JPS63207602A - 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〕

不溶性不燃性無機物を木材中に生成させて、寸法安定性
、難燃性、防腐・防虫性および力学的強度を付与する改
質木材の製法が開発されている。

木材の難燃化について、つぎに説明する。

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、大体、
つぎのように分けられる。

（ａ）　　無機物による被覆 （ｂ）　　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（ｆｌ　　発泡
層による断熱 木材中に不溶性不燃性無機物を含ませれば、前記（ａ）
のほか、無機物の種類によっては、伽）ないしくｄ）の
メカニズムによる効果も併せて期待できる。

しかも、不溶性不燃性無機物は、木材から溶は出す恐れ
が少ないので効果が薄れる恐れも少ない。

（ａ）ないしくｄ）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ｌ対ｌ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。山）の炭化促進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
ホウ酸成分を含む場合は、難燃効果が高いものとなる。

（Ｃ）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。（ｄ）
は、炭酸塩、アンモニウム塩等が、熱分解により炭酸ガ
ス。

亜硫酸ガス、ハロゲン化水素等の不燃性ガスを発生し、
これらのガスが可燃性ガスを希釈すること゛　により燃
焼を妨げるというメカニズムである。したがって、不溶
性不燃性無機物が炭酸塩等の不燃性ガスを発生しうるも
のであれば、このメカニズムによる難燃効果が得られる
。

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（防
腐剤）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、木材の寸法安定化および力学的強化について説
明する。木材を水で膨潤させておき、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
定化効果および力学的強化効果が得られる。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、
不溶性不燃性無機物を木材細胞壁中に固定すれば、寸法
安定性および力学的強度を向上させうる。

しかし、一般に、不溶性不燃性無機物をそのまま水に分
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、分散した不溶性
不燃性無機物の粒子は、普通、０．１μｍよりもかなり
大きいからである。

そこで、発明者らは、反応して、不溶性不燃性無機物を
生じろるイオン同志を別々に含ませた二つの水溶液を、
水溶性無機物を水に溶解させることによりつくり、雨水
溶液を順に木材細胞中に含浸させ、木材中でイオン同志
を反応させて、不溶性不燃性無機物を生成させる方法を
開発した。

この方法によれば、防腐・防虫性および力学的強度につ
いて高性能を有する改質木材を得ることができる。しか
しながら、難燃性および寸法安定性については、前記方
法によっである程度のものを得ることは可能であるが、
なお改良の余地があった。

〔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、防腐・防虫性および力学的強度に優れるとともに
、寸法安定性および難燃性が高度に優れたものを効率よ
く得ることの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〕

発明者らは、前記のような目的を達成しようとして研究
を重ねた。その結果、臭素を不溶性不燃性無機物ととも
に木材中に共存させるようにすると龍燃性および寸法安
定性の向上に効果があるということ、および、混合する
ことにより不溶性不燃性無機物を生じさせる所定数の水
溶性無機物水溶液を別々に含浸させて、木材組織内に不
溶性不燃性無機物を定着させることとして、前記水溶性
無機物水溶液のうちの最後に含浸させるものとして臭素
イオンを含ませるようにしたものを用いること、あるい
は、前記水溶液の含浸ののち、これらとは別個の臭素イ
オンを含む水溶液を含浸させることとすれば、効率よく
多量の臭素を木材中に含ませることができるよいという
ことを見出し、ここに、この発明を完成した。

したがって、この発明は、混合することにより不溶性不
燃性無機物を生じさせる所定数の水溶性無機物水溶液を
別々に含浸させて、木材組織内に不溶性不燃性無機物を
定着させるようにするとともに、前記水溶性無機物水溶
液のうちの最後に含浸させるものとして臭素イオンを含
ませるようにしたものを用いること、または、前記水溶
液の含浸ののち、これらとは別個の臭素イオンを含む水
溶液を含浸させることにより、木材組織内に臭素をも定
着させるようにす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。

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１合板等があげられ、種類は特に限定さ
れない。木材はあらかじめ飽水させておくのが好ましい
。

木材中に生成させて木材組織内に分散定着させる不溶性
不燃性無機物としては、たとえば炭酸塩、硫酸塩、珪酸
塩、リン酸塩、水酸塩、硼酸塩等の塩があげられ、２種
以上が木材中に共存させられるようであってもよい。前
記のような塩のカチオン部分を構成するものとしては、
たとえば、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｒ
、ＰｂＣｄ　＋　Ｎ　ｉ＋　Ｎ　ａ　、　ＫおよびＳｉ
等があげられる、これらのうちでも、アルカリ金属、ア
ルカリ土類金属およびＡｌが好ましい、アニオン部分を
構成するものとしては、たとえば、Ｂ　Ｏｓ　、　　Ｐ
　Ｏａ、ＣＯｚ　、ＳＯ４、ＮＯ３、ＯＨ，ＣＩ、Ｂｒ
。

Ｆ、　　ＩおよびＯ等があげられる。これらのうちでも
、ＢＯ３、ＰＯａ　、ＣＯ＋　、ＳＯ４、ＣＩ、Ｆ、Ｂ
ｒおよびＯＨアニオンが好ましい。ＢＯ３゜Ｐｏ４は前
記（ｂ）のメカニズムによる効果、Ｃｏ３は前記（ｄｌ
のメカニズムによる効果、ＣＩ、Ｆ、Ｂｒは、前記（Ｃ
１，（ｄ）のメカニズムによる効果がそれぞれ期待でき
るので一層好ましい。前記カチオン部分を構成するもの
とアニオン部分を構成するものとの組み合わせは、どれ
でも可能であるというわけではなく、イオン半径等によ
る制約がある。

１種の不溶性不燃性無機物に、カチオン部分を構成する
もの、あるいは、アニオン部分を構成するものが同時に
２種以上含まれるようであってもよい。

この発明の製法では、前記のように混合することにより
不溶性不燃性無機物を生じさせる所定数の水溶性無機物
水溶液を用いる。この組み合わせとしては、たとえば、
前記のような不溶性不燃性無機物たる塩を生成させる場
合は、Ｃａ　”　”　＊　Ｂ　ａｔＺ　Ｍ　ｇ　！Ｚ　
ｐ、　ｌ　２＋等のカチオン部分を構成しうるイオンの
うちの少なくとも１種を含む第１の水溶液、ＢＯ３’−
、ＰＯ４３−、ＣＯｚ　”−，５Ｏ４ｚ−、ＣＩ−、Ｆ
−、Ｂｒ−、ＯＨ−等のアニオン部分を構成しうるイオ
ンのうちの少なくとも１種を含む第２の水溶液の二つの
水溶液の組み合わせがあげられる。第１の水溶液は、前
記カチオン部分を構成しうるイオンのうちの何れかを含
む水溶性無機物を水に溶解させることにより、第２の水
溶液は、前記アニオン部分を構成しうるイオンのうちの
何れかを含む水溶性無機物を水に溶解させることにより
得ることができる。たとえば、木材に対して、第１の水
溶液のつぎに第２の水溶液を含浸させるようにする場合
は、後で含浸させる第２の水溶液に臭素イオンが含まれ
るようにする。

第２の水溶液のつぎに第１の水溶液を含浸させるように
する場合は、後で含浸させる第１の水溶液に臭素イオン
が含まれるようにする。そうすると、不溶性不燃性無機
物および臭素が定着固定化された改質木材が得られる。

不溶性不燃性無機物をつくる第１および第２の水溶液と
は別個に臭素イオンを含む水溶液を用いるようにして、
第１および第２の水溶液を木材に含浸させたのち、臭素
イオンを含む水溶液を含浸させるようにしてもよい。臭
素イオンは、ＮＨｎＢｒ等の臭素を含む水溶性の塩等を
水に溶解させることにより得ることができる。

三つの水溶性無機物水溶液を用いて不溶性不燃性無機物
を生成させる組み合わせとしては、たとえば、前記第１
の水溶液が二つと第２の水溶液の組み合わせがあげられ
る。二つの第１の水溶液は、組成が同じであってもよい
。そして、たとえば、木材に対して第１および第２の水
溶液を順に含浸させたのち、第１の水溶液を含浸させる
ようにする場合は、最後に含浸させる第１の水溶液に臭
素イオンが含まれるようにする。不溶性不燃性無機物を
つくる第１および第２の水溶液とは別個に臭素イオンを
含む水溶液を用いるようにして、二つの第１の水溶液お
よび第２の水溶液を木材に含浸させたのち、臭素イオン
を含む水溶液を含浸させるようにしてもよい。さらに多
数の水溶性無機物水溶液を用いて不溶性不燃性無機物を
生成させる組み合わせとしては、前記第１の水溶液およ
び第２の水溶液を所定数ずつ含む組み合わせがあげられ
る。そして、たとえば、第１および第２の水溶液を交互
に含浸させるようにし、最後に臭素イオンが含まれるよ
うにした第１あるいは第２の水溶液を含浸させるように
する。不溶性不燃性無機物をつくる第１および第２の水
溶液とは別個に臭素イオンを含む水溶液を用いるように
して、第１および第２の水溶液を全部木材に含浸させた
のち、臭素イオンを含む水溶液を含浸させるようにして
もよい。

前記のように、臭素イオンを含む水溶液を必ず最後に含
浸させるようにすると、木材中に効率よく多量の臭素を
定着させることができる。臭素は難燃性および力学的強
度の向上に効果がある。このため、この発明にかかる改
質木材の製法によれば、防腐・防虫性および力学的強度
に優れるとともに、寸法安定性および難燃性が高度に優
れた改質木材を効率よく得ることができるのである。ま
た、木質感が損なわれない改質木材を得ることができる
ということもわかった。

つぎに、実施例および比較例について説明するタリー単
板を、それぞれ、水中に浸漬し、３０Ｔ。

ｒｒ程度の減圧下で飽水状態にした。つぎに、得られた
飽水単板を、水１１当たり、ＢａＣ１ｇを２゜０モル、
Ｈ，ＢＯ，を２．θモル混合した水溶液（第１浴）中に
浸漬、さらに、水１１当たり（ＮＨｎ）ｚＨＰＯ４を４
．Ｏモ）Ｌｔ、　Ｈ，１３ｏ、を６．０モルｒＮＨａ　
Ｂ　ｒを０．５モル混合した水溶液（第２浴浴）中に浸
漬して、単板中に臭素および不溶性不燃性無機物を生成
定着させた。こののち、単板を水洗し、乾燥させて改質
木材を得た。

得られた改質木材は、木材絶乾重量１００に対して不燃
性無機物（臭素および不溶性不燃性無機物を含む）が８
０複合されていた。得られた改質木材につき防腐・防虫
性、離燃性、力学的強度および寸法安定性を調べた。結
果を第１表に示す。

ただし、防虫性はＪＷＰ＾規格第１１号に準じて３週間
の死虫率（％）を、防腐性はＪＷＰＡ規格第１号に準じ
て６週間の重量減少率（％）を、難燃性（防火性）はＪ
ＩＳ　Ａ　１３２１に準じて１０分間燃焼時の発熱量ｔ
ｄθ（”Ｃ・ｍｉｎ　）および発煙係数ＣＡ　（Ｃｓ　
−ｒｄ）を、力学的強度はＪＩＳ　Ｚ　２１１３に準じ
て曲げ強度（３点曲げ、　　１７　ｗｍＬＶＬ　、　ｋ
ｇ／ａ（）を、寸法安定性は抗膨潤（抗収縮能）　ＡＳ
Ｈをそれぞれ調べることとした。結果を単板の性能とと
もに第１表に示す。

（実施例２〜５および比較例１．２） 実施例１と同様にして飽水処理を行った単板に対し、第
１表に示されている第１浴および第２浴あるいは第１浴
ないし第３浴に順次浸漬するようにして改質木材をつく
った。得られた改質木材につき防腐・防虫性、難燃性、
力学的強度および寸法安定性を調べた。結果を第１表に
示す。

第１表より、実施例１〜５で得られた改質木材は、防腐
・防虫性、難燃性、力学的強度および寸法安定性のいず
れもが優れていることがわかる。

これに対し、比較例１，２で得られた改質木材は、燃焼
時の発熱量が多くて難燃性がよくなく、寸法安定性もよ
くないことがわかる。

（発明の効果〕 この発明にかかる改質木材の製法は、混合することによ
り不溶性不燃性無機物を生じさせる所定数の水溶性無機
物水溶液を別々に含浸させて、木材組織内に不溶性不燃
性無機物を定着させるようにするとともに、前記水溶性
無機物水溶液のうちの最後に含浸させるものとして臭素
イオンを含ませるようにしたものを用いること、または
、前記水溶液の含浸ののち、これらとは別個の臭素イオ
ンを含む水溶液を含浸させることにより、木材組織内に
臭素をも定着させるようにするので、防腐・防虫性およ
び力学的強度に優れるとともに、寸法安定性および難燃
性が高度に優れたものを効率よく得ることができる。ま
゛た、木質感が損なわれない改質木材を得ることもでき
る。

代理人　弁理士　　松　本　武　彦 手撮甫正書（自発 昭和６２年　３月２５日 ２、発明の名称 改質木材の製法 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　　（Ｕ輯役藤井貞夫 ４、代理人 な　　　し ６、補正の対象　　　　　　　　　６２−１４２８１０
１０明細書 ７、補正の内容 （１）　　明細書第１２頁第２０行に「力学的強度」と
あるを、「寸法安定性」と訂正する。

昭和６３年２月６日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）混合することにより不溶性不燃性無機物を生じさ
   せる所定数の水溶性無機物水溶液を別々に含浸させて、
   木材組織内に不溶性不燃性無機物を定着させるようにす
   るとともに、前記水溶性無機物水溶液のうちの最後に含
   浸させるものとして臭素イオンを含ませるようにしたも
   のを用いること、または、前記水溶液の含浸ののち、こ
   れらとは別個の臭素イオンを含む水溶液を含浸させるこ
   とにより、木材組織内に臭素をも定着させるようにする
   ことを特徴とする改質木材の製法。
2. （２）水溶性無機物水溶液が、アルカリ金属、アルカリ
   土類金属およびＡｌカチオンからなる群のなかから選ば
   れた少なくとも１種を含むものと、ＢＯ＿３、ＰＯ＿４
   、ＣＯ＿３、ＳＯ＿４、Ｃｌ、Ｆ、ＢｒおよびＯＨアニ
   オンからなる群の中から選ばれた少なくとも１種を含む
   ものである特許請求の範囲第１項記載の改質木材の製法
   。