JPH04501238A - 木材および木質材料の処理 - 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】 木材および木質材料の処理 本発明は、木材または例えば木質ベースのボードなど木材ベースの製品の４食、 虫害、火炎、火災等の伝播を防ぐなどのための保存処理に関する。

また本発明は、本方法の実施と材料の取り扱いに適したプロセスおよび／または 装置に関する。

多くの有機はう素化合物は気体が低沸点液体である。

木材、または木質製品と接触させようとする時、これら化合物は木材中の湿分で 加水分解して木材中にほう酸の形でほう素を放つ。例えば、はう酸トリチル（以 下ＴＭＢと略す）は木材中の水分と反応して次のようにほう酸を形成する。

Ｂ　（ＯＣＨ３）ｓ　＋３Ｈ２０−＞　Ｈ３ＢＯ３＋３ＣＨｓ　ＯＨこのように 、この反応により有機はう素化合物ＴＭＢは加水分解して反応生成物はう酸とも う一つの生成物、この場合はメタノールを与える。この二つの反応生成物のうち メタノールは大気圧下約６４．７℃の低い沸点を有する。

ＴＭＢは大気圧下約６８．５から６９℃で沸騰する。従来公知の処理方法では木 材も処理容器も蒸気の凝縮が起きないように加熱された高い温度での蒸気処理が 必要であった。木材の水分含量は、またほう酸に変換されるＴＭＢの量にも影響 する。

木材の実際の水分量での本処理は木材の表層より内側へはＴＭＢが完全には浸透 しないのでかさ張った木材にはあまり関係がないことが判っている。

木材水分含量を減らすとその浸透は増え、実際的ではない操作水分含量以下に減 らしたときにのみ完全な浸透が起こることが知られている。この水準まで乾燥し た木材は反ったりひび割れしたりして商品的価値がほとんどなくなる。

本発明の一つの目的は、上述の不４１益を減らし、あるいは回避し、木材衣−ス の材料に適切な処理法と装置を提供することにある。本発明の一つの観点によれ ば、木材および木材ベースボードを有機はう素化合物と第二の化合物との混合物 に曝露する方法が開示される。この第二の化合物はもし適切なモル比で混合すれ ば正の共沸物を作るものであり、その有機はう素化合物とは加水分解して木材ま たはボード中でほう酸や他の反応生成物を作るような化合物である。そして、蒸 気曝露は選ばれた条件下で使用するこの混合物の沸点と同じかそれより高く、し かももう一つの反応生成物の沸点より低い温度でおこなわれる。

本処理温度は、初期減圧、木材またはボードの形態、水分含量、浸透させるべき ほう酸の期待量などで決定されたある処理条件下で、混合物がら生成する蒸気の 発生を可能とし、且つ該有機はう素化合物としてＴＭＢが用いられるとき反応生 成物メタノールの蒸発を抑え、また他の反応生成物の蒸発を抑制するような温度 力（最も好ましい。

商業的に入手できるＴＭＢ／メタノールの正の共沸混合物は本発明では有効に作 用することが判った。これはこれらの二つの化合物のほぼ等モルの混合物がらな り、各化合物のそれぞれの沸点より低い共沸点を持っている。

第二の化合物のモル比は変えてもよい。第二の化合物のモル量は１０％〜９０％ 、好ましくは共沸モル比もしくはその近傍の混合物を用いるのがよい。

本発明の実施例によれば木材または木質ボードを液体の有機はう素化合物の正の 共沸物の蒸気に曝し、その有機はう素化合物は加水分解してほう酸と第二の液体 になり、この処理はこの処理を行う条件下で、この共沸混合物の沸点（１）より 高く、より低い方の沸点を持つ反応生成物の沸点（１１）より低い温度でうまく 行われる。

さらに好ましくは本処理は本処理の条件下、共沸組成物の沸点（ｉｌｌ）よりも 低い温度で行うのがよい。

本発明の方法を行うのに好適な装置は、木材または木材ベースのボードを容れら れる処理室、減圧もしくは実質的真空にでき、温度または圧力を測定出来る手段 を備え、本体と結合した気体また液状の混合物を入れる容器、処理室内に混合蒸 気を連続的に送る手段、処理室の温度および／または圧力を変化させる手段を備 えたものである。　・ 本処理装置は、即ち処理室、混合物容器、連結手段：バイブなどからなり、これ らが処理の間中液体と気体の間の平衡を保つ一定の温度に保たれることが好まし い。

本処理は上述の温度と沸点の関係が維持されるような任意な適切な温度および／ または圧力下に実施される。

一例ではあるが、処理は一２０℃〜７５℃の範囲で、好ましくは１０℃以上６４ ．７℃以下の温度で、当初の圧力は７５０Ｍｂａｒ（ａ＋１ｌｌｌ　ｂａｒ）か らｌ　Ｍｂａｒ（ｍｉｌｌｌ　ｂａｒ）未満、好ましくは５００Ｍｂａｒ（ｓｉ ｌｌｉ　ｂａｒ）からｌ　Ｍｂａｒ（Ｉｌｉｌｌｉ　ｂａｒ）未満の範囲でおこ なわれる。

有機はう素化合物はほう酸トリメチル［Ｂ　（ＯＣＨ３）　ｓ　］のようなほう 酸アルキルが好ましい。

最も好ましい有機はう素化合物はＴＭＢであり、もう一方の好ましい化合物はメ タノールである。しかし、この有機はう素化合物と二成分または三成分の共沸混 合物を作るその他液体も使用で、きる。使用する第二の化合物は液体である方が 便利である。

本処理は材木またはボード中に３重量％以下のほう酸、好ましくは０．１から１ 重量％が、耐火または耐炎性付与に対しては３乃至２０重量％が沈着するに必要 な時間続けられる。。

蒸気処理すべきボードおよび／または木材の水分含量は０−２８％、好ましくは ボードでは２−２０％、木材では６−２０％である。木質ボードはその作業水分 含量を、たとえば４−１２％の範囲に調整処理することができる。

好ましい処理法は混合蒸気、たとえば共沸蒸気を、蒸気処理前に初期減圧に達し た、予め減圧にしである処理室に導入することである。

もし、行うとしたら、初期減圧は５００からｌ　Ｍｂａｒ（ａ＋１ｌｌｉ・ｂａ ｒ）未満、好ましくは１００からｌ　Ｍｂａｒ（ｍｉｌｌｉ　ｂａｒ）未満がよ い。はう素含有物即ち；混合蒸気の導入には真空が最も好ましい。　本発明者ら は本混合物の蒸気圧は反応生成物の蒸気圧を超えるので他の反応生成物（たとえ ば、メタノール）は効果的に抑制されると考えている。

有機はう素化合物と水分との上記反応では大過剰モル量（３倍）の他の反応生成 物が生成する。

この他の反応生成物（メタノール）の気化は反応圧力を上げ、そのため有機はう 素ガス濃度を厳しく制約するものと考えられる。これに反し、本方法では、メタ ノールは液体として木材または木質ボード中に優先的に凝縮すると信じている。

即ち、その気化の抑制は相当量のほう素源（本混合物からの）の気化を可能とし 、これにより、はう酸の沈着効果を驚くべき程に向上させる。

本発明による処理を用いることにより、混合物からの蒸気濃度は選ばれた処理時 間の間中最高の実用的水準を維持できる。このことが処理中混合物蒸気の連続し た補充を可能としている。以下に本処理の最も好ましい様相を例示する。

有機はう素化合物を含む蒸気の連続的供給は混合物の貯槽と処理室との間のガス 流通により、または定められた時間中反応室で気化を起こすような液体をそれら の間に供給することによって可能となる。ＴＭＢと水との間で反応が進むにつれ て真空により多量の混合蒸気を反応室内へ吸い込み、最後にはある平衡に達し蒸 気中の有機はう素源のほとんど無制限の供給が成されるようになる。

処理時間は処理条件により変化し、必要とする沈着はう酸量を基準として決めす ること、および／または（ｂ）処理木材をその目標とする最終用途に必要な操作 水分含量になるように後調整するなどの必要のないように配慮される。処理条件 に応じて前処理水分含量を加熱による前調整によって減らし、および／またはス チーム処理などにより後調整して水分含量を増やすなど任意に変更できる。この ような調整技術は木材加工技術として知られており、本発明にはかって水分含量 変化を受けまたは受けなかった木材または木質製品の処理が含まれる。

本発明を各種の観点から説明し、容易に実施されるように、制約とはならない実 例を実施例によって図とともに以下に示す。すなわち図１は常圧でのＴＭＢ／メ タノール混合物の液体／気体の状態図である。

図２は処理にふされしい装置の一例である。

図１は常圧でのＴＭＢ／メタノール混合物の液体／気体の相図を示す。この図か らこれら二つの化合物の共沸混合物の最低沸点（５４，３℃）はその等モル混合 比で起こることがわかる。メタノールの沸点は約６４．７℃、ＴＭＢのそれは約 ６８．５℃である。従って、この特に適した共沸混合物を使えば処理温度は常圧 で６４．７℃以下、５４．３℃またはそれ以上がよい。

コレと等価の温度と圧力はこの混合物の蒸気圧／温度関係から決めて使用できる 。

小規模の処理設備の一例を図２に示したがこれは外装容器２に入っている内部処 理室１からなり、その温度は一７０℃から＋２００℃までの範囲で正確に（精度 士０．１℃）コントロールできる。

この内部反応室は円筒状で鋼製のチューブとステンレススチールの円筒の端板と フランジおよび蓋で作られている。端板とフランジは完全に真空を保てるようき ちんと溶接されている。フランジには反応室をシールする時、蓋をきちんととめ るために２本のピンがある。１本のハンドルが蓋の外側に取りつけられ操作を楽 にし、また内側にはシリコーンゴムの０リングがあって蓋とフランジの間をシー ルし真空タイトを確実としている。円筒全体は架台にしっかり固定されている。

４本の口金（３−６）が調節°Ｃきるようにステンレススチールのボスを介して 円筒の壁に取りつけられている。

口金３にはデジタル温度計（精度；±１℃、図示せず）に接続したサーモカップ ルが、口金４には処理室１とＴＭＢ／メタノール混合物の容器７と気相で接続す るバイブ１０が、口金５には真空ポンプと圧力調節機（図示せず）と接続するバ イブ１１が、口金６には処理室内の減圧度を測るデジタル圧力計（図示せず、精 度；±１　ｍｂａｒ）が取りつけられている。

バイブ１１は主処理室と真空ポンプ（図示せず）とを接続しており、コック９は ＴＭＢ／メタノール混合物貯槽７から主処理室１への蒸気の流れを外装室の壁を 通してうまくコントロールできる。バルブ８はコック９で操作され貯槽７と処理 室の間のバイブ１０を通る蒸気中にあって、蒸気に曝される前に処理室を真空に することができる。

（以下余白） プロトコール 使用した材料は １：配向帯状ボード（Ｏ５Ｂ）、厚さ１８龍、実験室的平衡含水量約６％２：フ ロア−リング　グレード　チップボード（１８ｎ）含水量　１０％３：緩徐生育 の松（Ｐｉｎｕｓ　５ｙｌｖｅｓｔｒｉｓ）の固形木、水分含量　６−１２％に 調整しである。

ボードサンプルは何れも１００ａ＊Ｘ１００龍Ｘボード厚に裁断。端面を処理前 にＡＢＳポリマーでシールした。固形木は５０　Ｘ　５０ｍｍ断面Ｘ１６０ｍｍ 長さに切断し両端をエポキシ樹脂でシールした。

サンプルの水分含量を必要に応じて調整後、決められた温度の処理室に置き、こ れを密封しサンプルの温度を周囲の温度と平衡にする。

処理温度と圧力との組み合わせは、少なくともある程度の有機はう素化合物が混 合蒸気中に存在するように決める。その後、処理室と処理剤貯槽（目的によって はＴＭＢ単独、好ましくはＴＭＢ／メタノール共沸混合物）とを接続するバルブ を開いて、蒸気を室内に入れる。蒸気との接触は決められた時間の間中性われる 。

処理されたサンプルは秤量し、はう酸の沈着による重量増をめる。サンプル内の ほう酸の分布は中心方向に切った断面にＬｏａｆのメタノールに０．２５ｇのク ルクミンとｌ（Ｉｇのサリチル酸を溶かして作った発色剤をスプレーして目視し て評価する。この発色法では０．２ｗ／ｖ％以上のほう酸が赤く着色する。（英 国規格：　５６８６、パート２．１９８０　） はう酸の沈着量はまたν１ｌｌｌａｓｓの方法によって定量的にめられる［Ａｎ ａｌｙｓｔ。

９３、１１１−１１５（１９６１１）、およびＡｎａｌｙｓｔ、　９５．４９８ −５０４（１９７０）］実施例　１ 第１表に本発明によるＴＭＢとメタノールの共沸混合物および比較のためにＴＭ Ｂ単独を用いた固形木中への沈着量と浸透への温度と水分含量の影響を示した。

第１表 ９９％ＴＭＢ　共沸 温度　水分　沈着量　浸透　沈着量　浸透℃　％（乾分）　％（乾分）　（＋ｎ ＋ｎ）　％（乾分）　（開）２０　１２　２．９　３．７　４．４　５．１５０ 　１２　．５．８　Ｂ、０　１０．９　ｇ、０５０　１０　１１Ｊ　１１．０ ５５　１０　７．９　９．２　１！、４　１２．２８５　ｇ　１１．６　１４． ８ ６５　Ｂ　７．８　１４．２　１０．４　１８Ｊ沈着量は５個のくり返しの平均 値であり、サンプルの乾重量の増分としてめた。

第１表のデータは本発明による混合物がＴＭＢ単独に比し沈着も浸透も増加する ことを示している。さらに、選ばれたすべての処理条件では木材サンプルはいず れも部分的に浸透が起こってはいるが、有機はう素化合物と第二化合物との混合 蒸気の利用か著しい浸透を起こすことも注目すべきである。とくに、驚くべきこ とは、従って育利なことであるのだが、著しく深い浸透、即ち良好な防腐剤の部 分的沈着が、２０℃のような低温で、１２％もの高い水分含量で到達できたこと である。

本混合物により、特に、好ましい共沸混合物によって、このような温度と水分含 量で得られた浸透の深さは木材またはボードのある種の最終用途に対して充分に 満足なものである。

実施例　２ 第２表は水分含量６％の配向帯状ボード（Ｏ５Ｂ）に本発明による共沸混合物と 、比較のために純ＴＭＢを用いて処理時間と沈着はう酸との関係をめたものであ る。

第２表 時間　沈着量　沈着量 ５０’０　２０℃ （分）　共沸混合物　９９％ＴＭＢ　共沸混合物　９９％ＴＭＢ１　０．３　０ ．２ ５　１．５　１．０　０．８　０．５ １０　２．０　１．５　１．３　０．８すべてのサンプルで充分な浸透が見られ た。

１０分と２０分のサンプルについて定量分析の結果共沸混合物では５０”Ｃと２ ０℃でそれぞれ２．２％、１．５％、および３．０％と２．０％が得られている 。

実施例　３ 水分含量１０％、１８順のチップボード（Ｂ　Ｓ　：　５８６９．タイプｉｉ／ １１１）、を耐炎性用途に見合うほう酸沈着とする処理を５０℃でＴＭＢ／メタ ノール共沸混合物に曝露処理した。処理時間を変えた結果は次ぎの第３表に示し た。

第３表 時　間　沈着量 （分）　（％） 充分な浸透がすべてのサンプルについて親書１された。

その他のボード材料、ＭＤＦ、Ｏ８Ｂ、ではそのボードの適切な水分含量とその 処理条件でそれぞれ１４％、１８％のほう酸沈着が得られている。

上述の実施例２の結果から判るように、何れの処理法も充分な浸透を与えるので 、Ｏ８Ｂに対して共沸混合物は純ＴＭＢに比しその浸透に関しては特に利点を示 さなかった。利点は本発明プロセスの利用によって到達できるほう酸の沈着量の 増加なのである。

固形木材に関する限り（第１釦、沈着量と浸透の何れについても本発明のプロセ スによって増加が達成されている。適切な処理条件を与えれば５０ｍｍ　Ｘ　５ ０ａ＋ｉの断面全体にわたって浸透が期待される。

はう酸には以下のような色々の特性があるが木質ボード材の防腐剤としては理想 的である。

１：黴腐食や害虫に対する明白な効果 ２：ｇｉ１ｉ乳類に対する低毒性 ３：低い蒸気圧 ４：無色 ５：木材の品質を低下させない ほう酸の滲出性がよく問題になるが大部分の木質ボードは高い滲出危険性のある 状態で用いられることはないので問題にはならない。

本処理は製造されたボードに利用されるがそれによってボードの処理における他 の潜在的不オリ益が避けられる。即ち、製造中のボードの接着と防食剤との干渉 が避けられる。製造後のボードへの防食剤の適用は製造を最適の製造条件で進め ることができ、またボードの生産高に応じて防食ボードの需要に見合った処理が 可能という第２の利点がある。

水洗では処理後直ちに使用できるボードが容易に製造できる。

ボードの大部分、即ち、Ｏ３Ｂ、ＭＤＦ、チップボード、ウェファ−ボード等に 対しては水分含量の前−または後−処理は不必要である。これらボードの製造後 ボードはその製造現場で適切な水分含量を有しているので、エネルギーや輸送の コストが不要であるという極めて経済的な条件でその場で処理ができる。

もちろん、本発明は保存中に平衡水分量に達したボードやボードの製造プロセス の一部で、操作水分含量に調整されたボードの処理に当然利用できる。

第１　図 国際調査報告 国際調査報告 ＧＢ　８９００１１３６ ＳＡ　３０４６０

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. （１）木材または木質ベースのボードを有機ほう素化合物と第二の化合物からな る混合物の蒸気に曝露ずることからなる処理法であって、該混合物がもし適切な モル比で混合されているときは正の共沸混合物を形成するものであり、該有機ほ う素化合物は該木材またはボード中で加水分解してほう酸と他の反応生成物にな り、その蒸気曝露は選ばれた条件下にその混合物の沸点と同じか該他の反応生成 物の沸点より低い温度で行わる処理方法。
2. （２）該有機ほう素化合物は液体であり、第二の化合物は液体アルコールである 請求項１の方法。
3. （３）該有機ほう素化合物がほう酸トリメチルであり、かつ／または第二の化合 物がメタノールである請求項１または２の方法。
4. （４）該その他の化合物がメタノールである上記各請求項の方法。
5. （５）初期減圧あるいは加圧で行われる上記各請求項の方法。
6. （６）該木材またはボードの操作含水量が好ましくは０％〜２８％で、また木材 に対してはより好ましくは６％〜２０％、ボードに対しては２％〜２０％で行わ れる上記各請求項の方法。
7. （７）該木材またはボードの減させた操作水分含量で行われる請求項１〜５の方 法。
8. （８）該蒸気曝露が該有機ほう素化合物および／または該第二の化合物の沸点よ り低い温度で行われる上記各請求項の方法。
9. （９）該混合物が有機ほう素化合物と第二の化合物とが共沸モル比またはその近 くの比率からなり、好ましくは該混合物が硼酸トリメチルとメタノールの共沸混 合物からなる上記各請求項の方法。
10. （１０）該処腰がほう酸の木材またはボード中への部分的浸透が行われるように なされる上記各請求の方法。
11. （１１）該部分的浸透が木材またはポードの厚さおよび／または深さの約５％〜 ２５％でああ上記各請求の方法。
12. （１２）該処理温度が−２０℃〜７５℃、好ましくは１０℃〜＜６４．７℃であ る上記各請求の方法。
13. （１３）該処理温度Ｔが常圧下、５４．３℃≦Ｔ＜６４．７℃の範囲にある上記 各請求の方法。
14. （１４）上記各請求項を実施するに適した木材、木質ベースのボードの処理のた めの装置であって、 木材または木質ベースのボードを入れられる実質的またはある程度の真空にずる ことができる処理室、 該室に付随し、その中の温度および／まだは圧力を確かめるための手段、有機ほ う素化合物と第二の化合物の混合物を入れる容器、該反応室と該容器の間に気体 またば液体の流通を可能とする手段、該反応室へ混合蒸気の連続的存在を可能と する手段、該処理室の圧力および／または温度を変化させられる手段とを有する 装置。
15. （１５）請求項１４において該処理室、混合物容器及び流通手段をともに同じ温 度に維持できる装置。
16. （１６）請求項１５においで、外装室に納められている装置。
17. （１７）請求項１〜１３項のいずれか一っの方法によって処理された木材または 木質ベースのボード。
18. （１８）請求項１４〜１６項のいずれか一つの装置によって処理された木材また は木質ベースのボード。
19. （１９）予備乾燥および後調整工程を経ない、請求項１７または１８の木材また は木質ベースのボード。