JPH05285908A - 木質ボ−ド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高い防火性を有しつつ、靱性と軽量性に秀れた
木質ボ−ドを開発する。 【構成】本発明木質ボ−ドは、受熱時に不活性ガスを発
生する親水性のシラノ−ル塩を含浸させ、その周囲に当
該シラノ−ル塩とカルシウム成分を含むセメント質、例
えば、スラグセメントとの混和物の層を囲繞させて、少
なくとも繊維材を含む木片材及び木粉材の木質材を相互
に結合させて成る。その結果、防火性に優れると共に靱
性に富んだ、多孔質の軽量性の建築及び家具に適するボ
−ドが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドアやパネル壁面の芯
材等の建築材や家具材その他の造作用に適する新規な木
質ボ−ドとその製造方法に関し、更に詳細には、繊維
材、木片材及び木粉材に細片化させた木質材を相互に結
合させて、防火性と靱性に優れる軽量の木質ボ−ドを提
供するものである。

【０００２】

【従来の技術】古来より木材は、建築材、家具材等とし
て普及してきたが、その可燃性故に、建築基準法並びに
消防法等の規制を満たすことが難しく、用途が大幅に狭
められている現状にある。一方、従来木材を利用した防
火材としては、いわゆる木毛セメントが有るが、これは
言葉の示すように、木材を繊維化した木毛とセメントと
を適当割合で加水、混合することにより、セメントの硬
化反応で両者を一体成形させるもので、一応準不燃材と
しての性格を満たしている。

【０００３】しかし、ここで木毛の役割は、増量と比重
の低減にあり、防火性の主体はあくまでセメントにある
為、以下のような欠点を残している。 （ａ）セメントを主原料とするため比重が大きく、集合
住宅等では、その重量増加によって構造材への負担が大
きくなる。 （ｂ）セメント質で靱性に乏しい為、釘、木ネジ等の打
込み効果に欠けるので、一般の大工職による施工が難し
く、特殊施工となるため専門技能を要求され、コスト高
に結びつく。 （ｃ）表面がセメント質に覆われるため、通常の接着剤
では表面材との接着が困難で、又、印刷では質感に乏し
い等、表面化粧が難しい。 （ｄ）温度変化や振動等が加わると、表面からセメント
粉が剥離する為、これを呼吸した場合に人体への影響が
無視できないものとなる。 従って、木毛セメントの用途は人の出入りの少ない倉庫
の天井や壁面等に限られ、木質材として広く利用される
には至っていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
基づいてなされたもので、（ａ）木質材に対し高い防火
性を付与し、（ｂ）構造材への負担を軽減させるべく可
及的に軽量化を図り、（ｃ）釘、木ネジ等の打込みが効
くよう木片相互の靱性強度を高めるボ−ドの開発を目的
としたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明木質ボ−ドは、受
熱時に水分子を遊離する親水性のシラノ−ル塩を含浸さ
せ、その周囲に当該シラノ−ル塩とカルシウム成分を含
むセメント質との混和物の層を囲繞させて、繊維材又は
これと木片材，木粉材との混交からなる木質材を多孔質
状に結合させて成ることを特徴とする。

【０００６】ここに用いるシラノ−ル塩は、昇温と共
に、シラノ−ル塩がシロキサンに変化する過程で、末端
にある２個以上のＯＨ基からＨ₂Ｏ を遊離し、過剰の酸
素がシロキサンにＳｉＯ₂ 等の形で消費されるものをい
う。その生じた水分子が蒸発する過程で、分解反応と蒸
発に伴う潜熱の吸熱効果により、難燃作用を発揮すると
共に、水蒸気が酸素を押し出して断熱層を形成する。
又、さらに昇温すると、シロキサンがセラミックス化
し、含浸された木質材の内部で不燃作用を発揮するもの
である。

【０００７】又、このシラノ−ル塩とカルシウム成分を
含むセメント質との混和物は、木質材と強く結合するも
のをいう。即ち、本発明に用いるシラノ−ル塩は、例え
ばシロキサン骨格を有し、末端にＮａ基又はＦ基等を付
与して親水性とするが、これがセメント質のＣａと置換
されると疎水性に変化し、且つ、二価のＣａ基に２個の
シラノ−ルとが結合して、より強い網目構造を形成す
る。且つ、木質材の糖中のカルボン酸がシラノ−ルと反
応して、カルボン酸アルコキシドとして結合し、相互が
強く結ばれ、全体が木質材による靱性を発揮する。

【０００８】更に、カルシウム成分を含むセメント質と
は、上記シラノ−ル塩の官能基が置換してＣａ基と結合
するものをいう。従って、このセメント質には、ポルト
ランドセメント等を用いることができるが、好ましくは
スラグセメントとする。それは、ポルトランドセメント
のＣａは遊離し易く、反応が速すぎて成型に不適なのに
対し、スラグセメントはＣａを殆ど遊離せず、反応が緩
やかであるため成型に好適であり、更に、材質が軽量で
あるため、全体の比重を下げることができるからであ
る。

【０００９】（製造方法）次に、上記木質ボ−ドの製造
方法を説明すると、本発明が対象とする木質材は、セル
ロ−ス構造を骨格とする植物材料をいい、例えば、針葉
樹、広葉樹の樹木や、草本及び木本をいい、特に成長性
に優れる竹材を含む。該木質の原木材を、粉砕機に掛
け、長さ０．２〜０．３ｍｍφ程度の繊維材と、１５×
１０×３．５ｍｍ以下の木片材と、１ｍｍφ以下の木粉
材とに粉砕する。この粉砕物は、繊維分をより多く含む
ものが後述の靱性強度を上げる点で望ましいが、作業コ
スト等を考慮した場合、木片材及び木粉材を含む混交物
が妥当となる。その混交割合は、例えば、繊維材：木片
材：木粉材＝３：６：１とする。

【００１０】該粉砕混交物をカルシウム成分を含む粉状
のセメント質と攪拌し、次いで、これにシラノ−ル塩の
適当濃度の溶液を加えて、三者を攪拌混合する。このと
き、カルシウム成分を含むセメント質には、前述の通
り、スラグセメントを用いるのが好ましい。又、このと
き、シラノ−ル塩は、末端にＮａ基又はＦ基等を付与し
て親水性とし、木質材への含浸を容易化しておく。

【００１１】これを例えば、混交物：シラノ−ル塩溶
液：スラグセメント＝２：６：２の割合で攪拌混合し、
常温常圧下で、約４時間程度放置する。勿論、加圧下で
行なえば放置時間を短縮できるが、装置の大型化等を招
くので、無加圧でも良いこととする。この結果、親水性
を獲得したシラノ−ル塩が、同じく親水性の木質材の導
管、仮導管等を通して、内部に浸透、含浸する。一方、
スラグセメントは、その粒子径が大なので、木質材内部
へは浸透せず、残留したシラノ−ル塩と混和して、木質
材の表面を囲繞する。

【００１２】次いで、この木質材を乾燥状態に置き、自
由水を蒸発させ、シラノ−ル塩の粘弾性により全体をゲ
ル状化させ、更に、一部にシラノ−ル塩の結合による一
次の硬化反応を促す。この結果、シラノ−ル塩溶液の一
部を含浸させると共に木質材の周囲に硬化反応による固
層が形成されるので、これが担持体として機能し、後述
の結合剤としてのスラグセメントとシラノ−ル塩との混
和物の付着を可能とする。

【００１３】上記固層を形成して塊状化した一次硬化物
を、一旦分解させる為、これを粉砕機に掛け、細片に粗
解する。そして、該細片に再度、スラグセメントとシラ
ノ−ル塩の混和物を攪拌混合し、細片の周囲にスラグセ
メントとシラノ−ル塩混和物の層を形成する。このと
き、混合割合は、例えば、一次硬化物：スラグセメン
ト：シラノ−ル塩＝４：２：４として、最初の混合より
スラグセメントの割合を若干増加させるのが望ましい。
このとき、シラノ−ル塩とセメント質及び木質材とは、
前回の混合と同様の結合反応を起こすが、更に今回は、
前回で生じたアルコキシド結合にＣａが関与して、シラ
ノ−ル−Ｃａ−Ｏ−カルボン酸、シラノ−ル−Ｃａ−Ｏ
−シラノ−ル、シラノ−ル−Ｃａ−Ｏ−Ｃａ−シラノ−
ル等の多様な結合が生じ、網目構造が立体化して、木質
材とシラノ−ル塩及びセメント質との結び付きをより強
化なものとする。

【００１４】そして、該混和物を、ドア材、壁材等の成
形用の型枠内に投入し、若干の加熱により硬化反応を促
す。このとき、核となる一次硬化物の粒の周囲にシラン
等の混和物が層となって付着しているので、図１に示す
ごとく、角の接合部で相互に結合する一方、他の部分は
空隙となり、木質材と空隙部とがバランスされた多孔質
構造を形成する。そして、これを硬化・乾燥させて所定
の木質ボ−ドを得る。

【００１５】

【作用】当該木質ボ−ドは、その内部にシラノ−ル塩を
含浸するので、強い防火性を発揮する。即ち、火災の際
にボ−ドが受熱すると、結合水の存在で蒸発による潜熱
吸収で吸熱作用を発揮し、又、１２０℃以上〜４００℃
でシラノ−ルから水分子が遊離し、これが酸素を遮断す
る膜を形成すると共に酸素濃度を希釈化する層となり、
この間に木材の炭化が進んで不燃化し、更に４００℃を
越えるとシラノ−ル塩がセラミックス化して断熱層を形
成して防火能を発揮する。この結果、建築基準法による
準不燃材としての規定を充分満たす高い防火能を具備す
るものとなる。

【００１６】又、上述の通り、本発明ボ−ドは、結合部
と空隙部とがバランスされた多孔質構造となるので、比
重を低く抑えることができ、構造材への負担を軽減させ
ることができると共に、空隙率の調整で比重値を任意に
設定することが可能で、用途に応じて構造設定を容易に
する。この軽量化を促す点からも、スラグセメントが有
利である。又、この多孔質構造は、断熱性と防音性をも
たらし、建築材、家具材として優れる。

【００１７】シラノ−ル塩にカルシウム成分を含むセメ
ント質との結合は、カルシウム成分を介して、木質材の
糖中のカルボン酸とシラノ−ルとがアルコキシドの形で
多様に結合し、立体的網目構造を形成するので、主成分
となる木質材が本来有する靱性が確保される。従って、
釘や木ネジ等を打込んだ場合でも、しっかりこれを把持
して打込み効果を発揮し、造作用の加工が容易になる。
又、鋸で裁断も可能なので、寸断加工も容易に行なえ
る。

【００１８】更に本発明製造方法によれば、粗解工程を
繰返せば、何度でも再生が可能なので、一旦使用されて
廃棄物となった場合にも、粗解工程に戻して新たな製品
に再生利用でき、資源としてリサイクルが可能である。

【００１９】

【発明の効果】以上の構成及び作用に基づく本発明は、
木質材を主体とするに拘らず、シラノ−ル塩の作用で、
建築基準法で定める準不燃材としての規定を満たす、強
い防火能を発揮するという秀れた効果を奏する。又、カ
ルシウム成分を含むセメント質とシラノ−ル塩に支えら
れた木質材本来の強い靱性を備えるので、釘や木ネジの
打込み効果を発揮し、例えばドアとその枠材との固定を
容易にする等家具材や建築材の造作用に好適なものとな
る。更に、多孔質を形成するので、比重を１以下の軽量
材とすることができ、集合住宅等に用いても構造材への
負担を少なくすることができ、建築材としても優れる等
極めて有利な発明である。

【００２０】

【実施例】含水率１０％のインドネシア産の竹材を、市
販のチッパ−で粉砕し、繊維材：木片材：木粉材＝３：
６：１の重量比の割合で混合させた。該混合物の１ｋｇ
に対し、スラグセメント２００ｇを混合した後、シラン
とシラノ−ルの混合液２ｋｇを添加して、攪拌混合し
た。これを、４時間放置してシラノ−ル塩を含浸させた
後、５０℃にて８時間乾燥し、一次硬化を促した。該一
次硬化物をチッパ−にて粉砕し、これにスラグセメント
４００ｇを混合し、更にシラノ−ル塩の混合液を１．５
ｋｇを加えて攪拌混合し、型枠に投入して放置した後、
５０℃にて８時間乾燥し、硬化を完了した。得られた製
品の防災上の特性を検討すべく、燃焼試験を行なったと
ころ、表１に示す如く、建築基準法における準不燃材の
表面燃焼試験に合格する強い防火性能を有することが証
明された。

【００２１】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明木質ボ−ドの模式的拡大断面図である。

【図２】本発明製造方法の各工程の流れを示すフロ−チ
ャ−ト図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受熱時に水分子を遊離する親水性のシラ
   ノ−ル塩を含浸させ、その周囲に当該シラノ−ル塩とカ
   ルシウム成分を含むセメント質との混和物の層を囲繞さ
   せて、繊維材又はこれと木片材，木粉材との混交からな
   る木質材を多孔質状に結合させて成る木質ボ−ド。
2. 【請求項２】 カルシウム成分を含むセメント質が、ス
   ラグセメントである請求項１記載の木質ボ−ド。
3. 【請求項３】 （ａ）原木材を粉砕して、繊維材又はこ
   れと木片材，木粉材との混交からなる木質材に細片化
   し、 （ｂ）これにカルシウム成分を含むセメント質と、受熱
   時に水分子を遊離する親水性のシラノ−ル塩溶液とを加
   えて攪拌混合し、木質材内部にシラノ−ル塩を含浸さ
   せ、 （ｃ）これを乾燥状態において自由水を蒸発させて、カ
   ルシウム成分を含むセメント質とシラノ−ル塩の混和物
   の一次硬化を促し、 （ｄ）該一次硬化物を粉砕して細片状に粗解し、 （ｅ）該細片にカルシウム成分を含むセメント質とシラ
   ノ−ル塩の混和物を攪拌し、周囲に当該混和物の層を囲
   繞させて、相互の付着で多孔質構造を形成し、 （ｆ）これを成形硬化する、 ことを特徴とする木質ボ−ドの製造方法。
4. 【請求項４】 カルシウム成分を含むセメント質が、ス
   ラグセメントである請求項３記載の木質ボ−ドの製造方
   法。