JPH03183542A - 複合材料及びその製造方法 - 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〉 本発明は複合材料及びその製造方法に関し、特に木質繊
維板上に金属被覆層が形成されて成る複合材料及びその
製造方法に関する。

〈従来技術〉 特開昭５０−１２９４８号公報に、ハードボード、合板
、木材、スレート、陶磁器等の基材ボードの表面に９０
０℃以下の融点をもつ金属または合金４−ｍｍｒ、−ｖ
ｔ：、ｒｔｙ’＞ト１：Ｉｎｎｎ−＋Ｒｎｎ℃の融点を
もつ金属または合金を溶射した耐熱ボードが開示されて
いる。この従来技術によるボードは二層の溶射を行うも
のであり、耐熱性及び耐水性に優れたものどされている
。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記従来技術（ごよる耐熱ボードは基材と金属層との複
合であるため、基材と金属層とｊこおける吸湿、吸水、
乾燥及び熱等に伴う膨張、収縮の違いによって、ボード
自体に反り、ねじれ、クラック、基材と金属層との眉間
剥離等が発生する傾向が認められる。特にハードボード
、合板、木材等の有機質基材は、吸湿、吸水、乾燥に伴
う膨張、収縮が無機質基材に比して大きく、このような
有機質基材と金属層とを複合した場合には上記した傾向
が顕著に現れる。

また上記従来技術によるボードは基材表面を被覆する金
属層によって表面の耐熱性が向上されるものの、基材が
ハードボード、合板、木材等の有機質である場合は、金
属層を介して伝達される熱の影響で基材自体が徐々に劣
化ないし炭化してしまい、最終的ｌこは発火する危険を
有している。

これらの理由によって、この従来技術による耐熱ボード
は、建築材料或は家具、建築部祠として使用されるに至
っていないのが現状である。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、このような従来技術の欠点に鑑みてその課題
を解決することを目的として鋭意工夫の末に完成された
ものであって、木繊維中に存在する水酸基をアセチル基
と置換すべくアセチル化処理されると共に、該木繊維の
細胞孔内及び／又は細胞孔内壁面及び／又は該木繊維の
外周部に不燃性無機化合物が充填又は付着或は固着され
た木繊維が接着成形一体化されて成る木質繊維板を基板
とし、該基板の少なくとも一表面に、溶射法による金属
被膜層が形成されて成ることを特徴とりる複合材料であ
る。

本発明はまたかかる複合材料の製造方法をも提供するも
のであって、この発明方法は、木材チップを蒸煮により
脱脂・軟化処理した後解繊して木繊維を得、該木繊維を
酢酸無水物反応液中に浸漬しつつ加熱反応させて該木繊
維中の水酸基をアセチル基と置換せしめ、かくしてアセ
チル化処理された本繊維の細胞孔内及び／又は細胞孔内
壁面及び／又は該木繊維の外周部に不燃性無機化合物を
充填又は付着或は固着せしめ、かくしてアセチル化及び
不燃化処理された木繊維を接着性物質を用いて成形一体
化して木繊維マットを形成し、該木繊維マットを熱圧成
形して木質繊維板を形成し、該木質繊維板の少なくとも
一表面に金属を溶射した後冷却することにより金属被膜
層を形成することを特徴とする。

本発明において用いられる木繊維は、例えば松、杉、桧
等の針葉樹材又はラワン、カポール、栗、ポプラ等の広
葉樹材をチップにした後、このチップを蒸煮することに
より脱脂・軟化処理し、更にこの蒸煮チップを解繊装置
により解繊することによって得られる。この木繊維は長
さ１〜３０朋、直径２〜３００μ程度のものが大半を占
める。この木繊維は導管及び仮導管又は細胞が束になっ
たような形をしており、繊維外周部の細胞壁は引き裂か
れたり割れ目を生１゛たりしているものが多いため、湿
気や水分を良く吸収する。

得られた木繊維は乾燥装置ｌこより乾燥（また後、木ｍ
維のｍ雑巾ｌこ存在する水酸基をアセチル基と置換させ
るべくアセチル化処理する。このアセチル化処理は、本
繊維を、無触媒下で或は触媒として例えば酢酸ナトリウ
ムや酢酸カリウム等の酢酸金属塩水溶液を含浸させ乾燥
させた後、無水酢酸、無水クロル酢酸等の酢酸無水物反
応液槽中に浸漬し、１００〜１５０℃にて数分乃至数時
間加熱反応させることによって行われる。反応終了後、
過剰の反応液を除去し、洗浄し乾燥する。

かくしてアセチル化処理された木繊維を次いで不燃化処
理する。即ち、該木繊維の細胞孔、導管孔等の空隙部に
不燃性無機化合物を充填させ、或は細胞孔内壁に沿って
層状に該不燃性無機化合物を固着又は付着させ、更に木
繊維の外周部に該不燃性無機化合物を固着又は付着させ
て不燃化する。

この不燃化処理は例えば下記工程によって行うことがで
きる。即ち、木繊維を水溶性無機塩の水溶液（以下「第
１液」と称す）中に十分に浸漬させて含浸させる。第１
液としてはＭｇＣＯ２，ＭｇＢｒｚ＋ＭｇＳＯ４・Ｈ２
Ｏ，Ｍｇ（ＮＯｓ）ｚ・６Ｈ！Ｏ，ＡＱＣＱ、。

ＡＱＢｒｓ、Ａ（２ｚ（ＳＯ＊）ｓ、Ａ＜１（Ｎ（ｈ）
ｓ・９　Ｈ２０。

ＣａＣ（２２，ＣａＢｒ、、Ｃａ（ＮＯｓ）ｚ、ＺｎＣ
Ｑ２゜ＢａＣｌ２１２Ｈ，Ｏ，ＢａＢｒ！、Ｂａ（Ｎｏ
、）、等の水溶液が例示される。第１液の含浸後読液し
、木繊維を乾燥させてこれを表面乾燥状態若しくは絶乾
状態とし、必要に応じて表面に析出した第１液の成分結
晶を除去する。次いで、第１液と反応して水不溶性の不
燃性無機化合物を生成するような化合物液（以下「第２
液」と称す）をブレンダースプレー等を用いて木繊維に
添加混合し或は浸漬せしめることによって、該第２液を
木繊維に含浸させる。第２液としては、Ｎａ２ＣＯ３゜
（ＮＨ４）、ＧＯ，、Ｈ２ＳＯ４，Ｎａ２５ｏ４゜（Ｎ
Ｈ４）２ＳＯｏＨｚＰ０４．Ｎａ２ＨＰＯ４゜（Ｎ　Ｈ
４）２　ＨＰ　Ｏ４、Ｈ３Ｂ　Ｏ３、Ｎ　ａ　Ｂ　０２
　。

ＮＨ４ＢＯ２等が例示される。第２液を塗布含浸させる
ことにより、木繊維中で第１液と第２液とが反応し、不
燃性無機化合物が生成される。生成される不燃性無機化
合物としては、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、リン酸亜
鉛、炭酸バリウム、硝酸カルシウム、硝酸バリウム等の
カルシウム化合物、マグネシウム化合物、アルミニウム
化合物、バリウム化合物、鉛化合物、亜鉛化合物、ケイ
酸化合物等が例示される。反応終了後脱液し乾燥させる
。この不燃性無機化合物は水不溶性であるため、乾燥後
において、木繊維の細胞孔内又は細胞孔内壁面及び木繊
維外周部に充填又は付着或は固着される。これによって
、木繊維外周部の細胞壁に裂は目や割れ目が含まれる場
合にも、これを閉塞ないし充填するような形で不燃性無
機化合物が存在することとなる。

不燃性無機化合物は、木繊維に対して３３重量％以上の
割合で混入されることが好ましく、これ以下では十分な
防火性能が得られない。また第１液と第２液との反応効
率を高めるために、第２液の添加混合は加熱雰囲気下、
特に４０℃以上更に好ましくは５０℃以上の温度で行う
ことが好ましい。

かくしてアセチル化及び不燃化処理された木繊維を混合
装置に投入し、接着剤、サイズ剤等を添加混合して付着
させる。次いで木繊維を風送し、７オーミング装置にて
搬送装置上に一定厚の連続した木繊維マットを形成する
。

得られた木繊維マットを定尺切断した後、ホ・ントブレ
スに挿入して熱圧成形し、木質繊維板が得られる。この
木質繊維板の比重は０．４〜１．２の範囲内とすること
が好ましい。この理由は、比重が０．４以下であると表
面がポーラスとなって金属被膜層が形成されにくくなり
、膜厚を大きくする必要が生ずるためであり、また比重
が１．２以上であると表面が密になり過ぎて金属被膜層
の木質繊維板に対する投錨効果が減少し、密着力が低下
するためである。また木質繊維板の含水率は２０％以下
とすることが好ましい。この理由は、含水率が２０％以
上であると、金属溶射時にその熱の影響で溶射面側の内
部水が蒸発し反対側に水分移動されるために内部バラン
スが崩れ、金属溶射中において木質繊維板自体に溶射面
側を凹とする反りが生じ易くなるためである。

得られた木質繊維板を養生し、必要に応じてその表面（
後に金属被膜層が形成される側）をサンディングした後
、溶射器を用いて必要量の溶融金属を吹き付は溶射を行
う。金属溶射は木質繊維板の表面に限らず裏面、木口面
等の必要箇所、また全面を被覆するように行うことがで
きる。金属溶射が行われる木質繊維板の面の温度は４０
−１００℃であることが好ましく、この観点より、熱圧
成形後の木質繊維板の材温か高いうちに或は少なくとも
木質繊維板の金属被膜層を形成する面の温度を温めた後
に、金属溶射を行うことが好ましい。

４０℃以下であると吹き付けられた溶融金属が直ちに冷
却固化してしまうため、木質繊維板の被覆面に対する投
錨効果による密着力が十分に発揮されない。また１００
℃以上であると溶融金属の温度影響が強く、木質繊維板
の表面を劣化させることとなって、密着力が低下する６
溶射される金属としては錫、鉛、亜鉛、銅、黄銅、青銅
、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス等の金属合
金が好適に用いられる。溶射法としては一般に行われる
電気溶線式溶射法、ガス溶線式溶射法、粉末式溶射法の
いずれを採用しても良い。溶射された金属は、その後の
冷却により固化し、木質繊維板の表面上に金属被膜層が
密着形成される。

く作用〉 木質繊維板の表面に形成される金属被膜層によって耐熱
性が向上される。木質繊維板は、その木繊維中の水酸基
がアセチル基と置換されてアセチル化処理されるので寸
法安定性に優れ、木繊維中への水分吸収及び乾燥に伴う
板の膨張・収縮が抑制される。同時に、この木質繊維板
は、その木繊維の細胞孔内又は細胞孔内壁面或は木繊維
外周部に不燃性無機化合物が充填又は付着或は固着され
ることによって不燃化されるため、金属被膜層を介して
伝達される熱によっても劣化ないし炭化することがない
。木質繊維板自体において、その木繊維が蒸煮脱脂処理
されているため、溶融金属の溶射に際して前処理を行う
必要がない。

〈実施例〉 ラジアータパインのチップをダイジェスタ−により１６
０°Ｏｓ　７　ｋｇ７ｃｍ２で５分間蒸煮して脱脂・軟
化処理した。このチップをデイファイブレータ−式リフ
ァイナーで解繊し、脱脂された木繊維を得た。この木繊
維を乾燥した後、無水酢酸に浸漬し、１２０℃で１時間
加熱反応を行った。反応終了後、過剰の反応液を除去し
、直ちに洗浄機に投入して水洗し、乾燥させることによ
って、アセチル化処理された木繊維を得た。この際アセ
チル化による重量増加率は１７％であった。

更にこのアセチル化処理された木繊維を、塩化バリウム
を主成分とする水溶液に１０分間浸漬し、拡散処理の後
、脱液した。これを熱風乾燥して含水率を７％に調整し
た。乾燥後、この木繊維をブレンダー装置に投入して、
リン酸アンモニウムを主成分とする水溶液を添加混合し
、該木繊維の細胞孔等の孔内又は本繊維外周部に水不溶
性リン酸バリウムとリン酸水素バリウムから成る不燃性
無機化合物を充填ないし付着せしめるべく不燃化処理を
行った後、熱風乾燥して、その含水率を６％に調整した
。この不燃化処理によって生成された不燃性無機化合物
による重量増加率は５０％であった。

かくしてアセチル化処理されると共に不燃化処理された
木繊維をブレンダーに投入し、該ブレンダー内において
木繊維量に対して４％のワックスサイズ及び１０％のフ
ェノール樹脂接着剤を添加混合した後、風送し、７エル
ターにてスクリーンコンベア上に７オーミングして一定
厚の連続した木繊維マットを形成した。この木繊維マッ
トをその幅、長さを所定寸法に切断した後、ホットプレ
スに挿入して２００℃にて４分間圧締成形し、比重０．
８．１０ｍｍ厚、３’Ｘ６’サイズの木質繊維板を得た
。

得られた木質繊維板を養生し、表面温度が５０℃になっ
たところで、粉末式溶射法によりニッケル合金（Ｎｉ３
０％、Ｚｎ４％、Ｃｕ６６％、融点８００〜１２００℃
）溶融金属を溶射し、後冷却することにより、金属被膜
層を形成し、本発明による複合飼料が得られた。

〈発明の効果〉 本発明による複合材料は、木質繊維板の表面に金属被膜
層が形成されることにより耐熱性・耐水性に優れ、しか
も基材である木質繊維板はアセチル化処理されているた
めに寸法安定性に優れ、吸湿・吸水に伴う膨張・収縮が
抑制され、同時に不燃化処理されているために、金属被
膜層を介して伝達される熱によって劣化ないし炭化する
ことがなく、長期的にも発火する恐れがない。よって広
く建築材料或は家具・建築部材として好適に用Ｇ１られ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）木繊維中に存在する水酸基をアセチル基と置換す
   べくアセチル化処理されると共に、該木繊維の細胞孔内
   及び／又は細胞孔内壁面及び／又は該木繊維の外周部に
   不燃性無機化合物が充填又は付着或は固着された木繊維
   が接着成形一体化されて成る木質繊維板を基板とし、該
   基板の少なくとも一表面に、溶射法による金属被膜層が
   形成されて成ることを特徴とする複合材料。
2. （２）木材チップを蒸煮により脱脂・軟化処理した後解
   繊して木繊維を得、該木繊維を酢酸無水物反応液中に浸
   漬しつつ加熱反応させて該木繊維中の水酸基をアセチル
   基と置換せしめ、かくしてアセチル化処理された木繊維
   の細胞孔内及び／又は細胞孔内壁面及び／又は該木繊維
   の外周部に不燃性無機化合物を充填又は付着或は固着せ
   しめ、かくしてアセチル化及び不燃化処理された木繊維
   を接着性物質を用いて成形一体化して木繊維マットを形
   成し、該木繊維マットを熱圧成形して木質繊維板を形成
   し、該木質繊維板の少なくとも一表面に金属を溶射した
   後冷却することにより金属被膜層を形成することを特徴
   とする、複合材料の製造方法。
3. （３）上記金属溶射を、熱圧成形後の上記木質繊維板の
   材温が４０〜１００℃である状態で行うことを特徴とす
   る、請求項２記載の複合材料の製造方法。