JPH0657402B2

JPH0657402B2 - 改質木材の製法

Info

Publication number: JPH0657402B2
Application number: JP30672386A
Authority: JP
Inventors: 宏明碓氷; 正三平尾; 義弘太田; 隆中井; 博之石川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-12-23
Filing date: 1986-12-23
Publication date: 1994-08-03
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: JPS63159006A

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〕

寸法安定性，難燃性（防火性），防腐・防虫性を木材に
付与して改質木材を得る方法として、木材中で水溶性の
無機物イオン同志の反応を行い、水に不溶性かつ不燃性
の無機物を生成させる方法が開発されている。

つぎに、木材の難燃化処理、防腐・防虫処理および寸法
安定化処理について説明する。

木材の難燃化処理法は種々あるが、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、無機物の種類によっては、(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
性の材料であっても、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の重合配合比で混合し、板
状に成形したものであって、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。したがって、不溶性不燃性
無機物がリン酸成分あるいはホウ酸成分を含む場合は、
このメカニズムによる難燃効果が得られる。(c)は、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。したがって、不
溶性不燃性無機物がハロゲンを含んでおれば、このメカ
ニズムによる難燃効果が得られる。

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
あっても良い。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、虫につい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。したがって、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。したがって、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るべき経路の内、最
も狭い部分はピッ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、従来の改質木材の製法においては、一般に、Ｂ
ａあるいはＣａ等のカチオンを含む処理液と、ＰＯ_４，
ＢＯ_３，ＣＯ_３，ＯＨ等のアニオンを含む処理液を順に
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ようにしてい
た。

しかしながら、発明者らが調べたところ、つぎのような
ことがわかった。

すなわち、処理液中の、不溶性不燃性無機物の生成に関
与するイオンの濃度によっては、不溶性不燃性無機物
が、木材内ばかりでなく、木材表面あるいは処理液中で
も生成することがある。その場合、不溶性不燃性無機物
が木材表面に付着するため、木質感が失われ、外観が悪
くなるという問題があるということである。

また、Ｂａカチオンを用いた場合、Ｂａカチオンは溶解
度があまり大きくないので、高濃度の処理液をつくるこ
とができない。そのため、木材内に多量に含ませること
ができず、不溶性不燃性無機物を木材中に多量に含ませ
ることができないという問題があるということ。一方、
Ｃａカチオンを用いた場合、Ｃａを含む不溶性不燃性無
機物は、防火性能の点が充分満足できないという問題が
あるということである。

〔発明の目的〕

この発明は前記のような問題を解決するためになされた
ものであって、難燃性等の性能に優れるばかりでなく、
表面の木質感が保たれ、外観が良いものを得ることので
きる改質木材の製法を提供することを第１の目的とし、
表面の木質感が保たれ、外観が良いとともに、多量の不
溶性不燃性無機物を含むため、難燃性が非常に優れ、防
腐・防虫性および寸法安定性も充分に満足できるものを
得ることのできる改質木材の製法を提供することを第２
の目的としている。

〔発明の開示〕

発明者らは、前記のような目的を達成するため検討を重
ねた。その結果、以下のことを実験で確認して、この発
明を完成した。

すなわち、最終に含浸させる処理液中の、不溶性不燃性
無機物の生成に関与するイオンのモル濃度を、その先に
含浸させる処理液中の、不溶性不燃性無機物の生成に関
与するイオンのモル濃度よりも高くするようにすれば、
不溶性不燃性無機物の生成が主に木材内で進み、木材表
面あるいは処理液中での不溶性不燃性無機物の生成が抑
えられるため、木材表面への不溶性不燃性無機物の付着
が少なくなるので、表面の木質感が保たれるということ
である。

さらに、不溶性不燃性無機物を生成しうる種々のカチオ
ンのうち、Ｚｎカチオンを用いるようにすれば、Ｚｎカ
チオンは溶解度が高いため、高濃度の処理液をつくるこ
とができるので、木材内に多量の不溶性不燃性無機物を
含ませることが可能になるということである。

したがって、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改質木材の製法で
あって、最終に含浸させる処理液中の、不溶性不燃性無
機物の生成に関与するイオンのモル濃度が、その先に含
浸させる処理液中の、不溶性不燃性無機物の生成に関与
するイオンのモル濃度よりも高くなっていることを特徴
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第１の処理液と第２の処理液との組
み合わせを用いる。第１の処理液は、不溶性不燃性無機
物の生成に関与するカチオンを含む処理液（カチオン含
有処理液）である。第２の処理液は、不溶性不燃性無機
物の生成に関与するアニオンを含む処理液（アニオン含
有処理液）である。第１の処理液は、改質木材の性能の
向上といった目的のため、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好ましい。これらのカチオンのう
ち、少なくともＺｎカチオンを含むものがさらに好まし
い。前述したように、Ｚｎカチオンは溶解度が高いた
め、高濃度の処理液をつくることができるので、木材内
に多量の不溶性不燃性無機物を含ませることが可能にな
るからである。第２の処理液としては、たとえば、ＣＯ
_３，ＳＯ_４，ＰＯ_４，ＢＯ_３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好
ましい。第２の処理液としては、ＰＯ_４，ＢＯ_３アニオ
ンを含むものを用いるようにするのがさらに好ましい。
前記(b)のメカニズムによる効果が得られるからであ
る。第１の処理液は、たとえば、Ｍｇ，Ａｌ，Ｃａ，Ｚ
ｎあるいはＢａカチオン等のカチオンを含む水溶性無機
物（水溶性の塩）を水に溶解させることにより得ること
ができる。第２の処理液は、たとえば、ＣＯ_３，Ｓ
Ｏ_４，ＰＯ_４，ＢＯ_３あるいはＯＨアニオン等のアニオ
ンのうちの何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、Ｚｎカチオ
ンを生じさせる無機物としては、たとえば、ＺｎＣｌ_２
等があげられ、Ｍｇ，Ａｌ，Ｃａ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、ＭｇＣｌ_２，
ＭｇＢｒ_２，ＭｇＳＯ_４・Ｈ_２Ｏ，Ｍｇ（ＮＯ_３）_２・
６Ｈ_２Ｏ，ＡｌＣｌ_３，ＡｌＢｒ_３，Ａｌ_２（ＳＯ_４）
_３，Ａｌ（ＮＯ_３）_３・９Ｈ_２Ｏ，ＣａＣｌ_２，ＣａＢ
ｒ_２，Ｃａ（ＮＯ_３）_２，ＢａＣｌ_２・２Ｈ_２Ｏ，Ｂａ
Ｂｒ_２，Ｂａ（ＮＯ_３）_２等があげられる。Ｚｎカチオ
ンを生じさせる無機物としては、ＺｎＣｌ_２等のハロゲ
ンを含むものを用いるようにするとよい。木材中に残存
したハロゲンにより、前記(c)のメカニズムによる効果
が期待できるからである。また、ＺｎＣｌ_２を用いるよ
うにすると、寸法安定性の向上効果も期待できる。水に
溶解し、ＣＯ_３，ＳＯ_４，ＰＯ_４，ＢＯ_３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、Ｎａ
_２ＣＯ_３，（ＮＨ_４）_２ＣＯ_３，Ｈ_２ＳＯ_４，Ｎａ_２Ｓ
Ｏ_４，（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４，Ｈ_３ＰＯ_４，Ｎａ_２ＨＰＯ
_４，（ＮＨ_４）_２ＨＰＯ_４，Ｈ_３ＢＯ_３，ＮａＢＯ_２，
ＮＨ_４ＢＯ_２等があげられる。第１の処理液の具体例と
しては、たとえば、ＺｎＣｌ_２を単独で含むもの、Ｚｎ
Ｃｌ_２およびＢａＣｌ_２・２Ｈ_２Ｏを含むもの、ＺｎＣ
ｌ_２およびＣａＣｌ_２を含むもの、ＺｎＣｌ_２およびＨ
_３ＢＯ_３を含むもの、ＺｎＣｌ_２，ＢａＣｌ_２およびＨ
_３ＢＯ_３を含むもの等があげられる。第２の処理液の具
体例としては、たとえば、（ＮＨ_４）_２ＨＰＯ_４を単独
で含むもの、（ＮＨ_４）_２ＨＯＰ_４およびＨ_３ＢＯ_３を
含むもの、Ｎａ_２ＨＰＯ_４およびＨ_３ＢＯ_３を含むも
の、（ＮＨ_４）_２ＨＰＯ_４およびＮａ_２Ｂ_４Ｏ_７・１０
Ｈ_２Ｏを含むもの等があげられる。

木材の処理は、第１および第２の処理液を順に木材中に
含浸させて、カチオンとアニオンとを反応させることに
より行う。含浸は、木材を処理液中に浸漬することによ
り行うとよい。しかし、これに限定されるものではな
い。第１および第２の処理液の含浸はどちらを先にする
ようであってもよい。

ただし、最終に含浸させる処理液中の、不溶性不燃性無
機物の生成に関与するイオンのモル濃度が、その先に含
浸させる処理液中の、不溶性不燃性無機物の生成に関与
するイオンのモル濃度よりも高くなるようにする。たと
えば、第１の処理液のつぎに第２の処理液を含浸させる
場合は、第２の処理液中のアニオンのモル濃度を、第１
の処理液中のカチオンのモル濃度よりも高くし、第２の
処理液のつぎに第１の処理液を含浸させる場合は、第１
の処理液中のカチオンのモル濃度を、第２の処理液中の
アニオンのモル濃度よりも高くする。具体的には１．５
倍以上とするのが好ましい。

要するに、この発明では、不溶性不燃性無機物の生成に
関与するイオンの濃度については、最終に含浸させる処
理液中のイオン濃度が、その先に含浸させる処理液中の
イオン濃度よりも高い限りは、最終の処理液よりも先に
含浸させる処理液同士の間のイオン濃度の高低は問わな
い。このとき用いられる第１および第２の処理液は、そ
れぞれ、同一種のものであっても、異種のものであって
も構わない。

前記のような第１および第２の処理液の含浸により木材
中に生成・定着する不溶性不燃性無機物としては、たと
えば、Ｚｎを含むものとしてリン酸亜鉛，・・・等があ
げられ、第１の処理液がＭｇ，Ａｌ，ＣａあるいはＢａ
カチオンを含む場合は、たとえば、リン酸マグネシウ
ム，リン酸カルシウム，リン酸バリウム，リン酸アルミ
ニウム，ホウ酸マグネシウム，炭酸マグネシウム，炭酸
カルシウム，炭酸バリウム，硫酸カルシウム，硫酸バリ
ウム，・・・等があげられる。

最終に含浸させる処理液中の、不溶性不燃性無機物の生
成に関与するイオンのモル濃度が、その先に含浸させる
処理液中の、不溶性不燃性無機物の生成に関与するイオ
ンのモル濃度よりも高くなるようにすると、不溶性不燃
性無機物の生成が主に木材中で進み、木材表面あるいは
処理液中での不溶性不燃性無機物の生成が抑えられるた
め、木材表面への不溶性不燃性無機物の付着が少なくな
る。そのため、木質感が保たれ、外観がよく、しかも難
燃性等の性能に優れた改質木材を得ることが可能にな
る。

さらに、第１の処理液（カチオン含有処理液）として、
少なくともＺｎカチオンを含むものを用いるようにする
と、不溶性不燃性無機物の含有量が多く、難燃性（防火
性）の非常に優れた改質木材を得ることが可能になる。
Ｚｎカチオンは溶解度が大きいので、高濃度の処理液を
つくることができるとともに、ＺｎＣｌ_２が木材の難燃
剤として使用することができるということからもわかる
ようにＺｎ自体の防火性が高いからである。また、木材
内に多量の不溶性不燃性無機物を含ませることができる
ので、従来と同様あるいはそれ以上に優れた防腐・防虫
性および寸法安定性等を備えた改質木材を得ることが可
能になる。

つぎに、実施例および比較例について説明する。

（実施例１）ブタ材の２mm厚ロータリー単板を、２０〜３０mmＨｇの
圧力下、水中に浸漬し、２４時間放置して飽水状態にし
た。得られた飽水木材を、第１表に示すイオン濃度で５
０℃の第１回処理液に２４時間浸漬したのち、木材表面
を水洗した。つぎに、第１表に示すイオン濃度で５０℃
の第２回処理液に２４時間浸漬したのち、木材表面を水
洗した。そして、乾燥を行って、改質木材を得た。

（実施例２〜５および比較例１〜３）第１表に示されている処理液を用いるようにしたほか
は、実施例１と同様にして処理を行い、改質木材を得
た。

実施例１〜５および比較例１〜３で得られた改質木材に
つき、外観，不溶性不燃性無機物の含浸率，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。外観は、改質木材（処理した木材）表面の薬剤の付
着の有無を調べることとした。含有率は、絶乾した木材
の重量に対する含浸量の比率を調べることとした。防火
性は、ＪＩＳＡ１３２１における難燃II級を◎、難
燃III級を△とし、その間を○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％）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、ほとんど減少のないも
のを◎、通常の木材と同様の場合を×、その間を○とし
た。

第１表より、実施例１〜５で得られた改質木材は、いず
れも、比較例１〜３で得られたものに比べて、不溶性不
燃性無機物の含有量が多く、防火性（難燃性）が優れ、
寸法安定性の改善率も高いことがわかる。また、実施例
１〜５で得られた改質木材は、いずれも、外観，および
防腐・防虫性が、比較例１〜３で得られたものと同程
度、あるいはそれ以上であったことがわかる。

〔発明の効果〕

この発明にかかる改質木材の製法によれば、難燃性等の
性能に優れるとともに、表面の木質感が保たれ、外観が
良い改質木材を得ることができる。

さらに、カチオン含有処理液として、少なくともＺｎを
含むものを用いた場合は、表面の木質感が保たれ外観が
良いばかりでなく、多量の不溶性不燃性無機物を含み、
しかも、難燃性が非常に優れ、防腐・防虫性および寸法
安定性も充分に満足できる改質木材を得ることができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中井隆大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者石川博之大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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改質木材の製法であって、最終
に含浸させる処理液中の、不溶性不燃性無機物の生成に
関与するイオンのモル濃度が、その先に含浸させる処理
液中の、不溶性不燃性無機物の生成に関与するイオンの
モル濃度よりも高くなっていることを特徴とする改質木
材の製法。
【請求項２】カチオン含有処理液が、Ｍｇ，Ａｌ，Ｃ
ａ，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、ＣＯ
_３，ＳＯ_４，ＰＯ_４，ＢＯ_３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。
【請求項３】カチオン含有処理液が少なくともＺｎカチ
オンを含む特許請求の範囲第１項または第２項記載の改
質木材の製法。