JPH0663907A - 改質木材の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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させる改質木材
の製法において、効率良く水溶性化合物を除去し、耐湿
性の良好な改質木材の製法を提供する。 【構成】 原料木材中に、カチオン含有化合物とアニオ
ン含有化合物との反応で生成された、不溶性化合物と水
溶性化合物を有する含浸木材を、加熱加圧する。

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知られている。

【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】天然木を改質するこれらの改質法のなか
で、特に上記不溶性不燃性無機物との複合による改質法
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、順に天然の原料木材に含浸さ
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
おいて、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、水溶液の組成が変化する問題
点があった。

【０００５】上記問題点の解決方法として、例えば、改
質する原料木材に対し、原料木材の相対する面にカチオ
ン含有化合物とアニオン含有化合物を散布した後、木材
内に不溶性化合物を生成・定着させる方法が有効であ
る。この方法によると、カチオン含有化合物とアニオン
含有化合物との反応が木材の中心部から起こるので、中
心部が不溶性化合物の濃度の高い改質木材が得られるも
のの、木材内に不溶性化合物を生成・定着させる際に、
水溶性化合物が木材内に生成する。この水溶性化合物は
雰囲気中の水分を吸湿するため、改質木材の耐湿性が乏
しい点に欠点がある。この欠点を除去するために、改質
木材を水等の溶媒中に浸漬して除去する方法があるが、
この方法は水溶性化合物の除去に長時間の浸漬を要し、
工業的でない。

【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、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させる改質木材の製法におい
て、含浸木材中の水溶性化合物を効率良く除去し、耐湿
性の良好な改質木材の製法を提供することにある。

【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、原料木材中に、カチオン含有化合物とアニオン
含有化合物との反応で生成された、不溶性化合物と水溶
性化合物を有する含浸木材を、加熱加圧することを特徴
とする。

【０００８】

【作用】木材内にカチオン含有化合物とアニオン含有化
合物の反応により、不溶性化合物が生成・定着する。こ
の不溶性化合物の生成の際に、副生成物が生成するとと
もに、未反応物が残存する。本発明によると、不溶性化
合物と水溶性化合物を含有した含浸木材を加熱加圧する
と、空隙部が圧縮される結果、この空隙部に存在してい
た水溶性化合物の水溶液は、木材外に短時間で流出す
る。木材内の水溶性化合物が減量するため、改質木材の
耐湿性が良くなる。

【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
用い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、化合物を含浸する面積が木材体積に比較し
て大きい方が、好ましい。これら原料木材の樹種等につ
いても、何ら限定されない。

【００１０】上記原料木材に、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、水等の溶媒を浸透す
る。この場合、飽和状態にまで浸透しておくと、木材内
への上記カチオン含有化合物とアニオン含有化合物の含
浸を高める点で有効である。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、水中貯木、スチーミング、
減圧下含浸、加圧下含浸等がある。

【００１１】本発明に用いる含浸木材は、上記原料木材
内にカチオン含有化合物とアニオン含有化合物の反応に
より生成した不溶性化合物が定着すると同時に水溶性化
合物が生成している。この木材内に生成・定着する不溶
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。不溶性化合物は、１種又
は２種類以上が木材内に共存してもよく、木材内に生じ
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。

【００１２】上記不溶性化合物のカチオン種としては、
特に限定はされないが、例えば、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂ
ａ等のアルカリ土類金属イオン、Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｐｂ，Ｚｎ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。これら、カチオン種やアニオン種は
１種類でも良いし、実施例に示した如く２種以上が共存
していても良い。カチオンとアニオンの種類によって
は、生成する不溶性化合物のカチオン部を構成すること
もあるし、アニオン部を構成することもある。硫酸マグ
ネシウム（ＭｇＳＯ₄ ）を例にとれば、塩化バリウム
（ＢａＣｌ₂）に対してＳＯ₄ ^2-はアニオン種になり、
リン酸水素２アンモニウム（（ＮＨ₄）₂ ＨＰＯ₄ ）に
対しＭｇ⁺ はカチオン種になる。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、木材内で不
溶性化合物を容易に生成する組み合わせが好ましい。

【００１３】上記カチオン含有化合物とアニオン含有化
合物とを木材に含浸する。この含浸方法については、特
に限定されないが、例えば、粉状のカチオン含有化合物
とアニオン含有化合物を相対する面に散布する方法は、
前述の如く、木材外で不溶性化合物を生成せず、木材内
で不溶性化合物を生成させることができる点で有効であ
る。この場合、不溶性化合物は木材の中心部に生成す
る。含浸の具体的方法の一例を挙げると、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含浸を行う方法があり、こ
の方法は、複数の原料木材を一度に含浸でき、生産効率
の良好な工業的方法として有効である。カチオン含有化
合物やアニオン含有化合物の含浸回数については、特に
限定されず、所望の不溶性化合物の種類や量により、決
定される。

【００１４】上記カチオン含有化合物とアニオン含有化
合物を含浸した後、加熱して養生を行う。この加熱方法
は特に限定されない。上記加熱により、カチオン含有化
合物とアニオン含有化合物の木材内での反応の進行に伴
い、不溶性化合物の生成・定着が促進する。この養生条
件の温度、時間、方法等は特に限定はされず、生成する
不溶性化合物の種類や量等により、適宜決定される。上
記養生する際には、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、カチオン含有化合物、及びア
ニオン含有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。

【００１５】上記カチオン含有化合物とアニオン含有化
合物が含浸した含浸木材内に、不溶性化合物が生成・定
着するとともに、副生成物や未反応物の水溶性化合物も
木材内に存在する。

【００１６】本発明においては、上記不溶性化合物と上
記水溶性化合物を含有する上記含浸木材を、加熱加圧す
る。この圧力条件は、上記含浸木材が圧力で破壊しない
範囲に設定する。この温度条件も、特に限定されず、例
えば不溶性化合物を生成させる養生温度で十分である。
この加熱加圧の時間も、特に限定されず、含浸木材の数
量や厚さ、加熱温度、圧力、生成する水溶性化合物の量
や種類、および、含浸木材内に水溶性化合物が生成して
いる位置等により、適宜決定される。この加熱加圧によ
り、木材内の空隙部が圧縮を受け、この空隙部に存在し
ていた水溶性化合物は木材外に流出するので短時間で除
去される。この場合、不溶性化合物は不溶性に起因し、
流出することなく木材内に残留する。

【００１７】以上カチオン含有化合物とアニオン含有化
合物の含浸、不溶性化合物の生成・定着、および加圧加
熱による水溶性化合物の除去が終了した後、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。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例および比較例を挙げ
る。

【００１９】実施例１ 原料木材として、予め溶媒に水を用い飽水状態にした、
厚さ１ｍｍ、サイズ１１ｃｍ×１１ｃｍのアガチスロー
タリー単板を複数枚用意した。

【００２０】上記単板の上面に、カチオン含有化合物と
して、塩化バリウム（ＢａＣｌ₂ ・２Ｈ₂ Ｏ）を４．１
ｇと、カチオン種とアニオン種を共に含有する水酸化バ
リウム（Ｂａ（ＯＨ）₂ ）を５．３ｇ混合した粉末を
９．４ｇ均一に散布した。この単板をとした。上記残
りの単板の上面に、カチオン種とアニオン種を共に含有
する硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ₄ ）の粉末を４．１ｇ
均一に散布した。この単板をとした。これら単板を、
上記散布面を上にむけて、、・・・・の順に交互
に積層し、一番上には散布していない単板を載せた。得
られた単板の積層体を密封し、８０℃で２４時間養生し
た。この養生が終了した時点では、散布したカチオン含
有化合物とアニオン含有化合物は単板上面には残ってお
らず、反応が完結した状態であった。次に上記養生した
単板及び両者にアニオン含有化１物として、リン酸
水素２アンモニウム（（ＮＨ₄ ）₂ ＨＰＯ₄ ）の粉末を
１．１ｇ均一に散布し、この単板、を積層し密封
し、さらに８０℃で２４時間養生した。

【００２１】上記カチオン含有化合物とアニオン含有化
合物を含浸し、硫酸バリウム（ＢａＳＯ₄ ）、リン酸バ
リウム（Ｂａ₃ （ＰＯ₄ ）₂ ）、リン酸マグネシウム
（Ｍｇ ₃（ＰＯ₄ ）₂ ）等の不溶性化合物と、塩化マグ
ネシウム（ＭｇＣｌ₂ ）、未反応物等の水溶性化合物が
生成した上記含浸木材を、温度８０℃に加熱した熱盤に
挿入し、圧力３０ｋｇ／ｃｍ² 、時間１分間プレスで加
圧した。水溶性化合物を含んだ水溶液が熱盤上に流れ出
た。加圧終了後、水洗い、乾燥を経て改質木材を得た。
この改質木材を試験片とした。

【００２２】この試験片の不溶性化合物の含有率、水溶
性化合物の残存率、および、耐湿性として吸湿量を測定
した。

【００２３】含有率は、下記の式に従って求めた。 ・ 含有率（％）＝｛（Ｗ₂ −Ｗ₁ ）／Ｗ₁ ｝×１００ ・ Ｗ₁ は溶媒浸透前の絶乾重量を表す。 ・ Ｗ₂ は得られた改質木材の絶乾重量を表す。

【００２４】水溶性化合物の残存率の測定は次の様に行
った。上記試験片の初期重量Ａを測定し、その後、水に
４８時間漬け、さらに１０５℃、５時間乾燥後の重量Ｂ
を測定する。この重量差（Ａ−Ｂ）と初期重量Ａとの比
率で求めた。 ・ 残存率（％）＝｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００ 吸湿量の測定は次の様に行った。上記１１ｃｍ角の試験
片を、温度４０℃、相対湿度７５％、４８時間処理した
ときの重量Ｃと、さらに温度４０℃、相対湿度９５％、
２４時間処理したときの重量Ｄとを測定し、この重量増
加量（Ｄ−Ｃ）を吸湿量とした。

【００２５】実施例２〜３ 実施例１において、単板の種類と板厚、カチオン含有化
合物とアニオン含有化合物の種類と散布量、養生条件お
よび加熱加圧条件を下記表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。この改質木材を
試験片とした。

【００２６】この試験片の含有率、残存率、および、吸
湿量を実施例１と同様にして測定した。結果は表２の通
りであった。

【００２７】比較例１ 実施例１と同様にして、カチオン含有化合物とアニオン
含有化合物を含浸し、不溶性化合物と可溶性化合物が生
成した含浸木材を得た。加圧は行わず得られた含浸木材
を水洗いと乾燥を行ない改質木材を得、これを試験片と
した。

【００２８】この試験片の含有率、残存率、および、吸
湿量を実施例１と同様にして測定した。結果は表２の通
りであった。

【００２９】比較例２ 実施例３と同様にして、カチオン含有化合物とアニオン
含有化合物を含浸し、不溶性化合物と可溶性化合物が生
成した含浸木材を得た。加圧は行わず得られた含浸木材
を水洗いと乾燥を行ない改質木材を得、これを試験片と
した。

【００３０】この試験片の含有率、残存率、および、吸
湿量を実施例１と同様にして測定した。結果は表２の通
りであった。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】実施例１、２と比較例１は散布したカチオ
ン含有化合物とアニオン含有化合物の量、養生条件は同
一で行ったにもかかわらず、加圧の有無により、実施例
１及び２の方が、水溶性化合物の残存率、および、吸湿
量とも少なく、優れていた。実施例３と比較例２も散布
したカチオン含有化合物とアニオン含有化合物の量、養
生条件は同一で行ったにもかかわらず、加圧の有無によ
り、実施例３の方がやはり水溶性化合物の残存率、およ
び、吸湿量とも少なく、優れていた。

【００３４】

【発明の効果】本発明の製法によると、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、効
率よく水溶性化合物を除去でき、耐湿性の良好な改質木
材が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 悟 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 大西 兼司 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 足立 有弘 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】 原料木材中に、カチオン含有化合物とア
   ニオン含有化合物との反応で生成された不溶性化合物と
   水溶性化合物を有する含浸木材を、加熱加圧することを
   特徴とする改質木材の製法。