JPH03258539A - 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、特に不燃性
有機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５０ｉ２９４８号公報に、ハードボード、合板、
木材、スレート、陶磁器等の基材ボドの表面に９００　
’Ｏ以下の融点をもつ金属または合金を溶射し、更にそ
の上に１０００〜１６０００Ｃ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
性及び耐氷性に優れたものとされている。

〈発明が解決しようとする課題〉 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、最終的には発火する危険を有して
いる。このため、厨房等大を用いる場所における建築材
料或は家具、建築部材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、有機質繊維の細胞＝３ て不燃性有機質繊維板とし、更に該不燃性有機質繊維板
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有機質繊維は、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、
ヤナギ等の広葉樹材の一種又は二種以上が適宜混合され
たものを木材チップとし、これを高温高圧蒸気下で蒸煮
して脱脂軟化処理した後、解繊装置によって解繊したも
のであって、繊維の長さが１〜３０ｍｍ１太さが直径２
〜３０μ程度のものが大半を占める。この有機質繊維は
、木材の細胞や導管孔或は板製管孔から戒る細胞孔が数
本ないし数十水束になった形をしており、繊維外周部の
細胞壁は引き裂かれたり割れ目を生じたりしていること
が多い。また有機質繊維として、サトウキビ、トウモロ
コシの茎、ヤシ殻等をチップとした後これを解繊して得
られるバヤスを代用することもできる。

得られた有機質繊維は乾燥されてその含水率を孔内及び
／又は細胞孔内壁面に不燃性無機化合物が充填ないし付
着或は固着され、且つ該有機質繊維の外周部にも該不燃
性無機化合物が付着或は固着された有機質繊維を、上記
不燃性無機化合物と同一又は異なる不燃性無機化合物を
混入された接着性物質を介して成形一体化して成る不燃
性有機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戊ることを特
徴とする複合材料である。

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、次いで該木繊
維の細胞孔内及び／又は細胞孔内壁面に不燃性無機化合
物を充填ないし付着或は固着せしめると共に該有機質繊
維の外周部にも該不燃性無機化合物を付着或は固着せし
め、かくして得られた不燃性有機質繊維に上記不燃性無
機化合物と同一又は異なる不燃性無機化合物を混入され
た接着性物質を混合して不燃性有機質繊維マットを形成
した後、これを圧締し成形一体化し７〜１５％程度に調
整される。

この乾燥された有機質繊維の細胞孔、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
有機質繊維の外周部にも該不燃性無機化合物を固着又は
付着させることによって、不燃化処理を行う。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、有機質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。この際、
減圧又は加圧を加えて含浸処理を強制的に促進させると
有効である。また有機質繊維を乾燥することなく高含水
率状態として、或は−旦乾燥した後に水または温水に浸
漬して吸水させこれを飽水状態とした後に、第１液中に
浸漬させて拡散含浸させても良い。第１液としては、Ｍ
ｇＣＱ２゜ＭｇＢ　ｒ！＋　ＭｇＳ　Ｏ４”Ｈ２０、Ｍ
ｇ（Ｎ　Ｏ３）２’　６　Ｈ２０。

Ａｌ２Ｃｌ２８．　Ａｌ２Ｂｒ３．　Ａｌ２２（Ｓ　０
４）３１ＡＱ（Ｎ　Ｏｓ）ａ・９　ＨｚＯ、ＣａＣＯ２
，ＣａＢｒ２゜Ｃａ（Ｎ　Ｏｓ　）　２１　Ｚ　ｎ　Ｃ
（ｉ　２　＋　Ｂ　ａ　Ｂ　ｒ　＠　＋Ｂａ（ｊ２２”
２Ｈ２０，Ｂａ（Ｎｏ３）２等の水溶液が例示される。

有機質繊維を第１液に浸漬含浸せしめることによって溶
質の無機塩のイオンが拡散により有機質繊維の細胞孔内
にまで入り込む。

次いで余剰分の第１液を除去するために脱液処理を行う
。脱液処理は例えば遠心脱液或はジャワ、どぶ漬けの水
洗い等の手段によって行われ、余剰分の第１液を除去す
ることによって有機質繊維表面において不燃性無機化合
物が過剰に生成されることを抑制し、次に含浸される水
溶液の拡散含浸を良好にする。また有機質繊維に付着又
は固着されない遊離状態で不燃性無機化合物が生成され
ることを防止する。

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有機質繊維に添加混合
し或は浸漬せしめることによって、該第２液を有機質繊
維に含浸させる。第１液の場合と同様に、減圧又は加圧
処理によって有機質繊維に対する第２液の含浸を促進せ
しめる成される。

反応終了後、遠心脱液或はシャワー、どぶ漬は等による
水洗い等の手段によって脱液処理して余剰分の第２液を
除去する。第２液の浸漬処理及び脱液処理は必要に応じ
て複数回反復して行っても良い。脱液処理後、乾燥して
その含水率を２５％以下、好ましくは７〜１５％とする
。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、有機質繊維の細胞孔内又は細胞孔内壁面に充
填ないし付着或は固着されると共に有機質繊維外周部に
も付着或は固着される。これにより、有機質繊維表面に
現出される空隙孔や割れ目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、有機質繊維に対して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°Ｃ以上の温度
で行うことが好ことができる。第２液としては、Ｎ　ａ
２　ＣＯｓ　＋Ｈ２Ｓ　Ｏ４、（Ｎ　Ｈ４）２　ＣＯ３
、Ｎ　ａ　２　Ｓ　Ｏ４。

（ＮＨ４）２ｓＯｔ、Ｈ２ＰＯａ＋　Ｎａ２ＨＰＯ４゜
（ＮＨ４）２ＨＰ０４＋　Ｈ３ＢＯｓ、ＮａＢＯ２゜Ｎ
Ｈ，ＢＯ２等が例示される。第２液を塗布ないし浸漬す
ることにより有機質繊維の細胞孔内に該第２液が拡散含
浸され、有機質繊維中で第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。例えば第１液として塩化バリウムを用い、第２液
としてリン酸水素アンモニウムを用いて反応させると、
バリウムのカチオンとリン酸のアニオンとが反応して、
リン酸バリウムとリン酸水素バリウムとが生ましい。ま
た第１液と第２液を温水状態としてこれに有機質繊維を
浸漬せしめ、あるいは第１液及び第２液の浸漬時に超音
波やバイブレータ等によって電気的或は機械的振動を与
えるようにすると、有機質繊維中への処理液の拡散並び
に反応が良好に行われる。なお第１液と第２液とによる
処理順序は問わず、先に第２液による処理を行っても勿
論良い。

かくして細胞孔内または内壁面に不燃性無機化合物が固
着され、且つその外周部にも不燃性無機化合物が固着ま
たは付着されて不燃化処理された有機質繊維が得られる
。

次いでこの不燃性有機質繊維を混合装置に投入して、不
燃性無機化合物を混入された接着性物質を添加し付着せ
しめる。接着性物質に混入される不燃性無機化合物は上
記第１液及び第２液の反応によって生成されるものと同
種であっても異なる種類のものであっても良いが、例え
ば第２液（第２液による処理が先行する場合は第１液）
の処理槽内に過剰に生成された不燃性無機化合物が沈澱
されるので、それを回収して接着性物質に混入すると効
率的且つ経済的である。或は不燃化処理後の乾燥の際に
脱落堆積される余分な不燃性無機化合物を回収し、これ
を必要に応じて乾燥し篩い分けした後に接着性物質に混
入しても良い。

接着性物質としてはユリア樹脂、メラミン樹脂、インシ
アネート、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、酢酸ビニル樹
脂、フェノール樹脂或はそれらの変性樹脂等の合成樹脂
接着剤が好適に用いられる。

接着性物質を付着された不燃性有機質繊維を風送搬送し
、不燃性有機質繊維マットを形成した後、裁断し、熱圧
成形一体化して不燃性有機質繊維板が得られる。

この不燃性有機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不燃性有機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。

得られた不燃性有機質繊維板の表面（後に金属被膜層が
形成される側）を必要に応じて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。

金属溶射は不燃性有機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不燃性有機質繊維板の面
の温度は４０〜１００°０であることが好まシ＜、この
観点より、熱圧成形後の不燃性有機質繊維板の材温が高
いうちに或は少なくとも不燃性有機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、不燃性有機質繊
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°Ｃ以上であると溶融金属の温度影響が強く
、不燃性有機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。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１ 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、有機質繊維板の表面上に金属被膜層が
密着形成される。

〈作用〉 不燃性有機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。不燃性有機質繊維板は、有機
質繊維の細胞孔内又は細胞孔内壁面に不燃性無機化合物
が充填又は付着或は固着されると共にその外周部にも不
燃性無機化合物が付着或は固着されることによって不燃
化され、更にこのように不燃化処理された有機質繊維を
繊維板に成形する際の接着性物質に不燃性無機化合物が
混入されているため、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。

〈実施例〉 ラワンのチップを１７０℃、７　ｋｇ／ｃｍ２で３分間
蒸煮した後デイファイブレーター式リファイナーで解繊
して得られた木繊維を、塩化バリウムを主２ 成分とする水溶液に減圧下で１５分間浸漬した後、３０
行間遠心脱液処理して余分な塩化バリウムを除去した。

次いで、この木繊維をリン酸アンモニウムを主成分とす
る水溶液に減圧下で２０分間浸漬して塩化バリウムと反
応させることにより、該木繊維の細胞孔等の孔内及びそ
の外周部に水不溶性のリン酸バリウムとリン酸水素バリ
ウムから戊る不燃性無機化合物を充填ないし付着又は固
着せしめて不燃化処理を行い、その後３０秒間遠心脱液
処理して余分に生成された不燃性無機化合物を除去した
。また木繊維の水洗いを同時に行った。

次いで１３０°Ｃの熱風乾燥炉で乾燥処理して木繊維の
含水率を１０％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７３％で
あった。

かくして得られた不燃性木繊維をブレンダーに投入して
、リン酸バリウムを５％添加したメラミン樹脂接着剤を
７％添加混合した後、風送して、フォーミング装置にて
不燃性木繊維マットとした。

この不燃性木繊維を定寸裁断した後、ホットプレ’）Ａ
Ａ− スに挿入して１７０°Ｃにて３分間熱圧することによっ
て、比重０．７５の不燃性有機質繊維板を得た。

得られた不燃性有機質繊維板についてＪＩＳによる準不
燃試験を行ったところ合格した。

この不燃性有機質繊維板の表面温度が５０°Ｃである状
態で、粉末式溶射法により融点６６０°Ｃの溶融アルミ
ニウム金属を溶射し、後冷却することによりアルミニウ
ム金属被膜層を形成し、本発明による複合材料が得られ
た。

〈発明の効果〉 本発明による複合材料は、有機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
かも基材である有機質繊維板は不燃化処理された有機質
繊維を不燃性接着剤を介して成形一体化して得られるも
のであるために、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、厨房等の火を用いる場所におい
ても広く建築材料或は家具・建築部材として好適に用い
られる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機質繊維の細胞孔内及び／又は細胞孔内壁面に
   不燃性無機化合物が充填ないし付着或は固着され、且つ
   該有機質繊維の外周部にも該不燃性無機化合物が付着或
   は固着された有機質繊維を、上記不燃性無機化合物と同
   一又は異なる不燃性無機化合物を混入された接着性物質
   を介して成形一体化して成る不燃性有機質繊維板を基板
   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、次いで該木繊維の細胞孔内及び／又は
   細胞孔内壁面に不燃性無機化合物を充填ないし付着或は
   固着せしめると共に該有機質繊維の外周部にも該不燃性
   無機化合物を付着或は固着せしめ、かくして得られた不
   燃性有機質繊維に上記不燃性無機化合物と同一又は異な
   る不燃性無機化合物を混入された接着性物質を混合して
   不燃性有機質繊維マットを形成した後、これを圧締し成
   形一体化して不燃性有機質繊維板とし、更に該不燃性有
   機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、上記不燃性有機質繊維板の材温
   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。