JPH0560763B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0560763B2
JPH0560763B2 JP63271304A JP27130488A JPH0560763B2 JP H0560763 B2 JPH0560763 B2 JP H0560763B2 JP 63271304 A JP63271304 A JP 63271304A JP 27130488 A JP27130488 A JP 27130488A JP H0560763 B2 JPH0560763 B2 JP H0560763B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wood
impregnation
water
treatment
inorganic substances
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP63271304A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH02116510A (en
Inventor
Satoru Konishi
Shozo Hirao
Hiroaki Usui
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 JP27130488A priority Critical patent/JPH02116510A/en
Publication of JPH02116510A publication Critical patent/JPH02116510A/en
Publication of JPH0560763B2 publication Critical patent/JPH0560763B2/ja
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  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)

Description

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

〔産業上の利用分野〕 この発明は、住宅設備、建築材料等として用い
られる改質木材の製法に関する。 〔従来の技術〕 木材の改質方法として、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、力学的強度、
表面硬度等を付与する方法が研究、開発されてい
る。 一般に、木材に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、以下に説明するように、上記
(a)以外にも、無機物の種類によつては(b),(c),(d)
等による効果も併せて期待できる優れた方法であ
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、その以降木材
から溶け出す恐れが少ないため、それらの効果が
薄れるといつた必配も少ない。 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、難燃効果を与えるため、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。 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
併せて得られることになる。 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。防虫についても防腐と同様であ
る。ただし、異物は、薬剤効果があるものであれ
ばそれにこしたことはなく、たとえば、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、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、木材の寸法安定性および力学的強度に
ついてみれば、たとえば、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特性が向
上する。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、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、こ
うした効果が得られる。 最後に、木材の硬度(表面硬度)については、
一般に、木材の硬度を上げるためには、木材内部
の導管等の空隙や木材の細胞壁に無機物等の硬い
物質を詰め込んでやればよいため、木材内に不溶
性不燃性無機物を定着させることにより、木材細
胞の補強ならびに硬度の上昇という効果が得られ
る。ここで、木材の表層部分に集中的に無機物を
生成させれば、より効果的である。 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的であるが、下記のような問
題を有していた。 一般に、たとえゃ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。というのも、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、
0.1μmよりもかなり大きいからである。 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(順に「カチオン含有処理液」、「アニオ
ン含有処理液」と称す)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(特開昭61−246003号公報)であ
る。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。 〔発明が解決しようとする課題〕 ところが、上記のようにして得られた改質木材
の耐水性および耐湿性については、なお改善の余
地が残されていることが判明した。 こうした事情に鑑み、この発明は、優れた難燃
性、寸法安定性、防腐・防虫性、力学的強度等を
有するとともに、一層高度な耐水、耐湿性を備え
た改質木材を製造する方法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、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種以上の水溶
性無機物水溶液を個々に含浸させて木材細織内に
同不溶性不燃性無機物を生成・定着させる改質木
材の製法であつて、前記2種以上の水溶性無機物
水溶液の個々の含浸処理を終えたのちに養生処理
を行い、さらに前記2種以上の水溶性無機物水溶
液の個々の含浸処理の少なくとも一部の含浸処理
を行うようにすることを特徴とする。 さらに、上記養生処理は、超音波振動、マイク
ロ波加熱、加圧および加温のうちの少なくとも1
種の物理的刺激を加えることにより行われるもの
であることが好ましい。 〔作用〕 この発明では、前記2種以上の水溶性無機物水
溶液の個々の含浸処理を終えたのちに養生処理を
行い、さらに前記2種以上の水溶性無機物水溶液
の個々の含浸処理の少なくとも一部の含浸処理を
行うようにしており、このように、含浸処理の途
中で養生処理を行うことにより、木材に含まれて
いる未反応イオンの不溶性不燃性無機物への反応
が促進され、最終的に木材内には多量の不溶性不
燃性無機物が生成・定着される。その結果、その
他の特性の改善も行われるが、とりわけ、耐水、
耐湿性が著しく改善される。 〔実施例〕 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
等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
れないが、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、水酸化物等が挙げられる。こ
れらの無機物は、2種以上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。 さらに詳しくは、上記不溶性不燃性無機物のカ
チオン部分の元素としては、Na,K等のアルカ
リ金属、Mg,Ca,Sr,Ba等のアルカリ土類金
属、ZnおよびAlが好例として挙げられるが、た
とえば、Mn,Ni,Cd等の遷移元素やSi,Pb等
の炭素族元素等であつてもよく、特に限定はされ
ない。 不溶性不燃性無機物を構成するアニオンとして
は、BO3,PO4,CO3,SO4およびOHアニオンが
好例として示される。特に、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
ニオンでは同(d)による効果が得られるために、一
層好適である。しかし、これらに限定されること
はなく、たとえば、O,NO3,SiO4,SiO3,F,
Cl,Brアニオン等であつても構わない。 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。 なお、上記OHアニオン等は、単独で使用され
る他、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
に含まれるようにし、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。 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、MgCl2,MgBr2,MgSO4・H2O,
Mg(NO32・6H2O,CaCl2,CaBr2,Ca
(NO32,BaCl2・2H2O,BaBr2,Ba(NO32
AlCl3,AlBr3,Al2(SO43,Al(NO33・9H2O,
ZnCl2等が一例として挙げられるが、これらに限
定されることはない。水に溶けて上記所望のアニ
オンを生じさせる無機物としては、たとえば、
Na2CO3,(NH42CO3,H2SO4,Na2SO4
(NH42SO4,H3PO4,Na2HPO4
(NH42HPO4,H3BO3,NaBO2,NH4BO2が挙
げられるが、やかり、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
られる他、互いに反応せずに均一な水溶液を形成
できる範囲内で、1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/アニオン含有両処理液のうち
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。このとき、同含浸処理に先立ち、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。それにより、木
材中の水を媒体として第1液中のイオンが速く拡
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。ここで、上記飽水処理方法
は、水中貯木、スチーミング、減圧下含浸、加圧
下含浸など、特に限定されることはない。 つぎに、上記第1液と反応して不溶性不燃性無
機物を生成させ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
て同不溶性不燃性無機物を生成させる。 その後、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つても、異種のものであつ
ても構わないし、その濃度等も特に限定はされな
い。また、第1液、第2液……等の含浸処理方
法、含浸処理時間等も、特に限定されることはな
く、たとえば、減圧下で含浸させたり、塗布によ
る含浸を行つたりすることもできる。なお、第1
液を減圧下含浸させる場合には、上記飽水処理を
行う必要はない。 以上が含浸処理であるが、同含浸処理の途中で
養生処理を行うようにすることが、この発明にお
ける特徴である、同養生処理は、木材中に含浸さ
れている未反応イオンの不溶性不燃性無機物生成
反応を促進するものであればよく、その方法等、
特に限定されることはない、具体的には、たとえ
ば、超音波振動、マイクロ波加熱、加圧および加
温等の物理的刺激を加えることにより行うことが
できる。 さらに詳しくは、上記超音波振動については、
任意の機器(たとえば超音波洗浄器等)を用いて
行うことができ、その際に温度をかけつつ行うこ
とが好ましい。マイクロ波加熱は、木材の温度が
上昇しすぎずに適温となるよう、出力を落として
長時間行えるような条件を設定することが好まし
い。加圧の場合は、あまり圧力が高すぎると装置
が大がかりになる上、木材組織が圧縮されて破壊
につながる恐れもあるため、たとえば10Kg/cm2
下程度の加圧下で行うことが適切である。さら
に、加温については通常、室温〜100℃に設定す
ることが好ましい。ただし、各養生処理条件が上
例に限定されることはなく、たとえば処理時間に
ついても、木材内に含まれる未反応イオン量等に
応じて、それらの反応が充分に行われるよう、適
宜設定すればよい。なお、上記マイクロ波加熱や
加温等を行う場合は、木材中の水分が蒸発しない
ように、木材をラツピングするなどして密閉して
おくことが好ましい。 上記養生処理は、含浸処理途中の任意の段階で
任意の回数行うことができ、不溶性不燃性無機物
を生成しうるカチオンとアニオンが共に木材内に
存在している状態で行われるようにする。具体的
には、たとえば下記の順に、含浸、養生処理を行
うことができる。 ●アニオン含浸→カチオン含浸→養生→アニオン
含浸 ●カチオン含浸→アニオン含浸→養生→カチオン
含浸 ●カチオン含浸→アニオン含浸→カチオン含浸→
養生→アニオン含浸 ●カチオン含浸→アニオン含浸→養生→カチオン
含浸→アニオン含浸→養生 ●アニオン含浸→カチオン含浸→アニオン含浸→
カチオン含浸→養生→アニオン含浸 以上の含浸、養生処理により、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施し、乾燥させて、改質
木材が得られる。なお、木材の耐水性や耐候性を
一層高めるために、必要に応じては溶脱処理を行
い、木材中に残されている可溶性の未反応イオン
あるいは副生成物等を除去してもよい。 次に、この発明におけるさらに詳しい実施例に
ついて、比較例と併せて説明するが、この発明に
かかる改質木材の製法が、下記一実施例に限定さ
れるものではないことは言うまでもない。 実施例 1 アガチス材の3mm厚ロータリー単板を水中に浸
漬し、30Torr程度の減圧下で飽水処理を行い、
木材内部にまで充分に水を含浸させた。 得られた飽水単板を、水1当たりリン酸水素
二アンモニウム3.5molおよびオルトホウ酸
4.0molを含む水溶液(第1液)中に浸漬し、次
いで、水1当たりに塩化バリウム2.0molおよ
びオルトホウ酸2.0molを含む水溶液(第2液)
中に浸漬した。その後、同処理木材を密封してか
ら、60℃の恒温下で12時間、加温養生した。最後
に、水1当たりリン酸水素二アンモニウム
8.0molおよびオルトホウ酸6.0molを含む水溶液
(第3液)中に浸漬し、その後、同単板を水洗、
乾燥させて、改質木材を得た。 実施例 2〜5 上記実施例1と同様にして、第1表に示した浸
漬処理液を用いた含浸処理、および、養生処理を
行い、改質木材を得た。なお、実施例3のマイク
ロ波加熱は、密封した木材に対し、高周波出力
180W、発振周波数2450MHzで15分間行うように
した。 比較例 1,2 含浸処理の途中で養生処理を行わないようにす
る他は、上記実施例と同様に第1表に示した処理
液を含浸させ、改質木材を得た。 比較例 3 第2液の浸漬処理後に加熱養生を行い、その後
の含浸処理は行わなかつた他は、実施例1と同様
にして、改質木材を得た。 比較例 4 第2液の浸漬処理後に引き続き第3液の浸漬処
理を行い、最後に加熱養生を行うようにした他
は、実施例1と同様にして、改質木材を得た。 上記得られた改質木材について、不溶性不燃性
無機物含浸率、耐水性および耐湿性を調べた。上
記無機物の含浸率は、絶乾した木材の重量に対す
る不溶性不燃性無機物の含浸重量比率であり、耐
水性については、耐水A試験(80℃、1時間熱水
浸漬→60℃、2時間乾燥→80℃、1時間熱水浸漬
→60℃、2時間乾燥)を行つた後、木材を絶乾状
態にして重量減少率を調べ、これが3%以下であ
れば〇、3%を越える場合は△として評価した。
耐湿性は、60℃、90%RH、48時間→20℃、65%
RH、24時間→−20℃、24時間→20℃、65%RH、
24時間の耐湿性試験を行つた後、絶乾状態にして
重量減少率を調べ、これが5%以下であれば〇、
5%を越える場合は△として評価した。 以上の結果を同じく第1表に示す。
[Industrial Application Field] This invention relates to a method for producing modified wood used as housing equipment, building materials, etc. [Prior art] As a method for modifying wood, by producing insoluble and non-combustible inorganic substances in wood, it improves flame retardancy (fire retardancy), dimensional stability, antiseptic and insect repellent properties, mechanical strength,
Methods of imparting surface hardness and the like 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 adding insoluble and nonflammable inorganic substances to wood is as explained below.
In addition to (a), depending on the type of inorganic material, (b), (c), and (d)
This is an excellent method that can also be expected to have effects such as Moreover, once these insoluble, nonflammable inorganic substances are fixed in the wood structure, there is little risk of them leaching out of the wood, so there is little chance that their effects will wear off. 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 about 1:1 and forming it into a board shape, and is classified as a quasi-noncombustible material by JIS. It recognized. 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, so if the insoluble nonflammable inorganic substance contains a phosphoric acid component or a boric acid component, the flame retardant effect of this modified wood will be 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. The same applies to insect prevention as to preservatives. However, it is acceptable for foreign substances to have a medicinal effect; for example, it is preferable to use substances that are poorly digestible or indigestible to insects, or substances that have a repellent effect. Therefore, if an insoluble, nonflammable inorganic substance is included in the inner cavity of wood, it is effective for preventing wood from rotting and insects. Furthermore, regarding the dimensional stability and mechanical strength of wood, for example, if wood is swollen with water and some substance can be fixed in the wood cell walls in that state, both of the above properties will be improved due to the bulk effect. In other words, if the inside of the wood cell wall is occupied by the filler, the wood itself is less likely to expand or contract, and at the same time, various mechanical strengths are improved. Here, as the immobilizing substance, an inorganic substance that is difficult to dissolve in water can be used, so if an insoluble incombustible inorganic substance is immobilized in the wood cell wall, such an effect can be obtained. Finally, regarding the hardness of wood (surface hardness),
Generally, in order to increase the hardness of wood, it is sufficient to stuff hard substances such as inorganic substances into the voids such as conduits inside the wood and the cell walls of the wood. The effect of reinforcing cells and increasing hardness can be obtained. Here, it is more effective if the inorganic substances are generated intensively on the surface layer of the wood. As described above, the method of incorporating insoluble nonflammable inorganic substances is very effective in modifying wood, including making it flame retardant, 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. This is because the narrowest part of the passage through which the treatment liquid permeates into the wood is the pit membrane, where the pore diameter is approximately 0.1 μm, while the dispersed particles The particle size of the insoluble nonflammable inorganic substance is usually
This is because it is considerably larger than 0.1 μm. Therefore, the inventors have first developed a method that can solve this problem. That is, two types of aqueous solutions containing separately cations and anions (referred to as "cation-containing treatment liquid" and "anion-containing treatment liquid" in this order) that react to produce an insoluble nonflammable inorganic substance when mixed are prepared. This is a method for producing modified wood (Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-246003) in which both ions are sequentially impregnated into raw material wood to react with both ions inside the wood, thereby fixing the insoluble and nonflammable inorganic substance. In this way, extremely large amounts of insoluble, nonflammable inorganic substances can be efficiently incorporated into the wood. [Problems to be Solved by the Invention] However, it has been found that there is still room for improvement in the water resistance and moisture resistance of the modified wood obtained as described above. In view of these circumstances, the present invention has developed a method for producing modified wood that has excellent flame retardancy, dimensional stability, antiseptic and insect repellent properties, mechanical strength, etc., as well as higher water and moisture resistance. The challenge is to provide. [Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides raw material wood to be modified with an aqueous solution of two or more water-soluble inorganic substances that produce insoluble non-flammable inorganic substances when mixed. A method for producing modified wood in which insoluble incombustible inorganic substances are produced and fixed in the wood fibers by impregnating them individually, and curing treatment is performed after completing the individual impregnation treatment with the two or more water-soluble inorganic aqueous solutions. The method is characterized in that at least a portion of the individual impregnation treatments of the two or more types of water-soluble inorganic aqueous solutions are further impregnated. Furthermore, the curing treatment includes at least one of ultrasonic vibration, microwave heating, pressurization, and heating.
Preferably, this is carried out by applying physical stimulation to the species. [Function] In the present invention, curing treatment is performed after completing the individual impregnation treatments of the two or more types of water-soluble inorganic aqueous solutions, and at least part of the individual impregnation treatments of the two or more types of water-soluble inorganic aqueous solutions are performed. By performing a curing treatment during the impregnation process, the reaction of unreacted ions contained in the wood to insoluble, non-flammable inorganic substances is promoted, and eventually A large amount of insoluble and nonflammable inorganic substances are generated and fixed in the wood. As a result, other properties are improved, among others: water resistance,
Moisture resistance is significantly improved. [Example] The raw material wood for modification used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include raw logs, sawn timber products, sliced veneers, plywood, and the like. There are no limitations on the tree species, etc. Insoluble, nonflammable inorganic substances that are generated in wood and dispersed and fixed in the wood tissue are not particularly limited, but include, for example, borates, phosphates, hydrogen phosphates, carbonates, sulfates, and hydrogen sulfates. ,
Examples include silicates, nitrates, hydroxides, and the like. Two or more types of these inorganic substances may coexist in the wood. In addition, in one type of insoluble nonflammable inorganic substance, the cation and/or anion moiety described below is
Two or more types of each may be included. More specifically, examples of the elements of the cation part of the insoluble nonflammable inorganic include alkali metals such as Na and K, alkaline earth metals such as Mg, Ca, Sr, and Ba, Zn, and Al. , transition elements such as Mn, Ni, and Cd, and carbon group elements such as Si and Pb, and are not particularly limited. Examples of anions constituting the insoluble, nonflammable inorganic substance include BO 3 , PO 4 , CO 3 , SO 4 and OH anions. In particular, BO 3 and PO 4 anions are more suitable because they provide the effect of the flame retardant mechanism (b), and CO 3 anions provide the effect of the same mechanism (d). However, it is not limited to these, and includes, for example, O, NO 3 , SiO 4 , SiO 3 , F,
It may be Cl, Br anion, etc. The above cations and anions are arbitrarily selected depending on the composition of the desired insoluble, nonflammable inorganic substance to be produced in the wood, and by dissolving the water-soluble inorganic substances containing each of these ions in water separately, the desired A cation-containing treatment liquid containing cations and an anion-containing treatment liquid containing desired anions are prepared. In addition to being used alone, the above-mentioned OH anions are also included in a cation-containing treatment solution and/or an anion-containing treatment solution containing other anions, so as to produce apatite etc. in the wood. It may be prepared. Examples of inorganic substances that dissolve in water to produce the desired cations include MgCl 2 , MgBr 2 , MgSO 4 H 2 O,
Mg(NO 3 ) 2・6H 2 O, CaCl 2 , CaBr 2 , Ca
(NO 3 ) 2 , BaCl 2・2H 2 O, BaBr 2 , Ba(NO 3 ) 2 ,
AlCl 3 , AlBr 3 , Al 2 (SO 4 ) 3 , Al(NO 3 ) 3・9H 2 O,
Examples include ZnCl 2 and the like, but are not limited thereto. Examples of inorganic substances that dissolve in water to produce the desired anion include:
Na 2 CO 3 , (NH 4 ) 2 CO 3 , H 2 SO 4 , Na 2 SO 4 ,
(NH 4 ) 2 SO 4 , H 3 PO 4 , Na 2 HPO 4 ,
Examples include (NH 4 ) 2 HPO 4 , H 3 BO 3 , NaBO 2 , and NH 4 BO 2 , but are not limited thereto. Each of the above water-soluble inorganic substances may be used alone, or a plurality of types may be used in combination in one treatment liquid within the range where a uniform aqueous solution can be formed without reacting with each other. One of the above cation/anion-containing treatment liquids (the first liquid) is impregnated into the wood by immersing the raw material wood in the same treatment liquid. At this time, prior to the impregnation treatment, it is recommended to subject the raw material wood to a water saturation treatment so that the wood is sufficiently saturated with water. This is because the ions in the first liquid can diffuse quickly using the water in the wood as a medium, and the processing time can be shortened. Here, the water saturation treatment method is not particularly limited, and may include submerged wood storage, steaming, impregnation under reduced pressure, impregnation under pressure, and the like. Next, the wood is similarly impregnated with a treatment liquid (second liquid) containing ions that react with the first liquid to generate insoluble nonflammable inorganic substances, thereby generating the same insoluble nonflammable inorganic substances inside the wood. After that, if necessary, add a third liquid and a fourth liquid.
A solution may be prepared and impregnated repeatedly to make the product layer denser. The cation/anion-containing treatment liquids used at this time may be of the same type or different types, and their concentrations are not particularly limited. Furthermore, the impregnation method and time of the first liquid, second liquid, etc. are not particularly limited, and for example, impregnation may be carried out under reduced pressure or impregnation may be carried out by coating. can. In addition, the first
When the liquid is impregnated under reduced pressure, it is not necessary to perform the above-mentioned water saturation treatment. The above is the impregnation treatment, but the feature of this invention is that the curing treatment is performed in the middle of the impregnation treatment. Any method may be used as long as it promotes the inorganic substance production reaction.
Specifically, it can be performed by applying physical stimulation such as ultrasonic vibration, microwave heating, pressurization, and heating, but is not particularly limited. For more details, please refer to the above ultrasonic vibration.
This can be carried out using any equipment (for example, an ultrasonic cleaner, etc.), and it is preferable to carry out this while applying heat. It is preferable to set conditions such that microwave heating can be carried out for a long period of time at a reduced output so that the temperature of the wood does not rise too much and reaches an appropriate temperature. In the case of pressurization, if the pressure is too high, the equipment will become bulky and the wood structure may be compressed and destroyed, so it is appropriate to carry out the process under a pressure of, for example, 10 kg/cm 2 or less. . Furthermore, it is usually preferable to set the heating to room temperature to 100°C. However, each curing treatment condition is not limited to the above examples, and for example, the treatment time should be set appropriately to ensure that these reactions are sufficiently carried out, depending on the amount of unreacted ions contained in the wood. Bye. In addition, when performing the above-mentioned microwave heating, heating, etc., it is preferable to seal the wood by wrapping it, etc., so that the moisture in the wood does not evaporate. The above-mentioned curing treatment can be carried out any number of times at any stage during the impregnation process, and is carried out in a state where both cations and anions capable of producing insoluble, non-flammable inorganic substances are present in the wood. Specifically, impregnation and curing treatments can be performed, for example, in the following order. ●Anion impregnation → cation impregnation → curing → anion impregnation ● cation impregnation → anion impregnation → curing → cation impregnation ● cation impregnation → anion impregnation → cation impregnation →
Curing → Anion impregnation ● Cation impregnation → Anion impregnation → Curing → Cation impregnation → Anion impregnation → Curing ● Anion impregnation → Cation impregnation → Anion impregnation →
Cation impregnation → curing → anion impregnation After the above impregnation and curing treatments generate and fix insoluble incombustible inorganic substances in the wood, if necessary, the surface of the wood is washed with water, etc., dried, and the modified wood is is obtained. In addition, in order to further improve the water resistance and weather resistance of the wood, leaching treatment may be performed as necessary to remove soluble unreacted ions or by-products remaining in the wood. Next, more detailed examples of the present invention will be described together with comparative examples, but it goes without saying that the method for producing modified wood according to the present invention is not limited to the following example. Example 1 A 3 mm thick rotary veneer made of agathis material was immersed in water and subjected to water saturation treatment under reduced pressure of about 30 Torr.
The inside of the wood was sufficiently impregnated with water. The obtained saturated veneer was mixed with 3.5 mol of diammonium hydrogen phosphate and orthoboric acid per 1 water.
immersed in an aqueous solution containing 4.0 mol (first solution), then an aqueous solution containing 2.0 mol of barium chloride and 2.0 mol of orthoboric acid per 1 water (second solution).
immersed in it. The treated wood was then sealed and cured at a constant temperature of 60°C for 12 hours. Finally, diammonium hydrogen phosphate per 1 water
The veneer was immersed in an aqueous solution (third solution) containing 8.0 mol and 6.0 mol of orthoboric acid, and then washed with water.
After drying, modified wood was obtained. Examples 2 to 5 In the same manner as in Example 1 above, impregnation treatment using the immersion treatment liquid shown in Table 1 and curing treatment were performed to obtain modified wood. In addition, in the microwave heating of Example 3, high frequency output was applied to the sealed wood.
It was set to run for 15 minutes at 180W and oscillation frequency of 2450MHz. Comparative Examples 1 and 2 Modified wood was obtained by impregnating it with the treatment solution shown in Table 1 in the same manner as in the above example, except that the curing treatment was not performed during the impregnation treatment. Comparative Example 3 Modified wood was obtained in the same manner as in Example 1, except that heat curing was performed after the second liquid immersion treatment, and the subsequent impregnation treatment was not performed. Comparative Example 4 Modified wood was obtained in the same manner as in Example 1, except that after the second liquid immersion treatment, a third liquid immersion treatment was performed, and finally heat curing was performed. The modified wood obtained above was examined for its impregnation rate with insoluble and nonflammable inorganic substances, water resistance, and moisture resistance. The above inorganic substance impregnation rate is the weight ratio of insoluble, nonflammable inorganic substance impregnated to the weight of bone-dry wood. Regarding water resistance, water resistance A test (80℃, 1 hour hot water immersion → 60℃, 2 hours drying → After soaking in hot water at 80°C for 1 hour → drying at 60°C for 2 hours), the wood was kept in an absolutely dry state and the weight loss rate was examined. If it was less than 3%, it was ○, and if it was more than 3%, it was △. It was evaluated as
Moisture resistance: 60℃, 90%RH, 48 hours → 20℃, 65%
RH, 24 hours → -20℃, 24 hours → 20℃, 65%RH,
After conducting a 24-hour moisture resistance test, keep it in an absolutely dry state and check the weight loss rate. If this is 5% or less, 〇,
When it exceeded 5%, it was evaluated as △. The above results are also 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によれば、一
層高度な耐水性および耐湿性を備えた改質木材を
効率よく得ることができる。同時に、この改質木
材は、難燃性、寸法安定性、防腐・防虫性、力学
的強度および外観等にも優れ、建材等として最適
な、高度な性能を備えている。
According to the method for producing modified wood according to the present invention, modified wood with even higher water resistance and moisture resistance can be efficiently obtained. At the same time, this modified wood has excellent flame retardancy, dimensional stability, antiseptic and insect repellent properties, mechanical strength, appearance, etc., and has advanced performance that makes it ideal as a building material.

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
以上の水溶性無機物水溶液を個々に含浸させて木
材組織内に同不溶性不燃性無機物を生成・定着さ
せる改質木材の製法において、前記2種以上の水
溶性無機物水溶液の個々の含浸処理を終えたのち
に養生処理を行い、さらに前記2種以上の水溶性
無機物水溶液の個々の含浸処理の少なくとも一部
の含浸処理を行うことを特徴とする改質木材の製
法。 2 養生処理が物理的刺激を加えることにより行
われるものであつて、同物理的刺激が、超音波振
動、マイクロ波加熱、加圧および加温のうちの少
なくとも1種である請求項1記載の改質木材の製
法。
[Scope of Claims] 1. Raw material wood to be modified is individually impregnated with an aqueous solution of two or more water-soluble inorganic substances that produce insoluble non-flammable inorganic substances when mixed, so that the same insoluble non-flammable inorganic substances are produced within the wood structure. In the method for producing modified wood that generates and fixes inorganic substances, curing treatment is performed after completing the individual impregnation treatments of the two or more types of water-soluble inorganic aqueous solutions, and then the individual impregnation treatments of the two or more types of water-soluble inorganic aqueous solutions are performed. A method for producing modified wood, which comprises performing at least part of an impregnation treatment. 2. The curing treatment according to claim 1, wherein the curing treatment is performed by applying a physical stimulus, and the physical stimulus is at least one of ultrasonic vibration, microwave heating, pressurization, and heating. Process for producing modified wood.
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