JPS62144902A - 改質木材の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、建材等に用いられる改質木材の製法に関す
る。

〔背景技術〕

木材に難燃性、防腐・防虫性および寸法安定性を付与す
るため、木材に不溶性不燃性無機物を含ませるようにす
る方法が開発されている。

木材の難燃化についてつぎに説明する。

木材に難燃性を付与するための処理法として、種々の方
法がある。難燃化のメカニズムから分類すると、だいた
い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 木材に水に不溶性の不燃性無機物を含ませることとすれ
ば、前記（ａ）のほか、不溶性不燃性無機物の種類によ
っては、（ｂｌ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。

（ａｌ、　（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の重量配合比で
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、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
を含んでおれば、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。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、寸法安定効果が得ら
れる。固定物質として、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、不溶性不燃性無機物を普通の状態で水に分散さ
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
い部分はビットメンプランであるが、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、ピットメンプランの空隙径よ
りもかなり大きいからである。

そこで、不溶性不燃性無機物を木材中まで固定する方法
として、不溶性不燃性無機物の超微粒子を用いる第１の
方法、あるいは、不溶性不燃性無機物を化学的に木材中
に生成させる第２の方法等が開発されている。第１の方
法は、たとえば、不溶性不燃性無機物の超微粒子を分散
させた溶液内に木材（飽水処理木材）を浸し、超微粒子
を木材中に物理的に含浸（拡散）させるといった方法で
ある。第２の方法は、混合することにより不溶性不燃性
無機物を生じさせる複数種類の水溶性無機物水溶液を順
に木材に含浸させることにより木材中に不溶性不燃性無
機物を生成させるといった方法である。

これらの方法により、不溶性不燃性無機物を木材中に含
ませるようにすれば、木材の難燃化、防腐・防虫化およ
び寸法安定化をはかることができる。

しかしながら、前記第１および第２の方法で得られる改
質木材には耐水性が悪いという問題があった。すなわち
、第１の方法により得られる改質木材は、一旦乾燥させ
たのち、水に再浸漬すると、木材Ｍｉ繊織外ある超微超
粒子の一部が水中へ放出されてしまう。したがって、耐
水性が悪く、雨水に当たる等すると難燃性等の性能が低
下してしまうのである。第２の方法により得られる改質
木材は、一般に、主生成物の不溶性不燃性無機物のほか
、副生成物、未反応物も多く含む。副生成物、未反応物
の中には、不燃性の無機物であって、木材の難燃化効果
の向上に寄与するものがあることが多いが、水に可溶性
であることも多い。したがって、この改質木材も雨水に
当たる等すると難燃性等の性能が低下してしまい、耐水
性が悪いことが多いのである。改質木材中の水に可溶性
の成分をあらかじめ水に溶出させておくようにすれば、
難燃性の低下は起こらないが、これでは、改質木材の難
燃性がはじめから低いものとなってしまうことが多い。

水に可溶性の成分のうち、難燃効果向上に寄与するもの
はできるだけ木材中に残しておく方が都合がよいのであ
る。

〔発明の目的〕

この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであっ
て、優れた難燃性、防腐・防虫性および寸法安定性を有
するとともに耐水性にも優れたものを得ることができる
改質木材の製法を提供することを目的としている。

〔発明の開示〕

前記のような目的を達成するため、発明者らは研究を重
ねた。その結果、木材中に含ませた不燃性無機物を固定
化剤により固定して、不燃性無機物の脱落を妨げるよう
にすればよいということを見出し、ここにこの発明を完
成した。

したがって、この発明は、不燃性無機物を含む木材に固
定化剤を含ませて、前記不燃性無機物の水による脱落を
固定化剤により妨げるようにする改質木材の製法をその
要旨としている。

以下に、この発明の詳細な説明する。

この発明では、不燃性無機物を含む木材を用いる。この
木材は、たとえば、つぎのようにしてつくることができ
る。原材料の木材としては、原木丸太、製材品、スライ
ス単板１合板等があげられ、種類は特に限定されない。

まず、水に不溶性の不燃性無機物の超微粒子が水に分散
された分散液中に木材を浸し、超微粒子を木材中に分散
させる。ここで、水に不溶性とは全く溶けないというこ
とではなく、水に溶けにくい場合も含む。そして、木材
中（組織内まで）に超微粒子を含ませる。

超微粒子としては、たとえば、二酸化ケイ素、炭酸カル
シウム、酸化アルミニウム、酸化チタニウム等からなる
群の中から選ばれた少な（とも１種が用いられる。また
、つぎのようにしてつくることもできる。すなわち、混
合することにより、不溶性不燃性無機物を生じさせる複
数の水溶性無機物水溶液を順に木材に含浸させる。そし
て、各水溶液に含まれているイオン同志を反応させる等
して木材中に不溶性不燃性無機物を生成させる。具体的
には、たとえば、■　Ｃａ　Ｃ１ｚの水溶液と、Ｎ　ａ
　ＯＨでｐＨ９に調整したＮａ　３　Ｐ　Ｏ４の水溶液
とを順に木材に含浸させ、木材中にヒドロキシアパタイ
ト　（Ｃａ＋ｏ　（ＰＯ４）ｈ　　（ＯＨ）ｔ　）を生
成させる。ヒドロキシアパタイトはリン酸成分を含むの
で難燃化効果が高い。■　ＣａＣ１ｇの水溶液と、Ｎａ
ＯＨでｐＨ９に調整したＮａ３ＰＯ４およびＮａＣ１の
水溶液とを順に木材に含浸させ、木材中にヒドロキシア
パタイトおよびクロロアパタイト　（Ｃａ＋ｏ　（ＰＯ
４）６　Ｃ１ｇ　）を生成させる。クロロアパタイトは
リン酸成分およびハロゲンを含むので難燃化効果が高い
。■　ＢａＣ１，の水溶液と、ＮａＯＨでｐＨ９に調整
したＮａｓ　ＰＯ４＋　Ｈ３ＢＯ３の水溶液とを順に木
材に含浸させ、木材中にＢａ１ｏ　（ＰＯ４）　ｓ　　
（ＢＯ３）を生成させる。得られる無機化合物は、リン
酸成分およびホウ酸成分を含むので難燃化効果が高い。

このような不燃性無機物を含む木材に対して固定化剤を
含ませ、不燃性無機物の水による脱落、すなわち、木材
組織外にある（組織内に未定着）不燃性無機物の微粒子
あるいは水可溶性の不燃性無機物等、水により脱落する
恐れの多い未定着の不燃性無機物が水により脱落するの
を妨げるようにする。できれば、木材中にほぼ永久的に
定着させるようにする。固定化剤は、未定着の不燃性無
機物を包み込んだかたちで木材組織と良好な密着性を保
てる物質であって、たとえば、シリカゾル、リチウムシ
リケート、エチルシリケート等が用いられる。２種以上
の固定化剤が併用されるようであってもよい。普通、シ
リカゾルおよびリチウムシリケートは、乾燥等により固
化させ、エチルシリケートは硬化させる。

このようにして得られた改質木材は、内部に不燃性無機
物を含むので優れた難燃性、防腐・防虫性および寸法安
定性を有する。そのうえ、不燃性無機物の水による脱落
が妨げられるので耐水性も高く、前記性能が長期にわた
って維持されるものとなっている。

なお、前記の説明では、水に不溶性の不燃性無機物のみ
あるいはこれを主として含ませるようにした木材を用い
るようにしているが、水溶性の不燃性無機物のみあるい
はこれを主として含ませるようにした木材を用いる場合
もありうる。水溶性不燃性無機物であっても、木材の難
燃性、防腐・防虫性および寸法安定性を向上させること
が可能であり、その水による脱落を固定化剤により妨げ
ることも可能であるからである。

つぎに、実施例について説明する。

（実施例１） マツ、スギおよびブナ材の２鶴厚ロータリー単板を、そ
れぞれ、水中に浸漬した。そして、２０〜３０＋ｕＨｇ
程度に減圧し、２４時間放置して各単板を飽水させた。

つぎに、得られた各飽水木材を７０℃のＣａＣ１ｇ　　
”　８Ｈ！　Ｏ中に５時間浸漬し、さらに、Ｎａ５ＰＯ
４の４０％水溶液をＮａＯＨでｐＨ９に調整するととも
に７０℃とした処理液に浸漬した。各木材を乾燥したの
ち、市販のシリカゾル（粒子径０．０１〜０．０３μｍ
、固形分濃度３０重量％）を減圧含浸した。つぎに、乾
燥を行い３種類の改質木材を得た。３種類の改質木材は
いずれも木材絶乾重量１００に対して６ｏの重量増とな
り、６０の重量増のうち、２０がシリカ成分で、残りが
主生成物のヒドロキシアパタイト、副生成物のＮａＣ１
等および未反応物のＮａ５Ｐ０４等であった。

得られた改質木材は、いずれも、優れた難燃性、防腐・
防虫性および寸法安定性を有していた。

そして、改質木材を水洗したところ、重量減はほとんど
見られず、優れた難燃性、防腐・防虫性および寸法安定
性が保たれ、耐水性が非常に優れていた。

（実施例２） 実施例１と同じようにして３種類の飽水木材をつくった
。つぎに各飽水木材を７０℃のＣａＣｌ２　・８Ｈ２０
中に５時間浸漬し、さらに、Ｎａ３ＰＯ４とＮａＣ１の
７０℃飽和水溶液をＮａＯＨでｐＨ９に調整した処理液
中に８時間浸漬した。

各木材を乾燥したのち、実施例１と同じようにしてシリ
カゾルを減圧含浸した。つぎに、乾燥を行い３種類の改
質木材を得た。３種類の改質木材はいずれも木材絶乾重
量１００に対して８０の重量増となり、８０重量増のう
ち、２０がシリカ成分であった。また、反応の主生成物
はヒドロキシアパタイトおよびクロロアパタイトであっ
た。

得られた改質木材は、いずれも、優れた難燃性、防腐・
防虫性および寸法安定性を有していた。

そして、改質木材を水洗したところ、重量減はほとんど
見られず、優れた難燃性、防腐・防虫性および寸法安定
性が保たれ、耐水性が非常に優れていた。

（実施例３） 実施例１と同じようにして３種類の飽水木材をつくった
。つぎに各飽水木材をＢａＣ１ｚの７０℃飽和水溶液中
に５時間浸漬し、さらに、Ｎａ３ＰＯ４とＨ，ＢＯ，の
７０”Ｃ飽和水溶液をＮａＯＨでｐＨ９に調整した処理
液中に８時間浸漬した。各木材を乾燥したのち、実施例
１と同じようにしてシリカゾルを減圧含浸した。つぎに
、乾燥を行い３種類の改質木材を得た。３種類の改質木
材はいずれも木材絶乾型ｆｆ１ｌｏｏに対して５０重量
増となり、５０重量増のうち、２０がシリカ成分であっ
た。また、反応の主生成物はＢａ、。（ＰＯ４）　ｓ　
　（ＢＯ３）であった。

得られた改質木材は、いずれも、低比重ながら、優れた
難燃性、防腐・防虫性および寸法安定性を有していた。

そして、改質木材を水洗したところ、重ｉｔｓはほとん
ど見られず、優れた難燃性。

防腐・防虫性および寸法安定性が保たれ、耐水性が非常
に優れていた。

（実施例４） シリカゾルに代えて、市販のリチウムシリケート（Ｓｉ
Ｏ，２０重量％、ＬｉＯ２，２重量％含有の無色透明水
溶液）を用いるようにし、実施例１と同じようにして３
種類の改質木材をつくった。

得られた改質木材は、いずれも、実施例１で得られたも
のと同様、優れた難燃性、防腐・防虫性および寸法安定
性を有しており、水洗による重量減がほとんどみられず
（水溶出＃Ｏ重量％）、耐水性も非常に優れていた。

（実施例５） シリカゾルに代えて、エチルシリケート（触媒ＨＣＩ）
を用いるようにし、これを木材に含浸させたのち硬化さ
せるようにしたほかは、実施例１と同じようにして３種
類の改質木材をつくった。

得られた改質木材は、いずれも、実施例１で得られたも
のと同様、優れた難燃性、防腐・防虫性および寸法安定
性を有しており、水洗による重量減がほとんどみられず
（水溶出′＝ＩＯ重量％）、耐水性も非常に優れていた
。

〔発明の効果〕

この発明にかかる改質木材の製法は、不燃性無機物を含
む木材に固定化剤を含ませて、前記不燃性無機物の水に
よる脱落を固定化剤により妨げるようにするので、優れ
た難燃性、防腐・防虫性および、°寸法安定性を有する
とともに耐水性にも優れた改質木材を得ることができる
。

代理人　弁理士　　松　本　武　彦 司りげ静甫正書輸鋤 ９６１年３月１１日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）不燃性無機物を含む木材に固定化剤を含ませて、
   前記不燃性無機物の水による脱落を固定化剤により妨げ
   るようにする改質木材の製法。
2. （２）固定化剤が、シリカゾル、リチウムシリケートお
   よびエチルシリケートからなる群の中から選ばれた少な
   くとも１種である特許請求の範囲第１項記載の改質木材
   の製法。