JPH02307703A - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、建材等として用いられる改質水利の製法に
関する。

（従来の技術） 木材の改質法として、不溶性不燃性無機物を木材中に生
成させることにより、＠燃性（防火性）寸法安定性、防
腐・防虫性および力学的強度等を付与する方法が研究、
開発されている。

一般に、木材に難燃性を付与するための改質方法は、以
下のような難燃化のメカニズムに基ずいて大別されてい
る。

（ａ）　　無機物による被覆 （ｂ）炭化促進 （Ｃ）　　発炎燃焼におし、ｌる連鎖反応の韻書（ｄ）
　　不燃性ガスの発生 （ｅ）　　分解・結晶水放出による吸熱（ｆ）　　発砲
層による断熱 ここで、木材に不溶性不燃性無機物を含ませるという改
質方法は、以下に説明するように、上記（ａ）以外にも
、無機物の種類によっては（ｂ）、　（Ｃ）、　（ｄ）
等による効果も併せて期待できる優れた方法である。し
かも、この不溶性不燃性無機物は、いったん木材組織内
に定着させられれば、それ以降木材から溶は出す恐れが
少ないため、それらの効果が薄れるといった心配も少な
い。

上記において、（ａ）の無機物による被覆とは、たとえ
可燃性の材料であっても、それを不燃性の無機物と適当
な配合比で複合させることにより難燃化させうる、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、可燃性木材を年始 燃性のセメントと約１＋＝１の重合配合化で混合し、板
状に成形されたものであって、ＪＩＳにより準不燃材料
として認められている。

（ｂ）の炭化促進とは、以下のようなメカニズムである
。すなわち、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ねりであるが、このとき
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、速やかに炭化層が形成される。この
炭化層は、断熱層として作用し、難燃効果を与えるため
、前記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、この前記改質木材におりる難燃効果
は一層高いものとなる。

（Ｃ）の発炎燃焼における連鎖反応の阻害とは、ハロゲ
ンにより寄与されるものであり、炎中でのラジカル的な
酸化反応においてハ１：１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しるとい
うメカニスムである。したがって、不溶性不燃性無機物
が、ハロゲンを含むものであれば、こうした効果も得ら
れる。

最後に、（ｄ）の不燃性ガスの発生について説明する。

これは、炭酸塩、アンモニウム塩等の化合物は熱分解に
より炭酸ガス、亜硫酸ガス、ノ＼ロゲン化水素等の不燃
性ガスを発生するが、これらのガスが可燃性ガスを希釈
して燃焼を妨げる、という効果である。したがって、不
溶性不燃性無機物が炭酸塩等−の」二足不燃性ガス類を
発生しうるものを含んでいれば、こメカニズムによる難
燃化効果も併せて得られることになる。

ついで、この不溶性不燃性無機物を含む木＋４の防腐・
防虫効果について説明する。菌類が木材を腐敗させる際
は、まず、菌糸が木材内腔中に侵入していくのであるが
、この木材内腔中に異物が存在すると菌糸の侵入が妨げ
られ、結果的に腐敗されにくくなる。この木材内腔中の
異物は、特に防腐効果のある薬剤（防腐剤）等である必
要なく、菌糸の養分になるものでさえなければ、何であ
ってもよい。防虫についても防腐と同様である。ただし
、異物は、薬剤効果があるものであればそれにこしたこ
とはなく、たとえば、虫に対して消化性の悪いもの、消
化しないもの、あるいは忌避作用のあるものが好ましい
。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・防虫性を向上させ得る。

さらに、木材の寸法安定性および力学的強度についてみ
れば、たとえば、木＋１を水で膨潤させておき、その状
態で木＋４細胞壁中に何らかの物質を固定できれば、バ
ルク効果により上記両特性が向上する。すなわち、水利
細胞内腔が充填剤によって占められていれば、木材自体
の膨張あるいは収縮が起こりにくくなり、同時に、特に
硬度をはじめとする各種力学的強度も向」−するのであ
る。ここで、固定物質としては、水に溶けにくい無機物
も使い得るため、不溶性不燃性無機物を木材細胞壁中に
固定すれば、こうした効果が得られる。

以上のように、不溶性不燃性無機物を含ませるという方
法は、難燃化をはじめとする木材の改質において非常に
有効的な方法であるが下記のような問題を残していた。

一般に、たとえば不溶性不燃性無機物をそのまま水等の
溶媒に分散させ、この分散液（処理液）中に木材を浸漬
して液を木材中に浸透させようとしても、浸透していく
のはほとんど水等の溶媒のみとなってしまう。というの
も、処理液が木材中に浸透していく際に通過すべき通路
のうち、最も狭い部分はピン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
粒子である不溶性不燃性無機物の径は、通常、０．１μ
ｍよりもかなり大きいからなのである。

そこで、発明者らは、先に、この問題を解決できる方法
を開発している。すなわち、混合することにより反応し
て不溶性不燃性無機物を生じさせるカチオンおよびアニ
オンを別々に含ませた２種の水溶液（−カチオン含有処
理液、アニオン含有処理液）を用意し、両者を順次原料
水＋４に含浸さ−１で木材内部で両イオンを反応させ、
不溶性不燃性無機を定着させるようにする改質米＋３の
製法である。（特開昭６１−２４６００３号公報）。こ
のようにすれば、極めて多量の不溶性不燃性無機物を効
率よく木材中に含ませることができるのである。

（発明が解決しようとするａ！ｌ！題）ところが、上記
のようにして得られた改質水利の硬度については、なお
改善の余地が残されていることが判明した。

こうした事情に鑑み、本発明は優れた難燃性、寸法安定
性、防腐、防虫性、力学的、強度等を有するとともに、
表面硬度の高い改質米＋１を製造する法を提供すること
を目的とず。

（課題を解決するだめの手段） 上記課題を解決するため、この発明は、改質しようとす
る原料木組に対し、混合することにより不溶性不燃性無
機物を生しさせる２種以上の水溶性無機物水溶液を、個
々に含浸させて木材組織内に同不溶性不燃性無機物を生
成・定着させる改質木材の製法であって、前記含浸処理
を塗布により行うようにする。

（作　用） 塗布による含浸処理を行うことにより、木材の表面に多
量の不冷性不燃性無機物を生成定着さゼることが可能と
なり、表面硬度が上昇する。また、塗布による処理では
、水利表面に集中的に不溶性不燃性無機物を生成できる
ため、木材自体の耐衝撃性を低下させることかほとんど
見られない。さらに、部分的に含浸処理を行うことも可
能であるという利点も備えている。

（実施例） 次に本発明の実施例について説明する。

なお実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱
しない範囲で、種々の変更あるいは改良を行いうろこと
は云うまでもない。

この発明に用いられる改質のために原料木材としては特
に限定はされず、原木丸太、製材品、スライス単板、合
板等が例示できる。それらの樹種についても何ら限定さ
れることはない。

木材中に生成させて木材組織内に分散・定着させる不溶
性不燃性無機物としては、特に限定されないが、たとえ
ばホウ酸塩、リン酸塩およびリン酸水素塩、炭酸塩、硫
酸塩および硫酸水素塩、ケイ酸塩、硫酸塩、水素化物等
が挙げられる。これらの無機物は、２種以上が木材中に
共存されるようであってもよい。

また、１種の不溶性不燃性無機物中に、下記に述べるカ
チオンおよび／またはアニオン部分が、それぞれ２種以
上含まれていてもよい。

さらに詳しくは、上記不溶性不燃性無機物を構成するカ
ヂオン部分の元素としては、Ｎａ、　　Ｋ等のアルカリ
金属、　Ｍに　、　Ｃａ　、　　Ｓｒ　、Ｂａ等のアル
カリ土類金属、　ＺｎおよびＡＩが好適な例として挙げ
られるが、たとえば、Ｍｎ　、　Ｎｉ　、　Ｃｄ等の遷
移元素やＳｉ。

ｐｂ等の炭素族元素等であってもよく、特に限定はされ
ない。

不溶性不燃性無機物を構成するアニオンとしては、ＢＯ
３、ＰＯ４、ＣＯ３、ＳＯ４および０ＩＩ７ニオンが、
好例として示される。ＩＩＯ，１，ＰＯ４アニオンでは
、前記難燃化メカニズムによる効果、ＣＯ３アニオンで
は同一による効果が得られるために、一層好適である。

しかし、これらに限定されることはなく、たとえば、Ｆ
　、　ＣＩ　、　ｂｒ　、　Ｏ、ＮＯ３、５ｉｏ３アニ
オン等であっても構わない。

上記カチオンとアニオンは、木材内に生じさせようとす
る所望の不溶性不燃性無機物の組成に応じて任意に選択
され、それらの各イオンを含んだ水溶性無機物を別々に
水に溶かすことにより、所望のカチオンを含んだアニオ
ン含有処理液、および、所望のアニオンを含んだアニオ
ン含有処理液が調製される。

なお、上記０１１アニオン等は、単独で使用される他、
カチオン含有処理液および／またはその他のアニオンを
含んだアニオン含有処理液中にともに含まれるようにし
、木材中にアバタイト等を生じさせるよう乙こ８周製さ
れていてもよい。

水に溶けて」二足所望のカチオンを生じさせる無機物と
しては、ＭｇＣｌ２　＋　ＭｇＢｒｚ　ｌ　ＭｇＳＯ４
・ＨｚＯ＋Ｍｇ（ＮＯ３）ｚ　・６１１２０　、　Ｃａ
Ｃｌ２　、　ＣａＢｒ２　、　Ｃａ（ＮＯ３）ｚ　＋Ｂ
ａＣ１ｚ　　・　２＋１２０　　＋　　ＢａＢｒ２　１
　　Ｂａ（ＮＯ３）ｚ　　、　八ＩｃＩ□　。

ＡＩＢｒｚ　　＋　　八１２（ＳＯ４）３　　、　八１
（ＮＯ３）３　　、９＋１２０　　、　　ＺｎＣＩ。

等が一例として挙げられるが、これらに限定されること
はない。水に溶ＩＪで上記所望のアニオンを生しさせる
無機物としては、ＮａｚＣＯ３１（ＮｔｌＪ２ＣＯ３゜
＋ｔ２ｓ０４．　　ＮａｚＳＯ４＋　　（ＮＩ＋４）２
ＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４、Ｎａ、１ＩＰＯ４゜（ＮＨ４）Ｚ
ＩＩＰＯ４、＋１３１（０３、ＮａＢＯ２、Ｎｌｌ４Ｂ
０２等が一例として挙げられるが、やはり、これらに限
定されることはない。以上の水溶性無機物は、各々が単
独で用いられる他、互いに反応せずに均一な水溶液を形
成できる範囲内で、１処理液中に複数種が併用されるよ
うでもよい。

以上のカチオン／アニオン含有処理液を順次含浸させる
ことにより木材の処理が行なわれるのであるが、この本
発明では、処理順については、特に限定はされない。

また、カチオン／アニオン含有処理液は、それぞれ同一
種のものであっても、異種のものであっても構わない。

以上が含浸処理操作であり、その後、必要に応じては木
材表面の水洗等を施腰乾燥させて、改質木材が得られる
。なお、木材の耐久性や耐候性を高めるために必要に応
じては溶脱処理を行い、木材中に残されている可溶性の
未反応イオンあるいは副生成物等を除去してもよい。こ
れらの可溶性成分は、吸水、吸湿量が多く、種類によっ
ては潮解性を示す場合もあるので、これらが木材中に過
量に存在すると、木材の吸水、吸湿量が高くなりすぎて
、建材用途等として不適当になる恐れがあるからである
。一方、こうした可溶性成分のなかにも、やはり不燃性
であって、木材のＭ燃比は勿論、力学的強化や寸法安定
性等にも寄与できる成分も多く含まれているため、それ
らを適宜残すようにして、その分の木材性能の向上をは
かるのも一策である。また、必要に応じては、含浸処理
後に養生を行なって、不溶性不燃性無機物生成反応を促
進さセることもできる。

つぎに、この発明のさらに詳しい実施例について、比較
例と併せて説明する。

（実施例１） ３　ｎｕｎ厚のベイマツ単板にＢａＣＩｚ　２モル／水
ＩＩ！。

水）容液を３０　ｇ／Ｒ２で塗布し、続いて（Ｎ１１４
）２ＨＰ０．３．５モル／水１！水溶液を３０ｇ／Ｒ２
で塗布し、水洗し乾燥後改質木材を得た。

（実施例２〜５） 上記実施例と同様にして第１表に示した条件で含浸処理
を行い、改質木材を得た。

（比較例１．２） 比較例１ば未処理材、比較例２は第−液減圧含浸後、第
二液に浸漬するようにした。

得られた改質木材について不溶性不燃無機物の含浸率お
よび表面硬度を調べた。

以」二の結果を第１表に示す。

第１表にみるように、塗布による含浸処理を行った改質
木材は、比較例に比べ塗布という簡単な処理で、木材表
面に集中的に不溶性不燃性を生成させ、高度な表面硬度
が達成されている。

（発明の効果） 本発明においては改質しようとする原料木材に対し、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
以上の水溶性無機物水溶液を、個々に含浸させて木材′
Ｍｉ織内に同不溶性不燃性無機物を生成定着させる改質
木材の製法において、前記含浸処理を塗布により行うこ
とによって、木材表層部に選択的かつ、均一、緻密に不
溶性不燃性無機物を生成させることができるため、改質
木材の表面硬度を向上させることが出来る。さらに、処
理が簡単であるので処理効率が向」−１部分的な含浸処
理が可能となる利点も備えている。

−１５−−１７一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 改質しようとする原料木材に対し、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種以上の水溶性無機
   物水溶液を、個々に含浸させて木材組織内に同不溶性不
   燃性無機物を生成定着させる改質木材の製法において、
   前記含浸処理を塗布により行うことを特徴とする改質木
   材の製法。