JPH0732312A

JPH0732312A - 改質木材の製造方法

Info

Publication number: JPH0732312A
Application number: JP20175693A
Authority: JP
Inventors: Koichi Murakami; 幸一村上; Yoshiteru Mizobuchi; 義輝溝淵; Minoru Ueda; 実上田; Noriyuki Shiina; 教之椎名; Yuji Kameoka; 祐史亀岡; Haruhiko Hisada; 晴彦久田
Original assignee: Okura Industrial Co Ltd; Marubishi Yuka Kogyo KK
Current assignee: Okura Industrial Co Ltd; Marubishi Yuka Kogyo KK
Priority date: 1993-07-22
Filing date: 1993-07-22
Publication date: 1995-02-03

Abstract

(57)【要約】【目的】防火薬剤のしみ出しを防止し、しかも難燃性
及び寸法安定性の優れた改質木材の製造方法を提供す
る。【構成】木材に、フェノール系樹脂と、メチロール基
及び／又はアミノ基を有するリン・窒素系化合物からな
る防火薬剤（例えば、Ｎ−メチロールジアルキルホスホ
ノプロピオンアミド、リン酸グアニジンとホルムアルデ
ヒドの反応物、リン酸グアニル尿素、カルバミルポリリ
ン酸アンモニウム等）との混合物を含有させた後、加熱
硬化させることを特徴とする改質木材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に防火薬剤のしみ出
しを防止し、難燃性及び寸法安定性の優れた改質木材を
製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、木材にリン酸アンモニウム、
スルファミン酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、硼
砂、硼酸等の防火薬剤を注入して木材に難燃性を付与す
る方法が行なわれている。しかしながら、これらの防火
薬剤は、耐水性が低く、これを使用した場合は水につけ
ると溶出するので、難燃効果も低下すると言う欠点があ
った。また、寸法安定性もあまり改良されなかった。一
方、木材に寸法安定性を付与する方法として、フェノー
ル樹脂を木材に含浸させる方法が行なわれてきた。フェ
ノール樹脂を含浸硬化させた木材は優れた耐水性と寸法
安定性を示すが、フェノール樹脂単独では難燃効果はみ
られなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の欠点
を改良し、特に、防火薬剤のしみ出しを防止し、しかも
難燃性及び寸法安定性の優れた改質木材の効率のよい、
有利な製造方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、木材
に、フェノール系樹脂と、メチロール基及び／又はアミ
ノ基を有するリン・窒素系化合物からなる防火薬剤との
混合物を含有させた後、加熱硬化させることを特徴とす
る改質木材の製造方法が提供され、特に、前記防火薬剤
が、Ｎ−メチロールジアルキルホスホノプロピオンアミ
ド（アルキル基の炭素数：１〜３）、リン酸グアニジン
とホルムアルデヒドの反応物、リン酸グアニル尿素とホ
ルムアルデヒドの反応物、リン酸グアニジン、リン酸グ
アニル尿素、カルバミルポリリン酸アンモニウムから選
ばれる一種又は二種以上であることを特徴とする前記改
質木材の製造方法が提供される。

【０００５】すなわち、木材中に含有させたフェノール
系樹脂とメチロール基及び／又はアミノ基を有する防火
薬剤とが反応して架橋構造を有する硬化物となり、防火
薬剤が木材中に強固に固定されるので、改質木材を水に
浸漬使用しても防火薬剤が溶出することが少なくなり耐
水性が良く、しかも難燃性及び寸法安定性の優れた改質
木材が得られることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。

【０００６】以下、本発明をより詳細に説明する。本発
明で使用する木材としては、木材そのものとして使用で
きる板状、柱状、ブロック状などあらゆる形状のものが
使用でき、また樹種においても特に制限はない。木材は
高含水率のものでも使用でき、また予め乾燥等の前処理
を行なってもよい。

【０００７】また、フェノール系樹脂としては、フェノ
ール・ホルムアルデヒド初期縮合樹脂、フェノール・メ
ラミン・ホルムアルデヒド共縮合樹脂、フェノール・メ
ラミン・尿素・ホルムアルデヒド共縮合樹脂、フェノー
ル樹脂とメラミン樹脂の混合物、フェノール樹脂と尿素
樹脂の混合物等が挙げられる。さらに、前記フェノール
系樹脂は、水、アルコール類、ケトン類等の単独あるい
は混合溶媒に可溶性であって、木材中に含有させた場合
に木材の細胞壁中に入り込みやすい、平均分子量が１０
００以下、好ましくは６００以下が好適に用いられる。
平均分子量が１０００を越えると、木材の細胞壁に均一
にして十分に入れず、寸法安定効果は不十分となるので
好ましくない。

【０００８】防火薬剤としては、分子中にリン及び窒素
原子を有し、かつ、メチロール基、アミノ基のようにフ
ェノール樹脂と反応し得る官能基を有するリン・窒素系
化合物が使用される。これらのリン・窒素系化合物はフ
ェノール系樹脂との相溶性に優れており、例えば、Ｎ−メチロールジアルキルホスホノプロピオンアミ
ド（アルキル基の炭素数：１〜３）リン酸グアニジンとホルムアルデヒドの反応物リン酸グアニル尿素とホルムアルデヒドの反応物リン酸グアニジンリン酸グアニル尿素カルバミルポリリン酸アンモニウム等が挙げられる。

【０００９】フェノール系樹脂と防火薬剤の混合物は、
通常前記フェノール系樹脂を溶解できる溶媒に溶解して
作成する。この際濃度が５重量％以上になるように溶解
して調製するのが好ましい。濃度が５重量％未満の場合
は難燃性と寸法安定性を向上させる効果が不十分となる
ので好ましくない。また、フェノール系樹脂と防火薬剤
の配合は重量比で１：５〜５：１が好ましく、特に１：
２〜２：１が好ましい。フェノール系樹脂が多くなる
と、難燃効果が低下し、防火薬剤が多くなると、水浸漬
したときの溶出量が多くなり、好ましくない。

【００１０】以下に、本発明の製造方法の一例を手順を
追って具体的に説明する。まず前記フェノール系樹脂と
防火薬剤の混合溶液中に木材を浸漬し、含浸させる。含
浸の度合いは目的に応じて表層部のみの場合でも、内部
まで全面にわたる場合でも適宜選択することができる。
特に、このような含浸を減圧下、加圧下、あるいは減圧
加圧下で実施すると木材への該混合溶液の含浸を更に促
進させることができるので好ましい。

【００１１】次いで、該混合溶液中から含浸木材を取り
出し、該含浸木材を１００〜１８０℃に加熱する。この
時、該含浸木材中のフェノール系樹脂が硬化すると同時
に、防火薬剤とも反応して防火薬剤を木材中に強固に固
定することができる。反応時間は一般に５分〜６時間、
好ましくは１０分〜３時間である。

【００１２】本発明のフェノール樹脂の硬化反応は無触
媒で行なえるが、更に硬化時間を短縮する目的で、フェ
ノール系樹脂の硬化反応に用いられる一般的な触媒を併
用することもできる。触媒としては、塩酸、硫酸等の無
機酸及びベンゼンスルフォン酸やトルエンスルフォン酸
等の有機酸が挙げられる。

【００１３】なお、加熱方法としては、外部加熱、ある
いは高周波加熱、マイクロ波加熱などの内部加熱など従
来から公知の加熱方法が適用できる。特に、加熱する前
に、該含浸木材中のフェノール系樹脂と防火薬剤とが反
応する温度よりも低い温度で乾燥して溶媒を取り除くこ
とにより、濃度勾配が起こり、フェノール系樹脂と防火
薬剤とが細胞壁中に多く充填され、更に寸法安定性に優
れたものが得られる。この時の乾燥温度は、フェノール
系樹脂と防火薬剤の種類及び配合割合によって異なる
が、通常６０℃以下が好ましい。また、乾燥方法は、前
記と同様に従来から公知の加熱方法が適用できる。更
に、このような乾燥を減圧下で行なえば、一層効率よく
乾燥できる。

【００１４】その他に、木材に前記混合溶液を含有させ
る方法として、塗布する方法等も用いることができる。

【００１５】本発明の改質木材の製造工程において、他
の添加剤、例えば、着色剤、浸透剤、界面活性剤、防虫
防蟻剤、防黴剤、防腐剤、耐候向上剤、消泡剤、他の難
燃剤等を用いても良い。このようにして得られた改質木
材はそのまま製品となるもので、改めて洗浄、乾燥する
必要はない。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例によって更
に具体的に説明するが、本発明は実施例に制限されるも
のでないことは勿論である。

【００１７】実施例１３００ｍｌのトールビーカーに、寸法安定性測定用とし
て接線方向３０ｍｍ×半径方向３０ｍｍ×繊維方向５ｍ
ｍ及び酸素指数測定用として接線方向３．５ｍｍ×半径
方向６ｍｍ×繊維方向１２０ｍｍの檜の乾燥木材を入
れ、デシケーター中で減圧下（２５ｍｍＨｇ）で３０分
間吸引を行なった後、防火薬剤Ｎ−メチロールジメチル
ホスホノプロピオンアミド１００重量部に対してフェノ
ール樹脂（平均分子量１６６、固形分６６％）を固形分
換算で１００重量部添加した不揮発分が１５重量％の水
溶液を上部から注入し、含浸させた。次いで、この含浸
木材を４０℃の熱風乾燥機内で加熱して水分を除去した
後、１４０℃で３時間、加熱硬化させ、改質木材を得
た。

【００１８】実施例２３００ｍｌのトールビーカーに、寸法安定性測定用とし
て接線方向３０ｍｍ×半径方向３０ｍｍ×繊維方向５ｍ
ｍ及び酸素指数測定用として接線方向３．５ｍｍ×半径
方向６ｍｍ×繊維方向１２０ｍｍの檜の乾燥木材を入
れ、デシケーター中で減圧下（２５ｍｍＨｇ）で３０分
間吸引を行なった後、防火薬剤Ｎ−メチロールジメチル
ホスホノプロピオンアミド１００重量部に対して、フェ
ノール樹脂（平均分子量１６６、固形分６６％）とメラ
ミン樹脂（分子量１９０、固形分６０％）を４：１の重
量比で混合したものを固形分換算で１００重量部添加し
た不揮発分が５０重量％の水溶液を上部から注入し、含
浸させた。次いで、この含浸木材を４０℃の熱風乾燥機
内で加熱して水分を除去した後、１４０℃で３時間、加
熱硬化させ、改質木材を得た。

【００１９】実施例３防火薬剤として、酸性リン酸グアニジン１モルと、ホル
ムアルデヒド２モルを反応させて得られた化合物を用い
たこと以外は実施例１と同様の操作で改質木材を得た。

【００２０】実施例４実施例３の高濃度液（不揮発分５０重量％）を用いて含
浸量を多くして実施例１と同様の操作で改質木材を得
た。

【００２１】実施例５防火薬剤として、リン酸グアニジン１モルとホルムアル
デヒド２モルの反応物を用いて、実施例２のフェノール
・メラミン樹脂と混合液を作り、実施例１と同様の操作
で改質木材を得た。

【００２２】実施例６防火薬剤として、下記構造式（化１）で表わされる水溶
性カルバミルポリリン酸アンモニウム

【化１】１００重量部に対して、非イオン系界面活性剤を１０重
量部及びフェノール樹脂（分子量１６６、固形分６６
％）とメタノールを２：１の重量比で混合したものを固
形分換算で１００重量部添加し、不揮発分を１５重量％
とした溶液を用いて、実施例１と同様の操作で改質木材
を得た。

【００２３】実施例７防火薬剤として、リン酸グアニル尿素１モル、ホルムア
ルデヒド１モルの反応物を用いてフェノール・メラミン
・尿素・ホルムアルデヒド共縮合樹脂と混合し不揮発分
を５０重量％とした水溶液を用い、実施例１と同様の操
作で改質木材を得た。

【００２４】比較例１防火薬剤を使用せずに、不揮発分が１５重量％のフェノ
ール樹脂のみの水溶液を用いて、実施例１と同様の操作
を行なった。

【００２５】比較例２フェノール樹脂を使用せずに、不揮発分が１５重量％の
防火薬剤Ｎ−メチロールジメチルホスホノプロピオンア
ミドのみの水溶液を用いて実施例１と同様の操作を行な
った。

【００２６】比較例３フェノール樹脂を使用せずに、不揮発分が１５重量％の
防火薬剤リン酸グアニジンとホルムアルデヒド反応物の
みの水溶液を用いて実施例１と同様の操作を行なった。

【００２７】比較例４防火薬剤として、リン酸−アンモニウムを用いたこと以
外は実施例１と同様の操作を行なった。

【００２８】比較例５無処理の檜材を比較例として用いた。

【００２９】改質木材の物性試験実施例１〜７より得られた改質木材と比較例１〜４によ
る処理木材及び比較例５の無処理木材を物性試験に供し
た。（重量増加率）次式（１）（数１）で求め、それらの結
果を表１に示した。

【数１】

【００３０】（寸法安定性及び溶出量の試験）乾水繰り
返し試験を次の如く行なった。即ち、試験片を１０５℃
の熱風乾燥器で乾燥にし、その寸法及び重量を測定した
のち、蒸留水に浸漬し、３０分間減圧（２５ｍｍＨｇ）
し、２４時間放置した。その後、これらを取り出して吸
水状態の試験片の寸法を測定し、抗膨潤率（この値が高
いほど、寸法安定性が良いといえる。）を求めた。次
に、これらの吸水状態の試験片を４０℃で４時間、その
後１０５℃で２０時間乾燥したのち、試験片重量を測定
して溶出量を求めた。それらの結果を表１に示した。な
お、抗膨潤率は次式（２）（数２）、溶出量は次式
（３）（数３）で定義される。

【数２】（式（２）中、Ｖ₁は無処理木材の膨潤率を表わし、Ｖ₂
は処理木材の膨潤率を表わす。）

【数３】（式（３）中、Ｗ₁は乾水繰り返し試験前の処理木材の
乾燥重量を表わし、Ｗ₂は乾水繰り返し試験後の処理木
材の乾燥重量を表わす。）

【００３１】（難燃性の試験）酸素指数法により難燃性
を調べた。酸素指数法は、ＪＩＳＫ７２０１に基づい
て燃焼試験を行なった。それらの結果を表１に示した。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、フェノール系樹脂等の
熱硬化性樹脂と防火薬剤を、木材の細胞壁内の微細な空
隙部に同時に含浸硬化させたものであるから、防火薬剤
の耐水性が良く、難燃性及び寸法安定性の優れた改質木
材を得ることができる。また、木材中に含浸したフェノ
ール樹脂が硬化して防火薬剤を固定するので、結露や水
に浸漬使用しても溶出することが少なくなる。更に、派
生的な効果として、各種腐朽菌やシロアリなどによる木
材の腐朽・蟻害を防止または抑制することができる。こ
のように本発明の製造方法により得られた優れた特性を
有する改質木材は、建築用材料、家具用材料、その他多
くの分野において好適であり、例えば、柱、梁、土台、
下地材、床、軒天、雨戸、外壁材、机、本棚などに用い
られるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者椎名教之大阪府吹田市山田東１−33 Ｃ−1011 (72)発明者亀岡祐史大阪府大阪市都島区毛馬町５−４−10− 105 (72)発明者久田晴彦大阪府八尾市山本町南４−10−14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】木材に、フェノール系樹脂と、メチロー
ル基及び／又はアミノ基を有するリン・窒素系化合物か
らなる防火薬剤との混合物を含有させた後、加熱硬化さ
せることを特徴とする改質木材の製造方法。
【請求項２】前記防火薬剤が、Ｎ−メチロールジアル
キルホスホノプロピオンアミド（アルキル基の炭素数：
１〜３）、リン酸グアニジンとホルムアルデヒドの反応
物、リン酸グアニル尿素とホルムアルデヒドの反応物、
リン酸グアニジン、リン酸グアニル尿素、カルバミルポ
リリン酸アンモニウムから選ばれる一種又は二種以上で
あることを特徴とする請求項１記載の改質木材の製造方
法。