JPS62275703A - 改質木材の製法 - Google Patents

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、建材等として用いられる改質木材の製法に
関する。

〔背景技術〕

寸法安定性、防火性、防腐・防虫性を木材に付与して改
質木材を得る方法として、木材中で水溶性の無機物イオ
ン同志の反応を行い、水に不溶性かつ不燃性の無ａ物を
生成させる方法が開発されている。

つぎに、木材の難燃化処理、防腐・防虫処理および寸法
安定化処理について説明する。

木材の難燃化処理法は種々あるが、難燃化のメカニズム
から分類すると、だいたいつぎのように分けられる。

（ａｌ　　無機物による被覆 （ｂｌ　　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 ｔｅｌ　　分解・結晶水放出による吸熱ｍ　　発泡層に
よる断熱 木材に水不溶性の不燃性Ｓ機動を含ませることとすれば
、前記ｉａ）のほか、不溶性不燃性無機物の種類によっ
ては、（ｂ）および（Ｃ）等のメカニズムによる効果も
併せて期待できる。

（ａ）、　（ｂ）および（Ｃ１のメカニズムについて、
つぎに詳しく説明する。（ａ）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。（ｂ）の炭化促進反応はつ
ぎのようなメカニズムである。木材は、加熱されると熱
分解して可燃性ガスを発生し、これが発炎燃焼するわけ
であるが、リン酸あるいはホウ酸が存在すると木材の熱
分解すなわち炭化が促進される。こうして形成された炭
化層が断熱層として作用し、難燃効果が生じる。したが
って、不溶性不燃性無機物がリン酸成分あるいはホウ酸
成分を含んでおれば、このメカニズムによる難燃効果が
得られる。（Ｃ１は、炎中でのラジカル的な酸化反応に
おいて、ハロゲンが連鎖移動剤として作用する結果、酸
化反応が阻害されて難燃効果が生じるというメカニズム
である。したがって、不溶性不燃性無機物がハロゲンを
含んでおれば、このメカニズムによる難燃効果が得られ
る。不溶性であれば、木材から溶は出す恐れも少ない。

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、不溶性不燃性無機物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、無機物も使いうる。したがっ
て、不溶性不燃性無機物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。もちろん、水に不溶な無機
物を水に分散させた処理液を用いて、木材細胞壁中に無
機物を固定するのは困難である。そこで、従来の改質木
材の製法では、まず、処理浴を二つ準備し、第１浴で、
アニオンと反応して不溶性不燃性無機物となるカチオン
を木材に含浸させ、つぎに、第２浴で、前記カチオンと
反応して不溶性不燃性無機物となるアニオンを含浸させ
る。このように、水に可溶なイオンとして木材細胞壁中
に含浸させたのち、カチオンとアニオンとを反応させて
水に不溶化し、木材細胞壁中に水に不溶性不燃性の無機
物を生成させるようにするのである。カチオンとアニオ
ンを含浸させる順序を逆にしてもよい。

前記従来の改質木材の製法には、つぎのような問題があ
った。すなわち、第２浴に木材を浸漬したあと、そのま
までは水に可溶な成分が多く木材に含まれたままである
。そのため、後処理浴を用いて、可溶成分を木材から除
去するか、溶出しないように木材内に固定する工程が必
要になるという問題である。また、浴再生を考慮すると
、第１浴、第２浴とも、濃度調節が必要になるが、第２
浴には、第１浴で含浸させたイオンのうち、不溶性不燃
性無機物（生成物）に関与しないイオンが溶出してくる
ので、浴再生しても、このイオンの濃度が増してくる。

このイオンを選択的に除くのは難しいので、結局のとこ
ろ、ある程度使用したあとは、廃棄しなければならなず
、このことがコストの上昇につながるという問題である
。

〔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、処理工程が簡略化され、低コストの改質木材の製法
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、この発明は、木材内
に、不溶性不燃性無機化合物を生成させる改質木材の製
法であって、不溶性不燃性無機物となるカチオンとアニ
オンとが安定に存在する処理液を木材に含浸させたのち
、ｐＨを調節して木材中に不溶性不燃性無機物を生成さ
せて定着させることを特徴とする改質木材の製法をその
要旨としている。

以下に、この発明の詳細な説明する。

前記のように、この発明では、不溶性不燃性無機物とな
るカチオンとアニオンとが安定に存在する処理液（浴）
を用いる。カチオンとしては、たとえば、Ｍｇ、Ａｌ、
Ｃａ、ＺｎおよびＢａからなる群の中から選ばれた少な
くとも１種のイオン、アニオンとしては、ｃｏ、、ｓｏ
、、ｐ○４゜ＢＯ，およびＯＨからなる群の中から選ば
れた少なくとも１種が用いられる。具体的な処理液とし
ては、たとえば、ＢａＣｌ□　・２Ｈ２０およびＨ：ｌ
ＢＯ：ｌを含むもの（ｐＨ３〜４）、ＢａＣｌ２　・２
Ｈ２０および（ＮＨ４）２　ＨＦＯ２を含むもの（ｐＨ
２〜３）　、ＢａＣＩｚ　　’　２Ｈ２０，Ｈ３ＢＯ３
および（Ｎ　Ｈ４）　ｚ　ＨＰ　Ｏ４を含むもの（ｐＨ
２〜３）　、ＢａＣ１ｚ　　・２Ｈｚ　Ｏ，ＣａＣＩｚ
　、ＨｉＢＯｚを含むもの（ｐＨ３〜４）等があげられ
る。このような処理液を木材に含浸させたあと、ｐＨ調
節用の処理液に木材を浸漬したり、ｐＨ調節用の処理液
を木材内に減圧含浸させる等して、木材内のｐＨを調節
して、アニオンおよびカチオンを反応させて、木材内に
不溶性不燃性無機物を定着させる。

なお、すでに述べたように、不溶性不燃性無機物がリン
酸成分あるいはホウ酸成分を含んでおれば、炭化促進に
より、ハロゲンを含んでおれば、発炎燃焼における連鎖
反応の阻害により、いずれも難燃化効果が高いものとな
る。

前記のように、この発明にかかる改質木材の製法では、
アニオンおよびカチオンの両方を含む処理液を用いるの
で、処理液再生の際、濃度調節が１回ですむ。ｐＨ１ｍ
節用の処理液は、不溶性不燃性無機物（生成物）に関与
しないイオンが溶出してきても、反応自体に影響を及ぼ
すことが少なく、多数回繰り返し使用することができる
。また、途中廃棄したところで、安価であるのでコスト
を上昇させない。さらにｐｆｌ調整後は、木材内に溶出
骨が多くできない、あるいは、溶出骨がｐＨ調節用の処
理液により除去されるといった理由で、特に、ｐＨ調節
後、木材内の溶出骨を固定したり、除去したりするとい
う工程が除かれる。このため、処理工程が簡略化され、
低コストとなるのである。

つぎに、実施例について説明する。

（実施例１） マツ、スギおよびブナ材の２１１厚ロータリー単板を、
それぞれ、２０〜３０ｕ＋Ｈｇ下、水中に浸漬し、２４
時間放置して、飽水状態にした。つぎに、得られた飽水
木材を、５０℃のＢａＣｌ２　・２Ｈ２０、Ｈ：ｌ　Ｂ
Ｏｉ混合溶液の第１浴（Ｂ　ａ　Ｃｌ　ｚ＝　２Ｈ２０
，Ｈ３ＢＣｈともに２　ｍｏｌ　／　Ｈ２０１０１００
Ｏ，ｐＨ３〜４）に２４時間浸漬し、ＮＨ４ＯＨでｐｌ
（１０に調整した水溶液の第２浴に２４時間（常温）浸
漬した。各木材を乾燥したところ、木材絶乾重量１００
に対して３０の重量増となった改質木材が得られた。木
材内の生成物は、主成分がホウ酸バリウムで、その他が
水酸化バリウム等であった。得られた改質木材は、いず
れも、優れた難燃性、防腐・防虫性および寸法安定性を
有していた。また、第２浴として用いたＮＨ４０Ｈ水溶
液は、繰り返し使用しても、反応自体に影響を及ぼすこ
とがなく、途中廃棄したところで安価なものであるので
、コスト面で有効であった。

（実施例２） 実施例１において、第１浴として、ＢａＣ１□・２Ｈｚ
　Ｏ，（ＮＨ４）２　ＨＰ○４混合溶液〔ＢａＣＬｚ　
’　２Ｈｚ　Ｏが２ｍｏｌ／Ｈ２Ｏ１０００ｍ　ｌ、　
　（ＮＨ４）　２　ＨＰ　０４が６ｍｏｌ　／Ｈ２０１
０００ｍ！、ｐＨ２〜３〕用いるようにしたほかは、実
施例１と同様にして、改質木材をつくった。

各木材を乾燥したところ、木材絶乾重量１００に対して
４５の重量増となった改質木材が得られた。木材内の生
成物は、主成分がリン酸バリウムで、その他が水酸化バ
リウム等であった。得られた改質木材は、いずれも、優
れた難燃性、防腐・防虫性および寸法安定性を有してい
た。また、第２浴として用いたＮＨ４ＯＨ水溶液は、や
はり、繰り返し使用しても、反応自体に影響を及ぼすこ
とがなく、途中廃棄したところで安価なものであるので
、コスト面で有効であった。

（実施例３） 実施例１において、第１浴として、ＢａＣｌ。

・２　Ｈｚ　Ｏ，Ｈｘ　Ｂ　Ｏｗｌおよび（ＮＨ４）　
２　ＨＰ０４混合溶液（ＢａＣ１ｚ　　Ｈ２Ｈｚ　Ｏと
Ｈ３ＢＯ７が２ｍｏ１．　／Ｈｚ　Ｏ１０００ｍ　１．
　　（ＮＨ４）、ＨＰＯ４が４ｍｏｌ　／Ｈ２０１００
０ｍｌ、　ｐＨ２〜３〕用いるようにしたほかは、実施
例１と同様にして、改質木材をつくった。各木材を乾燥
したところ、木材絶乾重量１００に対して４０の重量増
となった改質木材が得られた。木材内の生成物は、主成
分がリン酸バリウム、ホウ酸バリウムおよびリン酸ホウ
酸バリウムで、その他が水酸化バリウム等であった。得
られた改質木材は、いずれも、優れた難燃性、防腐・防
虫性および寸法安定性を有していた。また、第２浴とし
て用いたＮＨ４ＯＨ水溶液は、やはり、繰り返し使用し
ても、反応自体に影響を及ぼすことがなく、途中廃棄し
たところで安価なものであるので、コスト面で有効であ
った。

（実施例４） 実施例１において、第１浴として、ＢａＣｌ２−２Ｈ２
０，ＣａＣｌ２．Ｈ３ＢＯｉ混合溶液〔ＢａＣｌ、　　
・２Ｈ２０とＣａＣ１，が２ｍｏｌ／Ｈｚ　Ｏ１０００
ｍｆ、　Ｈｚ　ＢＯ：ｌが４　ｍｏｌ　／　Ｈｚｏ　１
０００ｍ１．ｐＨ３〜４）用いるようにしたほかは、実
施例１と同様にして、改質木材をつくった。各木材を乾
燥したところ、木材絶乾重量１００に対して４０の重量
増となった改質木材が得られた。木材内の生成物は、主
成分がホウ酸バリウム、ホウ酸カルシウムで、その他が
水酸化カルシウム等であった。得られた改質木材は、い
ずれも、優れた難燃性、防腐・防虫性および寸法安定性
を存していた。また、第２浴として用いたＮＨ４ＯＨ水
溶液は、やはり、繰り返し使用しても、反応自体に影響
を及ぼすことがなく、途中廃棄したところで安価なもの
であるので、コスト面で有効であった。

（実施例５） 実施例１において、木材をｐＨ１０の第２浴に浸漬させ
る代わりに、第１浴処理後の単板を含水率約３０〜４０
％まで乾燥させたのち、ｐＨｌ０に調整したＮＨ４０Ｈ
溶液を減圧含浸させる（２〜３回含浸を繰り返す）よう
にしたほかは、実施例１と同様にして、改質木材をつく
った。各木材を乾燥したところ、木材絶乾重量１００に
対して６０の重量増となった改質木材が得られた。木材
内の生成物は、主成分がホウ酸バリウムで、その他が水
酸化バリウム等であった。得られた改質木材は、いずれ
も、いっそう優れた難燃性、防腐・防虫性および寸法安
定性を有していた。

〔発明の効果〕

この発明にかかる改質木材の製法は、木材内に、不溶性
不燃性無機化合物を生成させる改質木材の製法であって
、不溶性不燃性無機物となるカチオンとアニオンとが安
定に存在する処理液を木材に含浸させたのち、ｐｌ＋を
調節して木材中に不溶性不燃性無機物を生成させて定着
させるので、処理工程が簡略化され、低コストである。

代理人　弁理士　　松　本　武　彦 唇稀ぜ靜甫正書輸発 昭和６１年　８月１６日 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 住　　　所　　　　　大阪府門真市大字門真１０４８番
地名　称（５８３）松下電工株式会社 代表者　　（１１ｍ帝役藤井貞夫 ４、代理人 な　　　し ６、補正の対象 明細書 ７、補正の内容 （１１明細書第１１頁第１６行ないし第１７行にｒＮＨ
４０Ｈ水溶液」とあるを、ｒＮＨ，ＯＨ水溶液」と訂正
する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）木材内に、不溶性不燃性無機化合物を生成させる
   改質木材の製法であって、不溶性不燃性無機物となるカ
   チオンとアニオンとが安定に存在する処理液を木材に含
   浸させたのち、ｐＨを調節して木材中に不溶性不燃性無
   機物を生成させて定着させることを特徴とする改質木材
   の製法。
2. （２）カチオンが、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、ＺｎおよびＢａ
   からなる群の中から選ばれた少なくとも１種のイオン、
   アニオンが、ＣＯ＿３、ＳＯ＿４、ＰＯ＿４、ＢＯ＿３
   およびＯＨからなる群の中から選ばれた少なくとも１種
   のイオンである特許請求の範囲第１項記載の改質木材の
   製法。