構成するための、前記カチオン部分を構成する
無機化合物とアニオン部分を構成する無機化合物との組
み合わせは、どれでも可能であるというわけではないの
で、イオン半径等による制約を考慮して適宜使用可能な
組み合わせを選ぶ。

木材組織中に生成させる不燃性無機物および硼砂の含浸
量は、限定する趣旨ではないが、木材重量に対して１２
０〜１４０重景％が適当である。

硼砂の含浸量も制限はなく、少量でも含まれておれば、
それだけの効果は得られる。硼砂の含浸量を加減するに
は、処理液の中に溶解させる硼砂の濃度を調整する。す
なわち処理液中に、０．５〜１．５モル程度の濃度で溶
解させて使用するのが好ましい。１．５モルを超えと処
理液中に溶解しににくなる。０．５モル未満の濃度でも
支障はないが含浸の効率が低下する。

以上に説明した本発明の改質木材の製法によれば、防腐
・防虫性、寸法安定性および高度に優れた難燃性を有す
る木材を効率よく得ることができるのである。また、こ
の改質木材では無機物が木材内部に含浸・定着されてい
るため、木質感が損なわれておらず、上記性能に加えて
外観的にも優れた木材となっている。

つぎに実施例および比較例について説明する。

（実施例・１） アガチス材の３ｆｌ厚ロータリー単板を熱水で煮沸し、
飽水状態にした。

得られた飽水単板を、水１１当たり、 ＣＮＨａ　）ｚＨＰ０４　＝３．５モルＨ，ＢＯ，＝４
．０モル を溶解した水溶液（第１浴）を調整し、この中に前記の
飽水処理した単板を２時間浸漬した。つぎに、この単板
を水１β当たり、 Ｂ　ａ　Ｃｊ！　ｚ　＝２．０モル Ｈ３Ｂｏｉｌ　＝２．０モル を溶解して調整した水溶液（第２浴）中に２時間浸漬し
、さらに水１１当たり、 （Ｎ　Ｈ４）２　ＨＰ　Ｏａ　＝３．５モル、Ｈ，ＰＯ
，＝４．０モル ＮａｔＢａｏｑ　　　　　＝１．０モル溶解した水溶液
（第３浴）中に１８時間浸漬し、その後水洗、乾燥して
改質木材を得た。

（実施例２〜５、比較例１） 実施例１と同様にして飽水処理を行った単板を第１表に
示した条件で処理し、改質木材を作成した。なお、比較
例としては実施例１の処方において、第３浴から硼砂を
除いた浴を用いて処理を行なった。

（改質木材の性能試験） 上記で得られた実施例および比較例の改質木材について
、寸法安定性（抗収縮能：ＡＳＥ）および燃焼性（ＪＩ
Ｓ：　ＡＢ２１）を調べた。

なお、燃焼試験はｓｆｌ材を４枚ずつ積層接着して１２
鶴厚の合板を作製し、これを試験片として試験を実施し
た。

以上の結果を第１表に示した。

〔発明の効果〕

この発明は、混合することにより、不燃性無機物を生じ
させる２種以上の水溶性無機物水溶液を別々に順次含浸
させることにより木材組織内に不燃性無機物を生成させ
る改質木材の製法において、水溶性無機物水溶液のうち
、少なくとも、最後に木材に含浸させる水溶液中に硼砂
を混合して、木材を処理するので、難燃性の優れた改質
木材を得ることができる効果がある。

なお、木材を無機物で処理しているので防虫、防腐、寸
法安定性等の改良効果もある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）混合することにより、不燃性無機物を生じさせる
   ２種以上の水溶性無機物水溶液を別々に順次含浸させる
   ことにより木材組織内に不燃性無機物を生成させる改質
   木材の製法であって、前記水溶性無機物水溶液のうち、
   少なくとも、最後に木材に含浸させる水溶液中に硼砂を
   混合することを特徴とする改質木材の製法。
2. （２）２種以上の水溶性無機物水溶液は２群に分けられ
   、そのうちの１つの群は、アルカリ金属、アルカリ土類
   金属、ＡｌおよびＺｎからなる群の中から選ばれた少な
   くとも１種を含むもので、もう１つの群は、ＢＯ＿３、
   ＰＯ＿４、ＣＯ＿３、ＳＯ＿４およびＯＨの各アニオン
   からなる群の中から選ばれた少なくとも１種を含むもの
   である特許請求の範囲第１項記載の改質木材の製法。