JPH03112603A

JPH03112603A - 木質構造部材

Info

Publication number: JPH03112603A
Application number: JP25120189A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ota; 義弘太田; Yukihiko Yusa; 遊佐　幸彦; Kenji Onishi; 兼司大西
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1989-09-26
Filing date: 1989-09-26
Publication date: 1991-05-14

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、一般住宅、集合住宅、公共施設等の建築物
に用いられる構造部材に関する。

〔従来の技術〕

従来、一般住宅、集合住宅、公共施設等の建築物の構造
部材において、木材は、加工性が良い、比強度が高い、
安価である、木材特有の柔らかさや暖かさといった木質
感が楽しめるなどの利点から多く用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、木材は、上記利点を持つ反面、燃えやすい、腐
りやすい、白蟻に食害されやすいなどの欠点から、その
耐久性が問題とされている。さらに、力学的強度や寸法
安定性の向上が望まれることも言うまでもない。

以上の事情に鑑み、この発明は、防腐・防虫性、寸法安
定性、力学的強度、難燃性（防火性）等に優れ、燃えに
くく安全で、かつ、経時的な変色、腐敗、寸法変化（（
るい）等が生じない、頑丈で、木質感の豊かな構造部材
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検討を市ねた結果、内部に不溶
性不燃性無機物を含む改質木材を利用することの有効性
を見出し、この発明を完成するに至った。

つまり、この発明は、少なくとも外面に表れる部分が木
材からなる構造部材であって、その木材部を構成する木
材の少なくとも一部に不溶性不燃性無機物が含まれてい
ることを特徴とする。

この発明にかかる木質構造部材において用いられる改質
木材を製造する方法は、特に限定されないが、以下に説
明するような方法が好ましい。

上記改質木材の原料木材としては、特に限定はされず、
原木丸太、製材品、スライス単板、合板等が例示される
。それらの樹種等についても何ら限定されることはない
。

また、木材中に生成させて木材組織内に分散・定着させ
る不溶性不燃性無機物（不溶性生成物）としては、特に
限定はされないが、たとえば、ホウ酸塩、リン酸塩、リ
ン酸水素塩、炭酸塩、硫酸塩、硫酸水素塩、ケイ酸塩、
硝酸塩、水酸塩等の各種塩が挙げられる。これらの塩の
うち、たとえば炭酸塩について具体例を挙げると、Ｂ　
ａ　ＣＯｘ、ＣａＣ０＊　、ＦｅＣ０ｔ　、ＭｇＣＯ５
、ＭｎＣＯ５ｓ　Ｎ　ｉ　Ｃｏｔ　、ＺｎＣＯ３等であ
る。これらは、２種以上が木材中に共存するようであっ
てもよい。木材内の不溶性不燃性無機物は、木材セルロ
ースと反応した形で定着していてもよい。

なお、１種の不溶性不燃性無機物中に、後述のカチオン
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。

前記の不溶性不燃性無機物を木材組織内で生成させるた
めには、同不溶性不燃性無機物のカチオン部分を構成す
る１群の無機化合物で調製された水溶液、すなわちカチ
オン含有処理液と、アニオン部分を構成する他の１群の
無機化合物でｍＭされた水溶液、すなわちアニオン含有
処理液とを別々に順次木材組織内に含ｅ　？＋透させる
。カチオン含有処理液およびアニオン含有処理液は、交
互に１回または複数回含浸させることができる。複数回
含浸させる場合は、交互でなく、連続して含浸させても
よい。

前記不溶性不燃性無機物のカチオン部分を構成するもの
としては、たとえば、Ｎａ、になどのアルカリ金属、Ｃ
ａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｓｒなどのアルカリ土類金属、Ｍｎ、
Ｎｉ、Ｃｄ等の遷移元素、Ｓｉ、Ｐｂ等の炭素族元素、
Ｚｎ、ＡＡなどが挙げられる。これらのうちでも、Ｃａ
、Ｂａ、ＭｇＺｎおよびＡｌが好ましい。

前記不溶性不燃性無機物のアニオン部分を構成するもの
としては、たとえば、Ｂ４０ｙ　、ＢＯＩ、ＰＯ４、Ｃ
Ｏｓ　、ＳＯ４、Ｎｏｔ　、ＯＨ，Ｃ１、Ｂｒ、Ｆｓ　
　ＩおよびＯＨ等が挙げられる。これらのうちでも、Ｂ
ｏａ　、ＰＯ，、ｃｏｓ　、Ｓｏ。

およびＯＨアニオンが好ましい。また、前記アニオンの
うちで、Ｂ、Ｏｔ　、ＢＯＩおよびＰＯ４は、炭化促進
による難燃化効果、ＣＯ，は、不燃性ガスの発生による
難燃化効果、ＣＩ！、Ｆ　％　Ｂ　ｒなどのハロゲンは
、発炎燃焼における連鎖反応の阻害および不燃性ガスの
発生による難燃化効果が、それぞれ、期待できる。なお
、ＣＩ！、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。

上記カチオンとアニオンは、木材内に生じさせようとす
る所望の不溶性不燃性無機物の組成に応じて任意に選択
され、それらの各イオンを含んだ水溶性無機物を別々に
水に溶かすことにより、所望のカチオンを含んだカチオ
ン含有処理液、および、所望のアニオンを含んだアニオ
ン含有処理液が調製される。ただし、前記カチオンとア
ニオンとの組み合わせは、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ようにするのがよい。

水に溶けて上記所望のカチオンを生じさせる無機物とし
ては、ＭｇＣβｚ　、Ｍｇ　Ｂ　ｒｆｉ　、Ｍｇ　ＳＯ
，・Ｈ，０、Ｍｇ　（ＮＯｆｆ）、−６Ｈ，０１ＣａＣ
１！ｘ　、ＣａＢｒｚ　、Ｃａ　　（Ｎｏｔ）ｚ　、Ｂ
ａＣｆｆ１−２Ｈ！　Ｏ，ＢａＢｒ、　、Ｂａ　　（Ｎ
ｏｔ）ｚ　、Ａ（ｌｃｆｌ＊　、Ａ７！Ｂｒｔ　、Ａ／
ｚ（ＳＯ４）ｓ　、、Ａｌｌ　　（Ｎｏｔ）＊　　・９
Ｈ，Ｃ１７，ｎ　Ｃｌ　ｚ等が一例として挙げられるが
、これらに限定されない。ただし、ハロゲン化物以外の
薬剤は、溶解度が低く、必要とする濃度を得にくいが、
ハロゲン化物は、溶解度が高く、必要とする濃度を得や
すいので好ましい。水に熔けて上記所望のアニオンを生
しさせる無機物としては、たとえば、ｐＪ　ａ　ｚ　Ｃ
Ｏｘ、（ＮＨ４）！　ＣＯＭ　、Ｈ２ＳＯ４、Ｎａｇ　
ＳＯ４、（ＮＨ４）Ｚ　ＳＯ４、Ｈｓ　Ｐ　０４　、Ｎ
ａｇ　ＨＰ　０４、（ＮＨ４）！　ＨＰＯ４、Ｈｓ　Ｂ
ｏｘ　、Ｎａ　ＢＯｚ　、ＮＨａ　Ｂ　Ｏｚなどが挙げ
られるが、やはり、これらに限定されることはない。以
上の水溶性無機物は、各々が単独で用いられるほか、互
いに反応せずに均一な水溶液を形成できる範囲内で、■
処理液中に複数種が併用されるようでもよい。

以上のカチオン含有処理液およびアニオン含有処理液に
よる原料木材の無機物含浸処理は、たとえば、以下のよ
うに行われる。

まず、両処理液のうちのいずれか一方（第１液）を、同
処理液中に上記原料木材を浸漬させるなどして、木材中
に含浸させる。この第１液の含浸後、同第１液と反応す
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。

次に、上記のごとくして、アニオン含有処理液およびカ
チオン含有処理液の２液が含浸された後、さらに必要に
応じては、第３液、第４液・・・等を用意して繰り返し
含浸させ、生成物層の緻密化を図るようにしてもよい。

このとき用いられるカチオン／アニオン含有両処理液は
、それぞれ、同一種のものであっても、異種のものであ
っても構わないし、その濃度等も特に限定はされない。

缶液の含浸処理方法、含浸処理時間等も、特に限定され
ることはな（、減圧下で含浸させたり、塗布による含浸
を行ったりすることもできる。

なお、第１液の含浸処理に先立ち、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
が推奨される。これにより、木材中の水を媒体として第
１液に含まれているイオンが速く拡散していくようにな
り、処理時間を短縮することができるためである。飽水
処理方法は、特に限定されないが、水中貯木、スチーミ
ング、減圧下含浸、加圧下含浸などで行う。なお、第１
液を減圧下含浸させる場合には、この飽水処理を行う必
要は必ずしもない。

含浸処理後には、必要に応じて養生を行って不溶性不燃
性無機物の生成反応を促進させることもできる。

以上の含浸処理により木材内に不溶性不燃性無機物を生
成・定着させた後、必要に応じては、木材表面の水洗等
を行い、乾燥させて、改質木材を得る。

前記飽水処理、含浸処理などに用いる浴の量と木材の量
との割合は、特に限定されないが、たとえば、未処理木
材の重量の１０倍程度の量が浴の量とされる。

以上の各処理により、防腐・防虫性、寸法安定性等に高
度に優れ難燃性を有する改質木材を効率良く得ることが
できる。得られた改質木材は、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。

このようにして得られた内部に不溶性不燃性無機物を含
む改質木材を一部または全部に用いることにより、この
発明にかかる、防腐・防虫性、寸法安定性、力学的強度
、難燃性（防火性）等に優れた木質構造部材を得ること
ができる。

以下に、この発明にかかる木質構造部材を、その実施態
様を表す図面を参照しつつ、詳しく説明する。

この発明にかかる木質構造部材は、第１図にみるように
、全体に不溶性不燃性無機物を含む角材１であってもよ
いし、たとえば、防腐・防虫性のみが必要であれば、第
２図にみるように、腐朽・食害されやすい基礎部分２１
のみに不溶性不燃性無機物を含む角材２とする。また、
第３図にみるように、内部に不溶性不燃性無機物を含む
単板（ロータリー単板、スライス単板等）３１のみを用
い、これを積層接着してなる積層材３であってもよいし
、必要に応じては、第４図にみるように、内部に不溶性
不燃性無機物を含む単板４１を表面に、そして未処理の
単板４２を内側にして、これらを積層接着してなる積層
材４としてもよい。

なお、この発明にかかる木質構造部材は、上記実施態様
に限定されないことは言うまでもない。

また、その形状、加工、組み立て方法等も、特に限定さ
れない。

この発明にかかる木質構造部材においては、材料の全て
が木材である必要はなく、木質感を出すために、少なく
とも外面に表れる部分が木材であればよく、その木材の
樹種については何ら限定されない。また、木材部のすべ
てが内部に不溶性不燃性無機物を含む改質木材である必
要はなく、木材部を構成する木材の少なくとも一部に不
溶性不燃性無機物が含まれていればよいため、木質構造
部材として、たとえば、必要に応じて、外面に表れる部
分のみが木材からなり、芯部が、木材以外の材料からな
るものを用いることができる。その際、木材部の必要な
箇所だけに不溶性不燃性無機物を含ませることも可能で
ある。

〔作　　　用〕

この発明にかかる木質構造部材において用いられる、改
質木材は、木材内部の導管等の空隙、内腔や木材細胞壁
等に不溶性、不燃性の硬い無機物が詰まったものである
ため、以下のような特性を有している。

第一に、空隙がなくなって木材中への水の浸透が妨げら
れるため、耐水性が向上する。

第二に、木材細胞壁内がいわば充填剤によって占められ
た状態になってバルク効果が得られることにより、木材
自体の膨張、収縮が起こりにくくなる。その結果、寸法
安定性が向上するとともに、各種力学的強度にも優れた
ものとなる。

第三に、木材細胞が補強されて、とりわけ表面硬度が上
昇する。

第四に、木材内腔を埋めているこの不溶性不燃性無機物
はまた、菌類・生類の養分とはならないものであるため
に、これが菌類や虫の木材内への侵入を妨げ、防腐・防
虫性を向上させる。

さらには、木材に不燃性の無機物が複合されている（無
機物による被覆）ごとに加え、その無機物の種類によっ
ては、難燃性向上効果も得られるため、木材が高度に難
燃化されることになる。

ここで、上記不溶性不燃性無機物は、−旦、木材組織内
に定着させられれば、それ以降木材から溶は出す恐れが
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。

また、この改質木材は、その内部にのみ無機物を含むも
のであるため、外観上の木質感は損なわれていない。

この発明にかかる木質構造部材においては、少なくとも
外面に表れる部分が木材であり、しかも、その木材部を
構成する木材の少なくとも一部に不溶性不燃性無機物が
含まれている。そのため、この発明にかかる木質構造部
材は、防腐・防虫性、寸法安定性、力学的強度、難燃性
（防火性）等に優れ、経時的な変色や腐敗、カビの発生
、寸法変化（くるい）等がないと共に、頑丈で、燃えに
くく安全な木質感にあふれた構造部材となっている。

〔実　施　例〕

以下に、この発明の具体的な実施例および比較例を示す
が、この発明は下記実施例に限定されない。

一実施例１− 原料ヒツキ角材（１０５關×１０５龍×４００（１ｍｍ
）を７日間水槽中に浸し、飽水させた。

その後、この原料角材を６０℃の塩化カルシウム水溶液
（濃度３モル／水１β；第１液）中に４８時間浸漬し、
次に、６０°Ｃのリン酸水素二ナトリウム水溶液（濃度
４モル／水１１；第２液）中に４８時間浸漬して、原料
角材の全体に不溶性不燃性無機物を生成・定着させた。

その後、処理木材を流水中で約半日間洗浄し、日陰で風
乾して気乾状態にし、さらに、６０℃の乾Ｂ機中で乾燥
させた。

このようにして得られた、第１図にみるような、全部に
不溶性不燃性無機物を含む角材１に所定の加工を施し、
それを木質構造部材として用いた一実施例２− 実施例工において、原料角材の片側から１０００龍の部
分のみに、不溶性不燃性無機物を含ませるようにした以
外は、実施例１と同様の処理を行って、第２図にみるよ
うな、一部２１に不溶性不燃性無機物を含み、残部２２
は無機物を含まない角材２を得た。その後、これに所定
の加工を施し、それを木質構造部材として用いた。その
際、前記無機物を含む部分が基礎部分になるようにして
用いた。

一実施例３− 原料木材として、ベイツガロータリー単板（２８００ｍ
ｍＸ６５０＋ｎｘ厚さ３１１）を４８時間水槽中に浸し
、飽水させた。

その後１．−の単板を６０℃の塩化バリウム水溶液（濃
度２モル／水Ｉｆ第１液）中に４時間浸漬し、次に、６
０℃のリン酸水素二アンモニウム水溶液（濃度４モル／
水１１；第２液）中に２４時間浸漬して、不溶性不燃性
無機物を生成・定着させた。その後、処理木材を流水中
で洗浄し、１０５℃の乾燥機中で乾燥させた。

このようにして得られた、内部に不溶性不燃性無機物を
含む単板３１を、第３図にみるように、接着剤３３を用
いて、木目方向に平行に積層接着して、積層材３を作製
し、これに所定の加工を施して、梁などの木質構造一部
材として用いた。

一実施例４一実施例３において、積層材を作製する際に、第４図にみ
るように、不溶性不燃性無機物を含む単板４１を積層材
の表面にのみ用い、積層材の内部には未処理の単板４２
を用いるようにした以外は、実施例３と同様にして、積
層材４を作製し、これに所定の加工を施して、梁などの
木質構造部材として用いた。

実施例５実施例３において作製した積層材３を、第５図にみるよ
うに、■型に成形して、より強度を高めて、木質構造部
材５として用いた。

−比較例１一実施例１において、原料ヒノキ角材（１０５ｍｍ×１０
５■ｍＸ４０００讃鵬）に、不溶性不燃性無機物を含ま
せる処理を行わずに、そのまま、所定の加工を施して、
木質構造部材として用いた。

次に、実施例１および比較例１で得られた木質構造部材
から試験片を切り出し、それらについて、防腐性、防蟻
性および難燃性試験を行った。その結果を第１表に示し
た。なお、この表において、防腐性および防蟻性試験の
結果は、それぞれ、ＪＷＰＡ規格第３号および同規格第
１１号による試験片の重量減少率で示し、難燃性試験の
結果は、ＪＩＳ規格Ａ１３２１によるＩｆ燃３級以上の
ものは○で、可燃性のものは×で示した。

第　　１　　表第１表にみるように、実施例１にかかる内部に不溶性不
燃性無機物を含む木質構造部材は、比較例１にかかる未
処理の木質構造部材に比べて、はるかに、防腐性、防蟻
性および難燃性に優れていることがわかる。

〔発明の効果〕

この発明にかかる木質構造部材は、少なくとも外面に表
れる部分が木材からなるため、木質感に富み、しかも、
その木材部を構成する木材の少なくとも一部に不溶性不
燃性無機物が含まれているため、防腐・防虫性、寸法安
定性、力学的強度、難燃性（防火性）等に優れ、腐敗、
カビの発生、白蟻による被害、寸法変化・くるい等がな
く、頑丈で、燃えにくく安全で、長期にわたり良好な木
質感を維持できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は、いずれも、この発明にかかる木
質構造部材の実施例を示す斜視図であるｌ・・・全部に
不溶性不燃性無機物を含む角材　２・・・一部に不溶性
不燃性無機物を含む角材　３，４・・・積層材　５・・
・Ｉ型に成形した木質構造部材　２１・・・不溶性不燃
性無機物を含む部分　２２・・・未処理の部分　３１．
４１・・・内部に不溶性不燃性無機物を含む単板　４２
・・・未処理の単板　３３．４３・・・接着剤

Claims

【特許請求の範囲】１　少なくとも外面に表れる部分が木材からなる構造部
材であって、その木材部を構成する木材の少なくとも一
部に不溶性不燃性無機物が含まれていることを特徴とす
る木質構造部材。２　不溶性不燃性無機物が、混合することにより同不溶
性不燃性無機物を生じさせるカチオン含有処理液とアニ
オン含有処理液のうちの一方を原料木材に含浸させた後
に他方を含浸させることによって、前記原料木材の内部
に定着させたものである請求項１記載の木質構造部材。