JPS6351103A

JPS6351103A - 改質木材の製法

Info

Publication number: JPS6351103A
Application number: JP19580886A
Authority: JP
Inventors: 義弘太田; 平尾　正三; 歩安田; 隆中井
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-08-20
Filing date: 1986-08-20
Publication date: 1988-03-04

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〕

建材等として用いられる木材は、一般に、難燃性、防腐
・防虫性１寸法安定性等に優れていることが要求される
。

建材等として用いられる不燃性あるいは難燃性材料には
、木毛セメント板、軽カル板、セメントボード等がある
。これらは、不燃性材料たるセメントに木材の繊維やパ
ルプ等をフィラー（充填材）として混合しているのであ
るが、不燃性が確保できる代わりに、建具等に使用する
ものの性質として重要な曲げ強度が、普通の木材に比べ
て大きく劣っている。このため、曲げ強度を維持しつつ
、難燃性（ここでいう難燃性とは、熱分解はするが、発
炎燃焼はしないという意味で、いわゆる自消性のことで
ある）を有するように、木材を改質する方法として、水
溶性の無機塩類、たとえば、第２リン酸アンモニウム、
第１リン酸アンモニウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウ
ム、塩化力ルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛等を
、単独であるいは混合して木材に含浸させるような方法
が開発されている。

しかしながら、この方法にも問題点がいくつかある。た
とえば、第２リン酸アンモニウム、第１リン酸アンモニ
ウムは低温で分解する。水溶液では特にこの傾向が大き
いため、防火材料製造工程中で高温処理を行う場合には
適さないうえ、腐朽菌の栄養源となるため、処理量が増
すとかえって防腐性が落ちる。また、炭酸カリウム、炭
酸ナトリウムは、処理後、空気中の炭酸ガスを吸収して
重炭酸塩となるので、経年変化の安定性に欠ける。塩化
カルシウム、塩化マグネシウムは、吸湿性が極めて大き
いため、金属の腐食や腐朽菌の繁殖を促し、木材質を劣
化さゼる。塩化亜鉛も吸湿性が大きい等という欠点があ
る。前記薬剤が混合されたものにおいては、個々の欠点
が互いに補われる効果を有するものもある。しかし、い
ずれのものも、水溶性薬剤であるため、耐水性に問題が
あって外装材等に使えず、用途が限られている。

前記無機系薬剤とは別に、有機塩類等の有機系薬剤を用
いて改質木材を得る方法もある。しかし、この方法は、
溶剤等の関係で有機系薬剤の取扱の点に難点があるとい
った問題がある。

他方、木材の防腐・防虫化のため、種々の薬剤による処
理が行われているが、この場合、水溶性の薬剤を用いる
ことが多く、やはり耐水性の問題が生じる。また、アセ
チル化等を行って、木材を化学変性することも考えられ
るが、この場合、難燃性という特長と両立させることは
ほとんど期待できない。木材の寸法安定化処理について
も、同様の問題がある。

〔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、木材特有の曲げ強度等の性質を備えるとともに、
優れた難燃性、防腐・防虫性および寸法安定性を有する
ものを短時間で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〕

前記のような目的を達成するため、発明者らはまず、不
溶性不燃性無機物を木材Ｍｉ織内に分散定着させること
を考えた。このようにすると、木材特有の曲げ強度等の
性質を損なうことなく、木材に難燃性を賦与することが
できる。そのうえ、つぎのような理由で、木材に防腐・
防虫性および寸法安定性を賦与することもできる。すな
わち、菌類が木材を腐敗させる際、まず、菌類が木材内
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なく、菌類の養分になるものでな
ければ、何であってもよい。防虫についても防腐と同じ
である。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。ま
た、木材を膨潤させておき、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２寸法安定化効果
が得られる。固定？ｌ質として不溶性不燃性無機物も使
いうる。

しかし、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中に木材を長時間浸漬しても
、木材中にはほとんど永しか浸透して行かない。これは
、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、数μｍ以上あるから
である。

そこで、発明者らは、さらに研究を重ねた。その結果、
不溶性不燃性無機物として、粒径０．１μ−以下の無機
超微粒子を用い、振動を利用した拡散により木材組織内
に無機超微粒子を分散させることと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、木材の組織内に不燃性無機物
が分散定着されてなる改質木材の製法であって、粒径が
０．１μｍ以下の水に不溶な無機超微粒子が水に分散さ
れた処理液中に木材を侵し、振動を利用した拡散により
木材組織内に無機超微粒子を分散させて乾燥し、前記無
機超微粒子を木材組織内へ分散定着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。

不燃性無機物としては、粒径が０．１μｍ以下の水に不
溶な無機超微粒子を用いる。ここで、水に不溶とは、全
く水に溶けないということではなく、水に難溶な場合も
含むものとする。無機超微粒子としては、たとえば、二
酸化ケイ素、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化
チタン（酸化チタニウム）等からなるものが用いられ、
複数種類が併用されるようであってもよい。木材！Ｊｉ
ｍ内への無機超微粒子の分散定着は、無機超微粒子が水
等の液体に大体均一に分散された処理液中に木材を浸し
、振動を利用した拡散により木材Ｍｉ織内に無機超微粒
子を分散させたのち、乾燥することにより行う。振動を
利用した拡散としては、たとえば、超音波振動を利用し
た拡散があげられる。振動を利用した拡散によれば、浸
漬拡散法や減圧拡散法を用いた場合に比べて、拡散の速
度が速く、含浸量を多（することもできるのである。こ
こで、浸漬拡散法は、木材をあらかじめ飽水状態にして
おいて処理液に浸漬し、無機超微粒子を拡散し含浸させ
る方法である。減圧加圧法は、未飽水木材を処理液に浸
漬し、減圧、加圧を行って、無機超微粒子を拡散し含浸
させる方法である。この方法は、浸漬拡散法よりも、拡
散速度が速いが、最終的には水の拡散が律速となり、処
理に要する時間が長くかかる。

この発明にかかる改質木材の製法により得られる改質木
材は、無機超微粒子によって木材内組織の内部被覆がな
されているため、炎の侵入、菌の侵入が防げられること
等により、木材の難燃化。

防腐・防虫化が達成され、細胞組織内でのバルキング効
果により寸法安定化が達成されている。この発明で用い
る無機超微粒子は、水不溶性であるから耐水性も高いも
のとなり、性能維持期間が非常に長くなっている。その
うえ、木材特有の曲げ強度等の性質も損なわれずに保持
したものとなる。また、この発明にかかる改質木材の製
法によれば、振動を利用して無機超微粒子を拡散させる
ようにしているので、処理時間が短くてすみ、無機超微
粒子の含有量を多くすることもできる。そして、処理効
率が高いので、生産時のコストダウンを行い、生産性を
向上させることができる。

つぎに実施例および比較例について説明する。

（実施例１）粒子径０．０　Ｏ５〜０．０１５μｍの二酸化ケイ素を
３０重量％の割合で水に分散させて処理液（分散液）を
つくった。２００重量％の飽水状態のアガチスＩＮ厚単
板を、超音波発生機（超音波洗浄器）に入れられた処理
液中に浸し、超音波を発生させつつ１時間放置した。１
時間放置したのち、単板を取り出し、乾燥機で絶乾状態
まで乾燥させたところ、重量増加率４５％の改質木材が
得られた。

得られた改質木材は￥Ｌ燃性、防腐・防虫性および寸法
安定性のいずれもが優れており、木材特有の曲げ強度等
の性質も保持していた。また、無機超微粒子を浸漬拡散
法により拡散させるようにした場合に比べ、はぼ同等の
性能の改質木材を得るための処理時間が１／８に短縮さ
れた。

（実施例２）粒子径０．０１〜０．１μｍの炭酸カルシウムを２０重
量％の割合で分散させた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い、重量増加率５０
重量％の改質木材を得た。

得られた改質木材は難燃性、防腐・防虫性および寸法安
定性のいずれもが優れており、木材特有の曲げ強度等の
性質も保持していた。

（実施例３）粒子径０．０２〜０．０５μｍの酸化アルミニウムを２
０重量％の割合で分散させた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い、重量増加率
５５重量％の改質木材を得た。

（実施例４）粒子径０．０３〜０．０７μｍの酸化チタンを２０重量
％の割合で分散させた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い、重量増加率４０重
量％の改質木材を得た。

実施例２〜４のいずれにおいても、無機超微粒子を浸漬
拡散法により拡散させるようにした場合に比べ、はぼ同
等の性能の改質木材を得るための処理時間が１／８に短
縮された。

（実施例５）厚み５　ｃｍのスギのブロックを木材として用い、実施
例１と同様に超音波発生機に入れられた処理液に木材を
浸漬した。そして、超音波を発生させつつ４時間放置し
た。４時間放置したのち、木材を取り出し、乾燥機で絶
乾状態まで乾燥させたところ、重量増加率１５重量％の
改質木材が得られた。

得られた改質木材は難燃性、防腐・防虫性および寸法安
定性のいずれもが優れており、木材特有の曲げ強度等の
性質も保持していた。また、浸漬拡散法を用い、木材を
４８時間処理液に浸漬して得られた改質木材の重量増加
率と比較して約２倍（浸漬拡散法によるものは重量増加
率７〜８重量％程度）の値を示し、単に処理時間を短縮
できたばかりでなく、厚もの木材の場合に含浸量を向上
させる効果も大きいことがわかった。

なお、実施例１〜５で得られた改質木材は、ＪＩＳ　Ａ
　１３２１による難燃試験で難燃３級レベル、バルキン
グ２０〜４０％、ＪＩＳ　Ａ　９３０２による防腐性に
おいて効力値８０のものが得られた。

バルキングはつぎのように定義されるものである。

バルキング＝Ａ／ＢＡ：処理前の絶乾状態〜処理後の絶乾状態の寸法変化率Ｂ：無処理絶乾状態〜飽水状態の寸法変化率〔発明の効果〕

Claims

【特許請求の範囲】

（１）木材の組織内に不燃性無機物が分散定着されてな
る改質木材の製法であって、粒径が０．１μｍ以下の水
に不溶な無機超微粒子が液体に分散された処理液中に木
材を浸し、振動を利用した拡散により木材組織内に無機
超微粒子を分散させて乾燥し、前記無機超微粒子を木材
組織内へ分散定着させるようにすることを特徴とする改
質木材の製法。
（２）無機超微粒子が、二酸化ケイ素、炭酸カルシウム
、酸化アルミニウムおよび酸化チタンからなる群の中か
ら選ばれた少なくとも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。
（３）振動が超音波振動である特許請求の範囲第１項ま
たは第２項記載の改質木材の製法。