JPH10237982A

JPH10237982A - 複合材

Info

Publication number: JPH10237982A
Application number: JP6219897A
Authority: JP
Inventors: Sukemasa Nakamoto; 祐昌中本
Original assignee: Juken Sangyo Co Ltd
Current assignee: Juken Sangyo Co Ltd
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】難燃・防食性の木質建材等の木質材を提供す
る。【解決手段】木片の積層体又は合板もしくはＬＶＬ等
の木質芯材１の少なくとも１面に、シラス等のシリカ系
物質の粉末、セメント粉末、ベントナイト等の無機質粉
末、ガラス繊維、セラミック繊維、ロックウール等の人
工無機質繊維、ウオラストナイト等の天然無機質繊維等
の不燃材料とフェノール樹脂等のバインダーとからなる
不燃・防食材料層２を設けたことを特徴とする複合材。【効果】耐火性、耐炎性、耐腐朽性、並びに耐湿・耐
虫害性の木質建材が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、住宅その他に用い
られる不燃又は難燃性並びに防腐・防虫害性の木質複合
構造材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、住宅その他の建築に使用される木
質構造材としては、マツ、ヒノキ等の木の無垢材、合
板、集成材、ＬＶＬ、ストランドボード、パーティクル
ボード等が主に使用されてきており、これらは次のよう
な長所を有している。．比較的安価で加工も容易であり、小規模な建築には
最適であった。．入手容易である。．火災時には燃焼するものの、鉄のように高温によっ
て急激に強度が低下することがない。．火災時の燃焼による炭化速度は概ね１分間に１mmと
言われている。又、ある程度以上の断面積があると、形
成された炭化層が一種の断熱材となって、その後の炭化
速度は低下すると言われている。従って、最低必要断面
積に火災時の燃焼部分を加えた断面積で構造材を製作す
れば、火災時の急激な建物の崩壊は防止できる。．木材は比強度が高いため、構造物は比較的軽量に仕
上がる。．断熱性は鉄やアルミニウム等の建材より良好で結露
の恐れもない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、木質材料で
あるために、次のような問題点を有している。．可燃性の材料であること。そのため、建築基準法に
より一定面積以上の建築物や用途地域で耐火構造が義務
付けられている場所には、構造材や外壁材としては使用
できない。．土台近くでは水分によって腐朽し強度が低下する恐
れがあること。．塗装を行った場合、定期的な再塗装が必要で、特に
外部に使用した場合には通常５〜１０年間隔に実施する
必要があること。などを挙げることができる。

【０００４】そこで、現場での接合が容易で、倉庫や体
育館等では大スパンが容易に得られる鉄骨が一般的に使
用されるようになった。しかし、鉄骨にも次のような問
題があった。．鉄は熱に弱く、火災時には燃焼はしないものの、高
温によって急激に強度が低下し建築物が崩壊する恐れが
あること。．この対策として鉄骨の周囲に不燃・断熱材を吹き付
けて防火性能の向上を兼ねた断熱構造とすることが一般
的に行われているが、これは鉄骨組み立て工事が終了し
た後に行う必要があるため、工事が２回に渡ってしまう
こと。．断熱材として使用されるロックウールやグラスウー
ルは作業員の皮膚に障害が生じる場合もあり、又、アス
ベストは肺ガンの原因物質とされている。これらの断熱
材は施工現場で後から取り付けられるので、長年の使用
により剥離離脱の恐れが大であること。

【０００５】．鉄は定期的な塗装が必要で、特に外部
に使用した場合には通常５〜１０年間隔に実施する必要
があり、又、海岸付近等では常に錆の恐れがあること。．大規模な鉄骨構造物の場合、周辺住民への電波障害
が発生する場合があること。．熱の良導体であるため、冷暖房の効果を減殺してし
まい、又、結露も生じやすく、一旦発生すると錆の原因
となること。などを列記することができる。

【０００６】更に、無機質の不燃材としては、例えばシ
ラス等が挙げられるが、次のような問題点があった。．重量が木材より大である。．脆く衝撃に弱い。．釘や木捩子の保持力が乏しく、アンカープラグ等の
特殊捩子を必要とする。．鉄よりは良好だが、木材より断熱性に劣るので、冷
暖房の効果を減殺してしまう。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためのもので、木質材の特長を生かしてこれを芯材
として使用し、この木質芯材の外側に、不燃性、断熱
性、耐腐朽性、耐虫害性並びに耐候性向上のために不燃
・防食材料層を設けたことを特徴とするものである。す
なわち、本発明の複合材は、木片の積層体又は合板もし
くはＬＶＬ等の木質芯材の少なくとも１面に不燃・防食
材料層を形成したことを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明において、芯材となるべき
木質材は上記の木片の積層体、合板、ＬＶＬに限定され
ることなく、無垢の木材や、また合板やＬＶＬなどの積
層板の表面又は中間層に木粉、木質繊維層を形成又は含
むものであってもよい。更に、無垢材を高温高圧で圧縮
成型した圧密材や、集成材、ストランドボード、繊維板
等も使用できる。しかしながら、材質としてラジアータ
ーパイン、ダグラスファー等の針葉樹材に適用したと
き、本発明は特に優れた効果を奏する。

【０００９】不燃・防食材料層を形成するための不燃・
防食材料としては、不燃性、難燃性、耐火性等を有する
ものが使用されるが、これらの性質と共に断熱性を有す
るものが好ましく、例えば、シラス等のシリカ系物質の
粉末、セメント粉末、ベントナイト等の無機質粉末、ガ
ラス繊維、セラミック繊維、ロックウール等の人工無機
質繊維、ウオラストナイト等の天然無機質繊維等が挙げ
られる。特に、シラスバルーンや無機質繊維は不燃材料
層中に空気を含ませることができることから断熱性を得
る点で有利である。

【００１０】不燃材料層中には必要に応じ、鋸屑等の木
粉、微細木チップ、植物繊維等の植物性材料を含んでい
てもよい。これらの材料は、本発明の複合材が火炎に接
したときに炭化して、その後の炭化を遅らせる作用を果
たすほか、適当な処理剤で処理して難燃化のほかに、防
腐、防虫、防黴効果を付与することができる。これらの
ことから、不燃・防食材料層に混入する植物性材料は、
防腐剤、防虫剤、防蟻剤、防火剤、防黴剤、寸法安定剤
の１種又は２種以上の処理剤で予め処理したものを使用
するとよい。なお、これらの処理剤による処理は、無機
質不燃材料に適用することもできる。

【００１１】不燃・防食材料層を形成するためのバイン
ダー（接着剤）としては、不燃性又は難燃性のものを使
用するのが好ましく、例えば難燃性フェノール樹脂、メ
ラミン樹脂、ウレタン樹脂などを挙げることができる。
特に、フェノール樹脂は安価で耐熱性があり、また発泡
樹脂とすることができることから、断熱性、難燃性の点
で特に好ましい。フェノール樹脂はノボラック型、レゾ
ール型のいずれの樹脂も使用できる。バインダーは、粉
末状のものでも、溶液型又はエマルジョン（乳化液）型
でもよいが、水性のものが好ましい。バインダーと不燃
・防食材料との割合は、バインダーの種類、不燃材料の
材質、形状等によって異なるが、バインダー：不燃・防
食材料の割合が１：９〜９：１、好ましくは１：１〜
１：５の範囲で選択される。

【００１２】不燃・防食材料層の形成は、芯材としての
木質材料、例えば積層材の製造時に、その表面に予め不
燃・防食材料とバインダーとを配合したプレミックスコ
ンパウンド（配合物）を所定の厚さに載置して一体的に
加圧して製造してもよく、また配合物を予めシート状に
予備成形し、この予備成形シートを木質芯材上に載置し
て一体的に加圧して製造してもよい。予備成形シートの
製造の一つとしては、例えばバインダーがフェノール樹
脂の場合、配合したバインダー樹脂をＢ状態に縮合重合
させて予備成形シートを成形する。そして、このＢ状態
のシートを木質芯材と一体的に結合する際の加熱によっ
てバインダー樹脂を不融不溶のＣ状態に硬化させて複合
材を得る。他の方法としては、配合物中に予め少量配合
しておいた熱可塑性樹脂によってシート状に加熱成形す
るか、又は、配合物をカゼイン、デンプン等の糊でシー
ト状に予備成形し、シート中に含まれるバインダー樹脂
によって木質芯材に接合する方法などがある。

【００１３】本発明の複合材は木質芯材の成形時に不燃
・防食材料層を一体的に形成するため、後日剥離脱落の
恐れもない。また、不燃・防食材料層が木質芯材の外側
に位置しているので、耐火性、防虫性、防腐性も格段に
向上する。不燃・防食材料層の表面は、通常平面に仕上
げられるが、必要に応じて成形時に木目模様、凹凸模様
（レリーフ）等を有するプレス盤と接して所望の成型形
面に仕上げてもよい。不燃・防食材料層の厚さは木質芯
材の材質、使用目的に応じて異なるが、耐火、防炎のた
めには１０mm以下、通常１〜５mm程度の範囲で設けられ
る。白蟻防除等の目的のためには５〜１０mm程度で設け
るとよい。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００１５】実施例１図１は本発明複合材の一例を示す断面図で、木質芯材１
の表裏面に不燃・防食材料層２を形成した複合材の例で
ある。図２は複合材の製法の一例を示す図で、一体化す
る前の複合材の構成図である。不燃・防食材料として予
め粒径を１００メッシュに粉砕したシラスバルーンを使
用し、これにバインダーとしてフェノール樹脂粉末を加
えてミキサー内でブレンドしたものを台盤４上に所定の
厚さの層状に載置して不燃・防食材料層２用のマット２
ａを形成する。木質芯材１用として、ラジアータパイン
原木をロータリーレースを使用して剥いて得られた厚さ
３．０mmの単板をドライヤーを使用して含水率３％にな
る様に乾燥させた単板１ａを使用した。次に、図２に示
すように、上記台盤４上のマット２ａ上に接着剤（大鹿
振興社製；レジンＰＢ１２０１）を２０ｇ／尺² （２２
０ｇ／ｍ² ）塗布した積層単板１ａを所定枚数（５枚）
載置し、更にこの上に、上記と同様にして得たマット２
ａを載置する。この様にして得られた不燃・防食材料＋
木質芯材＋不燃・防食材料、即ち、マット２ａ＋積層単
板１ａ、１ａ‥‥＋マット２ａの３層体をプレス盤５に
て１８０℃で熱圧一体化して、厚さ３mmの不燃・防食材
料層を有する不燃・防食材料層２＋木質芯材１＋不燃・
防食材料層２からなる複合材３を得た。

【００１６】上記おいて耐火性、難燃性を重視する場合
には、不燃・防食材料層２の厚さを厚くすれば良いし、
耐火性等をあまり必要としない場合には逆に薄くすれば
良い。また、木質芯材１の構成は上記のラジアータパイ
ン（針葉樹）の厚さ３．０mmの単板に拘るものではな
く、樹種は広葉樹、針葉樹を問わない。その他の実施例
としては、樹種としてダクラスファー、ブナ、カポー
ル、ラワン等のいずれも使用でき、強度の多少の増減は
あるものの、同様の耐火性、難燃性、防虫性、防腐性を
有する複合材が得られる。

【００１７】実施例２図３は木質芯材１の片面に不燃・防食材料層２を形成し
た例である。木質芯材及び不燃材料共に特に限定され
ず、目的に応じて適宜選択できる。一例としては、不燃
・防食材料としてロックウールを使用し、木質芯材とし
て積層厚さ１５mmのＬＶＬを用い、バインダーとして下
記の発泡性フェノール樹脂組成物を用いた。発泡性フェ
ノール樹脂組成物として、液状レゾール型フェノール樹
脂（ＰＩ−２６０：（株）ホーネンコーポレーション
製）１００部（重量、以下同じ）、界面活性剤（Ｌ−５
３４０：日本ユニカー（株）製）４部、発泡剤フレオン
−Ｒ１１３（トリクロロフルオロエタン）２０部からな
るもの（エマルジョン）を使用した。このフェノール樹
脂組成物に所定量のロックウールを加えて良く混合した
後、フェノール樹脂組成物１００部に対して難燃性酸硬
化剤（７０％パラトルエンスルホン酸／８５％正リン酸
＝９／１）を２０部の割合で加えて攪拌して発泡性組成
物を調製した。

【００１８】この発泡性組成物を、木質芯材の表面に厚
さ約２．５mmのマット状に塗布し、７０℃に加熱して予
備発泡させた後、上面を熱盤で軽く抑えて全体を１００
℃で３分間加熱して硬化を完了させて、木質芯材１の表
面に約３mm厚の発泡不燃材料層２が形成された複合材を
得た。得られた複合材は、厚さに比して軽量であり、Ｊ
ＩＳＡ−１３２１の難燃２級Ａの表面試験により測定
した結果、発煙係数（ＣＡ）１０以下、残炎なし（０
秒）、表面の変形・亀裂なしで良好な結果が得られた。
なお、不燃材料層の表面強度、圧縮強度（２kg/cm²以
上）ともに良好で、建材等の使用に十分耐えられるもの
であった。また、不燃材料層が発泡層であることから、
断熱性、保温性が同じ厚さのＬＶＬに比して良好であっ
た。本例において、フェノール樹脂組成物が低粘度液で
ある場合には、酸硬化剤をを加えて発泡性樹脂組成物に
調製したものを、予め木質芯材上に載置したマット状の
不燃・防食材料面に塗布・含浸させて発泡硬化させる方
法によってもよい。

【００１９】実施例３壁材用としては実施例１及び２に示したように、不燃・
防食材料層２を木質芯材１の表裏面又は簡易型として１
面のみ設けたものでもよいが、柱材や梁桁材の場合に
は、基本的には４面に設けると耐火性、耐炎性が向上す
るので好都合である。図４は、木質芯材１としての無垢
の柱材の４面に不燃・防食材料層２を設けた例を示す。
なお、木質芯材が梁桁材の場合には、左右両面と下面の
３面に不燃・防食材料層を設けるようにしてもよい。不
燃・防食材料層の形成は、実施例１と同様にして上下面
に形成した後、左右面に形成する方法によってもよい。
この他、柱材や梁桁材の場合には、両端を支えて簡単な
型内に保持し、柱材等の表面に塗付された不燃・防食材
料組成物を発泡・硬化させることによって発泡不燃・防
食材料層を形成することもできる。発泡性樹脂として
は、前記フェノール樹脂のほかにウレタン樹脂などを使
用することができる。

【００２０】複合材を柱材や梁桁材として使用する場
合、不燃・防食材料層が主として無機質材よりなるた
め、白蟻等による虫害や木材腐食菌等による損傷等が生
じ難いが、予め防腐剤、防虫剤、防蟻剤、防黴剤などで
処理した不燃・防食材料を使用すると更に良好な結果が
得られる。したがって、梁桁材のほか、土台角、大引、
下地材、根太、床下材など、特に基礎周辺の湿度による
腐朽、蟻害等の影響を受け易い部材に好ましく使用でき
る。上記無垢材のほかに、積層材からなる柱材や梁桁材
にも同様に適用できる。不燃・防食材料層が非発泡層の
場合には、実施例１の場合と同様に積層材の製造時に同
時に加熱・加圧して不燃・防食材料層を表面に有する複
合材を得ることができる。芯材として高温高圧で圧縮成
型した圧密材を使用する場合には、不燃・防食材料層の
バインダーとして低粘度の樹脂溶液を使用すると、芯材
の表面層にバインダー樹脂が一部浸透して不燃・防食材
料層と芯材との結合が強固となるほか、芯材の強度を向
上させることができる。本例の複合材において、木質芯
材の周囲に形成する不燃・防食材料層は、４面とも同じ
厚さとする必要はなく、火炎や虫害等に多く曝される面
を他の面よりも厚い不燃・防食材料層としてもよい。

【００２１】実施例４内装用壁材等のように表面に化粧性を必要とする場合に
は、図５に示すように、不燃・防食材料層２の表面に薄
い化粧層６を設けると良い。化粧層６としては、通常は
厚さが概ね０．３mm以下の木の化粧単板が使用される。
化粧単板には、防火剤、難燃剤を塗布又は含浸させてお
くと耐火性は良好だが、厚さが薄いため特に必要はな
い。この他、化粧層としては単にメラミン樹脂等の樹脂
を塗布してもよく、また樹脂含浸紙をラミネートしても
よい。不燃・防食材料としてシラスバルーンの様に微細
粒子や粉末状のものを使用した場合、シラスは本来脆い
性質を有しているので、これに結合性を持たせるために
植物繊維材料を混入させると不燃・防食材料層の被膜強
度が向上し、芯材からの脱落剥離が生じにくくなるの
で、特に地震時の火災には有効である。また、不燃・防
食材料層の表面に化粧単板をラミネートする場合、貼合
わせ用の接着剤に対して不燃・防食材料層中の植物繊維
がアンカー的作用をして化粧単板の接着性がよくなるな
どの効果を奏する。

【００２２】使用する接着剤や、不燃材料層、木質芯
材、更に場合によっては化粧層に、予め防腐剤、防虫
剤、防蟻剤、防火剤、防黴剤、寸法安定剤の１種又は２
種以上の処理薬剤を配合又は含浸処理しておくと、耐久
性が向上する。なお、ここで使用される処理薬剤として
は、通常植物材料に用いることができるものが使用され
る。例えば次の処理薬剤が例示されるが、これらに限定
されるものではない。

【００２３】防腐剤：サンプラス（３−ブロモ−２，３
−ジヨージド−２−プロペニルエチルカルボナート）、
１Ｆ１０００、Ｓ−４２１、キシラザンＡＬ等防虫剤：ホキシム、フェニトロチオン、ジクロロフェン
ホス等防火剤：ホウ素系難燃剤、リン窒素系難燃剤等防黴剤：１Ｆ１０００、キシラザンＡＬ、トロイサン、
ＫＢ−９等寸法安定剤：低分子フェノール樹脂、熱硬化性ポリエチ
レングリコール樹脂等

【００２４】

【発明の効果】以上のようにして得られた複合材は、次
に示す特徴を有している。．耐火性に優れている。一般に、金属材料は燃焼はし
ないものの、温度が上昇すると急激に強度が低下してし
まうため、鉄骨造の建築では、鉄骨の周囲を断熱材で厳
重に被覆しなければならない。しかし、木質材料は燃焼
はするものの、温度が上昇しても強度の低下が生じな
い。火災時の集成材の炭化速度は毎分１mm程度と言われ
ているが、木質材料の周囲を不燃材料で覆った形で一体
化されているため、この速度は更に減少することは確実
である。従って、構造材に使用した場合、焼損部分が少
なくなるため、焼損による断面欠損面積が少なくて済
む。このため、軽量化にも役立つ。

【００２５】．軽い。芯材料の接着剤にウレタン接着
剤等、硬化時に発泡する接着剤を使用することで、相対
的に空隙部分が増大し、製品としての重量は小である。．断熱性が良好。木材の熱伝導率は鉄が３４７kcal／
m・h ℃、コンクリートが０．８６kcal／m・h・℃であるの
に対し、０．０８〜０．１４kcal／m・h ・ ℃程度であ
る。このため、断熱性に優れていて、結露の発生も無
い。

【００２６】．耐久性が良好。防腐剤、防虫剤、防蟻
剤、防火剤、防黴剤、寸法安定剤を接着剤に混入するこ
とで、万遍なくこれらの有効成分が行き渡り、耐久性の
向上につながる。．比強度が大：一体化してあるため、層間剥離が生じ
ることもなく、重量の割に曲げ等の強度が大である。．木捩子が使用できる：表層のシラス層には木捩子は
効かないが、その下の積層単板層には従来の木材同様に
効くので、特殊なアンカープラグ等は必要無い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である（両面に
不燃材料層がある複合材）。

【図２】本発明の複合材の製法の一例を示す説明図であ
る。

【図３】本発明の他の実施例を示す断面図である（片面
に不燃材料層がある複合材）。

【図４】本発明の他の実施例を示す断面図である（４面
に不燃材料層がある複合材）。

【図５】本発明の別の実施例を示す断面図である（不燃
材料層表面に化粧層がある複合材）。

【符号の説明】

１木質芯材２不燃・防食材料層３複合材６化粧層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】木片の積層体又は合板もしくはＬＶＬ等
の木質芯材の少なくとも１面に不燃・防食材料層を設け
たことを特徴とする複合材。
【請求項２】不燃・防食材料が、天然又は合成の粉末
状、微粒状、繊維状の不燃性若しくは難燃性材料又はそ
れらの複合されたものであることを特徴とする請求項１
記載の複合材。
【請求項３】不燃・防食材料層が、不燃材料と無機又
は有機の接着剤並びに必要に応じ植物粉末又は植物繊維
等の植物性材料とからなることを特徴とする請求項１記
載の複合材。
【請求項４】木質芯材と不燃・防食材料層が同時に熱
圧一体化されていることを特徴とする請求項１記載の複
合材。
【請求項５】不燃・防食材料に混入される植物性材料
が、防腐剤、防虫剤、防蟻剤、防火剤、防黴剤、寸法安
定剤の１種又は２種以上の処理剤で予め処理されている
ことを特徴とする請求項３記載の複合材。
【請求項６】接着剤が発泡性接着剤であることを特徴
とする請求項３記載の複合材。
【請求項７】表面が成型加工されていることを特徴と
する請求項１記載の複合材。