JPS6351104A

JPS6351104A - 改質木材の製法

Info

Publication number: JPS6351104A
Application number: JP19580986A
Authority: JP
Inventors: 隆中井; 平尾　正三; 歩安田; 義弘太田
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〕

不溶性不燃性無機物を木材中に含ませて、難燃性、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。

（ａｌ　　無機物による被覆（ｋｌ）　　炭化促進ＦＣｌ　　発炎燃焼における連鎖反応の阻害（ｄｌ　　
不燃性ガスの発生（ｅ）分解・結晶水放出による吸熱（ｆｌ　　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、（ｔｌ）、　（Ｃ１
その他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。ｆａｔ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３対１　（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、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む場合は、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。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（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
も狭い部分はビ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、水溶液中の成分が浸透しやすいよう木材をあら
かじめ水で膨潤させておき、この木材に対し、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
性無機物水溶液の一方を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分散
定着させるようにすることが行われている。水溶液であ
れば木材の組織内に含浸させることが簡単にできるから
である。より具体的には、たとえば、反応して、不溶性
不燃性無機物を生じうる無機物イオン同志を別々に含ま
せた二つの水溶液を、水溶性無機物を水に溶解させるこ
とによりつくり、雨水溶液を順に木材に含浸させる。そ
して、木材中でイオン同志を反応させて、不溶性不燃性
無機物を生じさせる。

しかしながら、この方法により得られる改質木材は、−
層の性能向上が求められていた。

〔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、従来よりも一層性能の優れたものを得る
ことが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、発明者らは研究を重
ねた。その結果、木材を膨潤させる能力が水よりも大き
い処理液により木材をあらかじめ膨潤させるようにすれ
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、改質しようとする木材に対し
、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の一方を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
機物を定着させる改質木材の製法であって、木材を膨潤
させる能力が水よりも大きい処理液により、前記木材を
あらかじめ膨潤させておく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。

この発明の製法では、木材を膨潤させる能力が水よりも
大きい処理液により木材をあらかじめ膨潤させるように
する。そして、木材を高膨潤状態にする。木材を膨潤さ
せる能力が水よりも大きい液体としては、たとえば、ジ
メチルスルホキサイド（ＤＭＳＯ）の溶液、Ｎ−Ｎ−ジ
メチルホルムアミド（ＤＭＦ）の溶液、アンモニアの溶
液等があげられ、２種以上が順次用いられるようであっ
てもよい。また、ジメチルスルホキサイド、Ｎ・Ｎ−ジ
メチルホルムアミド、アンモニア等の内の２種以上を含
む処理液が用いられるようであってもよい。木材の膨潤
は、処理液に木材を浸漬すること等により行われる。

前記のような処理を行ったのち、木材Ｍｉ織内に不溶性
不燃性無機物を生成させて改質木材を得る、不溶性不燃
性無機物の生成は、木材に対し、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
液の一方を含浸させたのち、他方を含浸させることによ
り行う。２種の水溶性無機物水溶液としては、たとえば
、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム等の
陽イオンを含む溶液とホウ酸、リン酸、硫酸および炭酸
等の陰イオンを含む溶液の組み合わせが用いられる。陽
イオンを含む水溶液が２種以上の陽イオンを含むようで
あってもよいし、陰イオンを含む水溶液が２種以上の陰
イオンを含むようであってもよい。前記のような２種の
水溶液の組み合わせより、無機物イオン同士が反応して
生成され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。

木材Ｍｉ織内に生成させる不溶性不燃性無機物としては
、前記のようなもののほか、アパタイトもあげられる。

アパタイトは、Ｍ＋ｏ（Ｚ○４）６Ｘ２　の基本組成を
もつ六方晶系空間群Ｐ６ｚ／ｍに属する化合物群の総称
である。単にアパタイトといえばＭ＝Ｃａ、Ｚ＝Ｐのも
のをさす場合が多く、代表的なものとして水酸アパタイ
トＣａ、。（ＰＯ４）６（ＯＨ）ｚがあげられるが、こ
ここではアパタイトは前記基本組成をもつ化合物をさし
ている。また、結晶水を持つものも含まれる。

Ｍサイトには１〜３価、Ｘ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。また、Ｘサイトには８２０等の分子も
入りうる。具体例をつぎにあげる。

Ｍ：Ｃａ、Ｐｄ、Ｃｄ、Ｓｒ、Ｎｉ、Ｅｕ、ＡＩ、Ｙ、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｎａ、に、ＢａＺ：Ｐ、　Ａｓ、　Ｖ、　Ｃｒ、　　Ｓｉ、　Ｃ，Ａ１
．　　Ｓ、ＲｅＸ：ＯＨ，Ｆ、　Ｃ１，Ｂｒ、　　１．○、Ｎ、Ｃ０３
、Ｈ，Ｏ，口（空格子点、　ｖａｃａｎｃｙ　）ここに
あげたＭ、Ｚ、Ｘは、どのような組み合わせも可能であ
るというわけではなく、イオン半径等により制約がある
。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。難燃化の効果の点では、ＺがＰ、　Ｂ
あるいはＳで、ＸがＣＩ等のハロゲンとなっているアパ
タイトが好ましい。

木材中に含ませる用途（複合用途）として特に重要なア
パタイトは、Ｃａ、０（ＰＯ４）６　　（ＯＨ）ｚ　、
Ｃａ＋ｏ　ＣＰＯａ　）ｂ　Ｃ１ｚ　、Ｃａ１ｏ　（Ｐ
Ｏ４）６　Ｆ２．Ｃａ１Ｏ（ＰＯ４）６　ＦＸ　ＣＩＺ
−ＸＩＢ　ａ　１Ｇ　（Ｐ　Ｏａ　）　ｓ　　（Ｂ　０
４　）口ｚ、ＣａｇＮｉ（ＰＯ４）ｂ　Ｆｔ　、Ｃａａ
　Ａｌｚ　　（ＰＯａ　）ｓ　　（ＡＩＯａ）Ｆｚ等で
ある。

前記のようなアパタイトを木材中において生成させる具
体的な方法は、たとえば、つぎのとおりである。

まず、Ｃａ”、Ｂａ”、Ａ　Ｒ”、Ｎ　ｉ２４等のＭと
なりうるイオン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たのち、Ｐ　Ｏ４”−。

Ｂ　０３３−、　Ａ　１０ｚ−等のＺＯａ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Ｃ１
−、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種を含み、アルカリ性に調整された水溶液Ｂ
を木材中に含浸させる。水溶液Ａ、Ｂの含浸の順番は逆
にする場合もありうる。

また、水溶液Ｂと同じ構成であるがアルカリ性でない水
溶液Ｂ′を含浸させたのち、アルカリ性の水溶液Ｃを含
浸させるようにする場合もありうる、水溶液Ａの方をア
ルカリ性にする場合もありうる。

この発明にかかる改質木材の製法では、前記のようにし
て、あらかじめ、木材を高膨潤状態にしておくため、木
材を水のみにより膨潤状態した場合に比べて、不溶性不
燃性無機物を生成させるための水溶液中の成分が木材中
に非常に入りやすくなるといった理由で、木材中に生成
される不溶性不燃性無機物の量が増加する。このため、
得られる改質木材の難燃性（防火性）、防腐・防虫性お
よび寸法安定性が、従来のものに比べて一層優れたもの
となるのである。

つぎに実施例について説明する。

（実施例１）ブナ材の３１ｍ厚ロータリー単板を、常温の５０％ジメ
チルスルホキサイド水溶液中に浸漬し、３０　Ｔｏｒｒ
程度の減圧下で５時間放置して木材を膨潤させた。Ｂａ
Ｃｌ２およびＨ，ＢＯ，の混合水溶液（第１の処理液）
が入れられた第１の処理浴中に、この単板を浸漬したの
ち、（ＮＨ，））（ＰＯ４およびＨ，ＢＯ，の混合水溶
液（第２の処理液）が入れられた第２の処理浴中に浸漬
した。つぎに、ｐＨ８〜１０のアルカリ性水溶液が入れ
られた第３の処理浴に浸漬した。そうすると、木材絶乾
重量１００に対して、１１０の不溶性不燃性無機物を含
む改質木材が得られた。

得られた改質木材は、難燃性（防火性）、防腐・防虫性
および寸法安定性が、従来の改質木材に比べて非常に優
れていた。また、表面の木質感も損なわれなかった。そ
のうえ、第１処理液、第２処理液および第３処理液のい
ずれも沈澱が生じず、再生可能であった。

（実施例２）ブナ材の３ｎ厚ロータリー単板を、常温の３０％ジメチ
ルスルホキサイド水溶液中に浸漬し、３０　Ｔｏｒｒ程
度の減圧下で５時間放置して木材を膨潤させた。このあ
とは、実施例１と同様の処理を行って改質木材を得た。

そうすると、木材絶乾重量１００に対して、１００の不
溶性不燃性無機物を含む改質木材が得られた。

得られた改質木材は、難燃性（防火性）、防腐・防虫性
および寸法安定性が、従来の改質木材に比べて非常に優
れていた。

（実施例３）ブナ材の３■厚ロータリー単板を、常温の５０％Ｎ−Ｎ
−ジメチルホルムアミド水溶液中に浸漬し、３０Ｔｏｒ
ｒ程度の減圧下で５時間放置して木材を膨潤させた。こ
のあとは、実施例１と同様の処理を行って改質木材を得
た。そうすると、木材絶乾重量１００に対して、１００
の不溶性不燃性無機物を含む改質木材が得られた。

（実施例４）ブナ材の３Ｎ厚ロータリー単板を、常温の５０％ジメチ
ルスルホキサイド水溶液中に浸漬し、３０　Ｔｏｒｒ程
度の減圧下で５時間放置して木材を膨潤させた。Ｂ　ａ
　Ｃ１２、Ｈ３ＢＯ３およびＣａＣｌ２の混合水溶液（
第１の処理液）が入れられた第１の処理浴中に、この単
板を浸漬した。こののち、実施例１と同様の第２処理液
による処理および第３処理液による処理を行った。そう
すると、木材絶乾重量１００に対して、１１０の不溶性
不燃性無機物を含む改質木材が得られた。

（実施例５）ブナ材の３鶴厚ロータリー単板を、常温の５０％Ｎ−Ｎ
−ジメチルホルムアミド水溶液中に浸漬し、３０Ｔｏｒ
ｒ程度の減圧下で５時間放置して木材を膨潤させた。こ
のあとは、実施例４と同様の処理を行って改質木材を得
た。そうすると、木材絶乾型１ｔｌｏＯに対して、１０
０の不溶性不燃性無機物を含む改質木材が得られた。

〔発明の効果〕

この発明にかかる改質木材の製法は、改質しようとする
木材に対し、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の一方を含浸させ
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改質木材の製法であって、
木材を膨潤させる能力が水よりも大きい処理液により、
前記木材をあらかじめ膨潤させておくので、従来よりも
一層性能の優れたものを得ることができる。

代理人　弁理士　　松　本　武　彦手続補正書（自発昭和６１年１０月１８日２、発明の名称改質木材の製法３、補正をする者事件との関係　　　　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　　（ＩＭｉ役藤井貞夫４、代理人５、補正により増加する発明の数な　　　し６、補正の対象明細書７、補正の内容（１１明細書第４頁第１行に「３対１　（１対１）」と
あるを、「１対１」と訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）改質しようとする木材に対し、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
水溶液の一方を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改
質木材の製法であって、木材を膨潤させる能力が水より
も大きい処理液により、前記木材をあらかじめ膨潤させ
ておくことを特徴とする改質木材の製法。
（２）処理液が、ジメチルスルホキサイドの溶液、Ｎ・
Ｎ−ジメチルホルムアミドの溶液およびアンモニアの溶
液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）混合することにより不溶性不燃性無機物を生じさ
せる水溶液の一方が、アルカリ金属、アルカリ土類金属
およびアルミニウムからなる群の中から選ばれた少なく
とも１種の陽イオンを含む溶液、他方が、ホウ酸、リン
酸および硫酸からなる群の中から選ばれた少なくとも１
種の陰イオンを含む溶液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。
（４）不溶性不燃性無機物が、Ｍ＿１＿０（ＺＯ＿４）
＿６Ｘ＿２（Ｍ：Ｂａ、Ｃａ、Ａｌ、Ｋ、Ｚ：Ｐ、Ｓ、
Ｂ、Ｘ：ＯＨ、Ｃｌ、Ｂｒ）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項から第３項までのいず
れかに記載の改質木材の製法。