JPH02116505A - 改質合板 - 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合板に関する
。

〔従来の技術〕

木材の改質方法として、不溶性不燃性無機物を木材中に
生成させることにより、難燃性（防火性）１寸法安定性
、防腐・防虫性、力学的強度２表面硬度等を付与する方
法が研究、開発されている。

一般に、木材に難燃性を付与するための改質方法は、以
下のような難燃化のメカニズムに基づいて大別されてい
る。

（ａ）　　無機物による被覆 （ｂｌ　　炭化促進 （Ｃ）　　発炎燃焼における連鎖反応の阻害（ｄｌ　　
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 ここで、木材に不溶性不燃性無機物を含ませるという改
質方法は、以下に説明するように、上記（ａｌ以外にも
、無機物の種類によっては（ｂｌ、　（Ｃ１，＋ｄ１等
による効果も併せて期待できる優れた方法である。しか
も、この不溶性不燃性無機物は、いったん木材組織内に
定着させられれば、それ以降木材から熔は出す恐れが少
ないため、それらの効果が薄れるといった心配も少ない
。

上記において、（ａ）の無機物による被覆とは、たとえ
可燃性の材料であっても、それを不燃性の無機物と適当
な配合比で複合させることによ幻難燃化させうる、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、板状に成形されたものであって、Ｊ
（Ｓにより準不燃材料として認められている。

（ｂｌの炭化促進とは、以下のようなメカニズムである
。すなわち、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、このと
き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、速やかに炭化層が形成される。こ
の炭化層は、断熱層として作用し、難燃効果を与えるた
め、前記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、この改質木材における難燃効果は
一層高いものとなる。

ｆｃ）の発炎燃焼における連鎖反応の阻害とは、ハロゲ
ンにより寄与されるものであり、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
ロゲンを含むものであれば、こうした効果も得られる。

最後に、（ｄＪの不燃性ガスの発生について説明する。

これは、炭酸塩、アンモニウム塩等の化合物は熱分解に
より炭酸ガス、亜硫酸ガス、ハロゲン化水素等の不燃性
ガスを発生するが、これらのガスが可燃性ガスを希釈し
て燃焼を妨げるという効果である。したがって、不溶性
不燃性無機物が炭酸塩等の上記不燃性ガス類を発生しう
るちのを含んでいれば、このメカニズムによる難燃化効
果も併せて得られることになる。

ついで、この不溶性不燃性無機物を含む木材の防腐・防
虫効果について説明する。菌類が木材を腐敗させる際は
、まず、菌糸が木材内腔中に侵入していくのであるが、
この木材内腔中に異物が存在すると菌糸の侵入が妨げら
れ、結果的に腐敗されにくくなる。この木材内腔中の異
物は、特に防腐効果のある薬剤（防腐剤）等である必要
はなく、菌類の養分になるものでさえなければ、何であ
ってもよい。防虫についても防腐と同様である。

ただし、異物は、薬剤効果があるものであればそれにこ
したことはなく、たとえば、虫に対して消化性の悪いも
の、消化しないもの、あるいは、忌避作用のあるものが
好ましい。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・防虫に効果的なのである
。

さらに、木材の寸法安定性および力学的強度についてみ
れば、たとえば、木材を水で膨潤させておき、その状態
で木材細胞壁中に何らかの物質を固定できれば、バルク
効果により上記両特性が向上する。すなわち、木材細胞
壁内が充填材によって占められていれば、木材自体の膨
張あるいは収縮が起こりにくくなり、同時に、各種力学
的強度も向上するのである。ここで、固定物質としては
、水に熔けにくい無機物も使いうるため、不溶性不燃性
無機物を木材細胞壁中に固定すれば、こうした効果が得
られる。

最後に、木材の硬度（表面硬度）については、一般に、
木材の硬度を上げるためには、木材内部の導管等の空隙
や木材の細胞壁に無機物等の硬い物質を詰め込んでやれ
ばよいため、木材内に不溶性不燃性無機物を定着させる
ことにより、木材細胞の補強ならびに硬度の上昇という
効果が得られる。ここで、木材の表層部分に築中的に無
機物を生成させれば、より効果的である。

以上のように、不溶性不燃性無機物を含ませるという方
法は、Ｈ燃比をはじめとする木材の改質において非常に
有効的であるが、下記のような問題を有していた。

一般に、たとえば不溶性不燃性無機物をそのまま水等の
溶媒に分散させ、この分￥ｌ！Ｉ液（処理液）中に木材
を浸漬して液を木材中に浸透させようとしでも、浸透し
ていくのはほとんど水等の溶媒のみとなってしまう。と
いうのも、処理液が木材中に浸透していく際に通過すべ
き通路のうち、最も狭い部分はビットメンプランである
が、ここにおける空隙径が約０．１μ票であるのに対し
、分散粒子である不溶性不燃性無機物の粒径は、通常、
０．１μ園よりもかなり大きいからである。

そこで、発明者らは、先に、この問題を解決できる方法
を開発している。すなわち、混合することにより反応し
て不溶性不燃性無機物を生じさせるカチオンおよびアニ
オンを別々に含ませた２種の水溶液（順に「カチオン含
有処理液」、「アニオン含有処理液」と称す）を用意し
、両者を順次原料木材に含浸させて木材内部で両イオン
杏反応させ、不溶性不燃性無機物を定着させるようにす
る改質木材の製法（特開昭６１−２４６００３号公報）
であって、このようにすれば、極めて多量の不溶性不燃
性無機物を効率よく木材中に含ませることができるので
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に、天然の木材は、使用目的によっては素材のまま
では不都合な点も多くあるため、それに様々な機械的、
化学的加工を施して木質材料を製造することが行われお
り、なかでも、薄い単板を何枚も重ねて接着剤で貼り合
わせてなる合板に対する需要は大きい。

こうしたことから、発明者らは、上記の改質木材からな
る単板を原料とする合板の開発を進めているが、得られ
る改質合板の難燃性能の点で、なお以下の問題点が残さ
れていることが判明した。

すなわち、一般に、単板を貼り合わせる際に用いられる
接着剤が可燃性であるため、単板の難燃性能は優れたも
のであっても、得られる合板全体の難燃性能は低いもの
になってしまうのである。

以上の事情に鑑み、この発明は、用いられる接着剤も難
燃化することにより、高度な難燃性を備えるとともに、
防腐・防虫性１寸法安定性および力学的強度等にも優れ
た改質合板を提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、この発明は、複数枚の単板が
積層、接着されてなり、少なくとも一車坂が内部に不溶
性不燃性無機物を含む改質木材単板となっている改質合
板であって、前記接着が、難燃剤が添加された接着剤に
よりなされている。

〔作　　　用〕

難燃剤が添加されることにより、接着剤自体も難燃性を
有するようになる。したがって、これを用いて単板の接
着が行われてなる改質合板には、より高度な難燃性が付
与される。

〔実　施　例〕

以下に、この発明の詳細な説明する。

はじめに、改質木材単板について説明するが、その原料
木材としては、後に合板として成形可能な製材品、スラ
イス単板、ロータリー単板等が挙げられ、それらの樹種
、厚み等については特に限定はされない。

木材内部に含まれる不溶性不燃性無機物としては、特に
限定はされないが、たとえばホウ酸塩２リン酸塩および
リン酸水素塩、炭酸塩、硫酸塩および硫酸水素塩、ケイ
酸塩、硝酸塩、水酸化物等が挙げられ、２種以上の無機
物が木材中に共存されるようであってもよい。

また、１種の不溶性不燃性無機物中に、下記に述べるカ
チオンおよび／またはアニオン部分が、それぞれ２種以
上含まれていてもよい。

さらに詳しくは、上記不溶性不燃性無機物を構成するカ
チオン部分の元素としては、Ｍｇ、Ｃａ。

Ｓｒ、Ｂａ等のアルカリ土類金属、ＺｎおよびＡＩが好
適な例として挙げられるが、これらに限定されることは
なく、その他にもたとえば、ＭｎＮｉ、Ｃｄ等の遷移元
素やＳｔ、Ｐｂ等の炭素族元素、Ｎａ、に等のアルカリ
金属等を用いることもできる。

不溶性不燃性無機物を構成するアニオンとしては、Ｂ　
Ｏｘ　、　　Ｐ　０４　、　　ＣＯｘ　、　　Ｓ　Ｏ４
およびＯＨアニオン等が、好例として挙げられる。特に
、Ｂ０８アニオンでは上記難燃化メカニズム（ｂｌおよ
び（８）による効果、ＰＯ，アニオンでは同ｆｂｌ、Ｃ
Ｏ。

アニオンでは同（ｄｌによる効果がそれぞれ得られるた
め、−層好適である。しかしこれらに限定されることは
なく、たとえば、Ｆ、ＣＩ、Ｂｒ、Ｏ。

Ｎｏｔ　、Ｓ　ｉ　Ｏ４，Ｓ　ｉ　Ｏｘアニオン等であ
っても構わない。ハロゲンでは、上記難燃化の（０およ
び（ｄｌによる効果が併せて期待できる。

以上のようなカチオン、アニオンから構成される不溶性
不燃性無機物の原料木材への含浸は、特に限定はされな
いが、上述の特開昭６１−２４６００３号公報に記載の
方法を採用することが好ましい。以下に、その−製法例
を具体的に説明する。

まず、任意の水溶性無機物を水に熔解させて、上記カチ
オン／アニオン含有処理液を調製する。

ここで、カチオン含有処理液の溶質となる水溶性無機物
、すなわち、水に熔解して上記カチ°オンを生じさせる
無機物としては、ＭｇＣ１ｚ　、ＭｇＢｒｚ　、ＭｇＳ
Ｏ４−Ｈｚ　Ｏ，Ｍｇ　（ＮＯｘ）ｇ６Ｈ＊　Ｏ，Ｃａ
Ｃ１ｔ　、ＣａＢｒｘ　、Ｃａ　　（Ｎ。

ｓ）　ｔ　＋　　Ｂ　ａ　Ｃｌ　ｇ　　・２　Ｈｚ　Ｏ
＋　　Ｂ　ａ　Ｂ　ｒ　！　、Ｂ　ａ（Ｎｏｔ）ｉ　、
ＡｌＣ１，、ＡｌＢｒ５　、Ａ１．（ＳＯ，）、、Ａ　
Ｉ　　（Ｎｏｗ）ｓ　　・９Ｈ，Ｏ，ＺｎＣｌ。

等がその一例として挙げられるが、これらに限定される
ことはない。

他方のアニオン含有処理液の溶質となる水溶性無機物、
すなわち、水に溶解して上記アニオンを生じさせる無機
物としては、Ｎａｇ　ＣＯｓ　、　　（ＮＨ４）！　ｃ
ｏｓ、Ｈｉ　ＳＯ４，Ｎａｔ　ＳＯ４，（ＮＨ４）ｌ　
ＳＯ４、Ｈｓ　ＰＯ４、Ｎａｇ　ＨＰＯ４。

（ＮＨ４）ｚ　ＨＰＯ４，Ｈｓ　Ｂｏｇ　、ＮａＢＯｉ
　。

ＮＨ，ＢＯ□等がその一例として挙げられるが、やはり
、これらに限定されることはない。

これらの水溶性無機物は、各々が単独で用いられる他、
互いに反応せずに均一な水溶液を形成できる範囲内で、
複数種が併用されていてもよい。

また、上記ハロゲン、０［Ｉアニオン等は、単独で使用
される他、カチオン含有処理液および／またはその他の
アニオンを含んだアニオン含有処理液中にともに含まれ
、木材中にアパタイト等を生じさせるように調製されて
もよい。

次に、以上のカチオン／アニオン含有処理液のうちのい
ずれか一方（第１液）を、その中に木材を浸漬させるな
どして木材中に含浸させる。このとき、同含浸処理に先
立ち、原料木材に飽水処理を施して、木材を充分に飽水
された状態にしておくことが好ましい。飽水処理方法は
、水中貯木。

スチーミング等、特に限定はされない。

続いて、この第１液イオンと反応して不溶性不燃性無機
物を生成させる相手方のイオンを含んだ処理液（第２液
）を同様に含浸させて、木材内部において不溶性不燃性
無機物を生成させる。

その後、乾燥させて改質木材単板が得られるのであるが
、その前に、必要に応じては、溶脱処理を施して適量の
可溶性未反応イオンおよび副生成物を除去したり、水洗
等を行って木材表面に生成した不溶性不燃性無機物を除
去したりして、木材の耐水性や耐候性、外観（木質感）
等を高めるようにすることも好ましい。ただし、上記可
溶性成分のなかにも、その種類により、やはり不燃性で
あって、木材の難燃化はもちろん、力学的強化。

寸法安定化等にも寄与できる成分が多く含まれているた
め、それらを適宜残すようにして、その分、木材の性能
の向上を図るのも一層である。

なお、上記の含浸処理において、処理液は２液に限らず
、たとえば必要に応じては、さらに第３液、第４液・・
・等を用意して任意の方法で繰り返し含浸させ、生成物
層の緻密化を図るようにしてもよいンこのとき用いられ
るカチオン／アニオン含有側処理液は、それぞれ同一種
のものであっても、異種のものであっても構わない。ま
た、含浸処理後に養生を行って、不溶性不燃性無機物生
成反応を促進させることもできる。処理液の含浸処理方
法も、特に限定はされず、第１液の含浸等を減圧含浸に
より行ってもよい。

次に、以上のようにして得られる改質木材単板を少なく
とも一単板として用いてなる、この発明にかかる改質合
板について説明する。

この改質合板の構成は、特に限定されるものではなく、
用途等に応した積層構造となっていることが好ましい。

すなわち、改質木材単板は、合板中の表面板、心根等、
任意の層を占めることができ、その枚数についても、１
枚から全構成単板まで、特に限定はされない。たとえば
、防火性能が重視される場合には、炎の当たる側、すな
わち表／裏の表面板が、少な（とも改質木材単板となっ
ていることが要求される。また、好ましくは全ての構成
単板が上記改質木材となっていれば、より一層の性能向
上が可能となる。

改質木材単板以外に用いられる単板としては、未処理車
板、あるいはその他の任意の薬剤による処理単板等を用
いることができ、特に限定されるものではない。

合板を構成するこれらの単板の積層枚数等についても、
特に限定はされず、個々の単板の厚みについても、差異
があってもなくても構わない。

積層された単板を接着する接着剤としては、上述のよう
に、Ｎ燃剤が含まれたものを用いる。接着剤種は、ユリ
ア系、メラミン系、エポキシ系。

フェノール系、レゾルシノール系、酢酸ビニルエマルジ
ョン系など、通常の木材用接着剤を任意に用いることが
できる。なかでも、耐水性や、燃焼時に剥離しないとい
う防火性等の観点から、メラミン系、レゾルシノール系
のものを用いることが一層好ましい。

これらの接着剤に添加される難燃剤としては、ポリアミ
ノトリアジンホスフェートポリホスホノルアミド、ポリ
リン酸塩等に代表される、有機あるいは無機系の任意の
ものを使用できる。ただし、無機系のもので水に可溶な
難燃剤をユリア系あるいはメラミン系の接着剤に用いる
と、これらの樹脂のゲル化を促進してしまい、接着剤の
可使時間が著しく短くなる恐れがある。したがって、こ
のような問題の生じる恐れがある場合は、ポリリン酸ア
ンモニウム、ポリリン酸ナトリウム等の水不溶性の高次
縮合物を用いることが、難燃効果の点からみても好まし
い。これらの難燃剤の添加量は、個々の使用形態等に応
じて任意に設定されうるが、−膜内には、接着剤１００
重量部（以下、単に「部」と記す）に対して５〜５０部
、さらには１０〜４０部程度であることが好ましい。

上記Ｎ燃剤が添加された接着剤には、必要に応じてその
他の添加物、たとえば増量剤（炭酸カルシウム、Ｖ化ア
ルミニウム、ケイ酸、小麦粉、大豆粉、木粉等）等が含
まれていてもよい。

なお、この発明にかかる改質合板において、上記難燃剤
が添加された接着剤は、改質合板中の少なくとも１接着
層を構成していればよく、場合によっては、通常の接着
剤からなる接着層が一部含まれていてもよい。

接着剤が塗布された各単板は、通常の工法に従って、た
とえば各単板の繊維方向を１枚ごとに直交させて積層さ
れる。その後の圧締および加熱。

仕上げ等も常法に添って行われ、特に限定はされない。

つぎに、この発明におけるさらに詳しい実施例について
、比較例と併せて説明する。

実施例１ アガチス材の各３　ａｓ厚コロ−タリー単板水中に浸漬
し、３　’ＯＴｏｒｒ程度の減圧下で飽水処理を施した
。得られた飽水単板を、水１１当たりに塩化バリウム２
．０ｍｏｌおよびオルトホウ酸２．０ｍ０Ｉを含む水ｌ
容液（第１液）中に、６０℃で２４時間浸漬した。その
後、単板を取り出して水洗し、表面に付着した処理液を
洗い流した。次いで、水２当たりにリン酸水素二アンモ
ニウム８．０ｍｏｌおよびオルトホウ酸６．０ｍｏｌを
含む水溶液（第２液）中に、６０°Ｃで２４時間浸漬し
、単板中に不溶性不燃性無機物を生成・定着させた。

水洗、乾燥した上記改質木材単板４枚を、ユリア・メラ
ミン系接着剤（大鹿振興（株製Ｐ畦−８）１００部に対
して硬化剤として塩化アンモニウム１部および難燃剤と
してポリリン酸アンモニウム２０部が添加されてなる接
着剤を用いて、塗布量２５）／尺２．温度１２０℃、圧
力１０ｋｇ／ｃＪ、圧締時間６分で接着し、厚さ１２ｍ
ｍの改質合板を得た。

実施例２〜５− 上記実施例１と同様の飽水単板を用い、第１表に示した
処理液を用いて上記同様に改質処理を施した（浸漬処理
条件はいずれも、６０℃／２４時間）。得られた改質木
材単板を、同じく第１表に示した条件で接着して改質合
板を得た。ただし、実施例４，５および比較例２では、
レゾルシノール系接着剤（コニシー製にＲ−１５）　１
００部およびそれに付属の硬化剤１５部を用いるように
した。

−比較例１．２− 難燃剤の代わりに小麦粉を含む接着剤を用ｔ・・るよう
にする他は、上記実施例と同様にして合板を作製した。

上記得られた実施例および比較例の合板について、無機
物の含浸率、防腐・防虫性２難燃性を調べた。上記無機
物の含浸率は、絶乾状態において未処理および処理後の
木材の重量を比較し、処理により増加したｉｔ割合を百
分率で示したものである。防虫性では、ＪＷＰ＾規格第
１１号に準じて３週間後の死出率（％）を、防腐性では
、ＪＷＰＡ規格第１号に準じて６週間後の重量減少率（
％）を調べた。難燃性（防火性）については、ＪＩＳ　
Ａ　１３２１に準じて難燃性試験を行い、１０分間燃焼
時の発熱量ｔｄθ　（℃・ｌｌ１ｉｎ）および発煙係数
ＣＡ　（Ｃｓ−ｍ”）を測定した。

結果を、同じく第１表に示す。なお、参考として、未処
理合板の試験結果についても併せて記載する。

第１表にみるように、難燃剤の添加された接着剤を用い
た実施例の改質合板は、比較例のものに比べ、発熱量１
発煙量の両者が低減した、高度な難燃性を備え、防腐・
防虫性にも優れていることが判明した。さらに、木質感
が損なわれることなく、外観的にも良好な改質合板が得
られた。

（発明の効果〕 この発明にかかる改質合板は、その接着層の難燃性が向
上しているため、燃焼時の発熱量および発煙量がともに
抑制された、−層高度な難燃性を有している。さらに、
この改質合板は、防腐・防虫性１寸法安定性、力学的強
度等、外観等にも優れており、建材等として最適な、優
れた木質材料となりうる。

代理人　弁理士　　松　本　武　彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　複数枚の単板が積層、接着されてなり、少なくとも
   一単板が内部に不溶性不燃性無機物を含む改質木材単板
   となっている改質合板において、前記接着が、難燃剤が
   添加された接着剤によりなされていることを特徴とする
   改質合板。