JPH0520243B2 - - Google Patents

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JPH0520243B2
JPH0520243B2 JP29817687A JP29817687A JPH0520243B2 JP H0520243 B2 JPH0520243 B2 JP H0520243B2 JP 29817687 A JP29817687 A JP 29817687A JP 29817687 A JP29817687 A JP 29817687A JP H0520243 B2 JPH0520243 B2 JP H0520243B2
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JP
Japan
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wood
water
insoluble
nonflammable
impregnation
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP29817687A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH01139205A (en
Inventor
Satoru Konishi
Shozo Hirao
Hiroaki Usui
Yoshihiro Oota
Takashi Nakai
Hiroyuki Ishikawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP29817687A priority Critical patent/JPH01139205A/en
Priority to GB8803762A priority patent/GB2202555B/en
Priority to US07/157,228 priority patent/US4857365A/en
Priority to DE3805819A priority patent/DE3805819A1/en
Publication of JPH01139205A publication Critical patent/JPH01139205A/en
Publication of JPH0520243B2 publication Critical patent/JPH0520243B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27KPROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/16Inorganic impregnating agents
    • B27K3/32Mixtures of different inorganic impregnating agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27KPROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/02Processes; Apparatus
    • B27K3/04Impregnating in open tanks

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔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〕 木材の改質法として、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)、
寸法安定性、防腐・防虫性および力学的強度等を
付与する方法が研究、開発されている。 一般に、木材な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 (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 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、とりわけ、以下に説明する上
記(a)、(b)、(c)および(d)による効果を期待したもの
である。しかも、この不溶性不燃性無機物は、い
つたん木材組織内に定着させられれば、それ以降
木材から溶け出す恐れが少ないため、それらの効
果が薄れるといつた心配も小さく、有効な方法で
ある。 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つても、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り難燃
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つて、JIS規格に
より準不燃材料として認められている。 (b)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、難燃効果を与えられるのである。
したがつて、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、この前記改
質木材における難燃効果は一層高いものとなる。 (c)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
つて、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のである。 最後に、(d)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。したがつて、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ものを含
んでいれば、このメカニズムによる難燃化効果も
併せて得られるのである。 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
あつてもよいのである。防虫についても防腐と同
様であつて、薬剤効果があるものであればそれに
こしたことはないし、また、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。したがつて、そのような
条件を満たしている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、木材の寸法安定化および力学的強化に
ついては、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効果が得られる。すなわ
ち、木材細胞壁内が充填材によつて占められてい
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、特に硬度をはじめとする各種力
学的強度も向上するのである。ここで、固定物質
としては、水に溶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、その効果が得られるのである。 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、難燃化をはじめとする木材の改質
において非常に有効であるが、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、この分散液(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
しても、浸透していくのはほとんど水等の溶媒の
みとなつてしまう。というもの、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、分散粒子
である不溶性不燃性無機物の粒径は、通常、0.1μ
mよりもかなり大きいからなのである。 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を反応させ、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
である(特願昭60−089423)。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が、一方で、
現在も、以下の諸問題が残されている。 まず、第1として、従来は、含浸に先立ち、原
料木材に飽水処理を施し、木材が充分に飽水され
た状態(たとえば、含水率70%以上の高含水率状
態)になるようにしていた。それにより、木材中
の水を媒体として処理液中のイオンが速く拡散し
ていくようになつて、含浸時間を短縮することが
できるためである。ここで、上記飽水処理方法と
しては、水中貯木、スチーミング、減圧下含浸、
加圧下含浸等が挙げられるが、いずれにしても、
そのために数時間から数十時間も要していた。こ
れは、全体の処理効率の向上を図るうえで、好ま
しいことではない。 第2に、含浸処理においても、浸漬時間を充分
にとらないと好ましい量の不溶性不燃性無機物を
含浸させることができない、という問題があつ
た。そのために、通常は各浴毎に数十時間を要し
てあり、これは、処理効率を大幅に低下させる要
因の一つとして、改善の余地が残されていた。 第3には、従来、水に対する溶解度の低い水溶
性無機物の水溶液では、短時間で高含浸率を得る
ことが困難であつて、たとえ有効な成分であつて
も、充分に活用できない場合もあつた。すなわ
ち、溶解度の低い成分の含浸に際しては、処理時
間が長くなつて効率面に問題が生じたり、あるい
は、加温により溶解度を高めてから含浸させる、
という手間を要したり、また、加温により溶解さ
せて木材中に含浸させても、含浸後、木材内で冷
却されて析出してしまう、という問題も起こつた
りしたためであつた。 〔発明の目的〕 以上の事情に鑑み、この発明は、溶解度の低い
成分であつても、効率よく木材中に含浸させて多
量の不溶性不燃性無機物を定着させ、難燃性をは
じめとし、防腐・防虫性、力学的強度、寸法安定
性等にも優れた改質木材の製法を提供することを
目的とする。 〔発明の開示〕 上記目的を達成するため、この発明は、改質し
ようとする原料木材に対し、混合することにより
不溶性不燃性無機物を生じさせる2種の水溶性無
機物水溶液を個々に含浸させて木材組織内に前記
無機物を生成・定着させるようにする改質木材の
製法であつて、まず、25℃における溶解度が30以
上である水溶性無機物の水溶液を減圧含浸させる
ことを特徴とする改質木材の製法を要旨とする。 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改質のための原料木材と
しては特に限定はされず、原木丸太、製材品、ス
ライス単板、合板等が例示できる。それらの樹種
についても何ら限定されることはない。 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としては、特に限定はさ
れず、たとえば、ホウ酸塩、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、フツ化物、臭化物、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
れるようであつてもよい。 また、1種の不溶性不燃性無機物中に、下記に
述べるカチオン部分を構成するもの、および/ま
たは、アニオン部分を構成するものが、それぞれ
2種以上含まれるようであつてもよい。 前記のような無機化合物(塩)のカチオン部分
を構成する元素としては、Na、K等のアルカリ
金属元素、Mg、Ca、Sr、Ba等のアルカリ土類
金属元素、ZnおよびAlを用いることが好ましい
が、これらに限定されることはなく、たとえば、
Mn、Ni、Cd等の遷移元素やSi、Pb等の炭素族
元素等も使用できる。 アニオン部分を構成するものとしては、BO3
PO4、CO3、SO4およびOHアニオンを使用する
ことが好ましい。しかし、これらに限定されるこ
とはなく、たとえば、F、Cl、Br、O、NO3
SiO4、SiO3アニオン等であつても構わない。
BO3、PO4アニオンでは、前記難燃化メカニズム
(b)による効果、CO3アニオンでは同(d)による効
果、F、Cl、Brアニオンでは同(c)および(d)によ
る効果がそれぞれ期待できるため、一層好適であ
る。 このようなカチオン部分を構成するものとアニ
オン部分を構成するものは、それぞれ単独で、あ
るいは、複数種を併せて使用される。ここで、両
者の組み合わせは、どれでも可能というわけでは
なく、イオン半径等による制約がある。そのよう
な条件を鑑みて、両者を任意に選択し、それらを
含んだ水溶性無機物を各々水に溶解させて、前記
カチオン含有処理液および前記アナオン含有処理
液を調製する。なお、1種の水溶液中に含まれる
カチオンあるいはアニオンの種類は、それぞれ複
数であつても構をないことは言うまでもない。 また、前記のように、上記カチオンあるいはア
ニオン部分を構成するものが同時に2種以上含ま
れてなる不溶性不燃性無機物が生成するように、
処理液が構成されていてもよい。たとえば、上記
ハロゲンおよびOHアニオン等は、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れように
し、木材中にアパタイト等を生じさせるように調
製されていてもよいのである。 上記カチオンあるいはアニオン含有処理液のう
ちの、先に含浸させる方の水溶液の溶質、すなわ
ち上記不溶性不燃性無機物のカチオンあるいはア
ニオン部分を含んだ水溶性無機物として、25℃に
おける溶解度が30以上のものを用いることが、こ
の発明における特徴の一つである。すなわち、25
℃の飽和水溶液100g中に30g以上含まれうる無
水化合物を使用するのである。そのような化合物
のうち、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、かつこ内にその溶解度を記載
して例示すると、塩化カルシウム(45.3)、塩化
マグヘシウム(35.5)、臭化ナトリウム(48.61)、
臭化カリウム(40.4)等が、アニオン部分を構成
するものとしては、炭酸カリウム(52.85)、リン
酸水素二アンモニウム(41.0)、硫酸アンモニウ
ム(43.3)等があるが、これらに限定されること
はない。 従来、効率よく多量に含浸させることが困難で
あつた。溶解度の低い無機物であつても、上記の
ような溶解度の高い(30以上)成分と組み合わせ
て使用するようにし、先に溶解度の高い方の成分
を含浸させておけば、容易に、多量の不溶性不燃
性無機物を生成させることができるようになる。
すなわち、第1浴において木材内に多量のイオン
が含浸させられていれば、第2浴の水溶液におけ
る溶質の溶解度、つまりは溶液濃度が低くても、
常に木材内部に向かつて第2浴イオンの拡散が起
こるようになつて、木材内に次々に不溶性不燃性
無機物が生成していくからである。このように、
第1浴である程度以上のイオンを木材に含浸させ
る必要があるが、そのためには、少なくとも溶解
度30以上の水溶性無機物を用い、以下に述べるよ
うに減圧含浸により含浸させることが要求され
る。 上記処理液の含浸に先立ち、従来は、原料木材
に飽水処理を施していたのであるが、この発明に
かかる製法においては、第1浴における処理液を
減圧法により含浸させるために、この前処理を省
くことができる。この減圧含浸法によれば、木材
は飽水されている必要はなく、むしろ乾燥したま
まの通常の状態であるほうが好ましいのである。
というのも、この方法においては、木材内部の空
隙が減圧され、その低圧となつた部分に処理液を
注入するようにするため、木材内には低圧にでき
るような空隙が存在していたほうが、つまり、あ
る程度乾燥していたほうがよいからである。 この減圧含浸は、たとえば、以下のような操作
で行われる。まず、減圧容器内に原料木材を固定
して減圧にし、所定の圧力まで減圧できたところ
で半時間程度その圧力を保持して木材内部を減圧
にし、その後容器内に処理液を導入し、木材が完
全に液に浸されたところで常圧に戻すようにして
行う。あるいは、先に容器内に処理液を導入して
木材を浸し、その状態から減圧にして所定の圧力
が得られたところで1時間程度保持し、その後大
気圧に開放するようにして行つてもよい。 従来の常圧下の浸漬含浸においては、充分に含
浸させるために数十時間も浸漬する必要があつた
が、この減圧含浸においては、数分から数十分程
度の浸漬で、充分な効果が得られる。減圧状態と
しては、特に限定はされないが、充分な含浸を効
率よく行うために、50mmHg以下になつているこ
とが好ましい。 このようにして、原料木材に対して最初の処理
液を減圧含浸させ、ついで、他方の液を含浸させ
るようにする。ここで、他方の液に含まれる溶質
の溶解度は、特に限定されないことは言うまでも
ない。なお、含浸はいずれも浸漬により行うこと
とし、各浴における浸漬時間についても、特に限
定はされない。 以上の含浸処理が完了した後、乾燥させて改質
木材が得られる。なお、含浸処理後の木材に対
し、耐水性を高めるために、後処理として溶脱処
理を行い、可溶性成分を除去してもよいし、水洗
等を実施してもよい。ここで、可溶性成分とは、
木材中に残された未反応のイオン、および、副生
成物として可溶な無機物であつて吸水、吸湿量が
多く、また、その種類によつて潮解性を示す場合
もあるので、これらが木材中にあまり多量に残存
すると、木材の吸水、吸湿性が高くなりすぎてし
まう。すると、得られた改質木材はベタ付き感の
あるものになり、高湿条件では木材表面が水に濡
れたような状態になつてしまうため、含浸処理に
溶脱処理を行つて木材の耐水性や耐候性を高める
こともできるのである。この溶脱処理は、後処理
浴を設けて水中に長時間浸漬させたり、流水中に
放置して洗浄したりして実施される。しかしなが
ら、一方で、この可溶性成分のなかには不燃性で
あつて、木材の難燃性および力学的強度、寸法安
定性等の向上に寄与できる成分も含まれているた
め、必要に応じてこれらを残すようにすることも
一策である。 この発明にかかる改質木材の製法は、まず、溶
質の水に対する溶解度が30以上である水溶液を含
浸させるようにするため、以下の利点を備えてい
る。すなわち; つぎに溶解度の低い無機物の水溶液を含浸さ
せても、短時間で効率よく、多量の無機物を木
材に含浸させることができる。 他方、最初の含浸に減圧法を採り入れている
ため、以下の利点も得られている。すなわち; 従来の飽水処理を省略でき、その分、大幅に
全体の処理時間が短縮されるばかりでなく、規
定の含浸量に達するために減圧含浸自体に要す
る時間も、従来と比べ格段に短くなるため、処
理効率は一層向上されることになる。 木材深部にまで、不溶性不燃性無機物を生
成・定着させることができ、改質木材の性能が
一層高められる。 つぎに、この発明における実施例および比較例
について説明する。 改質木材の製法 実施例 1 ベイツガ材の3mm厚ロータリー単板を、処理容
器内で30mmHg程度に減圧し、水1当たりにリ
ン酸水素二アンモニウム〔(NH42HPO4、溶解
度41.0〕3.5モルおよびオルトホウ酸〔H3BO3
4.0モルが溶解されたアニオン含有処理液(第1
浴)を注入して減圧含浸を行つた。ついで、この
単板を、水1当たりに塩化バリウム〔BaCl2
溶解度27.1〕2.0モルおよびオルトホウ酸2.モルが
溶解されたカチオン含有処理液(第2浴)中に4
時間浸漬し、木材内に不溶性不燃性無機物を生成
させた。 この浸漬処理後の単板を水洗、乾燥し、改質木
材を得た。 実施例 2〜4 実施例1と同様にして第1表に示した条件で単
板を処理し、各改質木材を製造した。 比較例 1〜3 第1浴において、飽水処理後の単板に対し、第
2浴と同様、常圧の浸漬含浸を行うようにし、以
下は上記実施例と同様にして第1表に示した条件
で単板を処理し、各改質木材を製造した。 改質木材の性能 上記得られた改質木材について、無機物の全
含浸率、難燃性(防火性)を調べた。上記無機
物の全含浸率は、絶乾した木材の重量に対する
不溶性不燃性無機物および未反応イオン(不溶
性不燃性無機物を生成していないイオン)の合
計含浸重量比率であり、難燃性については、
JIS規格A1321における難燃級を◎、難燃
級を△、その中間の性能を○とした。 以上の結果を第1表に示す。
[Technical Field] This invention relates to a method for producing modified wood used as building materials and the like. [Background technology] As a method for modifying wood, it is possible to produce flame retardant (fire retardant),
Methods of imparting dimensional stability, antiseptic/insect repellent properties, mechanical strength, etc. are being researched and developed. In general, modification methods for imparting flame retardancy to wood are broadly classified based on the following flame retardant mechanisms. (a) Covering with inorganic substances (b) Promoting carbonization (c) Inhibiting chain reaction in flaming combustion (d) Generating nonflammable gas (e) Absorbing heat due to decomposition and releasing crystal water (f) Insulating with foam layer Here, The modification method of including an insoluble, nonflammable inorganic substance in wood is expected to have the effects of (a), (b), (c), and (d) described below. Moreover, once this insoluble, nonflammable inorganic substance is fixed in the wood structure, there is little risk of it leaching out of the wood, so there is little worry that its effects will diminish, making it an effective method. In the above, (a) coating with an inorganic substance means that even if the material is flammable, it can be made flame retardant by combining it with a non-flammable inorganic substance at an appropriate blending ratio. For example, the conventionally known wood chip cement board is made by mixing combustible wood with noncombustible cement at a weight ratio of approximately 1:1 and forming it into a board shape. It is recognized as. The carbonization promotion in (b) has the following mechanism. In other words, when wood is heated, it thermally decomposes and generates flammable gas, which causes flaming combustion. At this time, if phosphoric acid or boric acid is present, the thermal decomposition, or carbonization, of the wood is promoted. A carbonized layer is quickly formed. This carbonized layer acts as a heat insulating layer and provides a flame retardant effect.
Therefore, when the insoluble nonflammable inorganic substance contains a phosphoric acid component or a boric acid component, the flame retardant effect of the modified wood becomes even higher. The inhibition of the chain reaction in flaming combustion in (c) is contributed by halogen, and as a result of the halogen acting as a chain transfer agent in the radical oxidation reaction in the flame, the oxidation reaction is inhibited. This is the mechanism by which the flame retardant effect occurs. Therefore, if the insoluble, nonflammable inorganic substance contains a halogen, these effects can also be obtained. Finally, the generation of nonflammable gas (d) will be explained. This is because compounds such as carbonates and ammonium salts generate nonflammable gases such as carbon dioxide, sulfur dioxide, and hydrogen halides through thermal decomposition, but these gases dilute flammable gases and prevent combustion. It is. Therefore, if the insoluble nonflammable inorganic substance contains something that can generate the above-mentioned nonflammable gases, such as carbonate, a flame retardant effect due to this mechanism can also be obtained. Next, the antiseptic and insect repellent effects of wood containing this insoluble, noncombustible inorganic substance will be explained. When fungi cause wood to rot, hyphae first invade the inner cavity of the wood, but if foreign matter is present in the lumen of the wood, this prevents the mycelium from entering, and as a result, the wood becomes less likely to rot. . The foreign matter in the wood lumen does not have to be a particularly antiseptic agent (preservative), and may be anything as long as it does not provide nutrients for fungi. Insect repellents are the same as preservatives, and as long as they have medicinal effects, they are no different, and it is preferable to use ones that are poorly digestible, non-digestible, or repellent to insects. . Therefore, if an insoluble, nonflammable inorganic substance that satisfies these conditions is included in the internal cavity of wood, it is effective for preventing wood from rotting and insects. Furthermore, for dimensional stabilization and mechanical strengthening of wood, if wood can be swollen with water and some substance can be fixed in the wood cell walls in that state, then
Both of the above effects can be obtained due to the bulk effect. In other words, if the inside of the wood cell wall is occupied by the filler, the wood itself becomes less likely to expand or contract, and at the same time, various mechanical strengths, especially hardness, are improved. Here, as the fixing substance, inorganic substances that are difficult to dissolve in water can also be used, so the effect can be obtained by fixing an insoluble, nonflammable inorganic substance in the wood cell wall. As described above, the method of incorporating insoluble nonflammable inorganic substances is very effective in modifying wood, including flame retardation, but it has the following problems. Generally, for example, an insoluble nonflammable inorganic substance is directly dispersed in a solvent such as water, and this dispersion (processing liquid) is
Even if you try to soak the wood in it and let the liquid penetrate into the wood, almost all that penetrates is the solvent, such as water. The narrowest part of the passage through which the treatment liquid permeates into the wood is the pit membrane, and the pore diameter here is approximately 0.1 μm, whereas the diameter of the pores in the pit membrane is approximately 0.1 μm. The particle size of some insoluble, nonflammable minerals is typically 0.1μ
This is because it is much larger than m. Therefore, the inventors have first developed a method that can solve this problem. That is, two types of aqueous solutions are prepared that separately contain cations and anions that react to produce insoluble, nonflammable inorganic substances when mixed, and both are sequentially impregnated into raw wood to cause both ions to react inside the wood. This is a method for producing modified wood that fixes insoluble, nonflammable inorganic substances (Japanese Patent Application No. 1989-089423). If you do this,
Although extremely large amounts of insoluble, nonflammable inorganic substances can be efficiently incorporated into wood, on the other hand,
Even now, the following problems remain. First, conventionally, prior to impregnation, raw wood is subjected to water saturation treatment to ensure that the wood is sufficiently saturated with water (for example, a high water content state of 70% or more). Ta. This is because the ions in the treatment liquid will diffuse quickly using the water in the wood as a medium, and the impregnation time can be shortened. Here, the above-mentioned water saturation treatment methods include underwater wood storage, steaming, impregnation under reduced pressure,
Examples include impregnation under pressure, but in any case,
This took anywhere from several hours to several tens of hours. This is not desirable in terms of improving overall processing efficiency. Secondly, in the impregnation process, there was a problem in that unless a sufficient soaking time was allowed, it was not possible to impregnate a desired amount of insoluble and nonflammable inorganic material. For this purpose, it usually takes several tens of hours for each bath, and this is one of the factors that significantly reduces processing efficiency, leaving room for improvement. Third, conventionally, it has been difficult to obtain a high impregnation rate in a short time with aqueous solutions of water-soluble inorganic substances that have low solubility in water, and even if the ingredients are effective, they may not be fully utilized. Ta. In other words, when impregnating a component with low solubility, the processing time becomes long and problems arise in terms of efficiency, or the solubility is increased by heating before impregnation.
This was because it required a lot of effort, and even if it was dissolved by heating and impregnated into the wood, there was a problem that after impregnation, it would cool and precipitate within the wood. [Objective of the Invention] In view of the above circumstances, the present invention efficiently impregnates wood with a large amount of insoluble, non-combustible inorganic substances even if they are components with low solubility, and provides flame retardancy and other antiseptic properties.・The aim is to provide a method for producing modified wood that has excellent insect repellency, mechanical strength, dimensional stability, etc. [Disclosure of the Invention] In order to achieve the above object, the present invention impregnates the raw material wood to be modified with two kinds of water-soluble inorganic aqueous solutions that produce insoluble incombustible inorganic substances when mixed. A method for producing modified wood that generates and fixes the above-mentioned inorganic substances in the wood structure, the modification characterized by first impregnating under reduced pressure an aqueous solution of a water-soluble inorganic substance having a solubility of 30 or more at 25°C. The gist is the manufacturing method of wood. This invention will be explained in detail below. The raw material wood for modification used in this invention is not particularly limited, and examples include raw logs, sawn timber products, sliced veneers, and plywood. There are no limitations on these tree species either. Insoluble, nonflammable inorganic substances that are generated in wood and dispersed and fixed in the wood tissue are not particularly limited, and include, for example, borates, phosphates, hydrogen phosphates, carbonates, sulfates, and hydrogen sulfate. Examples include salts, silicates, nitrates, fluorides, bromides, hydroxides, etc., and two or more types of inorganic substances may coexist in the wood. Further, one type of insoluble nonflammable inorganic substance may contain two or more types of each of the following cation moiety and/or anion moiety. As the elements constituting the cation portion of the above-mentioned inorganic compound (salt), alkali metal elements such as Na and K, alkaline earth metal elements such as Mg, Ca, Sr, and Ba, Zn and Al can be used. Preferably, but not limited to, for example,
Transition elements such as Mn, Ni, and Cd and carbon group elements such as Si and Pb can also be used. The anion part is composed of BO 3 ,
Preference is given to using PO 4 , CO 3 , SO 4 and OH anions. However, it is not limited to these, and includes, for example, F, Cl, Br, O, NO 3 ,
It may be SiO 4 , SiO 3 anion, or the like.
For BO 3 and PO 4 anions, the flame retardant mechanism is
The effect of (b), the effect of (d) for CO 3 anions, and the effects of (c) and (d) for F, Cl, and Br anions are expected, so they are more suitable. The cation moiety and the anion moiety may be used alone or in combination. Here, not all combinations of the two are possible, and there are restrictions due to the ionic radius and the like. In view of such conditions, both are arbitrarily selected and the water-soluble inorganic substances containing them are dissolved in water to prepare the cation-containing treatment liquid and the anaone-containing treatment liquid. Note that it goes without saying that there may be a plurality of types of cations or anions contained in one type of aqueous solution. In addition, as described above, so that an insoluble nonflammable inorganic substance containing two or more types of the above cation or anion moieties is generated,
A treatment liquid may be included. For example, the above-mentioned halogen and OH anion may be contained together in a cation-containing treatment liquid and/or an anion-containing treatment liquid containing other anions, and may be prepared to produce apatite etc. in the wood. It's good. Among the above cation- or anion-containing treatment solutions, the solute of the aqueous solution to be impregnated first, that is, the water-soluble inorganic substance containing the cation or anion moiety of the above-mentioned insoluble nonflammable inorganic substance, has a solubility of 30 or more at 25°C. One of the features of this invention is that it can be used. i.e. 25
An anhydrous compound that can be contained in an amount of 30 g or more in 100 g of a saturated aqueous solution at ℃ is used. Among such compounds, examples of compounds constituting the cation portion of an insoluble nonflammable inorganic substance, with their solubility listed in the box, include calcium chloride (45.3), maghesium chloride (35.5), and sodium bromide (48.61). ,
Potassium bromide (40.4) etc. constitute the anion moiety, including, but not limited to, potassium carbonate (52.85), diammonium hydrogen phosphate (41.0), ammonium sulfate (43.3), etc. . Conventionally, it has been difficult to impregnate a large amount efficiently. Even if it is an inorganic substance with low solubility, if it is used in combination with a component with high solubility (30 or more) as described above, and if the component with higher solubility is impregnated first, it can easily absorb a large amount of insoluble inorganic material. It becomes possible to generate nonflammable inorganic substances.
In other words, if a large amount of ions are impregnated into the wood in the first bath, even if the solubility of the solute in the aqueous solution in the second bath, that is, the solution concentration is low,
This is because the second bath ions always diffuse toward the inside of the wood, and insoluble and nonflammable inorganic substances are generated one after another within the wood. in this way,
It is necessary to impregnate the wood with a certain amount of ions in the first bath, but for this purpose, it is necessary to use a water-soluble inorganic substance with a solubility of at least 30 or higher, and to impregnate it by vacuum impregnation as described below. Prior to impregnation with the treatment liquid, raw material wood was conventionally subjected to a water saturation treatment, but in the manufacturing method according to the present invention, in order to impregnate the treatment liquid in the first bath by a reduced pressure method, Processing can be omitted. According to this vacuum impregnation method, the wood does not need to be saturated with water; rather, it is preferable that the wood be in its normal dry state.
This is because in this method, the pressure is reduced in the voids inside the wood, and the treatment liquid is injected into the low-pressure area, so it is better to have voids in the wood that can create a low pressure. In other words, it is better to keep it dry to some extent. This reduced pressure impregnation is performed, for example, by the following operation. First, the raw material wood is fixed in a vacuum container and the pressure is reduced. Once the pressure has been reduced to a predetermined pressure, the pressure is maintained for about half an hour to reduce the pressure inside the wood. Then, a treatment liquid is introduced into the container, and the wood is Once it is completely immersed in the liquid, return it to normal pressure. Alternatively, the treatment may be carried out by first introducing the treatment liquid into the container and soaking the wood in it, then reducing the pressure from that state and holding it for about an hour when the predetermined pressure is obtained, and then releasing it to atmospheric pressure. . Conventional immersion under normal pressure requires immersion for several tens of hours to achieve sufficient impregnation, but with this reduced pressure impregnation, sufficient effects can be obtained with immersion for a few minutes to several tens of minutes. . The reduced pressure state is not particularly limited, but is preferably 50 mmHg or less in order to efficiently perform sufficient impregnation. In this way, the raw material wood is impregnated with the first treatment liquid under reduced pressure, and then impregnated with the other liquid. Here, it goes without saying that the solubility of the solute contained in the other liquid is not particularly limited. Note that the impregnation is performed by immersion, and the immersion time in each bath is not particularly limited. After the above impregnation treatment is completed, the wood is dried to obtain modified wood. In addition, in order to improve the water resistance of the impregnated wood, the wood may be subjected to leaching treatment as a post-treatment to remove soluble components, or may be washed with water or the like. Here, the soluble component is
Unreacted ions left in the wood and soluble inorganic substances as by-products absorb a large amount of water and may exhibit deliquescent properties depending on the type of wood. If too much remains in the wood, the water absorption and hygroscopicity of the wood will become too high. As a result, the resulting modified wood will have a sticky feel, and under high humidity conditions the wood surface will appear wet, so leaching treatment is performed in addition to impregnation treatment to improve the water resistance of the wood. It can also improve weather resistance. This leaching treatment is carried out by providing a post-treatment bath and immersing the material in water for a long time, or leaving it in running water for washing. However, on the other hand, some of these soluble components are nonflammable and can contribute to improving the flame retardance, mechanical strength, dimensional stability, etc. of wood, so they may be left in place if necessary. One solution is to do so. The method for producing modified wood according to the present invention first impregnates the wood with an aqueous solution in which the solute has a solubility in water of 30 or more, so it has the following advantages. That is: Even if the wood is then impregnated with an aqueous solution of an inorganic substance having low solubility, a large amount of the inorganic substance can be efficiently impregnated into the wood in a short period of time. On the other hand, since the vacuum method is adopted for the initial impregnation, the following advantages are also obtained. In other words; the conventional water saturation treatment can be omitted, which not only significantly shortens the overall treatment time, but also the time required for vacuum impregnation itself to reach the specified amount of impregnation is significantly shorter than conventional methods. Therefore, processing efficiency is further improved. Insoluble and nonflammable inorganic substances can be generated and fixed deep into the wood, further enhancing the performance of modified wood. Next, Examples and Comparative Examples of the present invention will be described. Example of manufacturing method for modified wood 1 A 3 mm thick rotary veneer of hemlock wood was depressurized to about 30 mmHg in a processing container, and diammonium hydrogen phosphate [(NH 4 ) 2 HPO 4 , solubility 41.0] 3.5 per 1 water was added. Mol and orthoboric acid [H 3 BO 3 ]
Anion-containing treatment liquid in which 4.0 mol was dissolved (first
Impregnation was carried out under reduced pressure. Next, this veneer was mixed with barium chloride [BaCl 2 ,
Solubility 27.1] 2.0 mol and orthoboric acid 2.0 mol were dissolved in the cation-containing treatment solution (second bath).
The wood was soaked for a period of time to form insoluble, non-combustible minerals within the wood. The veneer after this immersion treatment was washed with water and dried to obtain modified wood. Examples 2 to 4 In the same manner as in Example 1, veneers were treated under the conditions shown in Table 1 to produce each modified wood. Comparative Examples 1 to 3 In the first bath, the veneer after the saturated water treatment was subjected to normal pressure immersion impregnation in the same way as in the second bath. Each modified wood was manufactured by treating the veneer under the same conditions. Performance of Modified Wood The modified wood obtained above was examined for total impregnation rate of inorganic substances and flame retardancy (fire retardancy). The above-mentioned total impregnation rate of inorganic substances is the total impregnated weight ratio of insoluble non-flammable inorganic substances and unreacted ions (ions that do not produce insoluble non-flammable inorganic substances) to the weight of bone-dry wood.
According to JIS standard A1321, the flame retardant grade is ◎, the flame retardant grade is △, and the intermediate performance is ○. The above results are shown in Table 1.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明にかかる改質木材の製法は、以上のよ
うであり、木材内部に不溶性不燃性無機物を生
成・定着させるにあたり、まず、25℃における溶
解度30以上である水溶性無機物の水溶液を減圧含
浸させるようにしているため、後から含浸させる
水溶液として、溶解度の低い水溶性無機物のもの
を使用しても、短時間で多量の不溶性不燃性無機
物を木材内に生成させ、難燃性等において優れた
性能を有する改質木材を、効率よく製造すること
を可能としている。
The method for producing modified wood according to the present invention is as described above, and in order to generate and fix an insoluble nonflammable inorganic substance inside the wood, first, an aqueous solution of a water-soluble inorganic substance having a solubility of 30 or more at 25°C is impregnated under reduced pressure. Therefore, even if a water-soluble inorganic substance with low solubility is used as an aqueous solution for later impregnation, a large amount of insoluble, non-combustible inorganic substance will be generated within the wood in a short period of time, resulting in excellent flame retardance etc. This makes it possible to efficiently produce modified wood with high performance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 改質しようとする原料木材に対し、混合する
ことにより不溶性不燃性無機物を生じさせる2種
の水溶性無機物水溶液を個々に含浸させて木材組
織内に前記無機物を生成・定着させるようにする
改質木材の製法であつて、まず、25℃における溶
解度が30以上である水溶性無機物の水溶液を減圧
含浸させることを特徴とする改質木材の製法。 2 混合することにより不溶性不燃性無機物を生
じさせる2種の水溶性無機物水溶液のうちの一方
が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、亜鉛およ
びアルミニウムの各陽イオンからなる群の中から
選ばれた少なくとも1種を含む溶液であり、他方
が、BO3、PO4、CO3、SO4およびOHの各陰イオ
ンからなる群の中から選ばれた少なくとも1種を
含む溶液である特許請求の範囲第1項記載の改質
木材の製法。
[Scope of Claims] 1. Raw material wood to be modified is individually impregnated with two types of aqueous solutions of water-soluble inorganic substances that produce insoluble non-flammable inorganic substances when mixed to produce the inorganic substances within the wood structure. 1. A method for producing modified wood for fixation, the method comprising first impregnating under reduced pressure an aqueous solution of a water-soluble inorganic substance having a solubility of 30 or more at 25°C. 2. One of the two types of water-soluble inorganic aqueous solutions that produce an insoluble nonflammable inorganic substance by mixing at least one of the cations selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, zinc, and aluminum cations. and the other is a solution containing at least one anion selected from the group consisting of BO 3 , PO 4 , CO 3 , SO 4 and OH anions. A method for producing modified wood according to item 1.
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