JPH03114801A - 改質木材の製造方法 - 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、難燃性を付与した改質木材の製造方法に関
するものである。

「従来の技術」 従来、難燃性を付与した改質木材としては、特開昭６１
−２４４５０２号公報において公開されているものなど
が知られている。

この公報に記載された改質木材は、その明細書中の特許
請求の範囲第１項に記載されているように、（１）木材
の細胞内孔に不燃性無機化合物が分散され定着されてな
る改質木材であって、前記不燃性無機化合物が、前記木
材の絶乾重量に対して４０重量％以上分散されているこ
とを特徴とする改質木材、および、特許請求の範囲第２
項に記載されているように、（２）不燃性無機化合物が
、その水に対する溶解度が１．０以下のものである特許
請求の範囲第１項記載の改質木材、である。

「発明が解決しようとする課題」 ところが、上述のように、従来の改質木材は、木材の絶
乾重量に対して４０重量％以上の不燃性無機化合物が含
有されており、また、理論的（京都大学木材研究所によ
る）にも、実験的にも、木材中の無機化合物が絶乾重量
に対して４０重量％以上含有させなければ準不燃とはな
らないとされてきた。

このため、木材の利点である軽量という性質は、上記の
ような大量の無機化合物の含有に伴う重量増加により犠
牲になっていた。また、木材の不燃性を長期間維持させ
るためには、不溶性の無機化合物を含浸させる必要があ
るが、含浸し易さという点では水溶性の無機化合物の方
が適しているため、二種類の水溶性無機化合物を木材に
含浸させることによりその木材内部で不溶性無機化合物
を生成させるなどの複雑な処理工程が必要になり、しか
も、上述のように従来の改質木材では大量の無機化合物
を含有させる必要があるため、そのための処理条件が非
常に限られてしまい、特に工業化を考慮した場合、使用
可能な無機化合物の種類等の問題もあって、コスト高に
なるという問題もあった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、木材中
に単に不溶性無機化合物を生成させただけでなく、その
結晶生成および結晶成長時の成長速度と結晶形感を制御
することによって、該不溶性無機化合物の含浸量を低く
抑えつつ木材の難燃性を向上させる改質木材の製造方法
を提供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」 この発明の改質木材の製造方法は、水溶性カルシウム塩
を含有する第一の水溶液、およびその水溶性カルシウム
塩に化学反応を起こさせて不溶性カルシウム化合物を生
成させる第二の水溶液に木材を浸すことによりその木材
中で不溶性カルシウム化合物を生成させ、次いでこの木
材を水または低濃度の金属塩・水溶液中に浸すことによ
って、上記不溶性カルシウム化合物を木材表面に晶出さ
せてその表面に結晶性の高い鉱物質被膜を形成させるも
のである。

「作用　」 この発明の改質木材の製造方法においては、水溶性カル
シウム塩を含有する第一の水溶液に木材を浸すことによ
りその木材中に水溶性カルシウム塩を含浸させると共に
、この木材を第二の水溶液に浸してその木材中の水溶性
カルシウム塩に化学反応を起こさせることＩこよりこの
木材中で不溶性カルシウム化合物を生成させ、次いでこ
の木材を水または低濃度の金属塩水溶液中に浸すことに
よって、上記不溶性カルシウム化合物を木材表面に晶出
させて再結晶させることによりその木材表面に結晶性の
高い鉱物質被膜を形成させる。

このため、この製造方法により製造された改質木材は、
上記鉱物質被膜により木材内部と外気とが隔離されてそ
の木材内部の有機物組織）の酸素の供給が阻まれるため
、加熱しても炎を出して燃えることはなく、ただ分解を
して煙りを出すだけとなる。その上、この改質木材は、
木材内部の上記不溶性カルシウム化合物が再結晶時に木
材表面に晶出するためにその木材中の空隙がかなりの量
残っており、このことによって、木材中の空隙が上記不
溶性カルシウム化合物等の無機化合物で全て埋められて
いる場合よりも断熱効果が一層高まり、それによって、
加熱時の温度の上昇が低く抑えられることになる。した
がって、従来の改質木材（無機化合物含有量が木材の絶
乾重量に対して４０重量％以上）より少量の無機化合物
の含浸によって従来の改質木材以上の難燃性が得られ、
準不燃が達成されると共に、木材本来が持っている軽量
、高い吸湿性および優れた加工性という長所も保持され
たままになっている。

「実施例」 以下、この発明の一実施例を説明する。

この実施例の改質木材の製造方法は、水溶性カルシウム
塩を含有する第一の水溶液、およびその水溶性カルシウ
ム塩に化学反応を起こさせて不溶性カルシウム化合物を
生成させる第二の水溶液に木材を浸すことによりその木
材中で不溶性カルシウム化合物を生成させる一次処理と
、この木材を水または低濃度の金属塩水溶液中に浸すこ
とによって上記不溶性カルシウム化合物を木材表面に晶
出させる二次処理との二段階の処理工程により構成され
ているものであって、上記第一の水溶液として塩化カル
シウムの飽和水溶液を用い、かつ上記第二の水溶液とし
て硫酸アンモニウム水溶液を用いているものである。

次に、この改質木材の製造方法を各処理工程ごとに詳細
に説明する。

まず、−次処理工程においては、予め、改質すべき木材
を水に浸してその木材の絶乾重量に対して１００重量％
の水を含浸させておき、次いでこの木材を塩化カルシウ
ムの飽和水溶液（以下、第１液と呼ぶ）に浸して塩化カ
ルシウム塩を含浸させた後、その木材を乾燥せずにその
まま硫酸アンモニウムのｌＯ重蛍％水溶液（以下、第２
液と呼ぶ）に浸すことによって、この木材中においてカ
ルシウムイオンと硫酸イオンとを反応させて不溶性の硫
酸カルシウムを生成させ、その後、この木材を乾燥させ
る。

次に、二次処理工程においては、上記のようにして一次
処理を施した木材を、水またはＭｇ、Ｆｅ。

Ｃｕ、Ｃｏ等を０．０１モル％以下の低濃度で含有する
金属塩水溶液に浸すことによって、上記不溶性カルシウ
ム化合物を木材表面に晶出させて再結晶させることによ
りその木材表面に結晶性の高い鉱物質被膜を形成する。

この場合、木材表面に形成される鉱物質被膜は、上述の
一次処理工程においてカルシウムイオンと硫酸イオンと
の反応で生成しだらのと同様な不溶性の硫酸カルシウム
であるが、−次処理後に生成した硫酸カルシウムが無定
形または多結晶状態であるのに対して、二次処理後に鉱
物質被膜として形成される硫酸カルシウムは、Ｃａ５Ｏ
，・２Ｈ１０の化学組成で表され、かつベルマン・モー
ガンの記号により空間群Ａ　２　／　ｎで表される対称
性の結晶構造を持つ結晶性の高い鉱物質被膜、すなわち
高度に結晶化した石膏（Ｇ　ｙｐｓｕｓ＋　）からなる
鉱物質被膜となっている。

このような改質木材の製造方法を適用した一実験例とし
て、木材として米松を用い、−次処理工程で用いる第１
液としてＣａＣＬ水溶液を用い、第２液としてＮＨ，Ｓ
Ｏ４水溶液を用い、二次処理工程で用いる金属塩水溶液
として０．０１モル％マグネシウム水溶液を用いて複数
の改質木材を製造した。

表１に、この実験で得られた各改質木材中の不溶性カル
シウム化合物含浸量（表中のカッコ内に示す）およびそ
の燃焼性を示す。但し、表中における各数値の単位はダ
ラムである。

表１ この実験の結果、表１に示すように、二次処理を行なわ
ない改質木材Ａは燃焼したが、二次処理を行なった改質
木材Ｂ５Ｃ５Ｄは全て燃焼せず、良好な準不燃性を示す
ことが分かった。

なお、この実施例では、上述の一次処理工程にで用いる
第一の水溶液として塩化カルシウムの飽和水溶液を用い
、かつ上記第二の水溶液として硫酸アンモニウム水溶液
を用いているが、この発明の改質木材の製造方法では、
第一の水溶液として臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム
等のハロゲン化カルシウム、あるいはその他の水溶性カ
ルシウム塩を含有する水溶液を用いても差し支えなく、
また、第二の水溶液として炭酸ナトリウム、炭酸カリウ
ム等の炭酸アルカリを含有する水溶液、または水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム等の水酸化アルカリを含有す
る水溶液を用いても差し支えない。

そして、例えば第一の水溶液としてハロゲン化カルシウ
ムの水溶液を用い、第二の水溶液として炭酸アルカリを
用いた場合には、−次処理後には木材中に炭酸カルシウ
ムが生成することになる。

そして、この場合、二次処理の際の処理温度を高温で行
なった場合には、二次処理後に木材表面に晶出する鉱物
質被膜は、その化学組成がＣａ　ＣＯｓで、かつベルマ
ン・モーガンの記号により空間群Ｐ　ｍａｎで表される
対称性の結晶構造を持つ結晶性の高い鉱物質被膜、すな
わち高度に結晶化した妊石（Ａ　ｒａｇｏｎｉｔｅ）か
らなる鉱物質被膜が木材表面に形成されることになり、
また、二次処理を低温（常温）で長時間行なった場合に
は、二次処理後に晶出する鉱物質被膜の化学組成はＣａ
ＣＯ５であり、上述の高温で二次処理を行なった場合と
同じであるが、その結晶構造は、空間群Ｒ？（ｃで表さ
れる対称性を持つ方解石（Ｃａｌｃｆｔｅ）型構造にな
る。

また、第一の水溶液としてハロゲン化カルシウムを用い
、第二の水溶液として水酸化アルカリを用いた場合には
、二次処理後に晶出する鉱物質被膜は、その化学組成が
Ｃａ（ＯＨ）ｔで表され、かつ空間群ＰＨｍｌで表され
る対称性を持つポルトランダイト　（Ｐ　ｏｒｔｌａｎ
ｄｉｔｅ）型の結晶構造になる。

なお、このようにして改質木材に定着される不溶性カル
シウム化合物の割合は、その難燃性と軽量化との兼合い
から、素材として用いた木材の絶乾重量に対して２５〜
３５重量％程度の範囲にするのが好ましいが、必ずしも
この範囲に限定される必要はなく、２５重量％以下また
は３５重量％以上の不溶性カルシウム化合物を定着する
ようにしても差し支えない。

この改質木材の製造方法によって製造された改質木材は
、木材内部と外気とが上述の鉱物質被膜により隔離され
てその木材内部の有機物組織への酸素の供給が阻まれる
ため、加熱しても炎を出して燃えることはなく、ただ分
解をして煙りを出すだけとなる。その上、この改質木材
は、木材内部の上記不溶性カルシウム化合物が再結晶時
に木材表面に晶出するためにその木材中の空隙がかなり
の量残っており、このことによって、木材中の空隙が上
記不溶性カルシウム化合物等の無機化合物で全て埋めら
れている場合よりも断熱効果が一層高まり、それによっ
て、加熱時の温度の上昇が低く抑えられることになる。

したがって、従来の改質木材（無機化合物含有量が木材
の絶乾重量に対して４０重量％以上）より少量の無機化
合物の含浸によって従来の改質木材以上の難燃性が得ら
れ、準不燃が達成されると共に、木材本来が持っている
軽量、高い吸湿性および優れた加工性という長所も保持
されたままになっている。

なお、この発明の改質木材の製造方法によって改質する
木材としては、どのような木材を用いても良く、木材の
種類および形状等により限定されることはない。

「発明の効果」 この発明の改質木材の製造方法によれば、水溶性カルシ
ウム塩を含有する第一の水溶液に木材を浸すことにより
その木材中に水溶性カルシウム塩をに含浸させると共に
、この木材を第二の水溶液に浸してその木材中の水溶性
カルシウム塩に化学反応を起こさせることによりこの木
材中で不溶性カルシウム化合物を生成させ、次いでこの
木材を水または低濃度の金属塩水溶液中に浸すこ七によ
って、上記不溶性カルシウム化合物を木材表面に晶出さ
せて再結晶させることによりその木材表面に結晶性の高
い鉱物質被膜を形成させるので、得られた改質木材は、
上記鉱物質被膜により木材内部と外気とが隔離されてそ
の木材内部の有機物組織への酸素の供給が阻まれる。こ
のため、加熱しても炎を出して燃えることはなく、ただ
分解をして煙りを出すだけとなる。その上、この改質木
材は、木材内部の上記不溶性カルシウム化合物が再結晶
時に木材表面に晶出するためにその木材中の空隙がかな
りの量残っており、このことによって、木材中の空隙が
上記不溶性カルシウム化合物等の無機化合物で全て埋め
られている場合よりも断熱効果が一層高まり、それによ
って、加熱時の温度の上昇が低く抑えられることになる
。したがって、従来の改質木材（無機化合物含有量が木
材の絶乾重量に対して４０重量％以上）より少量の無機
化合物の含浸によって従来の改質木材以上の難燃性が得
られ、準不燃が達成されると共に、木材本来が持ってい
る軽量、高い吸湿性および優れた加工性という長所も保
持されたままになっている。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水溶性カルシウム塩を含有する第一の水溶液、およびそ
   の水溶性カルシウム塩に化学反応を起こさせて不溶性カ
   ルシウム化合物を生成させる第二の水溶液に木材を浸す
   ことによりその木材中で不溶性カルシウム化合物を生成
   させ、次いでこの木材を水または低濃度の金属塩水溶液
   中に浸すことによって、上記不溶性カルシウム化合物を
   木材表面に晶出させてその表面に結晶性の高い鉱物質被
   膜を形成させることを特徴とする改質木材の製造方法。