JPS63137802A

JPS63137802A - 改質木材の製法

Info

Publication number: JPS63137802A
Application number: JP28544886A
Authority: JP
Inventors: 博之石川; 平尾　正三; 宏明碓氷; 義弘太田; 隆中井
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-11-28
Filing date: 1986-11-28
Publication date: 1988-06-09

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〕本発明は、木材中に不溶性不燃性無機物（たとえばアパ
タイト）を生成させ、寸法安定性、Ｋｎ　ＱＮ性、防腐
・防虫性、力学的強度等の性質を改良するための改質木
材の製法に関する。

〔背景技術〕

木材中に、不溶性不燃性無機物（たとえばアパタイト）
を生成させ、寸法安定性、アク燃性、防腐・防虫性、力
学的強度を改善した改質木材の製法が開発されている。

次に、これらの詳細について説明する。

（１）　　木材の難燃化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、次のように大別される（ａ）　　無機
物による被）Ｗ（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
層による断熱本発明においては、（ａ）、（ｂ）、（ｃ、）が関係す
るため、これについて説明する。

（ａ）の無機物による被覆は、たとえ可燃性の材料であ
ろうと、不燃性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、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、成形したもので、ＪＩＳで準不燃材料とし
て認められている。（ｂ）の炭化促進においては、木材
は、加熱により熱分解し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、ホウ酸が存在する
と、木材の熱分解（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
効果かえられろ。（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。

（２）　木材の防腐・防虫化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。したがって、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。ここでの異物は特に防腐剤である必要はな
く、菌類の養分になるものでなければ、何であっても良
い。防虫についても防腐と同様である。

（３）　木材の寸法安定化、力学的強化木材の細胞中に
何らかの物質が固定されれば、バルク効果により寸法安
定性、力学的強度が得られる。固定物質として、不溶性
不燃性無機物も使いうる。もちろん、水に不溶な無機物
を水に分散させた処理液を用い、木材細胞中に無機物を
固定化するのは困難である。そこで本発明者らは、まず
水に可溶なイオンとして木材細胞中に含浸させ、次に他
のイオンと反応させて、不溶性不燃性無機物を木材中で
生成させる方法を考案し、すでに出願している。

（４）　木材中でのアパタイトの生成本発明者らは、木材中においてアパタイトを生成させて
改質木材を得る方法を開発し、すでに出願している。ア
パタイトは、Ｍ＋ｏ（Ｚ　Ｏａ’）ｂ　Ｘ２（ここでＭ
はＺ　ｎ　１Ｂ　ａ　−、Ｍ　ｇ　、、Ｓ　ｒ　１Ｐ　
ｂ　％　Ｍｎ、Ｃａ、Ｃｄ、Ａ７！のうちの何れか；Ｚ
はＢ。

Ｐ、　　Ｃのうちの何れか；ＸはＯＨ，Ｃ１、Ｂ　ｒ　
％Ｆのうちの何れか）の基本構造を有する六方晶系空間
群Ｐ６３／ｒｒ＋ｌこ属する化合物の総称である。

アパタイトを木材中で生成させろためには、混合するこ
とにより不溶性不燃性無機物を生じさせる２種の水溶性
無機物水溶液を別々に含浸させ無機物を生成させた後、
養生を行なう。

前記の、本発明者らの開発した方法によれば、防腐・防
虫性、力学的強度、寸法安定性については高性能を有す
る改質木材を得ろことが可能になる。しかし、難燃性に
関してはある程度のものを得ることはできるが、なお改
良の余地があった。

なお、アパクイト生成には、木材に２種の処理液を含浸
させた後、その木材の養生処理を要し、工程が３工程も
必要で、複雑で長時間を要するので、この点につしても
改良の余地があった。

〔発明の目的〕

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであ
って、防腐・防虫性、力学的強度、寸法安定性に優れる
とともに、難燃性とこも優れた改質木材の製法を提供す
ることを目的とする。

〔発明の開示〕

本発明者らは前記のような目的を達成するため研究を重
ねた結果、木材中に、混合することにより不溶性不燃性
の無機物を生じさせる２種の水溶性無機物水溶液を別々
に含浸させることにより、木材の組織内に不溶性不燃性
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
提供することができた。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明に用いられる木材とじては、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。

木材中に生成させる不溶性不燃性の無機化合物としては
、木材中に含浸させて、木材中で反応させて不溶性不燃
性の無機化合物を生成させる２種の水溶性無機化合物で
あれば大抵のものが使用可能である。さらに、２種の水
溶液のうちの一方がアルカリ金属、アルカリ土類金属お
よびアルミニウムのカチオンのうちの少なくとも１種を
含む水溶液であり、他方が、ＢＯ３３−１ｐｏ４”＼Ｃ
Ｏ３２−１ｓｏ、２−１Ｃ１−、Ｆ−、Ｂｒ−、ＯＨ−
のアニオンのうちの少なくとも１種を含む水溶液である
場合には、さらに優れた特性を実現することができる。

なお、一層難燃性を改善するには、木材中に生成させる
不溶性不燃性無機化合物としては、ハロゲン化アパタイ
トが有効であり、さらに、木材に含浸する水溶性無機物
水溶液のＰＨを調整時にアルカリにすることにより、無
機物生成後の木材の養住処理を省略することができる。

以下、アパタイトによる改質木材の製法につきさらに詳
しく説明する。

木材中で生成させる不溶性不燃性無機物は、Ｍｌ。（Ｚ
０４）６　Ｘ２の基本構造を優するアパタイトが主体と
なるが、他に不溶性不燃性無機物である炭酸塩、硫酸塩
、珪酸塩、リン酸塩、水酸塩、硼酸塩等が共存してもよ
い。

アパタイトは、Ｍｌ。（ＺＯｔ）、Ｘｚの基本構造を存
し、六方晶系空間群Ｐ６３／ｍに属する化合物群の総称
である。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
入ることが知られている。具体例を以下に示す。

Ｍｉｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、ｍｎ、Ｚｎ、ＡＡ、Ｓｒ、Ｐｂ
、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｅｕ、Ｙ、Ｌａ。

Ｃｅ、Ｎａ、ＫＺＩＰ、Ｂ、Ｃ，Ｓ、Ｓｉ、Ａ／、Ｃｒ、Ａｓ、　　Ｖ
、　　ＲｅＸ：ＯＨ，ＣＩ、　Ｂｒ、　Ｆ、　Ｉ、　Ｏ，Ｎ、口（
空格子点）ここにあげたＭ、Ｚ、Ｘの組み合わせは、イオン半径等
により制約があるが、Ｍ、Ｚ、Ｘとしてそれぞれ同時に
２種以上を含むようであってもよい。

木材中でのアパタイトの生成方法は、たとえば、次のと
おりである。

まず、Ｃａ”、Ｂ　ａ　ｇ＋、Ｍ　ｇ２−１ＡＡ’°等
のＭとなりうるイオンのうちの少なくとも１種、および
必要に応じて（１ニー、Ｆ−等Ｘとなりうるイオンある
いは分子のうちの少なくとも１種を含む水溶液（Ａ）を
木材中に含浸させる。次に、ｐｏ、３−、　　ＢＯ３３
−、ＣＯ３２−等の２０．を構成しうるイオンのうちの
少なくとも１種および必要に応じてＸとなりうるイオン
あるいは分子のうちの少なくとも１種を含み、アルカリ
性（ＰＨ＝８〜１２）に調整された水溶液（Ｂ）を木材
中に含浸させ、木材中でアパタイトを生成させる。

このようにして得られた改質木材は、木材の細胞中に不
溶性不燃性無機物が固定化されているため、寸法安定性
、力学的強度、防腐・防虫性に優れ、かつハロゲン化ア
パタイトが主成分であるため離燃性にも優れたものとな
る。そして工程も簡略化される。

次に実施例を示す。

（実施例１）マツ、スギ、ブナ、アガチス材の３　ｍｍｍコロ−タリ
ー単板水中に浸漬し、３０Ｔｏ　ｒ　ｒ程度の減圧下で
飽水させた。次にＢａＣｆ２とＨ３ＢＯＪの混合水溶液
中に浸漬し、その後（ＮＨ４）２　ＨＰＯ４とＨ３ＢＯ
ｆｆとＮＨ，Ｃ１との、ＮＨ４ＯＨでＰＨ１０に調整さ
れた混合溶液中に浸漬させた。水洗乾燥後、木材絶乾重
量１００に対して、り０）Ｌｉアパタイト、Ｂ　ａ　＋
ｏ　（Ｐ　０ａ）ｂ　Ｃ１２を主成分とした不溶性不燃
性無機物９０を複合した、寸法安定性、力学的強度、防
腐・防虫性、および高度に難燃性に優れた改質木材が得
られた。工程も簡略化された。

（実施例２）実施例１と同様の飽水処理を行なった後、ＢａＣｌ２と
ＣａＣ１２２とＨ，ＢＯ，の混合水？容イ夜中にｌ受ン
責し、そのｊ麦（Ｎ　Ｈ、）　２．　ＨＰ　Ｏａ　とＨ
ＩＢＯｌとＮＨａＣ！！との、ＮＨ４０）！でＰＨ１０
’二二周整された混合溶液中に浸漬させた。水洗乾燥後
、木材絶乾重量１００に対して、クロルアパタイト、＋
３’ａｌｏ　（ＰＯ４）６　ＣＥｚ　、Ｃａｔｏ　（Ｐ
Ｏ４）６　ＣＩ！２を主成分とした不溶性不燃性無機物
９０を複合した、寸法安定性、力学的強度、防腐・防虫
性、および高度にｊｌ　ＭＭ性に優れた改質木材が得ら
れた。工程も簡略化された。

（実施例３）実施例１と同様の飽水処理を行なった後、Ｂａ（１２と
Ｈ２ＢＯ３の混合水溶；戊申に浸漬し、その後（Ｎ　Ｈ
ａ）　ｚ　ＨＰ　ＯａとＨ３ＢＯ：ｌとＮＨ４Ｂｒとの
、ＮＨ４０ＨＴ：ＰＨ，１０に調整された混合溶液中に
浸漬させた。水洗乾燥後、木材絶乾重量１００に対して
、ブロモアパタイト、１３ａ、。（ＢＯ４）６　Ｂ　ｒ
　ｚを主成分とした不溶性不燃性無機物９０を複合した
、寸法安定性、力学的強度、防腐・防虫性、および高度
に難燃性に優れた改質木材が得られた。工程も簡略化れ
さた。

（実施例４）実施例１と同様の飽水処理を行なった後、ＢａＣｌ２と
ＣａＣｊ２ｚとＨ３ＢＯ，の混合水溶液中に浸漬し、そ
の後Ｎａ２ＨＰ○４とＨ：１ＢＯ１とｐＪａＣＩ２との
、Ｎ　ａ　ＯＨでＰＨ１０に調整された混合溶液中に浸
漬させた。水洗乾燥後、木材絶乾型１１００に対して、
クロルアパタイト、Ｂａｔ。

（ＰＯ４）６　Ｃｌ１２　、ｃａｌＯ（ＰＯ４）６　Ｃ
Ｎｚを主成分とした不溶性不燃性無機物９０を複合した
、寸法安定性、力学的強度、防腐・防虫性、および高度
に難燃性に優れた改質木材が得られた。工程も簡略化さ
れた。

（実施例５）実施例１と同様の飽水処理を行なった後、ＢａＣｌ２と
ＣａＣ，ＩｌｚとＩ（３ＢＯ３の混合水溶液中に浸漬し
、その後（Ｎ　Ｈ４）　２　ＨＰ　Ｏ４とＨ，ＢＯ３と
ＮＨ４Ｃ／！との、ＮＨ４ＢｒとＮＨ，ＯＨでＰＨ１０
に調整された混合溶液中に浸漬させた。

水洗乾燥後、木材絶乾重量１００に対して、クロルアパ
タイト、Ｂａ＋ｏ　（Ｐｏｔ）ｂ　Ｃ１ｔ　、Ｃａ、。

（ｐ　０４．）６　ＣＩ！２、およびブロモアパタイト
、Ｂａ１ｏ　（ＰＯ４）６　Ｂ　ｒｚ　、Ｃａｔｏ　（
ＰＯ４）６８　ｒｚを主成分とした不溶性不燃性無機物
９０を複合した、寸法安定性、力学的強度、防腐・防虫
性、および高度に難燃性に優れた改質木材が得られた。

工程も簡略化された。

〔発明の効果〕

本発明にかかる改質木材の製法は、混合することにより
不溶性不燃性無機物（たとえばアパタイト）を生じさせ
る２種の水溶性無機物水溶液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生成定着させることを特徴とす
るので、木材内部に効率よく不溶性不燃性無機物を生成
させることができ、寸法安定性、力学的強度、防腐・防
虫性、および高度に離燃性に優れた改質木材を得ること
ができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）木材中に、混合することにより不溶性不燃性の無
機物を生じさせる２種の水溶性無機物水溶液を別々に含
浸させることにより、木材の組織内に不溶性不燃性無機
物を定着させることを特徴とする改質木材の製法。
（２）２種の水溶液のうちの一方が、アルカリ金属、ア
ルカリ土類金属およびアルミニウムのカチオンのうちの
少なくとも１種を含む水溶液、他方が、ＢＯ＿３＾３＾
−、ＰＯ＿４＾２＾−、ＣＯ＿３＾２＾−、ＳＯ＿４＾
２＾−、Ｃｌ＾−、Ｆ＾−、Ｂｒ＾−、ＯＨ＾−のアニ
オンのうちの少なくとも１種を含む水溶液である特許請
求の範囲第１項記載の改質木材の製法。
（３）不溶性不燃性無機物が、Ｍ＿１＿０（ＺＯ＿４）
＿６Ｘ＿２（ここでＭはＺｎ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｐｂ
、Ｍｎ、Ｃａ、Ｃｄ、Ａｌのうちの何れか；ＺはＢ、Ｐ
、Ｃのうちの何れか；ＸはＯＨ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆのうち
の何れか）の基本構造を有するアパタイトである特許請
求の範囲第１項記載の改質木材の製法。