JPS63267503A - 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、建材等として用いられる改質木材の製法に
関する。

〔背景技術〕

不溶性不燃性無機物を木材中に生成させて、難燃性（防
火性）、防腐・防虫性および寸法安定性を付与した改質
木材を得る改質木材の製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、大体、
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 木材中に不溶性不燃性無機物を含ませれば、前記（ａ）
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（ａ）、　（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。山）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、難燃効果
が高いものとなる。（ｅ）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、難燃効果が高いものとなる。

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（防
腐剤）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、虫に対して消化性の悪
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よりもかなり
大きいからである。

そこで、発明者らは、Ｂａ、Ｃａ等のカチオンを含む処
理液と、ＣＯｓ　、ＰＯ４、ＢＯ３、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
せる改質木材の製法を開発した（特願昭６Ｏ−０８９４
２３）。

しかし、発明者らがこの製法について検討を行ったとこ
ろ、つぎのようなことがわかった。前記のようなカチオ
ン含有処理液とアニオン含有処理液の組み合わせで、一
方を木材に浸漬等により含浸させたのち、他方を木材に
含浸させて、不溶性不燃性無機物を木材内に定着させる
際、木材外での不溶性不燃性無機物の生成をできるだけ
押さえ、はぼ木材内のみに充分に不溶性不燃性無機物を
生成させるためには、あとから含浸させる処理液は、濃
度を先に含浸させる処理液の濃度と少なくとも同等程度
とする必要があり、しかも、含浸時間を充分とる必要が
ある。しかし、このような条件で木材の処理を行うと、
木材中には先に含浸させる処理液に比べてあとから含浸
させる処理液がどうしても過剰となり、可溶な無機物（
イオン）が残ってしまう。可溶な無機物が改質木材中に
多量に残存すると、改質木材の吸湿性が高くなりすぎ、
改質木材がベタ付き感のあるものとなり、高温条件下で
試験を行うと、改質木材の表面が水に濡れたような状態
となってしまう。このようなことは、改質木材を建材等
として用いる場合、好ましくない、そこで、あとの処理
液を含浸させたのち、多量の水による洗浄処理を行って
木材中の可溶の無機物を流し出す必要が生じる。

しかしながら、このような洗浄処理を行うと、流し出さ
れた無機物は全く無駄になって製造コストの上昇につな
がるうえ、洗浄用の水の費用もかかるという問題が生じ
る。

〔発明の目的〕

この発明はこのような問題を解決するためになされたも
のであって、多量の不溶性不燃性無機物を含み、難燃性
、防腐・防虫性および寸法安定性に優れた改質木材を低
いコストで得ることのできる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、研究を
重ねた。そして、不溶性不燃性無機物がほぼ木材内のみ
で生成し、しかも、不溶性不燃性無機物の生成ののち、
木材中に可溶な無機物が残存しないような製法を見出そ
うとして検討を重ねた。その結果、あとから含浸させる
処理液として、高濃度と低濃度のものを準備し、高濃度
処理液、低濃度処理液の順で含浸させるようにすればよ
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
含有処理液の組み合わせのうち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定着させるようにする改質、
木材の製法であって、あとから含浸させる処理液として
高濃度と低濃度の処理液を用いることとし、高濃度の処
理−液のあとに低濃度の処理液を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９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カチオン含有処理液とアニオン含有
処理液の組み合わせを用いる。カチオン含有処理液とし
ては、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ。

ＺｎあるいはＢａカチオン等のカチオンのうちの１種あ
るいは２種以上を含むものが用いられる。

アニオン含有処理液としては、ｃｏ、、ＳＯ４。

ＰＯ４，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種以上を含むものが用いられる。ア
ニオン含有処理液としては、ＰＯ４、Ｂ０３アニオンあ
るいはＣｌアニオン等のハロゲンアニオンを含むものを
用いるようにするのが好ましい。前記中）あるいは（Ｃ
）のメカニズムによる効果が得られるからである。カチ
オン含有処理液は、たとえば、Ｍｇ、Ａ１．Ｃａ、Ｚｎ
あるいはＢａカチオン等のカチオンのうちのいずれかを
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。アニオン含有処理液は、たとえば、ＣＯｓ　
、ＳＯ４、ＰＯａ　、ＢＯ３あるいはＯＨアニオン等の
アニオンのうちのいず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、Ｍ
ｇ、Ａｌ、Ｃａ、ＺｎあるいはＢａカチオンを生じさせ
る無機物としては、たとえば、ＭｇＣＩｚ　、ＭｇＢｒ
ｚ　、Ｍｇ５Ｏａ　　・Ｈｚ　Ｏ，Ｍｇ　（ＮＯ３）！
　　・６Ｈｇ　Ｏ，ＡｌＣ１１ｒ　ＡｌＢｒ３　＋　Ａ
ｌｚ　　（ＳＯ４）ｓ　＋　ＡＩ　　ＣＮＯｓ　）ｓ　
　’　９Ｈｇ　Ｏ，ＣａＣ１，、ＣａＢｒｚ　、Ｃａ　
　（ＮＯ３）！　ｌ　　ＺｎＣ１，、ＢａＣ１ｔ　・２
Ｈｚ　Ｏ，ＢａＢｒｚ　、　Ｂａ　（ＮＯｘ　）　ｚ等
があげられる。水に溶解し、Ｃ０３、Ｓ　Ｏａ　、ＰＯ
，、ＢＯ，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、ｐＪａｚｃＯｘ、　　（ＮＨｌ）ｚ
　ＣＯ３，Ｈｚ　ＳＯ４，Ｎａｚ　ＳＯ４，（ＮＨａ　
）ｚ　ＳＯ４、Ｈ３ＰＯｎ　、Ｎａ２ＨＰＯ４、　（Ｎ
Ｈ４）ｚ　　ＨＰＯ４、Ｈｓ　　Ｂｏｌ　、Ｎａ　ＢＯ
ｔ　、ＮＨａ　Ｂｏｇ等があげられる。カチオン含有処
理液の具体例としては、たとえば、ＺｎＣ１゜およびＢ
ａＣ１ｔ　　・２Ｈｚ　Ｏを含むもの、ＢａＣ１ｇ”２
ＨｚＯおよびＣａＣ１，を含むもの、Ｂａｃｌｇ　　’
　２Ｈｚ　ＯおよびＨ，ＢＯ，を含むもの、ＣａＣ１ｔ
、ＢａＣ１，およびＨ，ＢＯ，を含むもの等があげられ
る。アニオン含有処理液の具体例としては、たとえば、
（Ｎ　Ｈａ　）　＊　ＨＰ　０４を単独で含むもの、Ｃ
ＮＨａ　）ｚ　ＨＰＯａおよびＨ３ＢＯ３を含むもの、
ＮａｔＨＰＯ，およびＨ３ＢＯ３を含むもの、（ＮＨａ
　）ｔ　ＨＰＯａおよびＮａｇ　Ｂａ　０？　　・１０
ＨＩ　Ｏを含むもの等カアげられる。

木材の処理は、たとえば、つぎのようにして行う。まず
、カチオン含有処理液とアニオン含有処理液を準備する
。アニオン含有処理液としては、高濃度の処理液と低濃
度の処理液の２種類準備する。第１図に示されているよ
うに、木材１をカチオン含有処理液２に浸漬し、木材１
中にカチオン含有処理液２を含浸させてカチオン３を含
ませる、つぎに、第２図に示されているように、高濃度
のアニオン含有処理液４に木材ｌを浸漬し、木材ｌ中に
アニオン含有処理液４を含浸させてアニオン５を含ませ
る。このアニオン含有処理液４による処理時間は、前記
カチオン含有処理液２による処理時間および後で含浸さ
せる低濃度のアニオン含有処理液による処理時間に比べ
て短（するとよい。そして、木材１内の表面近傍でカチ
オン３とアニオン５とを反応させ不溶性不燃性無機物６
を生成させる。このとき、不溶性不燃性無機物６をほぼ
木材内のみで生成させることができる。木材ｌの奥部に
カチオン含有処理液２、表面近傍にアニオン含有処理液
４が多い状態で、第３図に示されているように、木材１
を低濃度のアニオン含有処理液７に浸漬する。そうする
と、木材表面近傍の高濃度のアニオン含有処理液は低濃
度のアニオン含有処理液５の方に出てこす、木材１の奥
部に浸透、拡散し、これのアニオンが奥部のカチオン含
有処理液のカチオンと反応して木材奥部にも不溶性不燃
性無機物６が生成する。これにより、高ｔｌａ度のアニ
オン含有処理液中のアニオンのほぼ全部をカチオン含有
処理液中のカチオンと反応させることができる。そうす
ると、木材が低濃度のアニオン含有処理液７に浸漬され
ていることから、木材中に含まれる過剰のアニオン含有
処理液は濃度の低いものとなり、アニオン含有処理液に
含まれる無機物の木材中に残存する量が少なくなる。

このあと、必要に応じて水洗し、乾燥して改質木材を得
る。

カチオン含有処理液およびアニオン含有処理液の含浸は
、浸漬により行うのがよいが、これに限定されるもので
はない。含浸の順番は、アニオン含有処理液を先に行う
ようであってもよく、特に限定はされない。アニオン含
有処理液を先に含浸させる場合は、カチオン含有処理液
として、高濃度の処理液と低濃度の処理液を用いる。

処理液の濃度は、処理液の種類、木材の種類等に応じて
決める必要があるが、一般には、あとから含浸させる処
理液の高濃度のものの濃度（不溶性不燃性無機物を生成
するイオンの濃度）は、先に含浸させる処理液の濃度に
対して、モル濃度で１７２〜３倍程度が好ましく、あと
から含浸さ：仕る処理液の低濃度のものの濃度は、前記
高濃度のものの濃度に対して、モル濃度で１／４〜１／
２０倍程度が好ましい。

前記のようなカチオン含有処理液およびアニオン含有処
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、カチオン含有処理液およびアニオン含有
処理液が前記のようなカチオン、アニオンを含む場合は
、たとえば、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、
リン酸バリウム、リン酸アルミニウム、ホウ酸マグネシ
ウム。

９Ｍマグネシウム、炭酸カルシウム、リン酸亜鉛、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。

この発明にかかる改質木材の製法は、前記のように、あ
とから含浸させる処理液として高濃度のものと低濃度の
ものを用いるようにし、高濃度のものを含浸させたのち
低濃度のものを含浸させるようにしているので、木材中
に残存する可溶な無機物（イオン）を少なくすることが
でき、可溶な無機物を洗い流すための洗浄処理を行わな
くても、表面がベタ付いたすせず、水に濡れたようにな
る恐れのない改質木材を得ることができる。木材中に残
存して無駄になる可溶な無機物を減らすことができるよ
うになったことから、後から含浸させる処理液に用いる
薬剤の量が削減される。洗浄処理の省略が可能となり、
薬剤の使用量の削減が可能となったことから製造コスト
を低くすることも可能となっている。しかも、従来の製
法により得られる改質木材と同等の難燃性、防腐・防虫
性および寸法安定性を有する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２Ｎ厚ロータリー単板を、２０〜３０ｍＨＨの
圧力下で水中に浸漬し、２４時間放置して飽水状態にし
た。つぎに、得られた飽水単板を、第１表に示されてい
るイオン濃度（モル／ｌ）で５０℃の第１回処理液に２
４時間浸漬したのち、木材表面を水洗した。このあと、
第１表に示されているイオン濃度で５０℃の第２回処理
液に１時間浸漬したのち、木材表面を水洗し、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時間含浸したのち、木材を充分に水洗した。そ
して、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表に示されている第１ないし３回処理液を用いるよ
うにするとともに、同表に示されている時間で含浸処理
を行うようにしたほかは、実施例１と同様にして処理を
行って改質木材を得た。

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、未反応のイオンの
割合、防火性（難燃性）９寸法安定性および、防腐・防
虫性を調べた。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
に対する不溶性不燃性無機物の含浸量の比率を調べるこ
ととした。未反応イオンの割合とは、実施例１〜５では
第３回、比較例１．　２では第２回の処理液の含浸のの
ち、洗浄処理を行わない状態での、全含浸重量（水分は
除く）に対する未反応イオン（不溶性不燃性無機物を生
成していないイオン）の重量の割合である。防火性は、
ＪＩＳ　　Ａ　　１３２１における難燃■級をＯ，ａ燃
■級をΔとし、その間をＯ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Ｏ％９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
、はとんど減少しないものを◎１通常の木材の場合を×
、その間を○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、比較例１．２で得られたものに比べて、未反応イ
オンの割合が少なく、薬剤コストの低減をはかることが
できたということがわかる。また、実施例１〜５で得ら
れた改質木材は、いずれも、比較例１．２で得られたも
のと同等あるいはそれ以上の不溶性不燃性無機物の含有
量、防火性１寸法安定性および防腐・防虫性を有してい
ることがわかる。

〔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組み合わせのうちの一方を木材
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定着させるように
する改質木材の製法であって、あとから含浸させる処理
液として高濃度と低濃度の処理液を用いることとし、高
濃度の処理液のあとに低濃度の処理液を含浸させるよう
にしているので、多量の不溶性不燃性無機物を含み、難
燃性、防腐・防虫性および寸法安定性に優れた改質木材
を低いコストで得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、この発明にかかる改質　　−木
材の製法の実施説明図である。 １・・・木材　２・・・カチオン含有処理液　３・・・
カチオン　４・・・高濃度のアニオン含有処理液　５・
・・アニオン　６・・・不溶性不燃性無機物　７・・・
低濃度のアニオン含有処理液 代理人　弁理士　　松　本　武　彦 第１図　　　　　　　第２図 第３図 手叙辞市正Ｇ伯発） 昭和６２年　８月　５日 ３、補正をする者 羽生との関係　　　　特許出願人 住　　　所　　　　　大阪府門真市大字門真１０４８番
地名　称（５８３）松下電工株式会社 代表者　　（（７Ｍ役藤井貞夫 ４、代理人 ６、補正の対象 明細書 ７、補正の内容 （１）　　明細書第１５頁第４行の「表面が」と「ベタ
付いたすせず、」の間に、「吸湿しても」を挿入する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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組み合
   わせのうち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
   機物を定着させるようにする改質木材の製法であって、
   あとから含浸させる処理液として高濃度と低濃度の処理
   液を用いることとし、高濃度の処理液のあとに低濃度の
   処理液を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. （２）カチオン含有処理液が、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｚｎ
   およびＢａカチオンからなる群の中から選ばれた少なく
   とも１種を含み、アニオン含有処理液が、ＣＯ＿３、Ｓ
   Ｏ＿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種を含む特許請求の
   範囲第１項記載の改質木材の製法。