JPS63134202A - 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、木材組織内に無機物を定着させることによ
り、性能の優れた改質木材を製造する技術の分野に属す
る。

〔背景技術〕

天然の木材を改質して種々の特性を賦与し、あるいは改
善しようとする試みはこれまでも数多（なされてきた。

たとえば以下のような技術が知られている。

（１）　　木材の難燃化処理 木材の難燃化処理法は種々あるが、難燃化のメカニズム
から分類すれば以下のような技術が知られている。

ａ、無機物による木質の被覆 す、木質の炭化促進 Ｃ０発炎燃焼における連鎖反応の阻害 ｄ、不燃性ガスの発生 ｅ１分解・結晶水放出等にによる吸熱 ｆ１発泡層形成による断熱 本発明に関係がある処理法は、前記の内ａ、ｂ、Ｃの方
法であるので、以下これらについて説明する。

前記ａの無機物による木質の被覆は、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、難燃化し得るということを利用する方法である。

例えば、木片セメント板は可燃性の木材と不燃性のセメ
ントを約１７１の重量配合比で混合し、板状に成形した
ものであるが、これはＪＩＳで準不燃材料として認めら
れている。

前記すの炭化促進による方法は、木材が加熱されると熱
分解して可燃性ガスを発生し、これが発炎燃焼するメカ
ニズムに着目し、木材にリン酸、ホウ酸等を固着させて
おき、木材が加熱される際に熱分解、すなわち炭化する
のを促進し、こうして形成された炭化層が断熱層として
作用し、難燃効果を生じるようにする方法である。

Ｃの方法は、炎の中でのラジカル的な配化反応において
、ハロゲンを連鎖移動剤として作用させて、難燃効果を
生じさせる方法である。

（２）木材の防腐・防虫処理 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。その際、木材内腔中に異物
が存在すると菌糸が侵入できず、結果的に腐敗しにくく
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なければ、何
であっても良い。

以上の木材の改質法の内、特に木材の難燃化については
、不燃性の無機物を木材組織内部に定着させる方法が試
みられているが、充分な難燃効果を発揮させるために必
要な無機物の量を木材組織内に定着させることはかなり
困難であった。そしてこれまで、充分な量の無機物を如
何にして木材内部に定着させるかについて種々研究がな
されてきたが、実用的な方法は未だに開発されていない
のが実情である。

〔発明の目的〕

この発明は、以上のような問題を解決するためになされ
たものであって、木材組織内に、より実用的な難燃効果
を発揮するように無機物を定着させる方法を提供するこ
とを目的とする。

（発明の開示〕 この発明は、表層部分の含水率を中心部分よりも少なく
した木材を用意し、これに含浸処理を施すことにより、
木材の組織内に無機物を定着させることを特徴とする改
質木材の製法を提供するものである。

なお、本発明においては、主として木材の難燃性の向上
に寄与する改質法を提供するものであるが、必要に応じ
て防腐・防虫性、寸法安定性の改良もなすことができる
ものである。そのためには、木材に定着させる無機物の
種類を選ぶことが必要である。

以下、主として難燃性の向上の観点から本発明の詳細な
説明するが、このことは本発明の応用範囲を制限するも
のではないことは勿論である。

本発明者らは、木材内部の無機物の含有量の偏りと、難
燃効果との関係を詳しく調べた結果、難燃効果は木材の
表層部の無機物の存在量に依存するところが大であるこ
とを発見した。そこで本発明では、如何にして木材の表
層部の無機物の定着量を多くするかについて検討した結
果、表層部分の含水率と中心部分の含水率を変化させた
木材を用意し、これに無機物の含浸処理を施すことによ
り、木材の組織内に無機物を定着させることにより、そ
の目的が達成できることを知った。

そして、表層部分の含水率と中心部分の含水率を変化さ
せた木材を用意するには、木材を一旦飽水状態になし、
ついで木材を乾燥することにより、つまり木材め飽水時
における含水率を調節することにより達成できることを
見出した。なお、飽水状態の木材を乾燥する方法として
は、特には限定するものではない。

飽水状態ないしそれに近い状態の木材を乾燥させる場合
、遠赤外線、温風などにより乾燥を行う場合には、木材
の表面部分から乾燥が始まり、乾燥初期段階では、木材
の表層部分の含水率が中心部分に比べ低くなる。またマ
イクロ波による乾燥では木材内部より乾燥が始まり乾燥
初期段階では、木材の中心部の含水率が表層部の含水率
よりも低い状態となる。このようにして用意された木材
に、適宜の方法で無機物を定着させる処理を施すのであ
る。なお、遠赤外線を照射する方法、あるいはマイクロ
波を照射する方法の具体的装置については公知のものを
採用することにより目的を達成することができる。

木材に定着させる無機物については限定する趣旨ではな
いが、水に不溶性の無機物が好ましい。

これは実用状態において、改質木材が水に触れた状態で
使用される場合、木材中の無機物が水に溶解して効果が
減少するからである。さらに、定着させる無機物は不燃
性の物、あるいは木材を不燃化するのに役立つ物を定着
させるのが好ましい。

さらには、防虫・防腐効果を賦与する物、寸法安定化に
寄与する物、あるいは前記の全ての特性を改善する効果
のある物を選択して使用するのが好ましい。なお、大抵
の無機物は難燃化、寸法安定化には効果があるものであ
る。

木材に含浸させる無機物として、具体的には、従来から
使用されている酸化アンチモンゾルやシリカゾル等のゾ
ル状化合物を使用することができる。これらのゾル状化
合物は、前記の遠赤外線加熱による方法に適用すること
ができる。

前記のマイクロ波を利用して乾燥した木材に無機物を定
着させる場合は、水溶性の第１液および第２液による逐
次処理により、木材中に不溶性の無機物を定着させる方
法が適している。そして、特にアパタイトを生成させる
組み合わせが好ましい。

アパタイトとはＭｌ。（ＺＯ４）６ＸＺの基本組成をも
つ六方晶系Ｐｂ２／ｍに属する化合物群の総称であるが
、単にアパタイトといえばＭ　−Ｃａ　。

Ｚ＝Ｐをさす場合が多い。代表的なものが水酸アパタイ
ト　（ｃａ＋ｏ　（ＰＯ＝）ｂ　（ＯＨ）ｚ）である。

アパタイトの基本組成において、Ｍサイトには１〜３価
、Ｚサイトには３〜７価、Ｘサイトには０〜３価の多岐
にわたる構成イオン種が知られている。具体例を次に挙
げる。

Ｍｉｃａ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｒ、Ｎｉ、Ｅｕ、Ａｌ、Ｙ、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｎａ、に、Ｂａ Ｚ：Ｐ、Ａｓ、Ｖ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｃ，ＡＡ、Ｓ、Ｒｅ Ｘ　：　ＯＨ，Ｆ、　　Ｃ１，Ｂ　ｒ、　　Ｉ、　　Ｏ
，Ｎ、　　ＣＣｈｌＨｌ　Ｏ，口（Ｖａｃａｎｃｙ） もっとも、これらのＭ−Ｚ−Ｘの組合せの全てが可能で
はなく、イオン半径の制約がある。

木材に定着させる用途において重要となるものは以下の
ようなものである。

Ｃａ　Ｉｏ　（Ｐ　０４）ａ　（ＯＨ）２Ｃａ　Ｉｏ　
（Ｐ　０ＪｂＣｌ　２ Ｃａｌｏ　（ＰＯ４）６ＦＩ Ｃａｌｏ　（Ｐ　０４）６ＦｌｌＣ１ｔ−ｘＢａ＋ｏ（
Ｐ○ｔ）ｓ　（Ｂ　０４　）口２Ｃａｇ　Ｎｉ　　（Ｐ
Ｏ＊）６Ｆｚ ＣａＨＡｌｔ　（ＰＯ４）Ｓ　（Ａ１０４）Ｆｚこれら
を水溶液中で生成させるには、構成イオンを、生成物の
化学量論的モル比で混合し、ＰＨ８，５以上で、養生す
れば得られる。よって、構成イオンをそれぞれ第１液お
よび第２液として用意し、木材に順次含浸させ、木材組
織中において混合、反応するようにして、本発明の目的
にそぐわせることが可能である。すなわち、一方の水溶
液（第１液）がアルカリ金属、アルカリ土類金属、アル
ミニウム等の陽イオンを少なくとも１種含む水溶液であ
り、他方（第２液）がＢＯ，イオン、Ｐ０４イオン、Ｓ
０４イオン等の陰イオンを少なくとも１種含む水溶液と
して用意し、前記の乾燥処理を施した木材に、まず第１
液を、ついで第２液を逐次含浸させて、木材組織内で両
者を反応させて目的の無機化合物を生成させるのである
。

以上のようにして、木材表層部分に無機物を重点的に生
成させることが可能となった。その結果、この改質木材
の主性能である難燃性が従来の改質木材に比較して、大
きく改良されたのである。

なお、無機物の適宜の選択により防腐・防虫性、寸法安
定性も従来のものよりも良い性能を持つ改質木材を得る
こともできる。

なお、木材中に定着させる無機物の量については何ら制
限はない。

以下、実施例に基づき説明する。

〔実施例１〕 板目方向２０ｃｍ、幅８ｃｍ、厚み１国の杉板材を常温
の水中に浸漬し、約３０７ｏｒｒの減圧下で５日間放置
して木材を飽水にした。この飽水にした板材に遠赤外線
を約３０分間照射した。この遠赤外線の照射は板材の全
表面に対し均一に行った。この操作により板の表面部分
を乾燥させた。次にこの板を酸化アンチモンゾルの液中
に約３時間浸漬した。その後、この板を乾燥させること
により板の絶乾重量１００に対し２０の無機物を含む改
質木材を得た。

この板材では表層から約３ｆｌの間に重点的に無機物が
入っており、かつ防火性、防腐゛防虫性、寸法安定性に
優れた性能を有していた。

〔実施例２〕 実施例デと同様にして、飽水処理、遠赤外線による乾燥
を行なった杉板材をシリカゾル液中に約３時間浸漬後、
乾燥して木材絶乾重量１００に対し２０の無機物を含む
改質木材を得た。この木材は実施例１で得た木材と同様
に無機物が偏在し、かつ同等の性能を有していた。

〔実施例３〕 実施例１と同様にして、飽水処理した杉板材にマイクロ
波を、表面温度が６０℃〜１００℃になるまで照射した
。この操作により木材中心部付近を乾燥した。次にこの
木材を塩化バリウムとホウ酸の混合水溶液（第１液）中
に浸漬した。その後、リン酸アンモニウムとホウ酸の混
合水溶液（第２液）に浸漬した。これらの処理後、この
木材を乾燥したところ、木材の絶乾重量１００に対して
、２０の無機物を含む改質木材を得た。この木材は実施
例１と同等の性能を有していた。

〔実施例４〕 実施例３における第１Ｗ１．を臭化バリウムとホウ酸の
混合水溶液とした以外は実施例３と同様にして処理し、
改質木材を得た。実施例３で得たものと同等の性能を有
していた。

〔実施例５〕 実施例１で用いたのと同じ杉板材を常温の水中に浸漬後
、約３０Ｔｏｒｒの減圧下で２日間放置し、次に実施例
３と同様の処理を行った。この処理により木材の絶乾重
量１００に対して２５の無機物を含む改質木材を得た。

この木材の性能は実施例１で得たものと同等であった。

〔発明の効果〕

この発明は、表層部分の含水率と中心部分の含水率を変
えた木材を用意し、これに含浸処理を施すことにより、
木材の組織内に無機物を定着させることを特徴とするの
で、難燃性の優れた改質木材が得られる効果がある。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）表層部分の含水率と中心部分の含水率を変えた木
   材を用意し、これに含浸処理を施すことにより、木材の
   組織内に無機物を定着させることを特徴とする改質木材
   の製法。
2. （２）表層部分の含水率と中心部分の含水率を変えた木
   材を用意する手段として、木材を飽水状態とした後に遠
   赤外線を照射することにより木材表層部分の含水率を低
   下させる方法が選ばれたことを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項記載の改質木材の製法。
3. （３）表層部分の含水率と中心部分の含水率を変えた木
   材を用意する手段として、飽水状態の木材にマイクロ波
   を照射することにより、木材の中心部分の含水率を少な
   くする方法が選ばれたことを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載の改質木材の製法。
4. （４）木材の組織内に無機物を定着させる手段として、
   木材をシリカゾル、酸化アンチモンなどのゾル状液中に
   浸漬することを特徴とする特許請求の範囲第（２）項記
   載の改質木材の製法。
5. （５）木材の組織内に無機物を定着させる手段が、混合
   することにより不溶性無機化合物を生じさせる２種の水
   溶性無機化合物の一方の水溶液を木材に含浸させた後、
   他方の水溶液を木材に含浸させることにより木材組織内
   に不溶性無機化合物を生成・定着させる方法であって、
   一方の水溶液がアルカリ金属、アルカリ土類金属、アル
   ミニウム等の陽イオンを少なくとも１種含み、他方がＢ
   Ｏ＿３イオン、ＰＯ＿４イオン、ＳＯ＿４イオン等の陰
   イオンを少なくとも１種含む水溶液を使用する方法であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（３）項記載の改
   質木材の製法。