JPH04259502A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、住宅設備、建築材料
等として用いられる改質木材の製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】木材の改質方法として、不溶性不燃性無
機物を木材中に含ませることにより、難燃性（防火性）
、寸法安定性、防腐・防虫性、力学的強度，表面硬度等
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づいて大別されている。

【０００３】（ａ）無機物による被覆 （ｂ）炭化促進 （ｃ）発炎燃焼における連鎖反応の阻害（ｄ）不燃性ガ
スの発生 （ｅ）分解・結晶水放出による吸熱 （ｆ）発泡層による断熱 ここで、木材中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、不溶性不燃性無機物は、一旦、木材組織内に定着
させられれば、木材から溶け出す恐れが少ないので、前
記効果が薄れるといった心配も少ない。

【０００４】上記（ａ）から（ｄ）までの難燃化のメカ
ニズムについて、次に詳しく説明する。（ａ）の無機物
による被覆は、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することにより難
燃化し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、可燃性木材を不燃性のセメント
と約３対１ないし１対１の重量配合比で混合し、板状に
成形したものであって、ＪＩＳで準不燃材料として認め
られている。

【０００５】（ｂ）の炭化促進は、次のようなメカニズ
ムである。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わけであるが、この時、
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。 この炭化層が断熱層として作用し、難燃効果が生じる。 したがって、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、難燃効果が一層高いものとな
る。

【０００６】（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、ハロゲンが連鎖移動剤
として作用する結果、酸化反応が阻害されて難燃効果が
生じるというメカニズムである。したがって、不溶性不
燃性無機物がハロゲンを含んでおれば、このメカニズム
による難燃効果も得られる。

【０００７】（ｄ）の不燃性ガスの発生は、次のような
メカニズムである。すなわち、炭酸塩、アンモニウム塩
等の化合物が、熱分解により炭酸ガス、亜硫酸ガス、ハ
ロゲン化水素などの不燃性ガスを発生し、これらのガス
が可燃性ガスを希釈することにより燃焼を妨げるという
メカニズムである。したがって、不溶性不燃性無機物が
炭酸塩等の不燃性ガスを発生しうるものを含んでいれば
、このメカニズムによる難燃効果も併せて得られる。

【０００８】次に、木材の防腐・防虫化について説明す
る。菌類が木材を腐敗させる際、まず、菌糸が木材内腔
中へ侵入することが不可欠である。しかし、木材内腔中
に異物が存在すると菌糸が侵入できないため、木材は、
結果的に腐敗しにくくなる。木材内腔中の異物は、防腐
効果のある薬剤（防腐剤）である必要は特になく、菌類
の養分になるものでなければ、何であっても良い。防虫
についても防腐と同じである。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
性を向上させうる。ただし、前記異物は、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。

【０００９】さらに、木材の寸法安定化および力学的強
化について説明する。木材を水で膨潤させておいて木材
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、寸法安定化効果および力学的強化効果が得られる
。すなわち、木材細胞壁内が充填材によって占められて
おれば、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、各種力学的強度も向上するのである。ここ
で、固定物質としては、水に溶けにくい無機物も使いう
る。したがって、不溶性不燃性無機物を木材細胞壁中に
固定すれば、寸法安定性および力学的強度を向上させう
る。

【００１０】最後に、木材の硬度（表面硬度）向上につ
いて説明すれば、一般に、木材の硬度を上げるためには
、木材内部の導管等の空隙や木材の細胞壁に無機物等の
硬い物質を詰め込んでやればよいため、木材内に不溶性
不燃性無機物を定着させることにより、木材細胞の補強
ならびに硬度の上昇という効果が得られる。この場合に
、木材の表層部分に集中的に無機物を生成させれば、よ
り効果的である。

【００１１】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
おいて非常に有効であるが、従来、下記のような問題を
有していた。一般に、不溶性不燃性無機物をそのまま水
などの溶媒に分散させ、この分散液からなる処理液中に
木材を浸漬して処理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。これは、次のような理由による。すなわち、木
材中に浸透する際に処理液が通過する経路のうち、最も
狭い部分はピットメンブランであるが、ここにおける空
隙径が約０．１μｍであるのに対し、分散した不溶性不
燃性無機物の粒子は、普通、０．１μｍよりもかなり大
きいからである。

【００１２】そこで、この問題を解決できる方法が開発
された。すなわち、混合することにより互いに反応して
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（以下、順に「カチオ
ン含有処理液」、「アニオン含有処理液」と称する）を
、水溶性無機物を水に溶解させることにより調製し、両
水溶液を順に原料木材中に含浸させて、木材中で上記両
イオンを反応させることにより、不溶性不燃性無機物を
生成させるという改質木材の製法である（特開昭６１−
２４６００３号公報等参照）。

【００１３】この方法によれば、不溶性不燃性無機物を
、固体粒子として浸透させるのでなく、イオンの形で水
などの媒体中に溶存させた状態で浸透させるので、含浸
が容易であり、極めて多量の不溶性不燃性無機物を効率
良く木材中に含ませることができる。そのため、防腐・
防虫性や寸法安定性等に極めて優れた改質木材を得るこ
とができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記の処理方法におい
て、木材中で水に不溶性で不燃性の無機物を生成させる
には、その無機物を構成するカチオン含有処理液とアニ
オン含有処理液を交互に２回以上木材中へ含浸させ、木
材中で化学反応をおこさせなければならず、処理工程が
複雑になっていた。

【００１５】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、防腐・防虫性、寸法安定性、及び難
燃性を付与した改質木材を、処理溶液を含浸させた後乾
燥させることのみで得ることのできる改質木材の製法を
提供することを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、この発明にかかる改質木材の製法は、改質しようとす
る原料木材に対し、溶媒を揮発させることにより水に不
溶性で不燃性の無機物を生じさせる溶液を、その組織内
にまで含浸させ、その後、木材を乾燥させることで、前
記無機物を木材中に含浸定着させるようにすることを特
徴とする。

【００１７】この発明に用いられる改質のための原料木
材としては、特に限定されず、原木丸太、製材品が例示
される。それらの樹種等についても何ら限定されること
はない。この発明において、木材中に生成させて木材組
織内に生成・定着させる水に不溶性で不燃性の無機物と
しては、特に限定はされないが、例えば、リン酸塩、炭
酸塩、硫酸塩等が挙げられる。これらの塩のうち、たと
えばリン酸塩について具体例を挙げると、ＢａＨＰＯ４
，Ｚｎ３（ＰＯ４）２，Ｃｕ３（ＰＯ４）２　等であり
、これらは木材中に共存するようであってもよい。これ
らの塩は熱により揮発する溶媒、たとえばアルコール水
、エタノール等により溶解させた後、木材中に含浸させ
る。含浸方法及び含浸時間等は特に限定されることはな
く、減圧下で含浸させたり、塗布による含浸を行ったり
することもできる。含浸後は木材を乾燥させることによ
り溶媒を揮発させることで、水に不溶性で不燃性の無機
物が含浸・定着された改質木材を得ることができる。得
られた木材は、無機物が木材内部に含浸・定着されてい
るため、木質感が失われておらず、上記性能に加えて外
観的にも優れた木材となっている。

【００１８】

【作用】この発明にかかる改質方法では、木材へ１度処
理液を含浸させた後、木材を乾燥させるだけで、木材中
に水に不溶性で不燃性の無機物を含浸・定着させること
がてき、木材へ前記性能を付与することができる。

【００１９】

【実施例】以下に、この発明の具体的実施例及び比較例
を示すが、この発明は下記実施例に限定されない。 −実施例１− ラワン材の３ｍｍ厚ロータリー単板を、８０℃の熱水で
煮沸し飽水状態にした。得られた材を表１に示す処理液
中に浸漬し、その後、水洗、乾燥して改質木材を得た。 表１に単板への無機物の含浸率を示す。

【００２０】−実施例２〜５− 実施例１と同様にして、表１に示す処理液中へ木材を浸
漬した後、水洗、乾燥させ改質木材を得た。無機物の含
浸率も同様に表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】この発明にかかる改質木材の製法によれ
ば、木材中へ水に不溶性て不燃性の無機物を、その無機
物含有処理液中へ木材を浸漬した後乾燥することで含浸
・定着させることができ、防腐・防虫性、寸法安定性、
及び難燃性を木材に付与することが可能となる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　改質しようとする原料木材に対し、溶
   媒を揮発させることにより水に不溶性で不燃性の無機物
   を生じさせる溶液を、その組織内にまで含浸させ、その
   後、木材を乾燥させることで、前記無機物を木材中に含
   浸定着させるようにすることを特徴とする改質木材の製
   法。
2. 【請求項２】　　溶媒として、熱により容易に揮発する
   ものを用いる請求項１記載の改質木材の製法。
3. 【請求項３】　　溶液中の溶質成分として、アルカリ金
   属の燐酸塩、炭酸塩および硫酸塩、ならびにアルカリ土
   類金属の燐酸塩、炭酸塩および硫酸塩のうちの少なくと
   も１種を用いる請求項１または２記載の改質木材の製法
   。