JPS62116103A

JPS62116103A - 改質木材の製法

Info

Publication number: JPS62116103A
Application number: JP25720285A
Authority: JP
Inventors: 歩安田; 義弘太田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1985-11-15
Filing date: 1985-11-15
Publication date: 1987-05-27

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】〔技術分野〕この発明は、難燃性、防腐・防虫性および寸法安定性を
付与した改質木材の製法に関する。

〔背景技術〕

木材に難燃性を付与するための処理法として、種々の方
法がある。難燃化のメカニズムから分類すると、たいた
いつぎのようにわけられる。

（ａ）　　無機物による被覆 …）　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
層による断熱しかし、前記のように分類される従来の処理法では、充
分満足できる難燃性を有する改質木材を得ることは困難
であった。

他方、改質木材は、建材等として用いられるため、防腐
・防虫性および寸法安定性の向上も求められていた。

〔発明の目的〕

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、優れた難燃性、防腐・防虫性および寸法安定性を
有するものを得ることができる改質木材の製法を提供す
ることを目的としている。

〔発明の開示〕

前記のような目的を達成するため、発明者らは、研究を
重ね、木材にエトリンガイトを含ませればよいと考えた
。このエトリンガイトは、前記（ａ）および（ｅ）のメ
カニズムによる効果を併せて期待でき、そのうえ防腐・
防虫性および寸法安定性の向上も期待できるからである
。しかも、水に溶けにくいので木材から溶は出す恐れも
少ない。（ａｌおよび（ｅ）のメカニズムについて、つ
ぎに詳しく説明する。（ａｌの無機物による被覆は、た
とえ、可燃性の材料であっても、不燃性の無機物と適当
な配合比で複合すれば、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。（ｅ）の分解、結晶水放出によ
る吸熱はつぎのようなメカニズムである。分解とは、た
とえば、つぎの■。

■の反応のように、水酸化物が水を放出することをさす
。

Ｃａ　（ＯＨ）ｔ　−ＣａＯ＋Ｈｚ　Ｏ↑　・・・■２
Ａｌ（ＯＨ）３→Ａ　ｌｚ　０３　＋３Ｈｚ　ＯＴ・・
・■ 結晶水放出は、結晶水を有する無機物が水を放出するこ
とである。前記分解および結晶水放出はいずれも吸熱反
応である。したがって、このような反応をしうる不燃性
の無機物と可燃性の材料とを複合すれば、可燃性の材料
を難燃化しうる。この発明における複合無機物であるエ
トリンガイト（３ＣａＯ−Ａ１．ｏ、　　・３ＣａＳＯ
ａ　　・ｎＨｚＯ，ｎ＝２８〜３２）は多量の結晶水を
持つので、結晶水放出による吸熱効果が大きく、大きな
難燃効果を生じる。つぎに、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ず、結果的
に腐敗されにくくなる。

木材内腔中の異物は、特に防腐効果のある薬剤である必
要は無く、菌類の養分になるもので無ければ、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、エトリンガイト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。さらに、木材の寸法安定
化について説明する。木材を膨潤させておき、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
、寸法安定化効果が得られる。固定物質として、水に溶
けにくい無機物も使いうる。したがって、エトリンガイ
トを木材細胞壁中に固定すれば、寸法安定性を向上させ
うる。

しかし、水に溶けにくいエトリンガイトをそのまま水に
分散させ、この分散液からなる処理液を木材中に浸透さ
せようとしても、木材中にはほとんど水しか浸透して行
かない。これは、つぎ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べき経路の内、
最も狭い部分はピットメンプランであるが、ここにおけ
る空隙径が約０．１μｍであるのに対し、分散したエト
リンガイトの粒子は、普通、数８１以上あるからである
そこで、発明者らは、さらに研究をかさね、木材中にエ
トリンガイトを固定するには、水に溶解した状態のアル
ミニウムイオン、カルシウムイオンを用いて、木材中に
Ｃａ　　（ＯＨ）ｚ　、ＣａＳＯ４あるいはＡ　Ｉ　　
（ＯＨ）　３を一旦生成させたのち、エトリンガイト生
成に必要なイオンを木材中に含浸させて、Ｃａ　（ＯＨ
）　ｚ等をエトリンガイトに変えるようにすればよいと
いうことを見出し、ここに、この発明を完成した。

すなわち、この発明は、Ｃａ　（ＯＨ）ｚ　、Ｃａ５Ｏ
，およびＡ　Ｉ　　（ＯＨ）３のうちの少なくとも１種
を含む木材に、ＭＡ　Ｉ　Ｏ，（Ｍはアルカリ金属）、
　Ｍｚ　ＳＯ４（Ｍはアルカリ金属）、Ａｌ２（ＳＯ４
）３．およびＣａＸ２（Ｘは／’ｔＯゲン）からなる群
の中よりエトリンガイト生成のために必要に応じて適宜
選ばれたものを溶液として含浸させ、Ｐ　Ｈ８，５以上
で反応させて、木材中においてエトリンガイトを生成さ
せる木材の製法をその要旨としている。

以下に、この発明の詳細な説明する。

この発明に用いられる木材としては、原木丸太、製材品
、スライス単板９合板等があげられ、種類は特に限定さ
れない。

エトリンガイトを水に溶解した状態のイオンから生成さ
せるには、ｐＨ８，５以上でアルミニウムイオン、カル
シウムイオンおよび硫酸イオンをほぼ、モル比２対６対
３の割合にして混合し、養生すれば得られる。しかし、
各イオンを混合された状態で含み、ｐＨ８，５に調整さ
れた処理液を用いて木材を処理することは、処理液中で
沈澱を生じるので適当でない。

そこで、まず、比較的容易に生成でき、水に溶けにくい
Ｃａ　　（ＯＨ）、、Ｃａ５Ｏ，およびＡｌ（ＯＨ）ｚ
のうちの少なくとも１種を木材中において生成させてお
き、さらに、これを他の処理液を用いて変成することに
より、最終的にエトリンガイトを木材中に生じさせるよ
うにする。このことを以下に説明する。

Ｃａ　（ＯＨ）、、Ｃａ５Ｏ，およびＡｌ　　（ＯＨ）
３のうちの少なくとも１種を内部に含む木材は、Ｃａ２
＋およびＡ１３＋の少なくとも一方を含む処理液を木材
に含浸させたのち、（：、ａ　（ＯＨ）　ｚ　。

Ａｌ（ＯＨ）３を生成させる場合はＯＨ−を含む処理液
、ＣａＳＯ４を生成させる場合は、Ｓ　Ｏａトを含む処
理液を含浸させて得ることができる。

Ｃａ２＋を含む処理液としては、たとえば、ＣａＣ１ｚ
　　（Ｃａ　ＣＩｚ　　・８　Ｈｚ　Ｏ等の結晶水を持
つものを含む）の水溶液、Ａ１３−を含む処理液として
は、たとえば、Ａ　１！　　（３０４）　３　ノ水溶液
、ＯＨ−を含む処理液としては、たとえば、ＮａＯＨの
水溶液、８０４トを含む処理液としてはＮａｔＳＯ４の
水溶液がそれぞれあげられる。

前記のような木材に、ＭＡ　Ｉ　Ｏｚ　、　Ｍｚ　Ｓ　
０４、Ａｌｔ　　（Ｓ０４　）ｓおよびｃａｘｚからな
る群の中よりエトリンガイト生成のために必要に応じて
適宜選ばれたものを水等に溶解させた処理液として含浸
させ、ｐＨ８，５以上で反応させて木材中にエトリンガ
イトを生成させる。前記ＭＡ　Ｉ　Ｏｌ等は結晶水を持
つようであってもよい。Ｍ　Ａ　１０　を等のうち、２
種以上を用いる場合は、個々に溶解させた処理液を含浸
させるようにしてもよいし、２種以上を溶解させた処理
液を含浸させるようにしてもよい。ただし、２種以上を
溶解させる場合は、反応して不溶性の無機物ができない
ようにする必要がある。一つの処理液を用いる場合はそ
のｐＨ１二つ以上の処理液を用いる場合は、最後に用い
る処理液のｐＨが８．５未満の場合は、さらにｐＨ８゜
５以上の処理液を木材に含浸させて、木材中にエトリン
ガイトを生成させる。Ｍはアルカリ金属であって、普通
はＮａであり、Ｘはハロゲンであって、普通はＣＩであ
る。処理液のｐ）ｌはＮａＯＨ等により調整することが
できる。

つぎに、より具体的に説明する。Ｃａ　（ＯＨ）２を含
む木材の場合は、たとえば、Ｎ　ａ　Ａ　１０　ｚおよ
びｐ４ａｚ　Ｓｏ、を水に飽和させた処理液（ｐＨ８，
５以上）を含浸させる。あるいは、Ａ１□　（Ｓ０４）
３の飽和水溶液からなる処理液を含浸させたのち、ｐＨ
９に調整したＮａＯＨ水溶液からなる処理液を含浸させ
る。ＣａＳＯ４を含む木材の場合は、たとえば、Ｎ　ａ
　Ａ　Ｉ　Ｏを飽和水溶液（ｐＨ８゜５以上）からなる
処理液を含浸させる。あるいは、Ａ　ｌｘ　　（ＳＯ４
）３の飽和水溶液を含浸させたのち、ｐｆ（９に調整し
たＮａＯＨ水溶液からなる処理液を含浸させる。Ａ　ｌ
　　（ＯＨ）３を含む木材の場合は、たとえば、ＣａＣ
１，の水溶液からなる処理液を含浸させたのち、ｐｌに
調整したＮａ。

Ｓ　Ｏａ水溶液からなる処理液を含浸させる。Ｃａ（Ｏ
Ｈ）、、Ｃａ５Ｏ，およびＡｌ（ＯＨ）３を含む木材の
場合は、たとえば、ＭＡｔｏ、、Ｍ２ＳＯ４、Ａｌｔ　
　（ＳＯ４）ｓおよびＣａＸ２を水溶液にして含浸させ
る。そして、ｐＨ８，５以上で反応させる。ただし、Ｃ
ａＸ、とＨｌ　ＳＯ４，Ａｌｚ（Ｓｏｎ）ｉとは別の溶
液にして含浸させるようにするのがよい。一つの溶液と
するとＣａ　Ｓ。

４ができることがあるからである。

処理液の含浸は、木材を処理液中に浸漬したり、処理液
を木材表面に塗布したり等して行う。２種以上の含浸法
を併用するようにしてもよい。

必要に応じ、木材を湯せんすることにより未反応物、副
生成物を除去する。

このようにして得られた改質木材は、優れた難燃性、防
腐・防虫性および寸法安定性を有するものとなる。

つぎに、実施例を説明する。

（実施例１）この実施例では、まず、木材中にＣａ　（ＯＨ）２を生
成させ、Ｎ　ａ　Ａ　Ｉ　Ｏ２およびＮａｚ　Ｓｏ。

を含む水溶液で処理を行い、Ｃａ（ＯＨ）ｚを変成して
エトリンガイトを生成させることとした。

ブナ、スギ、マツの各２鶴厚ロータリー単板を常温の水
中に浸漬し、ｌ　Ｔ　ｏ　ｒ　ｒに減圧して６時間放置
して木材を飽水させた。つぎに、７０℃のＣａＣｌ２　
・８Ｈ２０水溶液中に飽水木材を浸漬し、さらに、ｐＨ
９に調整したＮａＯＨ水溶液中に浸漬して、木材中にＣ
ａ　（ＯＨ）ｚを生成（沈澱）させた。木材表面を水洗
し、ＮａＡ１０．およびＮ　ａ　２　Ｓ　Ｏａを水に飽
和させた処理液（ｐＨ８，５以上）中に、１５℃で８時
間浸漬し反応させた。水洗乾燥後、絶乾木材に対して１
８％の重量増加率となった改質木材が得られた。この改
質木材は、エトリンガイトの効果により、優れた難燃性
、防腐・防虫性および寸法安定性を備えていた。

（実施例２）実施例１と同様にして、木材中にＣａ　（ＯＨ）２を生
成させ、つぎにＡｌｚ　　（ＳＯａ）、の飽和水溶液を
常温で木材中に含浸させ、ｐＨ９に調整したＮａＯＨ水
溶液中に常温で８時間浸漬した。水洗乾燥後、絶乾木材
に対して４２％の重量増加率となった改質木材が得られ
た。この改質木材は、エトリンガイトの効果により、優
れた難燃性を備え、拡収縮能（Ａ　Ｓ　Ｅ）が３８％と
なって優れた寸法安定性も備えていた。そのうえ優れた
防腐・防虫性も備えていた。

（実施例３）この実施例では、まず、木材中にＣａＳＯ４を生成させ
、つぎに、Ｎａ　Ａ　Ｉ　Ｏを水溶液で処理を行い、Ｃ
ａ５ｏ４を変成してエトリンガイトを生成させることと
した。ブナ、スギ、マツの各２龍厚ロータリー単板を常
温の水中に浸漬し、ＩＴ。

ｒｒに減圧して６時間放置して木材を飽水させた。ツぎ
に、７０℃のＣａＣ１ｚ　　”　８Ｈｚ　Ｏを含む水溶
液中に飽水木材を浸漬し、さらに、Ｎａｚ　３０４の７
０℃飽和水溶液中に浸漬して、木材中にＣａ５Ｏ，を生
成させた。木材表面を水洗し常温のＮ　ａ　Ａ　Ｉ　Ｏ
ｚ飽和水溶１（ｐＨ，５以上）中に８時間浸漬し反応さ
せた。水洗乾燥後、絶乾木材に対して２１％の重量増加
となった改質木材が得られた。この改質木材は、エトリ
ンガイトの効果により、優れた難燃性、防腐・防虫性お
よび寸法安定性を備えていた。

（実施例４）実施例３と同様に木材中にＣａＳＯ４を生成させ、つぎ
に、Ａ　ｌｔ　　（ＳＯ４）ｚの飽和水溶液を常温で木
材中に含浸させた後、ｐＨ９に調整したＮａＯＨ水溶液
中に常温で８時間浸漬した。水洗乾燥後、絶乾木材に対
して３６％の重量増加率となった改質木材が得られた。

この改質木材は、エトリンガイトの効果により、優れた
難燃性、防腐・防虫性および寸法安定性（ＡＳＥ＝３１
％）を備えていた。

（実施例５）この実施例では、まず、木材中にＡｌ　　（ＯＨ）３を
生成させ、ＣａＣｌ２水溶液処理、さらにＮａ、Ｓｏ、
水溶液で処理を行い、Ａｌ（ＯＨ）ｓを変成してエトリ
ンガイトを得ることとした。ブナ、スギ、マツの各２Ｎ
厚ロータリー単板を常温の水中に浸漬し、ｌ’ｌ’ｏｒ
ｒに減圧して６時間放置して木材を飽水させた。つぎに
、７０℃のＡｔｚ　　（ＳＯａ　）　３飽和水溶液中に
木材を３時間浸漬し、さらに、ｐＨ８に調整した常温の
ＮａＯＨ水溶液中に浸漬した。途中、ｐｎが酸側に変化
するので、ｐＨｆｌ整のため、ＮａＯＨを追加する必要
があった。これにより、木材中にＡ　Ｉ　　（ＯＨ）　
３が生成した。表面を水洗し、７０℃のＣａＣ１ｚ　　
・８Ｈ３０中に木材を３時間浸漬した後、ＮａＯＨでｐ
Ｈ９に調整した７０℃のＮａ２ＳＯ４水溶液中に８時間
浸漬して反応させた。水洗乾燥後、絶乾木材に対して４
４％の重量増加率となった改質木材が得られた。この改
質木材は、エトリンガイトの効果により、優れた難燃性
、防腐・防虫性および寸法安定性（ＡＳＥ＝３８％）を
備えていた。

〔発明の効果〕

この発明にかかる改質木材の製法は、Ｃａ（０）（）　
ｚ　、　Ｃａ　Ｓ　ＯｓおよびＡｌ（ＯＨ）ｚのうちの
少なくとも１種を含む木材に、ＭＡ　１０．　　（Ｍは
アルカリ金属）、ＭＺ　ＳＯ４（Ｍはアルカリ金属）、
Ａｌｚ　　（５０４）　３．およびＣａＸ２（Ｘはハロ
ゲン）からなる群の中よりエトリンガイト生成のために
必要に応じて適宜選ばれたものを溶液として含浸させ、
Ｐ　Ｈ８，５以上で反応させて、木材中においてエトリ
ンガイトを生成させるようにするので、難燃性、防腐・
防虫性および寸法安定性が優れた改質木材が得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｃａ（ＯＨ）＿２、ＣａＳＯ＿４およびＡｌ（Ｏ
Ｈ）＿３のうちの少なくとも１種を含む木材に、ＭＡｌ
Ｏ＿２（Ｍはアルカリ金属）、Ｍ＿２ＳＯ＿４（Ｍはア
ルカリ金属）、Ａｌ＿２（ＳＯ＿４）＿３、およびＣａ
Ｘ＿２（Ｘはハロゲン）からなる群の中よりエトリンガ
イト生成のために必要に応じて適宜選ばれたものを溶液
として含浸させ、ＰＨ８．５以上で反応させて、木材中
においてエトリンガイトを生成させる改質木材の製法。