JPH06134708A - 改質木材の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】中心部に高濃度の不溶性化合物が定着した改質
木材の製法。 【構成】 溶媒が浸透した原料木材に対し、互いに反応
することにより不溶性化合物を生じさせるカチオン含有
化合物とアニオン含有化合物の一方の化合物を原料木材
の一方の面に、他方の化合物を他方の面に粉状で散布
し、含浸させ、養生を行うことにより、木材内に上記不
溶性化合物を生成・定着させる改質木材の製法におい
て、上記カチオン含有化合物、または、アニオン含有化
合物のうち、浸透性が低い一方の化合物を最初に散布
し、含浸させた後に、次に浸透性が高い他方の化合物を
散布し、含浸させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築材料等に用いられ
る改質木材の製法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、木材に難燃性、防腐・防虫性、寸
法安定性、耐水・耐湿性、表面硬度、力学的強度、耐磨
耗性を付与する改質法として、不溶性不燃性無機物との
複合、機能性樹脂との複合、化学的結合による化学修
飾、防腐剤等の薬剤含浸等の方法が実施されている。

【０００３】上記不溶性不燃性無機物との複合では、主
として、難燃性、防腐・防虫性、表面硬度の付与を目的
として行われ、そのうちでも、特に難燃性については準
不燃レベルに達する改質木材が得られており、防火ドア
等の材料として利用されている。上記機能性樹脂との複
合では、主として、耐水・耐湿性、表面硬度、力学的強
度、耐磨耗性の付与を目的として行われ、一般的にＷＰ
Ｃとして広く知られている。上記化学的結合による化学
修飾では、主として、寸法安定性、耐水・耐湿性の付与
を目的として行われ、例えば、アセチル化による改質木
材は浴槽等の水回り材料として利用されている。また、
上記薬剤含浸では、主として、防腐・防虫性の付与を目
的として行われ、広く利用されている。

【０００４】上記不溶性不燃性無機物との複合において
は、例えば、特開昭６１−２４６００３号公報に開示さ
れている如く、互いに反応することにより不溶性化合物
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種の水溶液を、両水溶液を順に原料木材に含浸させ、
不溶性化合物の生成・定着を行い、木材を改質すること
が知られている。ところが、この木材の改質方法による
と、木材外でカチオン含有化合物とアニオン含有化合物
の反応が起きるため、浸漬槽内の水溶液に不溶性化合物
が生成し、その結果、原料木材への含浸と不溶性化合物
の生成・定着が十分に行われず、しかも、不溶性化合物
の生成・定着は、原料木材への含浸より以前に起こり、
原料木材の表面にのみ不溶性化合物が生成される問題点
があった。

【０００５】このような問題点を解消するために、カチ
オン含有化合物を原料木材の一方の面に、アニオン含有
化合物を他方の面に粉状で散布した後に含浸させる工程
を含む製法が有効であるが、カチオン含有化合物とアニ
オン含有化合物の浸透性に差があると、浸透性の高い化
合物が浸透性の低い他方の化合物より速く、原料木材の
一方の面から他方の面へ含浸し、原料木材の片面に偏っ
て不溶性化合物が生成される問題点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の事実に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、原料
木材においてカチオン含有化合物を原料木材の片面に粉
状で散布した後に含浸させ、アニオン含有化合物を他方
の面に粉状で散布した後に含浸させ、木材内でカチオン
含有化合物とアニオン含有化合物を反応させて不溶性化
合物を生成・定着させる改質木材の製法において、中心
部に高濃度の不溶性化合物が定着した改質木材の製法を
提供する点にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る改質木材の
製法は、溶媒が浸透した原料木材に対し、互いに反応す
ることにより不溶性化合物を生じさせるカチオン含有化
合物とアニオン含有化合物の一方の化合物を原料木材の
一方の面に、他方の化合物を他方の面に粉状で散布し、
含浸させ、養生を行うことにより、木材内に上記不溶性
化合物を生成・定着させる改質木材の製法において、上
記カチオン含有化合物、または、アニオン含有化合物の
うち、浸透性が低い一方の化合物を最初に散布し、含浸
させた後に、次に浸透性が高い他方の化合物を散布し、
含浸させることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の改質木材の製法によると、溶媒が浸透
した原料木材に対し、互いに反応することにより不溶性
化合物を生じさせるカチオン含有化合物とアニオン含有
化合物のうち、最初に木材への浸透性が低い一方の化合
物を原料木材の一方の面に、次に浸透性が高い他方の化
合物を他方の面に粉状で散布し、含浸させるので、後か
ら散布した化合物が速やかに木材内中央部にまで達す
る。そのために、木材内部に不溶性化合物の定着量が増
大する。

【０００９】本発明の改質木材の製法によると、例え
ば、最初に木材への浸透性が高い一方の化合物を原料木
材の一方の面に、次に浸透性が低い他方の化合物を他方
の面に粉状で散布し、含浸させる方法、あるいは、浸透
性に差がある化合物を同時に原料木材の両面から散布
し、含浸させる方法よりも効率良く木材内部に不溶性化
合物が生成することができる。これは、浸透性が低い化
合物を他方の面に粉状で散布し、含浸させると、木材内
部に浸透性の低い化合物が含浸するよりも速く含浸する
ので浸透性の低い化合物を散布した表面で不溶性化合物
が生成するので、不溶性化合物の定着量が少ない。ま
た、浸透性に差がある化合物を同時に原料木材の両面か
ら散布し、含浸させると、浸透性の低い化合物を散布し
た面の木材表面に偏って、不溶性化合物が生成するの
で、不溶性化合物の定着量が少ない。

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
用いられる改質のための原料木材の形状は、特に限定さ
れず、例えば、原木丸太、製材品、スライス単板、合板
等が用いられ、薬剤を含浸する面が木材体積に比較して
広い方が、好ましい。これら原料木材の樹種等について
も、特に限定されない。

【００１１】本発明においてカチオン含有化合物とアニ
オン含有化合物の含浸に先立ち、原料木材に水等の溶媒
を浸透した原料木材を作製する。この場合、飽和状態に
まで浸透しておくと、木材内への上記化合物の含浸を良
くするために有効である。原料木材への溶媒の浸透率
は、原料木材の絶乾重量に対して８０％以上が好まし
く、１００％以上が更に好ましい。溶媒の浸透方法は特
に限定されないが、例えば、加熱浸漬、水中貯木、スチ
ーミング、減圧下含浸、加圧下含浸等がある。

【００１２】本発明の改質木材の製法において、木材内
に生成・定着させる不溶性化合物としては、特に限定は
されないが、改質の目的に応じて決定される。不燃性の
不溶性化合物が生成すれば木材に難燃性が付与され、防
虫性の不溶性化合物が生成すれば木材に防虫性が付与さ
れる。例えば、難燃性を目的とするならば、ホウ酸塩、
リン酸塩、リン酸水素塩、炭酸塩、硫酸塩、硫酸水素
塩、ケイ酸塩、硝酸塩、水酸塩等が挙げられる。上記不
溶性化合物を木材内に生成・定着させるためには、この
不溶性化合物のカチオン部を構成するカチオン種を含む
カチオン含有化合物と、不溶性化合物のアニオン部を構
成するアニオン種を含むアニオン含有化合物とを用いれ
ばよい。これらカチオン含有化合物とアニオン含有化合
物が互いに反応することにより、不溶性化合物を生じ
る。

【００１３】上記不溶性化合物のカチオン部を構成する
カチオン種としては、特に限定はされないが、例えば、
Ｍｇ^{2 +} ，Ｃａ²⁺，Ｓｒ²⁺，Ｂａ²⁺等のアルカリ土類金
属イオン、Ａｌ³⁺，Ｆｅ³⁺，Ｃｕ²⁺，Ｃｏ²⁺，Ｎｉ²⁺，
Ｍｎ²⁺，Ｐｂ²⁺，Ｚｎ²⁺等の金属イオンが挙げられる。
また、不溶性化合物のアニオン部を構成するアニオン種
としては、特に限定はされないが、例えば、ＯＨ^- ，Ｆ
^- ，Ｃｌ^- ，Ｂｒ^- ，ＮＯ₃ ^- ，ＣＯ₃ ^2-，ＢＯ₃ ^2-，
ＰＯ₄ ^3-，ＳＯ₄ ^2-等が挙げられる。

【００１４】上記カチオン含有化合物、及び、アニオン
含有化合物としては、原料木材への浸透性が化合物の溶
解度、潮解性、原料木材の樹種、含水率、養生条件に大
きく左右されるので、特に限定はされないが、例えば、
ＭｇＳＯ₄ ，ＭｇＣｌ₂ ，ＺｎＣｌ₂ ，ＡｌＣｌ₃ ，Ｃ
ａＳＯ₄ 等が適している。これらカチオン含有化合物と
アニオン含有化合物は木材内部に生じさせようとする所
望の不溶性化合物の組成に応じて任意に選択される。浸
透性の低い化合物としては、ＢａＣｌ₂ ，Ｂａ（ＯＨ）
₂ ，ＭｇＣｌ₂ などがあげられる。浸透性の高い化合物
としては、（ＮＨ₄ ）₂ ＨＰＯ₄ ，ＭｇＳＯ₄ ，Ａｌ
（ＳＯ₄ ）₃ ，ＮＨ₄ Ｈ₂ ＰＯ₄ ，ＡｌＣｌ₃ などがあ
げられる。これらの化合物は、２種以上が木材中に共存
するようにしてもよい。上記カチオン含有化合物とアニ
オン含有化合物の選択に際しては、木材内中央部で不溶
性化合物が生成されやすい組み合わせにする。

【００１５】上記原料木材の相対する面に上記カチオン
含有化合物および、アニオン含有化合物を粉状で散布し
た後、含浸させる方法としては、特に限定はされない
が、なかでも、片面に上記カチオン含有化合物を散布し
た原料木材と、片面に上記アニオン含有化合物を散布し
た原料木材とを、化合物が散布されている面を同一方向
に向け、カチオン含有化合物が散布された原料木材とア
ニオン含有化合物が散布された原料木材とを交互に重ね
て養生を行う方法があり、この方法は、複数の原料木材
を一度に養生でき、生産効率の良好な工業的方法として
有効である。

【００１６】化合物を含浸させる際には、木材中の溶媒
が揮発して木材が乾燥しないようにすることが、好まし
い。この方法は特に限定はされないが、例えば、化合物
を散布した原料木材をシートで密封する方法等が挙げら
れる。

【００１７】なお、改質木材の耐久性や耐候性等を高め
るために、必要に応じて、得られた改質木材を水や他の
適当な溶媒中に浸漬して、木材内に残留している可溶性
の未反応化合物や副生成物等を除去してもよい。

【００１８】養生の際には、温度、物理的作用等の方法
により、カチオン含有化合物とアニオン含有化合物の拡
散および反応の促進をすることが可能である。例えば、
反応の促進方法として、温度を外部からかける方法がそ
の一例である。

【００１９】以上カチオン含有化合物とアニオン含有化
合物の含浸、および不溶性化合物の生成・定着が終了し
た後、必要に応じて、木材表面の水洗い等を行い、乾燥
させて、目的とする改質木材を得る。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例および比較例を挙げ
る。

【００２１】実施例１ 本発明の実施例の改質木材の製法について、その工程を
図１に基づいて説明する。

【００２２】第１ステップでは、浸透性の低い含有化合
物を散布した木材の単板（１）と、溶媒だけを浸透させ
た単板（２）を作成する。次に、第２ステップでは、第
１ステップで作成した浸透性の低い含有化合物を散布し
た木材の単板（１）と溶媒だけを浸透させた単板（２）
を交互に積層する。第３ステップでは、第２ステップで
交互に積層した浸透性の低い含有化合物を散布した木材
の単板（１）と溶媒だけを浸透させた単板（２）を解体
して、溶媒だけを浸透させた単板（２）に浸透性の高い
含有化合物を散布する工程である。第４ステップでは、
第３ステップで解体して浸透性の高い含有化合物を散布
した木材の単板（２）と、浸透性の低い含有化合物を散
布した木材の単板（１）を再び積層して養生する。これ
らのステップを順次踏むと、改質木材が得られる。

【００２３】原料木材として、予め溶媒に水を用い飽水
状態にした、１ｍｍ厚のアガチスロータリー単板（１）
および（２）をそれぞれ複数枚用意した。

【００２４】単板（１）の上面にカチオン含有化合物と
して、浸透性の低い塩化バリウム（ＢａＣｌ₂ ・２Ｈ₂
Ｏ）を粉末の状態で４４６ｇ／ｍ² の割合で、均一に散
布するとともに、別の単板（２）は、化合物を散布せ
ず、飽水状態にのみしており、これら単板を、上記化合
物散布面を上にむけて（１）、（２）、（１）・・・・
の順に交互に積層し、一番上には化合物を散布していな
い単板を載せた。得られた単板積層体を密封し、２５℃
の室温で２４時間養生した。

【００２５】養生終了後、得られた単板積層体を解体
し、単板（２）の上面にアニオン含有化合物として、上
記塩化バリウム（ＢａＣｌ₂ ・２Ｈ₂ Ｏ）より浸透性の
高い硫酸アルミニウム（Ａｌ₂ （ＳＯ₄ ）₃ ・１４Ｈ₂
Ｏ）を７０８ｇ／ｍ² の割合で、均一に散布した。これ
ら単板を、上記化合物散布面を上にむけて（１）、
（２）、（１）・・・・の順に交互に再び積層し、一番
上には化合物を散布していない単板を載せた。得られた
単板積層体を密封し、８０℃の恒温槽で２４時間養生し
た。養生終了後、水洗い、乾燥を経て改質木材を得た。

【００２６】得られた改質木材の不溶性化合物の含有
率、および、難燃性を調べた。含有率は、下記の式に従
って求めた。

【００２７】 含有率（％）＝｛（Ｗ₂ −Ｗ₁ ）／Ｗ₁ ｝×１００ Ｗ₁ は溶媒浸透前の絶乾重量を表す。

【００２８】Ｗ₂ は得られた改質木材の絶乾重量を表
す。難燃性は、ＪＩＳ−Ａ−１３２１に基づく表面燃焼
試験を行い、難燃２級と同等な性能を持つものは○、難
燃３級と同等な性能を持つものは△で表した。結果は表
２の通りであった。

【００２９】実施例２〜５および比較例１〜３ 実施例１において、単板の種類と板厚、カチオン含有化
合物およびアニオン含有化合物の種類と散布量、養生条
件を下記表１に示す条件とした以外は、実施例１と同様
にして改質木材を得た。また、比較例１〜３について
は、実施例１〜５の浸透性の低い化合物と浸透性の高い
化合物の散布順序を入れ換えたもの、あるいは同時に散
布を行ったものである。

【００３０】得られた改質木材の含有率、および、難燃
性を実施例１と同様にして調べた。結果は表２の通りで
あった。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】実施例１と比較例１はカチオン含有化合物
とアニオン含有化合物の種類と散布量は同じであるが、
散布する化合物のカチオンとアニオンの前後を逆にする
と、実施例１の方が高い含有率が得られ、難燃性も優れ
ていた。これは、後から木材への浸透性の高い含有化合
物を散布しているために木材内中央部で多量の不溶性化
合物が生成しているからである。実施例５と比較例３に
ついても同様のことが言え、実施例１の方が高い含有率
が得られ、難燃性も優れていた。全般に実施例２〜５に
ついては、比較例２、３にくらべて、高い含有率が得ら
れ、難燃性も優れて、後から木材への浸透性の高い含有
化合物を散布しているために木材内中央部で多量の不溶
性化合物が生成していることがわかる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の改質木材の製法によると、原料
木材においてカチオン含有化合物を原料木材の片面に粉
状で散布した後に含浸させ、アニオン含有化合物を他方
の面に粉状で散布した後に含浸させ、木材内でカチオン
含有化合物とアニオン含有化合物を反応させて不溶性化
合物を生成・定着させる改質木材の製法において、不溶
性化合物の生成を原料木材内で起こさせ、中心部で高濃
度の不溶性化合物が定着した改質木材を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る改質木材の製法について
の工程の概略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 龍介 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 窪田 晃生 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶媒が浸透した原料木材に対し、互いに
   反応することにより不溶性化合物を生じさせるカチオン
   含有化合物とアニオン含有化合物の一方の化合物を原料
   木材の一方の面に、他方の化合物を他方の面に粉状で散
   布し、含浸させ、養生を行うことにより、木材内に上記
   不溶性化合物を生成・定着させる改質木材の製法におい
   て、上記カチオン含有化合物、または、アニオン含有化
   合物のうち、浸透性が低い一方の化合物を最初に散布
   し、含浸させた後に、次に浸透性が高い他方の化合物を
   散布し、含浸させることを特徴とする改質木材の製法。