JP2014168902A - 耐火加工木材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】廃棄物としての貝殻を利用して製造コストを抑制しつつ環境保全に寄与することができるとともに、不燃性又は難燃性をより高めることができる耐火加工木材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】貝殻を微粉末化させる微粉末化工程Ｓ１と、該微粉末化工程Ｓ１にて得られた微粉末化された貝殻を溶媒中に拡散させて所定濃度の溶液を調製し得る溶液調製工程Ｓ２と、該溶液調製工程Ｓ２にて得られた溶液に木材を浸漬させつつ減圧することにより、当該木材の内部の木材構成細胞及び細胞間隙に前記溶液を染み込ませ得る浸漬工程Ｓ３と、該浸漬工程Ｓ３で得られた木材を乾燥させる乾燥工程Ｓ４とを経た耐火加工木材である。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築物の構造材、下地材、内装材又は外装材等の建築材として用いられる耐火加工木材及びその製造方法に関するものである。

近時の建築物においては、火災が発生し難い或いは火災の際の延焼を抑制するため、難燃性を高めた耐火加工木材を用いることが多くなっている。しかるに、従来より、建築材として用いられる木材に対し、例えばホウ酸化合物やハロゲン化合物を含浸させることにより、不燃性又は難燃性をより高めた耐火加工木材が提案されるに至っている。なお、かかる先行技術は、文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献情報はない。

しかしながら、上記従来技術においては、不燃性又は難燃性をより高めるためにホウ酸化合物やハロゲン化合物が必要とされるため、製造コストが嵩んでしまい、建築物の内装材や外装材として用いた場合、建築コストが著しく嵩んでしまうという問題があった。また、本出願人は、不燃性又は難燃性をより高めるための材料として、通常は廃棄されてしまう貝殻を利用することで、製造コストの抑制を検討するに至った。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、廃棄物としての貝殻を利用して製造コストを抑制しつつ環境保全に寄与することができるとともに、不燃性又は難燃性をより高めることができる耐火加工木材及びその製造方法を提供することにある。

請求項１記載の発明は、建築物の構造材、下地材、内装材又は外装材等の建築材として用いられる耐火加工木材において、微粉末化された貝殻が木材構成細胞及び細胞間隙に含有されて成ることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の耐火加工木材において、前記微粉末化された貝殻は、牡蠣又は帆立の貝殻から成ることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の耐火加工木材において、前記微粉末化された貝殻は、加熱焼成されて成ることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、建築物の構造材、下地材、内装材又は外装材等の建築材として用いられる耐火加工木材の製造方法において、貝殻を微粉末化させる微粉末化工程と、該微粉末化工程にて得られた微粉末化された貝殻を溶媒中に拡散させて所定濃度の溶液を調製し得る溶液調製工程と、該溶液調製工程にて得られた溶液に木材を浸漬させつつ減圧することにより、当該木材の内部の木材構成細胞及び細胞間隙に前記溶液を染み込ませ得る浸漬工程と、該浸漬工程で得られた木材を乾燥させる乾燥工程とを経ることにより耐火加工木材を得ることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の耐火加工木材の製造方法において、前記微粉末化工程で微粉末化される貝殻は、牡蠣又は帆立の貝殻から成ることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項４又は請求項５記載の耐火加工木材の製造方法において、前記微粉末化工程は、貝殻を加熱焼成することを特徴とする。

請求項１、４の発明によれば、微粉末化された貝殻が木材構成細胞及び細胞間隙に含有されるので、廃棄物としての貝殻を利用して製造コストを抑制しつつ環境保全に寄与することができるとともに、不燃性又は難燃性をより高めることができる。

請求項２、５の発明によれば、微粉末化される貝殻は、牡蠣又は帆立の貝殻から成るので、廃棄物としての貝殻の利用をより有効的に促進することができるとともに、不燃性又は難燃性を高めることができる。

請求項３、６の発明によれば、微粉末化された貝殻は、加熱焼成されて成るので、貝殻を耐火加工木材に含有させるにあたって加熱消毒することができ、貝殻に付着した雑菌等を除去して衛生状態を好ましいものにすることができる。

本発明の実施形態に係る耐火加工木材を得るための製造工程を示すフローチャート

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る耐火加工木材は、建築物（不燃性又は難燃性が要求される家屋等）の構造材（２×４工法用の木材含む）、下地材、内装材又は外装材等の建築材として用いられるもので、微粉末化された貝殻が木材構成細胞及び細胞間隙に含有されて成るものである。特に、本実施形態に係る耐火加工木材においては、内在する微粉末化された貝殻として、牡蠣又は帆立の貝殻が用いられているとともに、微粉末化された貝殻は、加熱焼成されて成るものとされている。

本実施形態に係る耐火加工木材は、図１のフローチャートに基づく製造方法にて得ることができる。
先ず、貝殻（本実施形態においては牡蠣の貝殻）を電気炉で加熱焼成した後、加熱焼成された貝殻を細かく砕いて微細粉末化処理することで、微粉末化した牡蠣殻焼成物を得る（微粉末化工程Ｓ１）。このとき、電気炉は、１２００℃にて３時間、加熱焼成するものとされている。かかる微粉末化工程Ｓ１により、貝殻を微粉末化処理することができるとともに、加熱焼成によって加熱消毒することができ、雑菌等を予め除去することができる。

そして、微粉末化工程Ｓ１で得られた微粉末化した牡蠣殻焼成物を水等の溶媒中に投入し、攪拌することで微粉末化した貝殻を溶液中で略均一に拡散させて、所定濃度（本実施形態においては、略５％程度の濃度）の溶液（微粉末懸濁液）を調製する（溶液調製工程Ｓ２）。かかる溶液調製工程Ｓ２における微粉末化処理された貝殻（牡蠣殻焼成物）の攪拌は、例えばマイクロバブル発生装置（直径が数μｍ〜略５０μｍ以下の極めて微小な気泡を生じさせ得る装置）により行われるのが好ましい。

その後、溶液調製工程Ｓ２にて得られた溶液（微粉末懸濁液）に、不燃化又は難燃化処理する対象である木材を浸漬させつつ減圧することにより、当該木材の内部の木材構成細胞及び細胞間隙に溶液（溶液調製工程Ｓ２にて得られた微粉末懸濁液）を染み込ませる（浸漬工程Ｓ３）。なお、不燃化又は難燃化処理する対象である木材は、例えば、杉や檜の間伐材が好ましいが、他の木材であってもよい。

より具体的には、浸漬工程Ｓ３においては、密閉可能な容器の収容空間に溶液調製工程Ｓ２にて得られた溶液を収容させるとともに、その溶液内に木材を浸漬させた状態として容器を密閉する。そして、真空ポンプにて容器内の空気を吸引して真空減圧した後、一気に常圧に戻す。かかる真空減圧工程と常圧への戻し工程を繰り返し行うことで、木材の内部の木材構成細胞及び細胞間隙に溶液を略均一に染み込ませることができるのである。

その後、浸漬工程Ｓ３で得られた木材（内部の木材構成細胞及び細胞間隙に溶液を略均一に染み込ませた木材）を乾燥機によって乾燥（例えば、略７０℃で８時間程度の乾燥）させる（乾燥工程Ｓ４）。以上の如き一連の製造工程を経ることにより、不燃性又は難燃性がより高められた耐火加工木材を得ることができるとともに、廃棄処分される貝殻を用いるようにすれば、廃棄物利用を高めることができ、環境対策に寄与することができる。

上記実施形態によれば、微粉末化された貝殻が木材構成細胞及び細胞間隙に含有されるので、廃棄物としての貝殻（所謂、水産廃棄物）を利用して製造コストを抑制しつつ環境保全に寄与することができるとともに、不燃性又は難燃性をより高めることができる。すなわち、貝殻（貝殻焼成物）の主成分は、水酸化カルシウムであり、これを木材が内部に含有することで、より有効に不燃性及び難燃性とすることができ、且つ、廃棄物としての貝殻を用いることで、これを廃棄する場合に比べて、環境保全に寄与することができるのである。

特に、本実施形態によれば、溶液調製工程Ｓ２にて得られた溶液に木材を浸漬させつつ減圧することにより、当該木材の内部の木材構成細胞及び細胞間隙に溶液を染み込ませているので、より確実且つ均一に木材の内部に貝殻の微小粉末を内在させることができ、不燃効果及び難燃効果に優れた耐火加工木材を提供することができる。なお、浸漬工程Ｓ３において、分散剤を溶液に投入させることで、より一層容易且つ確実に、木材の内部の木材構成細胞及び細胞間隙に溶液を染み込ませるようにしてもよい。

また、微粉末化される貝殻は、牡蠣（帆立であってもよい）の貝殻から成るので、廃棄物としての貝殻の利用をより有効的に促進することができるとともに、不燃性又は難燃性を高めることができる。すなわち、牡蠣や帆立は、毎年数千トン〜数万トンが廃棄物として廃棄処分されており、かかる大量の廃棄物を利用してリサイクル化に寄与することは、環境対策により一層寄与させることができるのである。

さらに、本実施形態によれば、微粉末化された貝殻は、加熱焼成されて成るので、貝殻を耐火加工木材に含有させるにあたって加熱消毒することができ、貝殻に付着した雑菌等を除去して衛生状態を好ましいものにすることができる。すなわち、貝殻には、食中毒細菌等の雑菌が付着していることがあるので、微粉末化処理する過程で加熱焼成することで、加熱殺菌して当該雑菌を除去することができるのである。

ここで、溶液調製工程Ｓ２で得られる溶液中に、動物性タンパク質から得られる接着剤としての膠（ニカワ）又はシリカゲル（何れか一方又は両方）を投入してもよい。この場合、得られる耐火加工木材の強度を向上させることができ、強度が高い建築材として用いることができる。なお、膠やシリカゲルの他、強度を向上させ得る他の添加材を溶液中に投入するようにしてもよい。

次に、本実施形態に係る耐火加工木材の不燃効果又は難燃効果を示す実験について説明する。
上記の微粉末化工程Ｓ１、溶液調製工程Ｓ２、浸漬工程Ｓ３及び乾燥工程Ｓ４を経て得られた１０ｃｍ角の木片を実施例（檜の木片を実施例１、杉の木片を実施例２）とするとともに、何等の加工を施していない１０ｃｍ角の木片を比較例１、２（檜の木片を比較例１、杉の木片を比較例２）、上記の微粉末化工程Ｓ１及び溶液調製工程Ｓ２を経て得られた溶液を表面に塗布した１０ｃｍ角の木片を比較例３、４（檜の木片を実施例３、杉の木片を実施例４）とした。

そして、無風状態において、一定寸法離間した状態のバーナーから実施例１、２のそれぞれに対して略１２００℃の炎を吹き付け、着火して焦げた状態となるのに要する時間を測定したところ、実施例１が平均で４１．７５（ｓｅｃ）及び実施例２が平均で１５．６７（ｓｅｃ）であった。一方、同様の条件にて、比較例１〜４のそれぞれに対して略１２００℃の炎を吹き付け、着火して焦げた状態となるのに要する時間を測定したところ、比較例１が平均で４．６７（ｓｅｃ）、比較例２が平均で３．６７（ｓｅｃ）、比較例３が平均で４．６７（ｓｅｃ）、比較例４が平均で５．６７（ｓｅｃ）であった。

上記実験結果によれば、比較例１〜４の木片は、略１２００℃の炎を吹き付けると、すぐに着火してしまうのに対し、実施例１、２の木片は、比較的長時間着火することがなく、不燃性効果又は難燃性効果が極めて高いことが分かる。特に、檜から成る木材を用いることで、不燃性効果又は難燃性効果をより一層高めることが分かる。なお、建築基準法の耐火判定基準によれば、７５０℃の炎を当てて、５分間燃えなければ「難燃性」、１０分間燃えなければ「準不燃性」、２０分間燃えなければ「不燃性」とされているが、本実施例は、当該基準より過酷な条件下で不燃性を有しており、耐火性に極めて優れていることが分かる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば用いられる貝殻は、牡蠣又は帆立以外の貝殻であってもよい。また、微粉末化された貝殻が木材構成細胞及び細胞間隙に含有されることにより、不燃性又は難燃性をより高めることができる耐火加工木材であれば、他の製造方法により得られたものであってもよい。さらに、本実施形態においては、微粉末化工程Ｓ１において加熱焼成しているが、貝殻を粉砕して微粉末化できれば、加熱焼成しなくてもよい。

微粉末化された貝殻が木材構成細胞及び細胞間隙に含有されて成る耐火加工木材及びその製造方法であれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。

Ｓ１ 微粉末化工程
Ｓ２ 溶液調製工程
Ｓ３ 浸漬工程
Ｓ４ 乾燥工程

Claims (6)

1. 建築物の構造材、下地材、内装材又は外装材等の建築材として用いられる耐火加工木材において、
   微粉末化された貝殻が木材構成細胞及び細胞間隙に含有されて成ることを特徴とする耐火加工木材。
2. 前記微粉末化された貝殻は、牡蠣又は帆立の貝殻から成ることを特徴とする請求項１記載の耐火加工木材。
3. 前記微粉末化された貝殻は、加熱焼成されて成ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の耐火加工木材。
4. 建築物の構造材、下地材、内装材又は外装材等の建築材として用いられる耐火加工木材の製造方法において、
   貝殻を微粉末化させる微粉末化工程と、
   該微粉末化工程にて得られた微粉末化された貝殻を溶媒中に拡散させて所定濃度の溶液を調製し得る溶液調製工程と、
   該溶液調製工程にて得られた溶液に木材を浸漬させつつ減圧することにより、当該木材の内部の木材構成細胞及び細胞間隙に前記溶液を染み込ませ得る浸漬工程と、
   該浸漬工程で得られた木材を乾燥させる乾燥工程と、
   を経ることにより耐火加工木材を得ることを特徴とする耐火加工木材の製造方法。
5. 前記微粉末化工程で微粉末化される貝殻は、牡蠣又は帆立の貝殻から成ることを特徴とする請求項４記載の耐火加工木材の製造方法。
6. 前記微粉末化工程は、貝殻を加熱焼成することを特徴とする請求項４又は請求項５記載の耐火加工木材の製造方法。

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