JPS63267504A

JPS63267504A - 改質木材の製法

Info

Publication number: JPS63267504A
Application number: JP10231187A
Authority: JP
Inventors: 隆中井; 平尾　正三; 宏明碓氷; 義弘太田; 博之石川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1987-04-24
Filing date: 1987-04-24
Publication date: 1988-11-04
Also published as: JPH0519882B2

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）　　無機物による木質の被覆（ｂ）　　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＋８）　　分解・結晶水放出等による吸熱（ｆｌ　　発
泡層形成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）、　（ｂｌ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
ホウ酸等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等を含む場合は、難
燃効果が高いものとなる。（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、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
である本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、０．１．ｕ＋ｗ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　、ＰＯａ　、Ｂｏｘ　、ＯＨ等のアニ
オンを含む処理液の２種類の処理液を準備し、これらを
順に１回ずつ木材に含浸させ、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
質木材の製法を先に開発した（特願昭６Ｏ−０８９４２
３）。この゛方法によれば、木材中にある程度の不溶性
不燃性無機物を含ませることが可能であり、難燃性（防
火性）、防腐・防虫性および寸法安定性が付与されると
ともに硬度も上昇した改質木材を得ることができる。

しかしながら、前記製法で得られた改質木材よりも、も
っと性能の優れたものが望まれていた。

〔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、難燃性、防腐・防虫性９寸法安定性および硬度の非
常に優れた改質木材を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、木材に含ませる不溶性不燃性無機物の量を
増やすことにより、前記の目的を達成しようとして研究
を重ねた。その結果、カチオン含有処理液とアニオン含
有処理液とを交互に含浸させ、画処理液を複数回含浸さ
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、画処理液の含浸を交互に繰り返して
、画処理液を複数回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２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が、ここにあげ
たものに限定されない、アニオン含有処理液としては、
Ｃ０３、Ｓ　Ｏａ　、Ｐ　Ｏａ　、　　ＢＯ５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が、ここにあげたものに限定
されない。アニオン含有処理液としては、ＰＯ４、ＢＯ
！ＯＨアニオンいは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（ｂ
）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　、ＳＯａ　、ＰＯ４、ＢＯ，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、Ｍｇ、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、ＭｇＣ
１ｇ　、ＭｇＢｒｇ　、ＭｇＳＯ４・Ｈｌ　Ｏ，Ｍｇ　
（ＮＯｓ　）ｚ　　・６Ｈｚ　Ｏ，ＡｌＣｌ３　、Ａｌ
Ｂｒ５、　Ａｌｔ　　（Ｓｃｕｍ　）　３　、　ＡＩ　
　（ＮＯａ　）３　　・９Ｈｚ　０１Ｃａ　Ｃ１ｇ　、
ＣａＢｒ＊　＊　　Ｃａ　（Ｎｏ３）ｚ　、ＺｎＣ１ｔ
、ＢａＣ１，Ｈ２ｇｇ　Ｏ，ＢａＢｒ２　、Ｂａ　（Ｎ
Ｏ３）を等があげられる。水に溶解し、Ｃ０３、Ｓ　Ｏ
ｓ　、　Ｐ　Ｏａ　、　Ｂ　Ｏｓ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、Ｎａｇ　ＣＯ
３、（ＮＨ４）ｚ　ＣＯｓ　＋　ＨｚＳＯａ　、Ｎａｇ
　ＳＯ４＋　　（ＮＨ４）ｔ　Ｓｏ、、Ｈ３ＰＯ４、Ｎ
ａｇ　ＨＰＯａ　＊　　（ＮＨａ　）ｚ　ＨＰＯａ　、
Ｈ２ＢＯ３、ＮａＢｏｚ　、ＮＨａ　ＢＯ！等があげら
れる。カチオン含有処理液およびアニオン含有処理液に
それぞれ用いられる水溶性無機物の組み合わせとしては
、互いに反応して不溶性不燃性無機物を生じさせる組み
合わせであれば、特に限定されないが、たとえば、塩化
バリウム、塩化カルシウムに対しては酸性リン酸アンモ
ニウム等、塩化バリウムに対してはホウ酸等、硫酸マグ
ネシウムに対しては酸性リン酸ナトリウム等を選ぶこと
ができる。

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（第１浴）に木材を浸漬し、つぎ
にアニオン含有処理液（第２浴）に木材を含浸して木材
組織内でカチオンとアニオンとを反応させ、木材中に不
溶性不燃性無機物（無機塩）を生成、定着させる。この
あと、さらに、カチオン含有処理液およびアニオン含有
処理液に木材を浸漬することを交互に繰り返し、木材中
にさらに不溶性不燃性無機物を生成、定着させる、各処
理液の含浸の回数は、少なくとも２回含浸させるようで
あれば特に限定されず、必要とされる改質木材の性能等
に応じて決定するとよい。アニオン含有処理液を最初に
含浸させるようであってもよく、画処理液のうちのいず
れを最初に含浸させるかは特に限定されない、また、最
後に含浸させる処理液が最初に含浸させる処理液と同じ
になるようであってもよいし、異なるようであってもよ
い。処理液の含浸は、浸漬以外の方法で行うようであっ
てもよい。

このようにして木材の処理を行うと、各処理液を１回ず
つ含浸させるだけの場合に比べて、木材中の不溶性不燃
性無機物の量を多くすることができる０発明者らが調べ
たところ、一般に、カチオン含有処理液およびアニオン
含有処理液の処理を６回繰り返すことにより、木材中に
不溶性不燃性無機物を２００％以上含ませることができ
るということがわがうた。処理液中に含まれる水溶性無
機物（イオン）の種類によっては、改質木材の性能（防
火性、防腐性等）の向上には寄与するが、溶解度があま
り高（ないため、１回だけの含浸だけでは、木材内の空
隙量に比べてごくわずかの不溶性不燃性無機物しか定着
させることができない場合がある。このような場合であ
っても、複数回含浸を行うことにより、木材中に定着さ
せる不溶性不燃性無機物の量を増やすことができるので
ある。

不溶性不燃性無機物の生成、定着を終えたあと、必要に
応じて水洗し、乾燥して改質木材を得るこのようにして
得られた改質木材は、不溶性不燃性無機物を多量に含む
ので、難燃性、防腐・防虫性２寸法安定性および硬度が
非常に優れているのである。

つぎに、実施例および比較例について説明する（比較例
１）マツ、スギおよびブナ材の２１厚ロータリー単板を、そ
れぞれ２０〜３０ｕ＋Ｈｇの圧力下で水中に浸漬し、２
４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浴の５０℃のＢａｃｌｇ　　６２Ｈｚ　Ｏ
溶液（２ｍｏ　ｌ／Ｈｚ　０１０００−１ｐＨ５〜６）
に２４時間浸漬した。こののち、第２浴の５０℃の（Ｎ
　Ｈａ　）　ｚ　ＨＰ　０４溶液（４ｍｏ　１／Ｈｚ　
Ｏ１０００１ＩＩｌ、ｐＨ５〜６）に２４時間浸漬して
改質木材を得た。

（実施例１）比較例１と同じ第１浴および第２浴の処理を２回繰り返
して（繰り返し回数２）改質木材を得た（実施例２）比較例１と同じ第１浴および第２浴の処理を２回繰り返
したのち、さらに木材を第１浴に２４時間浸漬（繰り返
し回数２．５）して改質木材を得た（実施例３〜５）比較例１と同じ第１浴および第２浴の処理を、実施例３
では３回、実施例４では３．５回、実施例５では４回そ
れぞれ繰り返して改質木材を得た。

（比較例２）第１浴を５０℃のＣａＣ１，溶液（２ｍｏ　１／Ｈ！　
０１０００ｄ、　ｐ　Ｈ５〜７）とし、第２浴を５０℃
のＣＮＨａ　）ｚ　ＨＰＯ４溶液（４ｍｏ　ｌ／Ｈ＊０
１０００ｍ１、ｐＨ５〜６）として用い、比較例１と同
様に処理して改質木材を得た。

（実施例６）比較例２と同じ第１浴および第２浴の処理を２回繰り返
して（繰り返し回数２）改質木材を得た（実施例７）比較例２と同じ第１浴および第２浴の処理を２回繰り返
したのち、さらに木材を第１浴に２４時間浸漬（繰り返
し回数２．５）して改質木材を得た（実施例Ｂ〜１０）比較例２と同じ第１浴および第２浴の処理を、実施例８
では３回、実施例９では３．５回、実施例１Ｏでは４回
それぞれ繰り返して改質木材を得た（比較例３）第１浴を５０℃のＭ　ｇ　Ｓ　Ｏ４溶液（２ｍｏ　ｌ／
ｎｔｏ１０００ｖ、ｐＨ３〜４）とし、第２浴を５０℃
のＮａｚＨＰＯａ溶液（ｔｍｏｌ／ＨｚＯ１０００ｔａ
１．、ｐ　Ｈ５〜６）として用い、比較例１と同様に処
理して改質木材を得た。

（実施例１１〜１３）比較例３と同じ第１浴および第２浴の処理を、実施例１
１では２回、実施例１３では３回、実施例１３では４回
それぞれ繰り返して改質木材を得た。

実施例１〜１３および比較例１〜３で得られた改質木材
につき、無機物含浸率、防火性（Ｍ燃性）２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木材内生成無機物の重量の割合
である。防火性は、ＪＩＳ　　Ａ　　１３２１における
難燃■級を◎、難燃■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１価することとし、はとんど減少しないものを◎３
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、比較
例１で得られたものに比べて、実施例６〜１０で得られ
た改質木材は、比較例２で得られたものに比べて、実施
例１１〜１３で得られた改質木材は、比較例３で得られ
たものに比べて、いずれも性能が優れていることがわか
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、両処理液の含浸を交互に
繰り返して、両処理液を複数回含浸させるようにするの
で、難燃性、防腐・防虫性９寸法安定性および硬度の非
常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）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、
両処理液の含浸を交互に繰り返して、両処理液を複数回
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、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。