JPS63237902A

JPS63237902A - 改質木材の製法

Info

Publication number: JPS63237902A
Application number: JP7245687A
Authority: JP
Inventors: 宏明碓氷; 平尾　正三; 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: 1987-03-26
Filing date: 1987-03-26
Publication date: 1988-10-04

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（ｔｅｌ　　炭化促進（Ｃ１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（ａｌ
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、木材から溶は出す恐れが少な
いので効果が薄れる恐れも少ない（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
。（ａｌ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永しか浸透して行か
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、０．１μｍよりもがなり
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、ＰＯ４、
ＢＯ３、ＣＯｓ　、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、っぎのような
ことがわかった。すなわち、前記のような従来法により
木材の処理を行った場合、未反応のイオンが多量に残っ
ていると、これらのイオンは吸湿性があるので、改質木
材の吸湿性が大きくなる。このため、この改質木材を高
温条件で放置すると、水に濡れたような状態になるとい
う問題が生じる。そこで、この問題を解消するため、未
反応イオンを溶出処理により洗い流すことが行われてい
る。ところが、未反応イオンの溶出を行うと、燃焼性２
寸法安定性の点で、溶出を行わない場合に比べて、性能
の低下があるという問題が生じる。

〔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、吸湿性につき充分満足でき、しかも、
難燃性１寸法安定性に優れ、防腐・防虫性についても充
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、未反応
イオンの不溶化により改質木材の吸湿性を改善しようと
して研究を重ねた。その結果、水溶性で、未反応アニオ
ンと不溶性不燃性無機物を生成することができ、しかも
、難燃効果の高いハロゲンイオンを持っている塩基性ハ
ロゲン化アルミニウムを用い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、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
含有処理液のうちの一方を木材に含浸させたのち、他方
を含浸させることにより、木材組織内に不溶性不燃性無
機物を定着させるようにする改質木材の製法であって、
前記両処理液を含浸させたのち、さらに、塩基性ハロゲ
ン化アルミニウムを含む処理液を木材に含浸させるよう
にす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、この発明の詳細な説明する。

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１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、カチオンを含む処
理液であり、第２の処理液は、アニオンを含む処理液で
ある。第１の処理液としては、たとえば、Ｍｇ、Ａｌ、
Ｃａ、ＢａあるいはＺｎカチオン等のカチオンを１種あ
るいは２種以上含むものが用いられる。第２の処理液と
しては、たとえば、Ｃ０３、Ｓ　Ｏｓ　、　　Ｐ　０４
、−　ＢＯ３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種以上含むものが用いられる。第２の
処理液としては、ＰＯ４，ＢＯ３アニオンを含むものを
用いるようにするのが好ましい。前記（ｂｌ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、ＢａあるいはＺｎカチオ
ン等のカチオン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。第２の処理液は、
たとえば、ＣＯ３、ＳＯ４、ＰＯ４，ＢＯｔあるいはＯ
Ｈ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、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、ＢａあるいはＺｎカチオ
ンを生じさせる無機物としては、たとえば、Ｍｇ　Ｃｌ
ｚ　、　Ｍｇ　Ｂ　ｒｚ　、　Ｍｇ　Ｓ。

４　・Ｈｚ　Ｏ，Ｍ　ｇ　（Ｎ　Ｏｗｌ　）　ｚ　　・
６Ｈｚ○、ＡｌＣｌ３．ＡＩＢｒｘ　、ＡＩ２　　（Ｓ
Ｏ４）ｓ　、ＡＩ（ＮＯ３）３　　・９Ｈｚ　Ｏ，Ｃａ
Ｃ１２、ＣａＢｒｔ、Ｃａ　　（ＮＯｓ）３、　　Ｚｎ
Ｃ１，、ＢａＣ１ｚ・２Ｈ２０，ＢａＢｒ２　、　Ｂａ
　（ＮＯ３）ｚ等があげられる。水に溶解し、ＣＯ３、
Ｓｏ、、ＰＯｎ、ＢＯｉ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、Ｎａ２ＣＯｘ　、　（
ＮＨａ”）ｚ　ＣＯ３，Ｈ２３０４，Ｎａｇ　５ｏａｒ
　　（Ｎ）（４）ｚ　ＳＯ４、Ｈ：ｌ　ＰＯ４、Ｎａｚ
　ＨＰＯ４。

（ＮＨ４）ｚ　ＨＰＯ４、Ｈｚ　ＢＯ３，Ｎａｚ　ＢＯ
ｌ　、ＮＨ４ＢＯ□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、ＢａＣｌ２　・２ＨｔＯを単
独で含むもの、ＢａＣ１ｔおよびＣａＣｌ２を含むもの
、ＢａＣ１，およびＨ３ＢＯｚを含むもの、ＣａＣｌ２
　、ＢａＣ１ｔおよびＨ２ＢＯ３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、（Ｎ
Ｈ４）　ｚ　ＨＰ　０４を単独で含むもの、（ＮＨ４）
Ｚ　ＨＰＯ４およびＨｆｆＢＯ，を含むもの、Ｎａ２Ｈ
ＰＯ４およびＨ３ＢＯ３を含むもの、（Ｎ　Ｈ４）　ｔ
　ＨＰ　Ｏ４およびＮａｇ　Ｂ４０ｔ　　・１０Ｈ２Ｏ
を含むもの等があげられる。

この発明にかかる製法では、前記第１および第２の処理
液のほか、塩基性ハロゲン化アルミニウムを含む第３の
処理液が用いられる。塩基性ハロゲン化アルミニウムは
、水溶性の無機イオン性ホリマ（無機化合物）であって
、水処理凝集剤等として用いられているものである。そ
して、容易に多種類のアニオンを不溶化する性質を有し
ている。塩基性ハロゲン化アルミニウムのハロゲンの種
類としては、塩素（ＣＩ）、臭素（Ｂｒ）、　ヨウ素（
１）等があげられ、塩基性ハロゲン化アルミニウムとし
ては、塩基性塩化アルミニウム（ポリ塩化アルミニウム
）、塩基性臭化アルミニウム。

塩基性ヨウ化アルミニウム等が用いられる。複数種類の
塩基性ハロゲン化アルミニウムが併用されるようであっ
てもよい。

木材の処理は、第１および第２の処理液を順に含浸させ
て、カチオンとアニオンを反応させ、さらに、第３の処
理液を木材中に含浸させて、木材中に残存する未反応の
Ｐ○、、ＢＯ，等のアニオンと塩基性ハロゲン化アルミ
ニウムとを反応させることにより行う。なお、このあと
、必要に応じ、木材中に残存する未反応イオンを除くと
いった目的で、溶出処理を行うようにしてもよい。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。

前記のような第１および第２の処理液により生成され、
木材中に定着する不溶性不燃性無機物としては、たとえ
ば、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸亜
鉛、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。第３の処理液に含まれている塩基性ハロゲン化
アルミニウムは、未反応のアニオンと不溶性不燃性無機
物を生成する。この不溶性不燃性無機物は、塩基性ハロ
ゲン化アルミニウムに由来するハロゲンを含むので、前
記（Ｃ１のメカニズムによる難燃化効果も期待できる。

この発明にかかる改質木材の製法は、前記のように、第
１および第２の処理液での処理ののち、未反応アニオン
と塩基性ハロゲン化アルミニウムとを反応させて不溶性
不燃性無機物とするようにしているので、従来のように
溶出処理により未反応イオンを除くようにした改質木材
に比べて、不溶性不燃性の無機物が多くなり、難燃性お
よび寸法安定性に非常に優れたものとなる。しかも、木
材中の未反応イオンが少なくなって、過剰な吸湿性を有
しないものとなる。さらに、前記のように、多量の不溶
性不燃性無機物を含ませることができることから、従来
と同様あるいはそれ以上に優れた防腐・防虫性を備えた
改質木材を得ることも可能である。

つぎに、実施例および比較例について説明する（実施例
１）ブナ材の２■１厚ロータリー単板を、２０〜３０ｍｍＨ
ｇの圧力下で水に浸漬し、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表に示されているイオ
ン濃度で５０℃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表に示されている
イオン濃度で５０゛Ｃの第２回処理液に２４時間浸漬し
、こののち、木材表面を水洗した。さらに、第１表に示
されているイオン濃度で５０℃の第３回処理液に２４時
間浸漬し、こののち、木材表面を水洗した。このあと、
乾燥を行って改質木材を得た。

（実施例２〜５および比較例１．２）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った。

ただし、実施例３．４においては、第３回処理液への浸
漬の後に、比較例２においては、第２回処理液への浸漬
の後に、それぞれ、水で未反応イオンの溶出処理を行う
ようにした。

実施例１〜５および比較例１．２で得られた改質木材に
つき、不溶性不燃性無機物の含浸率、防火性（難燃性）
２寸法安定性、防腐・防虫性および吸湿性を調べた。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。含浸率は、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、ＪＩＳ　Ａ　１３
２１における難燃■級を◎、難燃■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％、寸法変化なしは１００％）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、はとんど減少のない
ものを◎、通常の木材と同等の場合を×、その間を○と
した。吸湿性については、通常の木材と同等の場合を○
、高温条件での試験で単板（改質木材）が水に浸したよ
うな状態になるものを×、吸湿性はやや高いが実用上問
題のないものを△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、不溶性不燃性無機物の含有量が多く、防火性（難
燃性）９寸法安定性および防腐・防虫性が優れ、しかも
、吸湿性についても充分満足できるものであったことが
わかる。また、これに対し、比較例１で得られた改質木
材は、吸湿性が非常に大きく、比較例２で得られた改質
木材は、不溶性不燃性無機物の含有量が少なくて、防火
性および寸法安定性が悪いことがわかる。

〔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うちの一方を木材に含浸させた
のち、他方を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ようにする改質木材の製法
であって、前記両処理液を含浸させたのち、さらに、塩
基性ハロゲン化アルミニウムを含む処理液を木材に含浸
させるようにするので、カチオン含有処理液とアニオン
含有処理液との反応で残った未反応アニオンが不溶化し
、このため、吸湿性につき充分満足でき、しかも、難燃
性１寸法安定性に優れ、防腐・防虫性についても充分に
満足できる改質木材を得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（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うちの
一方を木材に含浸させたのち、他方を含浸させることに
より、木材組織内に不溶性不燃性無機物を定着させるよ
うにする改質木材の製法であって、前記両処理液を含浸
させたのち、さらに、塩基性ハロゲン化アルミニウムを
含む処理液を木材に含浸させるようにすることを特徴と
する改質木材の製法。
（２）カチオン含有処理液が、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｂａ
およびＺｎカチオンからなる群の中から選ばれた少なく
とも１種を含むものであり、アニオン含有処理液が、Ｃ
Ｏ＿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
ものであり、塩基性ハロゲン化アルミニウムのハロゲン
が、塩素、臭素およびヨウ素からなる群の中から選ばれ
た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。