JPH0860764A - 難燃性の配向ストランドボード構造部材 - Google Patents

難燃性の配向ストランドボード構造部材

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JPH0860764A JP7134243A JP13424395A JPH0860764A JP H0860764 A JPH0860764 A JP H0860764A JP 7134243 A JP7134243 A JP 7134243A JP 13424395 A JP13424395 A JP 13424395A JP H0860764 A JPH0860764 A JP H0860764A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 難燃性の木製構造部材、例えば木製小梁壁
板、屋外または屋内壁板を提供する。 【構成】 樹脂被覆された木材ストランドのマットを熱
圧縮することにより形成され、膨脹可能なグラファイト
粒子が含有している、配向したストランドボードの板で
あって、前記板が、樹脂接着された木材ストランドから
なる、対向する側面を有するコア、および前記コアの各
側面上にある樹脂接着された木材ストランドからなる被
覆層を含んでおり、前記被覆層のそれぞれが、その中に
分散した１〜２０重量％の膨脹可能なグラファイト粒子
を含み、前記コアが膨脹可能なグラファイトを含まない
ことを特徴とする、構造部材。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、膨脹可能なグラファイ
ト粒子を含む外側層および膨脹可能なグラファイトを含
まないコア層を有する配向ストランドボード（ＯＳＢ）
からなる難燃性の木製構造部材、例えば木製小梁、壁
板、屋外または屋内壁板、等に関する。
【０００２】
【従来の技術】１９９３年１１月のStructural Board A
ssociation(SBA) 会報に記載されている様な配向ストラ
ンドボード（ＯＳＢ）は、例えばアスペン、ポプラ、南
部黄色松の様な硬材の、丸太を木目方向に薄切りするこ
とにより形成された、縦方向に伸びたストランドからな
る。薄切りした後、ストランドを乾燥させ、ワックスお
よび防水結合剤、すなわち接着剤、通常はフェノール性
樹脂、と混合し、幾つかの層からなるゆるいマットに形
成する。次いで、このマットを高温圧縮し、木材ストラ
ンドを一つに結合させ、構造用途に適した緻密な板を形
成する。
【０００３】市販されている代表的なＯＳＢ構造板は、
縦方向に整列した表面層により両側を覆われ、接着され
た、これと交差する様に整列した層のコアを含んでな
る。この構造により、板の強度および剛性が強化され
る。その様なＯＳＢ構造部材に対する需要は、Panel Wo
rld 、１９９３年１１月号、９〜１２頁に記載されてい
る様に、益々伸びているが、そこでは難燃性ＯＳＢの製
造はまだ完全ではないことも記載されている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の難燃性ＯＳＢ構
造部材は、接着剤で被覆し、配向させ、一つに接着した
木材ストランドのコアを含んでおり、このコアが、高温
圧縮の際に一対の、接着剤被覆し、配向させた木材スト
ランドの被覆外側層に結合している。該被覆外側層のそ
れぞれは、１〜１０重量％の膨脹可能なグラファイトを
含み、前記コアは膨脹可能なグラファイトを含まず、コ
アの体積は構造部材の体積の４０〜６０％である。そし
て、構造部材を外部の火炎に露出すると、外側被覆層中
の膨脹可能なグラファイト粒子が泡沸し、体積が増加
し、コアに隣接して細長く膨脹した、コアを覆うグラフ
ァイトの接着性層を形成し、その下にあるコア層に対し
て火炎バリヤーを形成する。
【０００５】以下に、本発明を詳細に説明する。グラフ
ァイトは、原子が平らな層状の面内で結合し、それらの
面同士が弱く結合した、炭素の結晶形である。天然グラ
ファイトフレークの様なグラファイトの粒子を挿入物(i
ntercalant) 、例えば硫酸や硝酸の溶液、で処理するこ
とにより、グラファイトの結晶構造が反応してグラファ
イトと挿入物の化合物を形成する。この処理した、挿入
されたグラファイト粒子は、“熱膨張性グラファイト”
と呼ばれ、市販されている。高温にさらすことにより、
挿入剤処理されたグラファイト粒子は泡沸を起こし、寸
法がＣ方向、すなわちグラファイトの結晶面に対して直
角方向、でアコーディオンの様に、その本来の体積の８
０倍以上も膨脹する。剥離した、すなわち膨脹したグラ
ファイト粒子は細長い外観を呈し、したがって一般的に
ウォーム（虫）と呼ばれる。
【０００６】膨脹可能なグラファイト粒子の一般的な製
造方法は、Shane らにより、ここに参考として含める米
国特許第３，４０４，０６１号明細書に開示されてい
る。この方法の代表的な実施態様では、天然グラファイ
トフレークを、酸化剤、例えば硝酸と硫酸の混合物を含
む溶液中に分散させることにより、フレークを挿入剤処
理している。挿入剤溶液は、酸化剤およびこの分野で公
知の他の挿入剤を含む。例としては、硝酸、塩素酸カリ
ウム、クロム酸、過マンガン酸カリウム、クロム酸カリ
ウム、二クロム酸カリウム、過塩素酸、等を含む溶液、
または混合物、例えば濃硝酸と塩素酸塩、クロム酸とリ
ン酸、硫酸と硝酸、または強有機酸、例えばトリフルオ
ロ酢酸、およびその有機酸に可溶な強酸化剤の混合物の
様な、酸化剤および酸化性混合物を含む挿入剤がある。
【０００７】好ましい挿入剤は、硫酸、または硫酸とリ
ン酸、および酸化剤、例えば硝酸、過塩素酸、クロム
酸、過マンガン酸カリウム、過酸化水素、ヨウ素酸また
は過ヨウ素酸、等の混合物の溶液である。好ましい訳で
はないが、挿入剤溶液は、塩化第二鉄、および硫酸と混
合した塩化第二鉄、の様な金属ハロゲン化物、または臭
素と硫酸の溶液または臭素の有機溶剤溶液の様なハロゲ
ン化物を含むことができる。
【０００８】フレークを挿入剤処理した後、過剰の溶液
をフレークから除去し、水洗し、乾燥させた後、挿入剤
処理したグラファイトは火炎に数秒間露出しただけで膨
脹可能になる。好ましい市販されている膨脹可能なグラ
ファイトフレーク製品は、UCAR Carbon Company Inc.か
ら市販のTG-317である。この材料は泡沸“開始”温度が
２４０℃と比較的低いので、２４０℃の温度に数秒間露
出しただけで剥離し始める。
【０００９】膨脹可能なグラファイトの膨脹は、熱伝導
性を下げ、難燃性を与える特性を有することが分かって
いる（米国特許第５，１７６，８６３号明細書および米
国特許第３，５７４，６４４号明細書参照）。
【００１０】本発明の特別な実施態様では、図１、２お
よび図３に関して、木製ＯＳＢ構造部材１０は木製トラ
ス２０のウェブを形成し、例えば板材またはＯＳＢから
適当に製造されたフランジ３０、４０を含み、それらの
フランジは、フェノール性樹脂で形成された隅肉５０で
ウェブ１０に接続されている。使用の際、一般的に、ウ
ェブ１０およびその下にあるフランジ４０により支持さ
れたフランジ３０に力７０が作用する。ウェブ１０の剛
性および強度特性が非常に重要であり、ウェブ１０の本
質的な一体性の維持が不可欠であることが分かる。
【００１１】本発明では、ウェブ１０は良く知られた商
業的な技術により形成された木製ＯＳＢパネルの形態で
あり、配向した木材ストランド１３０のコア１００、お
よびそのコア１００の対向する平らで平行な側面１０
１、１０３に接着した、１１２、１２２で示す、やはり
配向した木材ストランドからなる外側被覆層１１０、１
２０を含む。
【００１２】コア１００は、図２に示す様に、この分野
で公知の技術により、外側層１１０、１２０の縦方向に
整列したストランドと交差する様に整列したストランド
から形成されている。外側層１１０、１２０に使用する
木材のストランドのバッチは、通常、ワックス（約１重
量％）と混合し、木材ストランドを被覆するための約２
〜８重量％の量の液体フェノール性樹脂を加え、および
本発明により、約１〜２０重量％、好ましくは８〜１０
重量％の膨脹可能なグラファイト粒子１２５（５０〜１
００メッシュの大きさが適当である）を樹脂被覆した木
材ストランドのバッチに加え、混合する。得られた粘着
性の材料の一部は、最終的にＯＳＢ板の外側層となる配
向した木材ストランドの第一のマットを形成する。
【００１３】コア１００に使用する別の木材ストランド
バッチは、通常、ワックス（約１重量％）および好まし
くはイソシアネート樹脂（約１〜３重量％）と混合して
木材ストランドを被覆するが、この樹脂被覆したストラ
ンドには膨脹可能なグラファイト粒子は含有しない。膨
脹可能なグラファイトを含まないこのバッチの一部を第
一マットの上に置き、最終的にＯＳＢ板のコアとなる配
向した木材ストランドの第二マットを形成する。膨脹可
能なグラファイト粒子を含むバッチの別の部分をコアマ
ット上に置き、最終的にＯＳＢ板の外側層となる配向し
た木材ストランドの第三のマットを形成する。
【００１４】前記の隣接し、同じ広がりを有する第一、
第二および第三のマットのそれぞれの厚さは、コアマッ
トの厚さが総厚の４０〜６０％を占め、外側層のマット
は本質的に同じであり、総厚の２０〜３０％になる様な
厚さである。この３層マットを熱圧縮し、コアおよび外
側層の厚さが上記と同じ関係にある、板の形の、硬い、
緻密な構造部材を形成する。膨脹可能なグラファイト粒
子の予期せぬ泡沸を避けるために、熱圧縮の温度は２１
８℃以下、好ましくは１９５℃で、圧力は２００〜５０
０ psiである。
【００１５】使用の際は、こうして形成された板を所望
の大きさに裁断し、図１に示す様な木製トラス２０用の
ウェブ１０、または他の望ましい形状部材を形成する。
ウェブ１０の板を外部の火炎１４０にさらすと、層１１
０、１２０の最も外側の部分にある膨脹可能なグラファ
イト粒子が急速に泡沸し、体積が約８０倍以上に膨脹
し、コア１００のための膨脹したグラファイトの細長い
芋虫状の被覆層１５０を形成する。この層は図４に示す
様に層１１０の、火炎バリヤーとして作用する最も内側
の部分をも覆うことができる。膨脹したグラファイトの
層１５０は粘着性が強い。膨脹したグラファイト層１５
０は層１１０の最も内側の部分を冷却するので、この部
分は変形せず、ある程度の膨脹していない粒子をなお含
む。こうして、外側層１１０、１２０の木材ストランド
１１２´、１２２´の一部がひどく燃えても、あるいは
炭になっても、膨脹したグラファイトの層１５０はコア
１００を覆っている。
【００１６】本発明では、フェノール性樹脂が木材スト
ランドと膨脹可能なグラファイト粒子を効果的に結合す
るので、フェノール性樹脂を外側層のストランドと共に
使用する。より容易に硬化し得るイソシアネート樹脂
は、グラファイトが存在しないコアのストランドバッチ
に使用する。しかし、コアのストランドバッチもフェノ
ール性樹脂を使用し、接着系をすべてフェノール性にす
ることもできる。
【００１７】
【実施例】以下に、本発明を実施例により説明する。下
記の成分を混合することによりＯＳＢ板の外側層用の試
験バッチを形成し、図２および図３に示す種類の板を形
成する。 ３、５、７．５および１０重量％の膨脹可能なグラファ
イト粒子（６０メッシュサイズのフレーク）−UCAR Car
bonCompany Inc.製 ４〜７重量％の液体フェノール性樹脂 １重量％のワックス ０．０３〜０．０９重量％のＭｇＯ 残りはアスペンストランド（湿分＝７％）
【００１８】別の、ＯＳＢ板のコア用のグラファイトを
含まないバッチ、およびグラファイトを含まない比較板
に使用するバッチを下記の成分を混合して製造した。 ９６．８重量％のアスペンストランド（湿分＝７％） ２．２重量％のイソシアネート樹脂 １重量％のワックス
【００１９】これらのバッチを使用して３層マットを形
成し、コア厚が総厚の５０％であり、２つの外側層がそ
れぞれ総厚の２５％である、7/16インチ厚のＯＳＢ板に
熱圧縮した。熱圧縮条件は３５０ psi、１９５℃で５分
間であった。得られた板は、密度が３９ポンド／立方フ
ィートであった。
【００２０】３層ＯＳＢ板の試料（３-7/8インチｘ２３
-7/8インチｘ7/16インチ厚）および同様の大きさの比較
板を、ＡＳＴＭ Ｄ３８０６−９０ａに準じて、２フィ
ート長のトンネル中で火炎の広がりについて試験した。
その結果を、表１に示す。
【００２１】 表 １ 材料 火炎広がり係数（ＦＳＩ） 標準ＯＳＢ（膨脹性グラファイトなし）−比較 ９４ 外側層中に３％膨脹性グラファイト ６５ 外側層中に５％膨脹性グラファイト ５４ 外側層中に７．５％膨脹性グラファイト ４６外側層中に１０％膨脹性グラファイト ３１ クラスＡ（最良）：０〜２５ クラスＢ：２６〜７５ クラスＣ：７５以上
【００２２】グラファイト含有試験試料のコアは試験に
より影響を受けず、これらの試料は図４の１５０で示さ
れる様に細長い膨脹グラファイトの層により覆われ、ク
ラスＢの区分に入っていた。本発明の最良の試料の機械
的特性は、本質的に影響を受けていなかった。膨脹可能
なグラファイトを含まない比較試料は、クラスＣ、すな
わち難燃性用途には認定されなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の難燃性構造部材を含む木製小梁の立面
図。
【図２】図１に示す小梁のウェブの全体図。
【図３】図１に示す難燃性構造部材の一部の拡大図。
【図４】図３の、火炎に露出した後の部分を示す図。
【符号の説明】
１０ 木製ＯＳＢ構造部材（パネル） ２０ 木製トラス ３０，４０ フランジ ５０ 隅肉 ７０ 力 １００ 木製配向ストランドのコア １０１，１０３ 側面 １１０，１１２，１２０，１２２ 外側被覆層 １２５ グラファイト粒子 １３０ 配向した木製ストランド １４０ 火炎 １５０ 膨張グラファイト層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン、ジェフリー、ウェッツラ アメリカ合衆国オハイオ州、グレン、ウッ ドブリッジ、341 (72)発明者 ブライアン、マクネル、フォード アメリカ合衆国イリノイ州、グレイスレイ ク、ハーベイ、421

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】樹脂被覆された木材ストランドのマットを
    熱圧縮することにより形成され、膨脹可能なグラファイ
    ト粒子が含有している、配向したストランドボードの板
    であって、 前記板が、樹脂接着された木材ストランドからなる、対
    向する側面を有するコア、および前記コアの各側面上に
    ある樹脂接着された木材ストランドからなる被覆層を含
    んでおり、前記被覆層のそれぞれが、その中に分散した
    １〜２０重量％の膨脹可能なグラファイト粒子を含み、
    前記コアが膨脹可能なグラファイトを含まないことを特
    徴とする、配向ストランドボード構造部材。
  2. 【請求項２】被覆層のそれぞれが８〜１０重量％の膨脹
    可能なグラファイトを含むことを特徴とする、請求項１
    に記載の構造部材。
  3. 【請求項３】膨脹可能なグラファイトを含まないコアの
    厚さが、板の厚さの４０〜６０％であることを特徴とす
    る、請求項１に記載の構造部材。
  4. 【請求項４】各被覆層が同じ厚さを有することを特徴と
    する、請求項３に記載の構造部材。
JP7134243A 1994-07-29 1995-05-31 難燃性の配向ストランドボード構造部材 Expired - Fee Related JP2891899B2 (ja)

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