JPH0519882B2

JPH0519882B2 -

Info

Publication number: JPH0519882B2
Application number: JP10231187A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakai; Shozo Hirao; Hiroaki Usui; Yoshihiro Oota; Hiroyuki Ishikawa
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1987-04-24
Filing date: 1987-04-24
Publication date: 1993-03-18
Also published as: JPS63267504A

Description

【発明の詳細な説明】

〔技術分野〕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。〔背景技術〕不溶性不燃性無機物を木材中に生成させて、難
燃性（防火性）、防腐・防虫性および寸法安定性
を付与した改質木材を得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) 無機物による木質の被覆 (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・結晶水放出等による吸熱 (f) 発泡層形成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(a)のほか、無機物の種類によつては、(b)および
(c)等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
け出す恐れが少ないので効果が薄れる恐れも少な
い。 (a)、(b)および(c)のメカニズムについて、つぎに
詳しく説明する。(a)の無機物による被覆は、たと
え、可燃性の材料であつても、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、板状に成形したも
のであつて、JISで準不燃材料として認められて
いる。(b)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等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。したがつて、不溶性不燃性無機物がリン酸成
分あるいはホウ酸成分等を含む場合は、難燃効果
が高いものとなる。(c)は、炎中でラジカル的な酸
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。したがつて、不溶
性不燃性無機物がハロゲンを含んでおれば、難燃
効果が高いものとなる。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、結果的に腐敗されにくくなる。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無けれ
ば、何であつても良い。防虫についても防腐と同
じであるが、防虫効果のある薬剤を用いるのが好
ましい。そのようなものとしては、たとえば、虫
に対して消化性の悪い薬剤、消化しない薬剤、あ
るいは、忌避作用のある薬剤があげられる。した
がつて、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・防虫性を向上させうる。さらに、木材の寸法安定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。したがつて、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
処理液が通過すべき経路の内、最も狭い部分はピ
ツトメンブランであるが、ここにおける空隙径が
約0.1μｍ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、0.1μｍよりもかなり大き
いからである。そこで、発明者らは、Ba、Ca等のカチオンを
含む処理液と、CO₃、PO₄、BO₃、OH等のアニ
オンを含む処理液の２種類の処理液を準備し、こ
れらを順に１回ずつ木材に含浸させ、アニオンと
カチオンとを反応させて不溶性不燃性無機物を木
材内に生成させる改質木材の製法を先に開発した
（特願昭60−089423）。この方法によれば、木材中
にある程度の不溶性不燃性無機物を含ませること
が可能であり、難燃性（防火性）、防腐・防虫性
および寸法安定性が付与されるとともに硬度も上
昇した改質木材を得ることができる。しかしながら、前記製法で得られた改質木材よ
りも、もつと性能の優れたものが望まれていた。〔発明の目的〕この発明はこのような事情に鑑みなされたもの
であつて、難燃性、防腐・防虫性、寸法安定性お
よび硬度の非常に優れた改質木材を得ることので
きる製法を提供することを目的としている。〔発明の開示〕発明者らは、木材に含ませる不溶性不燃性無機
物の量を増やすことにより、前記の目的を達成し
ようとして研究を重ねた。その結果、カチオン含
有処理液とアニオン含有処理液とを交互に含浸さ
せ、両処理液を複数回含浸させるようにすればよ
いということを見出し、ここに、この発明を完成
した。したがつて、この発明は、混合することにより
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組み合わせのうちの
一方を木材に含浸させたのち、他方を木材に含浸
させることにより、木材組織内に不溶性不燃性無
機物を定着させるようにする改質木材の製法であ
つて、両処理液の含浸を交互に繰り返して、両処
理液を複数回含浸させるようにすることを特徴と
する改質木材の製法をその要旨としている。以下に、この発明を詳しく説明する。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。この発明の製法では、混合することにより不溶
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組み合わせを用いる。カ
チオン含有処理液としては、Mg、Al、Ca、Zn
あるいはBaカチオン等のカチオンのうちの１種
あるいは２種以上を含むものが用いられるが、こ
こにあげたものに限定されない。アニオン含有処
理液としては、CO₃、SO₄、PO₄、BO₃あるいは
OHアニオン等のアニオンのうちの１種あるいは
２種以上を含むものが用いられるが、ここにあげ
たものに限定されない。アニオン含有処理液とし
ては、PO₄、BO₃アニオンあるいはC1アニオン等
のハロゲンアニオンを含むものを用いるようにす
るのが好ましい。前記(b)あるいは(c)のメカニズム
による効果が得られるからである。カチオン含有
処理液は、たとえば、Mg、Al、Ca、Znあるい
はBaカチオン等のカチオンのうちのいずれかを
含む水溶性無機物を水に溶解させることにより得
ることができる。アニオン含有処理液は、たとえ
ば、CO₃、SO₄、PO₄、BO₃あるいはOHアニオン
等のアニオンのうちのいずれかを含む水溶性無機
物を水に溶解させることにより得ることができ
る。水に溶解し、Mg、Al、Ca、ZnあるいはBa
カチオンを生じさせる無機物としては、たとえ
ば、MgCl₂、MgBr₂、MgSO₄・H₂O、Mg
（NO₃）₂・6H₂O、AlCl₃、AlBr₃、Al₂（SO₄）₃、Al
（NO₃）₃・9H₂O、CaCl₂、CaBr₂、Ca（NO₃）₂、
ZnCl₂、BaCl₂・2H₂O、BaBr₂、Ba（NO₃）₂等が
あげられる。水に溶解し、CO₃、SO₄、PO₄、
BO₃あるいはOHアニオンを生じさせる無機物と
しては、たとえば、Na₂CO₃、（NH₄）₂CO₃、
H₂SO₄、Na₂SO₄、（NH₄）₂SO₄、H₃PO₄、
Na₂HPO₄、（NH₄）₂HPO₄、H₃BO₃、NaBO₂、
NH₄BO₂等があげられる。カチオン含有処理液
およびアニオン含有処理液にそれぞれ用いられる
水溶性無機物の組み合わせとしては、互いに反応
して不溶性不燃性無機物を生じさせる組み合わせ
であれば、特に限定されないが、たとえば、塩化
バリウム、塩化カルシウムに対しては酸性リン酸
アンモニウム等、塩化バリウムに対してはホウ酸
等、硫酸マグネシウムに対しては酸性リン酸ナト
リウム等を選ぶことができる。木材の処理は、たとえば、つぎのようにして行
う。まず、カチオン含有処理液（第１浴）に木材
を浸漬し、つぎにアニオン含有処理液（第２浴）
に木材を含浸して木材組織内でカチオンとアニオ
ンとを反応させ、木材中に不溶性不燃性無機物
（無機塩）を生成、定着させる。このあと、さら
に、カチオン含有処理液およびアニオン含有処理
液に木材を浸漬することを交互に繰り返し、木材
中にさらに不溶性不燃性無機物を生成、定着させ
る。各処理液の含浸の回数は、少なくとも２回含
浸させるようであれば特に限定されず、必要とさ
れる改質木材の性能等に応じて決定するとよい。
アニオン含有処理液を最初に含浸させるようであ
つてもよく、両処理液のうちのいずれを最初に含
浸させるかは特に限定されない。また、最後に含
浸させる処理液が最初に含浸させる処理液と同じ
になるようであつてもよいし、異なるようであつ
てもよい。処理液の含浸は、浸漬以外の方法で行
うようであつてもよい。このようにして木材の処理を行うと、各処理液
を１回ずつ含浸させるだけの場合に比べて、木材
中の不溶性不燃性無機物の量を多くすることがで
きる。発明者らが調べたところ、一般に、カチオ
ン含有処理液およびアニオン含有処理液の処理を
６回繰り返すことにより、木材中に不溶性不燃性
無機物を200％以上含ませることができるという
ことがわかつた。処理液中に含まれる水溶性無機
物（イオン）の種類によつては、改質木材の性能
（防火性、防腐性等）の向上には寄与するが、溶
解度があまり高くないため、１回だけの含浸だけ
では、木材内の空隙量に比べてごくわずかの不溶
性不燃性無機物しか定着させることができない場
合がある。このような場合であつても、複数回含
浸を行うことにより、木材中に定着させる不溶性
不燃性無機物の量を増やすことができるのであ
る。不溶性不燃性無機物の生成、定着を終えたあ
と、必要に応じて水洗し、乾燥して改質木材を得
る。このようにして得られた改質木材は、不溶性不
燃性無機物を多量に含むので、難燃性、防腐・防
虫性、寸法安定性および硬度が非常に優れている
のである。つぎに、実施例および比較例について説明す
る。比較例１マツ、スギおよびブナ材の２mm厚ロータリー単
板を、それぞれ20〜30mmHgの圧力下で水中に浸
漬し、24時間放置して飽水状態にした。つぎに、
得られた飽水単板を、第１浴の50℃のBaCl₂・
2H₂O溶液（2mol／H₂O1000ml、PH５〜６）に24
時間浸漬した。こののち、第２浴の50℃の
（NH₄）₂HPO₄溶液（4mol／H₂O1000ml、PH５〜
６）に24時間浸漬して改質木材を得た。実施例１比較例１と同じ第１浴および第２浴の処理を２
回繰り返して（繰り返し回数２）改質木材を得
た。実施例２比較例１と同じ第１浴および第２浴の処理を２
回繰り返したのち、さらに木材を第１浴に24時間
浸漬（繰り返し回数2.5）して改質木材を得た。実施例３〜５比較例１と同じ第１浴および第２浴の処理を、
実施例３では３回、実施例４では3.5回、実施例
５では４回それぞれ繰り返して改質木材を得た。比較例２第１浴を50℃のCaCl₂溶液（2mol／H₂O1000
ml、PH５〜７）とし、第２浴を50℃の
（NH₄）₂HPO₄溶液（4mol／H₂O1000ml、PH５〜
６）として用い、比較例１と同様に処理して改質
木材を得た。実施例６比較例２と同じ第１浴および第２浴の処理を２
回繰り返して（繰り返し回数２）改質木材を得
た。実施例７比較例２と同じ第１浴および第２浴の処理を２
回繰り返したのち、さらに木材を第１浴に24時間
浸漬（繰り返し回数2.5）して改質木材を得た。実施例８〜10 比較例２と同じ第１浴および第２浴の処理を、
実施例８では３回、実施例９では3.5回、実施例
10では４回それぞれ繰り返して改質木材を得た。比較例３第１浴を50℃のMgSO₄溶液（2mol／H₂O1000
ml、PH３〜４）とし、第２浴を50℃のNaHPO₄
溶液（4mol／H₂O1000ml、PH５〜６）として用
い、比較例１と同様に処理して改質木材を得た。実施例 11〜13 比較例３と同じ第１浴および第２浴の処理を、
実施例11では２回、実施例13では３回、実施例13
では４回それぞれ繰り返して改質木材を得た。実施例１〜13および比較例１〜３で得られた改
質木材につき、無機物含浸率、防火性（難燃性）、
寸法安定性および防腐・防虫性を調べた。結果を
第１表に示す。ただし、評価基準はつぎのとおり
である。含浸率は、絶乾した木材の重量に対する
木材内生成無機物の重量の割合である。防火性
は、JIS Ａ 1321における難燃級を◎、難燃
級を△とし、その問を○とした。寸法安定性は、
飽水時の寸法変化の改善率（未処理は０％、寸法
変化なしは100％）を調べることとした。防腐・
防虫性は、腐敗および虫害に対応する重量の減少
率で評価することとし、ほとんど減少しないもの
を◎、通常の木材の場合を×、その問を○とし
た。

【表】

〔発明の効果〕

この発明にかかる改質木材の製法は、混合する
ことにより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組み合わ
せのうちの一方を木材に含浸させたのち、他方を
木材に含浸させることにより、木材組織内に不溶
性不燃性無機物を定着させるようにする改質木材
の製法であつて、両処理液の含浸を交互に繰り返
して、両処理液を複数回含浸させるようにするの
で、難燃性、防腐・防虫性、寸法安定性および硬
度の非常に優れた改質木材を得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】１混合することにより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
液の組み合わせのうちの一方を木材に含浸させた
のち、他方を木材に含浸させることにより、木材
組織内に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であつて、両処理液の含浸を
交互に繰り返して、両処理液を複数回含浸させる
ようにすることを特徴とする改質木材の製法。２カチオン含有処理液が、Mg、Al、Ca、Zn
およびBaカチオンからなる群の中から選ばれた
少なくとも１種を含み、アニオン含有処理液が、
CO₃、SO₄、PO₄、BO₃およびOHアニオンからな
る群の中から選ばれた少なくとも１種を含む特許
請求の範囲第１項記載の改質木材の製法。