JP3185665B2 - 改質木材の製造方法 - Google Patents
改質木材の製造方法Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
- B27K3/02—Processes; Apparatus
- B27K3/15—Impregnating involving polymerisation including use of polymer-containing impregnating agents
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、難燃化した木材を
製造する方法に係わり、特に木材中に生成させた金属酸
化物が水の作用で溶出することを防ぎ、木材に難燃性を
半永久的に付与した改質木材を製造する方法に関するも
のである。
製造する方法に係わり、特に木材中に生成させた金属酸
化物が水の作用で溶出することを防ぎ、木材に難燃性を
半永久的に付与した改質木材を製造する方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】木材を
利用するにあたって、その特徴である「燃える」、「腐
る」、「寸法が狂う」といった性質が欠点となり、その
ために利用が制限されていることが多い。特に、平成２
年６月に建築基準法が改正され、開口部に木材が使用で
きるようになったが、甲種で６０分、乙種で２０分とい
う耐火炎貫通遮炎性基準をクリアせねばならず、木をそ
のまま使用してもこの基準を越えることは難しい。
利用するにあたって、その特徴である「燃える」、「腐
る」、「寸法が狂う」といった性質が欠点となり、その
ために利用が制限されていることが多い。特に、平成２
年６月に建築基準法が改正され、開口部に木材が使用で
きるようになったが、甲種で６０分、乙種で２０分とい
う耐火炎貫通遮炎性基準をクリアせねばならず、木をそ
のまま使用してもこの基準を越えることは難しい。
【０００３】本発明者らは、これらの欠点を改良した木
材の開発について鋭意検討した結果、木材にケイ素アル
コキシドを含浸させ、加水分解・重縮合によりケイ素酸
化物を木材細胞空隙に生成・固定させることにより、難
燃性、耐腐朽性、寸法安定性に優れた改質木材を見出し
た〔日本木材学会誌３８（１１），１０４３（１９９
２）〕。この製造方法は、金属アルコキシドのゾル−ゲ
ル法に基づくもので、金属アルコキシド−水−アルコー
ル−触媒の出発溶液において、金属アルコキシドは加水
分解と自己重縮合により金属酸化物のゾルとなる。溶液
は更に反応が進んでゲルとなる。この反応を木材細胞内
で行わせることで木材の金属酸化物による無機質複合化
は実現する。
材の開発について鋭意検討した結果、木材にケイ素アル
コキシドを含浸させ、加水分解・重縮合によりケイ素酸
化物を木材細胞空隙に生成・固定させることにより、難
燃性、耐腐朽性、寸法安定性に優れた改質木材を見出し
た〔日本木材学会誌３８（１１），１０４３（１９９
２）〕。この製造方法は、金属アルコキシドのゾル−ゲ
ル法に基づくもので、金属アルコキシド−水−アルコー
ル−触媒の出発溶液において、金属アルコキシドは加水
分解と自己重縮合により金属酸化物のゾルとなる。溶液
は更に反応が進んでゲルとなる。この反応を木材細胞内
で行わせることで木材の金属酸化物による無機質複合化
は実現する。
【０００４】しかしながら、木材と金属酸化物との複合
化のプロセスは、用いる金属アルコキシドの加水分解速
度に大きく依存し、その金属酸化物の木材細胞内分布は
調製条件で大きく異なることが近年の研究で明らかにな
ってきた。例えば、加水分解速度の小さいケイ素アルコ
キシドを用いた木材の無機質複合化では、用いた木材が
調湿試片（木材中に含まれる水はすべて結合水で細胞壁
内にのみ存在）の場合には、ケイ素アルコキシドの加水
分解・重縮合反応は結合水の存在する細胞壁内でのみ進
行し、細胞内腔が空隙の無機質複合化木材が得られる。
この複合化木材は、木材の有する軽くて強く断熱性に富
む特性を維持したもので、木材の多孔質特性を維持しな
がら、寸法安定性や難燃性、耐腐朽性を付与した改質木
材となる〔日本木材学会誌３９（３），３０１（１９９
３）〕。しかし、用いる木材が飽水試片（細胞壁内のみ
ならず細胞内腔にも水が満たされたもの）の場合には、
細胞壁内のみならず、内腔をも金属酸化物が埋め尽くし
たケイ素酸化物による無機質複合化木材となることが明
らかとなった〔日本木材学会誌３９（３），３０１（１
９９３）〕。
化のプロセスは、用いる金属アルコキシドの加水分解速
度に大きく依存し、その金属酸化物の木材細胞内分布は
調製条件で大きく異なることが近年の研究で明らかにな
ってきた。例えば、加水分解速度の小さいケイ素アルコ
キシドを用いた木材の無機質複合化では、用いた木材が
調湿試片（木材中に含まれる水はすべて結合水で細胞壁
内にのみ存在）の場合には、ケイ素アルコキシドの加水
分解・重縮合反応は結合水の存在する細胞壁内でのみ進
行し、細胞内腔が空隙の無機質複合化木材が得られる。
この複合化木材は、木材の有する軽くて強く断熱性に富
む特性を維持したもので、木材の多孔質特性を維持しな
がら、寸法安定性や難燃性、耐腐朽性を付与した改質木
材となる〔日本木材学会誌３９（３），３０１（１９９
３）〕。しかし、用いる木材が飽水試片（細胞壁内のみ
ならず細胞内腔にも水が満たされたもの）の場合には、
細胞壁内のみならず、内腔をも金属酸化物が埋め尽くし
たケイ素酸化物による無機質複合化木材となることが明
らかとなった〔日本木材学会誌３９（３），３０１（１
９９３）〕。
【０００５】ところが、ひとたび用いる金属アルコキシ
ドが変わると全く異なった分布の無機質複合化木材が得
られる。例えば、加水分解速度の大きいチタンアルコキ
シドを用いた場合、調湿試片では、細胞内腔のみにチタ
ン酸化物が生成し、飽水試片では試片の外表面にのみ酸
化物が生成するのみで、試片内部は金属酸化物による複
合化ができない等の知見が得られている〔日本木材学会
誌３９（３），３０８（１９９３）〕。
ドが変わると全く異なった分布の無機質複合化木材が得
られる。例えば、加水分解速度の大きいチタンアルコキ
シドを用いた場合、調湿試片では、細胞内腔のみにチタ
ン酸化物が生成し、飽水試片では試片の外表面にのみ酸
化物が生成するのみで、試片内部は金属酸化物による複
合化ができない等の知見が得られている〔日本木材学会
誌３９（３），３０８（１９９３）〕。
【０００６】更に、これらの知見をもとに、金属酸化物
の細胞内分布と付与される機能との関連を調べてみる
と、細胞壁内に選択的に金属酸化物を複合化することに
より、わずかな金属酸化物の生成で効果的に諸機能を発
現し得ることが明らかになった。このような複合化が可
能なものとしてケイ素アルコキシドやホウ素アルコキシ
ド、リンアルコキシドからの金属酸化物による無機質複
合化木材が挙げられるが、特に後二者は、木材が熱分解
しない範囲での処理では生成した金属酸化物は水により
溶出し易く安定でない。
の細胞内分布と付与される機能との関連を調べてみる
と、細胞壁内に選択的に金属酸化物を複合化することに
より、わずかな金属酸化物の生成で効果的に諸機能を発
現し得ることが明らかになった。このような複合化が可
能なものとしてケイ素アルコキシドやホウ素アルコキシ
ド、リンアルコキシドからの金属酸化物による無機質複
合化木材が挙げられるが、特に後二者は、木材が熱分解
しない範囲での処理では生成した金属酸化物は水により
溶出し易く安定でない。
【０００７】また、上記金属アルコキシドは、それ自身
蒸気圧が高く、毒性もあるため、実用上考慮が必要であ
った。
蒸気圧が高く、毒性もあるため、実用上考慮が必要であ
った。
【０００８】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、水の作用による金属酸化物の溶出が防止され、難燃
化性能を長期に亘り安定して発揮し得る改質木材の製造
方法を提供することを目的とする。
で、水の作用による金属酸化物の溶出が防止され、難燃
化性能を長期に亘り安定して発揮し得る改質木材の製造
方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った
結果、木材にリン及び／又はホウ素を含むメチルシロキ
サンオリゴマー、具体的には、下記平均組成式（１） （ＣＨ3ＳｉＯ1.5）m（ＭＯ1.5）n …（１） （式中、ＭはＰ，ＰＯ及びＢから選ばれる１種又は２種
以上を示し、ｍ，ｎは正数でｍ＋ｎ＝１であり、ｍ：ｎ
の平均の比率は９９：１〜５０：５０の範囲である。）
で示され、末端が水酸基及び／又は炭素数１〜４のアル
コキシ基であるリン及び／又はホウ素を含むメチルシロ
キサンオリゴマー溶液を含浸させ、次いで加水分解もし
くは加熱分解させ、更に重縮合、硬化させて、不燃性の
リン酸化物及び／又はホウ素酸化物を含むメチルシリコ
ーンレジンを細胞壁中に形成させることにより、難燃性
を半永久的に維持させた改質木材が得られることを知見
した。
発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った
結果、木材にリン及び／又はホウ素を含むメチルシロキ
サンオリゴマー、具体的には、下記平均組成式（１） （ＣＨ3ＳｉＯ1.5）m（ＭＯ1.5）n …（１） （式中、ＭはＰ，ＰＯ及びＢから選ばれる１種又は２種
以上を示し、ｍ，ｎは正数でｍ＋ｎ＝１であり、ｍ：ｎ
の平均の比率は９９：１〜５０：５０の範囲である。）
で示され、末端が水酸基及び／又は炭素数１〜４のアル
コキシ基であるリン及び／又はホウ素を含むメチルシロ
キサンオリゴマー溶液を含浸させ、次いで加水分解もし
くは加熱分解させ、更に重縮合、硬化させて、不燃性の
リン酸化物及び／又はホウ素酸化物を含むメチルシリコ
ーンレジンを細胞壁中に形成させることにより、難燃性
を半永久的に維持させた改質木材が得られることを知見
した。
【００１０】従って、本発明は、上記平均組成式（１）
で示されるオリゴマーを含浸、硬化させることを特徴と
する改質木材の製造方法を提供する。
で示されるオリゴマーを含浸、硬化させることを特徴と
する改質木材の製造方法を提供する。
【００１１】即ち、本発明においては、上記メチルシリ
コーンレジンの持つ撥水性のためにリン酸化物及び／又
はホウ素酸化物が水に溶出されることが防止され、難燃
性が維持され、また、木材を上記式（１）のオリゴマー
で処理するため、安全性も高く、実用的な木材改質法を
提供し得るものである。
コーンレジンの持つ撥水性のためにリン酸化物及び／又
はホウ素酸化物が水に溶出されることが防止され、難燃
性が維持され、また、木材を上記式（１）のオリゴマー
で処理するため、安全性も高く、実用的な木材改質法を
提供し得るものである。
【００１２】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明の改質木材の製造方法は、木材に特定のメチ
ルシロキサンオリゴマーを含浸、硬化させるものであ
る。
と、本発明の改質木材の製造方法は、木材に特定のメチ
ルシロキサンオリゴマーを含浸、硬化させるものであ
る。
【００１３】ここで、この発明で用いられる原料木材と
しては特に限定されず、例えば原木丸太、製材品、スラ
イス単板、合板などが挙げられ、それらの樹種などにつ
いても限定されない。
しては特に限定されず、例えば原木丸太、製材品、スラ
イス単板、合板などが挙げられ、それらの樹種などにつ
いても限定されない。
【００１４】また、本発明で用いるメチルシロキサンオ
リゴマーは、下記平均組成式（１） （ＣＨ3ＳｉＯ1.5）m（ＭＯ1.5）n …（１） で示されるものである。
リゴマーは、下記平均組成式（１） （ＣＨ3ＳｉＯ1.5）m（ＭＯ1.5）n …（１） で示されるものである。
【００１５】この式（１）において、ＭはＰ，ＰＯ及び
Ｂから選ばれる１種又は２種以上を示す。ｍ，ｎは正数
である（ｍ＋ｎ＝１）。この場合、ｍ：ｎは平均のモル
比率で９９：１〜５０：５０、より好ましくは９５：５
〜７０：３０である。ｍのモル比率が５０モル未満では
メチルシリコーンレジンの撥水性が十分でなく、十分な
溶出防止効果が得られない。
Ｂから選ばれる１種又は２種以上を示す。ｍ，ｎは正数
である（ｍ＋ｎ＝１）。この場合、ｍ：ｎは平均のモル
比率で９９：１〜５０：５０、より好ましくは９５：５
〜７０：３０である。ｍのモル比率が５０モル未満では
メチルシリコーンレジンの撥水性が十分でなく、十分な
溶出防止効果が得られない。
【００１６】メチルシロキサンオリゴマーの平均重合度
は２〜５０、特に２〜２０であることが好ましい。平均
重合度が２未満ではオリゴマーの蒸気圧が高くなり安全
性に問題が生じる場合があり、５０を超えると木材への
含浸に時間がかかる。
は２〜５０、特に２〜２０であることが好ましい。平均
重合度が２未満ではオリゴマーの蒸気圧が高くなり安全
性に問題が生じる場合があり、５０を超えると木材への
含浸に時間がかかる。
【００１７】また、このオリゴマーは末端基が水酸基及
び／又は炭素数１〜４のアルコキシル基である。
び／又は炭素数１〜４のアルコキシル基である。
【００１８】上記式（１）のリン及び／又はホウ素を含
むメチルシロキサンオリゴマーは、メチルトリアルコキ
シシラン又はその部分加水分解物と、リン酸、亜リン
酸、亜リン酸トリアルキル、ホウ酸、ホウ酸トリアルキ
ルなどから選ばれる１種又は２種以上の化合物とを共加
水分解するという常法によって得ることができる。
むメチルシロキサンオリゴマーは、メチルトリアルコキ
シシラン又はその部分加水分解物と、リン酸、亜リン
酸、亜リン酸トリアルキル、ホウ酸、ホウ酸トリアルキ
ルなどから選ばれる１種又は２種以上の化合物とを共加
水分解するという常法によって得ることができる。
【００１９】上記メチルシロキサンオリゴマーを木材中
に含浸させる場合、メチルシロキサンオリゴマーをその
まま用いて含浸するようにしてもよく、またメチルアル
コール、エチルアルコールなどのアルコール類、アセト
ン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、その他の
溶媒に希釈して含浸させてもよい。
に含浸させる場合、メチルシロキサンオリゴマーをその
まま用いて含浸するようにしてもよく、またメチルアル
コール、エチルアルコールなどのアルコール類、アセト
ン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、その他の
溶媒に希釈して含浸させてもよい。
【００２０】また、上記メチルシロキサンオリゴマーに
は、木材の難燃効果を更に上げるために他の金属酸化物
の前駆体、例えばテトラメトキシシラン、テトラエトキ
シシラン、メチルポリシリケート、エチルポリシリケー
トを混合して加えてもよい。この場合、これら前駆体
は、上記メチルシロキサンオリゴマーを得るに際し、メ
チルトリアルコキシシランやその部分加水分解物に加え
て共加水分解を行うようにしてもよい。更に、より撥水
性を付与するため、長鎖アルキルトリアルコキシシラン
やパーフロロアルキルトリアルコキシシランなどを上記
のように共加水分解したり混合して加えることもでき
る。
は、木材の難燃効果を更に上げるために他の金属酸化物
の前駆体、例えばテトラメトキシシラン、テトラエトキ
シシラン、メチルポリシリケート、エチルポリシリケー
トを混合して加えてもよい。この場合、これら前駆体
は、上記メチルシロキサンオリゴマーを得るに際し、メ
チルトリアルコキシシランやその部分加水分解物に加え
て共加水分解を行うようにしてもよい。更に、より撥水
性を付与するため、長鎖アルキルトリアルコキシシラン
やパーフロロアルキルトリアルコキシシランなどを上記
のように共加水分解したり混合して加えることもでき
る。
【００２１】上記メチルシロキサンオリゴマー溶液を木
材に含浸させる場合は、木材を予め調湿状態にしてお
き、上記オリゴマー溶液に浸漬するか、減圧又は加圧注
入法を採用することが好ましい。しかし、木材は必ずし
も調湿状態としなくともよく、飽水状態で上記含浸を行
ってもよく、特に限定するものではない。
材に含浸させる場合は、木材を予め調湿状態にしてお
き、上記オリゴマー溶液に浸漬するか、減圧又は加圧注
入法を採用することが好ましい。しかし、木材は必ずし
も調湿状態としなくともよく、飽水状態で上記含浸を行
ってもよく、特に限定するものではない。
【００２２】次に、上記メチルシロキサンオリゴマーが
含浸した木材は、木材が熱分解しない範囲、好ましくは
５０〜１１０℃で乾燥する。この過程でオリゴマーは加
水分解、続いて重縮合して硬化し、リン酸化物及び／又
はホウ素酸化物を含むメチルシリコーンレジンに変化す
る。なお、加水分解工程では酸性触媒やアルカリ性触媒
を用いることもできる。
含浸した木材は、木材が熱分解しない範囲、好ましくは
５０〜１１０℃で乾燥する。この過程でオリゴマーは加
水分解、続いて重縮合して硬化し、リン酸化物及び／又
はホウ素酸化物を含むメチルシリコーンレジンに変化す
る。なお、加水分解工程では酸性触媒やアルカリ性触媒
を用いることもできる。
【００２３】
【実施例】次に、実施例と比較例を挙げて本発明の内容
を詳しく説明するが、本発明は以下に示す実施例に限定
されるものではない。
を詳しく説明するが、本発明は以下に示す実施例に限定
されるものではない。
【００２４】〔実施例１〕メチルトリメトキシシラン１
２３ｇ（０．９モル）、ホウ酸３．１ｇ（０．０５モ
ル）を１リットルフラスコに取り、３０％リン酸水溶液
１６ｇ（リン酸として０．０５モル）を３０℃で撹拌し
ながら滴下混合して反応させた。６０℃で１時間熟成
し、オリゴマーの６５％メタノール溶液を得た。この溶
液に更にメタノールを加えて希釈し、オリゴマーの１０
％メタノール溶液を調製して実験に供した。このオリゴ
マーの平均組成式は （ＣＨ3ＳｉＯ1.5）0.9（ＯＰＯ1.5）0.05（ＢＯ1.5）
0.05 であり、平均重合度は約４、末端基はメトキシ基と水酸
基であった。
２３ｇ（０．９モル）、ホウ酸３．１ｇ（０．０５モ
ル）を１リットルフラスコに取り、３０％リン酸水溶液
１６ｇ（リン酸として０．０５モル）を３０℃で撹拌し
ながら滴下混合して反応させた。６０℃で１時間熟成
し、オリゴマーの６５％メタノール溶液を得た。この溶
液に更にメタノールを加えて希釈し、オリゴマーの１０
％メタノール溶液を調製して実験に供した。このオリゴ
マーの平均組成式は （ＣＨ3ＳｉＯ1.5）0.9（ＯＰＯ1.5）0.05（ＢＯ1.5）
0.05 であり、平均重合度は約４、末端基はメトキシ基と水酸
基であった。
【００２５】次に、アセトン及び水によりそれぞれ２４
時間ソックスレー抽出し、含水率２５％に調湿した５０
ｍｍ×１００ｍｍ×１ｍｍのベイツガ辺材の単板試片を
上記オリゴマーのメタノール溶液に減圧下で３日間室温
にて含浸した。その後、試片を６５℃で２４時間、１０
５℃で２４時間加熱処理して硬化させ、改質木材を得
た。この改質木材のリンとホウ素の酸化物を含むシリコ
ーンレジンなどによる重量増加率は１１．３％であっ
た。次に、３００ｍｌ容のビーカーに２５０ｍｌの蒸留
水を入れて１６０±３ｒｐｍで撹拌し、この中に調製し
た試片を投入して４時間撹拌処理し、重量変化を調べた
結果、上記シリコーンレジンの７．５％が溶出した。こ
の試片を用い、熱重量測定装置による測定を行った結
果、発炎燃焼後の残存重量は６５％であったが、溶出試
験を行っていない別の試片では６６％であった。また、
無処理木材は２７％であった。
時間ソックスレー抽出し、含水率２５％に調湿した５０
ｍｍ×１００ｍｍ×１ｍｍのベイツガ辺材の単板試片を
上記オリゴマーのメタノール溶液に減圧下で３日間室温
にて含浸した。その後、試片を６５℃で２４時間、１０
５℃で２４時間加熱処理して硬化させ、改質木材を得
た。この改質木材のリンとホウ素の酸化物を含むシリコ
ーンレジンなどによる重量増加率は１１．３％であっ
た。次に、３００ｍｌ容のビーカーに２５０ｍｌの蒸留
水を入れて１６０±３ｒｐｍで撹拌し、この中に調製し
た試片を投入して４時間撹拌処理し、重量変化を調べた
結果、上記シリコーンレジンの７．５％が溶出した。こ
の試片を用い、熱重量測定装置による測定を行った結
果、発炎燃焼後の残存重量は６５％であったが、溶出試
験を行っていない別の試片では６６％であった。また、
無処理木材は２７％であった。
【００２６】なお、改質木材の物性測定は下記の方法で
行った。 （１）重量増加率（ＷＰＧ） アセトン及び水によりそれぞれ２４時間ソックスレー抽
出した未処理試片の絶乾重量（Ｗｕ）を求める。次に、
この試片を無機質複合化した後、１０５℃で２４時間乾
燥して、改質木材の絶乾重量（Ｗｔ）を求めて、以下の
式から改質木材の重量増加率（ＷＰＧ）を算出する。 ＷＰＧ（％）＝［（Ｗｔ−Ｗｕ）／Ｗｕ］×１００
（％） （２）シリコーンレジンの溶出率（％） ３００ｍｌ容のビーカーに２５０ｍｌの脱イオン水（水
温２０〜２４℃）を入れ、マグネチックスターラーで撹
拌（１６０±３回／分）する。この中に改質木材試片を
投入し、４時間撹拌後、乾燥試片を取り出し、乾燥後の
絶乾重量（Ｗｔ’）を求める。溶出試験４時間後の改質
木材の重量増加率を（ＷＰＧ’）とすると、シリコーン
レジンの溶出率は以下の式から算出できる。 溶出率（％）＝［（ＷＰＧ−ＷＰＧ’）／ＷＰＧ］×１
００（％） （３）熱重量測定による残存率（％） 熱重量測定装置により、改質木材の昇温過程での重量変
化のＴＧ曲線を得る。ここで１７０℃での重量を１００
％とし、重量変化が示される。例えば、無処理木材にお
いて発炎燃焼は３５０℃前後での急激な重量減少に対応
し、３７０〜５５０℃の領域では表面燃焼が起こる。熱
重量測定による残存率（％）は発炎燃焼終了時のそれに
対応して算出される。
行った。 （１）重量増加率（ＷＰＧ） アセトン及び水によりそれぞれ２４時間ソックスレー抽
出した未処理試片の絶乾重量（Ｗｕ）を求める。次に、
この試片を無機質複合化した後、１０５℃で２４時間乾
燥して、改質木材の絶乾重量（Ｗｔ）を求めて、以下の
式から改質木材の重量増加率（ＷＰＧ）を算出する。 ＷＰＧ（％）＝［（Ｗｔ−Ｗｕ）／Ｗｕ］×１００
（％） （２）シリコーンレジンの溶出率（％） ３００ｍｌ容のビーカーに２５０ｍｌの脱イオン水（水
温２０〜２４℃）を入れ、マグネチックスターラーで撹
拌（１６０±３回／分）する。この中に改質木材試片を
投入し、４時間撹拌後、乾燥試片を取り出し、乾燥後の
絶乾重量（Ｗｔ’）を求める。溶出試験４時間後の改質
木材の重量増加率を（ＷＰＧ’）とすると、シリコーン
レジンの溶出率は以下の式から算出できる。 溶出率（％）＝［（ＷＰＧ−ＷＰＧ’）／ＷＰＧ］×１
００（％） （３）熱重量測定による残存率（％） 熱重量測定装置により、改質木材の昇温過程での重量変
化のＴＧ曲線を得る。ここで１７０℃での重量を１００
％とし、重量変化が示される。例えば、無処理木材にお
いて発炎燃焼は３５０℃前後での急激な重量減少に対応
し、３７０〜５５０℃の領域では表面燃焼が起こる。熱
重量測定による残存率（％）は発炎燃焼終了時のそれに
対応して算出される。
【００２７】〔実施例２〕メチルトリメトキシシラン１
２３ｇ（０．９モル）、ホウ酸トリメチル１０．４ｇ
（０．１モル）を１リットルフラスコに取り、水１５ｇ
を３０℃で撹拌しながら滴下混合して反応させた。６０
℃で１時間熟成し、オリゴマーの６５％メタノール溶液
を得た。この溶液に更にメタノールを加えて希釈し、オ
リゴマーの１０％メタノール溶液を調製して実験に供し
た。このオリゴマーの平均組成式は （ＣＨ3ＳｉＯ1.5）0.9（ＢＯ1.5）0.1 であり、平均重合度は約６、末端基はメトキシ基と水酸
基であった。
２３ｇ（０．９モル）、ホウ酸トリメチル１０．４ｇ
（０．１モル）を１リットルフラスコに取り、水１５ｇ
を３０℃で撹拌しながら滴下混合して反応させた。６０
℃で１時間熟成し、オリゴマーの６５％メタノール溶液
を得た。この溶液に更にメタノールを加えて希釈し、オ
リゴマーの１０％メタノール溶液を調製して実験に供し
た。このオリゴマーの平均組成式は （ＣＨ3ＳｉＯ1.5）0.9（ＢＯ1.5）0.1 であり、平均重合度は約６、末端基はメトキシ基と水酸
基であった。
【００２８】次に、このオリゴマー溶液を使用し、実施
例１と同様にして改質木材を得た。このものの重量増加
率は１０．８％であった。また、溶出試験では６．８％
のシリコーンレジンが溶出した。熱重量測定試験結果で
は、溶出試験後の発炎燃焼後の残存重量は６４％であ
り、溶出試験を行っていないものでも６４％であった。
例１と同様にして改質木材を得た。このものの重量増加
率は１０．８％であった。また、溶出試験では６．８％
のシリコーンレジンが溶出した。熱重量測定試験結果で
は、溶出試験後の発炎燃焼後の残存重量は６４％であ
り、溶出試験を行っていないものでも６４％であった。
【００２９】〔実施例３〕メチルトリメトキシシラン１
０２ｇ（０．７５モル）、亜リン酸２１ｇ（０．２５モ
ル）を１リットルフラスコに取り、窒素雰囲気下３０℃
で５時間撹拌して反応させ、オリゴマーの８０％メタノ
ール溶液を得た。この溶液に更にメタノールを加えて希
釈し、オリゴマーの１０％メタノール溶液を調製して実
験に供した。このオリゴマーの平均組成式は （ＣＨ3ＳｉＯ1.5）0.75（ＰＯ1.5）0.25 であり、平均重合度は約４，末端基はメトキシ基であっ
た。
０２ｇ（０．７５モル）、亜リン酸２１ｇ（０．２５モ
ル）を１リットルフラスコに取り、窒素雰囲気下３０℃
で５時間撹拌して反応させ、オリゴマーの８０％メタノ
ール溶液を得た。この溶液に更にメタノールを加えて希
釈し、オリゴマーの１０％メタノール溶液を調製して実
験に供した。このオリゴマーの平均組成式は （ＣＨ3ＳｉＯ1.5）0.75（ＰＯ1.5）0.25 であり、平均重合度は約４，末端基はメトキシ基であっ
た。
【００３０】次に、このオリゴマー溶液を使用し、実施
例１と同様にして改質木材を得た。このものの重量増加
率は１１．１％であった。また、溶出試験では９．２％
のシリコーンレジンが溶出した。熱重量測定試験結果で
は、溶出試験後の発炎燃焼後の残存重量は６３％であ
り、溶出試験を行っていないものでは６５％であった。
例１と同様にして改質木材を得た。このものの重量増加
率は１１．１％であった。また、溶出試験では９．２％
のシリコーンレジンが溶出した。熱重量測定試験結果で
は、溶出試験後の発炎燃焼後の残存重量は６３％であ
り、溶出試験を行っていないものでは６５％であった。
【００３１】〔比較例１〕アセトン及び水によりそれぞ
れ２４時間ソックスレー抽出したベイツガ辺材（５０ｍ
ｍ×１００ｍｍ×１ｍｍ）の単板を調湿して得られた含
水率２５％の試片に、亜リン酸トリメチル、エタノー
ル、酢酸からなる反応溶液（モル比１：１：０．０１）
を減圧下で３日間、室温にて含浸した。その後、試片を
６５℃で２４時間、１０５℃で２４時間加熱処理し、ゲ
ルの熟成を行って無機質複合化木材を得た。この複合化
木材の金属酸化物による重量増加率は９．４％であっ
た。次に、３００ｍｌ容ビーカーに２５０ｍｌの蒸留水
を入れ、１６０±３ｒｐｍで撹拌し、この中に調製した
試片を投入して４時間撹拌処理し、重量変化を調べた結
果、金属酸化物の７６％が溶出した。この試片を用い熱
重量測定装置による熱重量測定を行った結果、発炎燃焼
後の残存重量は５５％であったが、溶出試験を行ってい
ない別の試片では６７％であった。
れ２４時間ソックスレー抽出したベイツガ辺材（５０ｍ
ｍ×１００ｍｍ×１ｍｍ）の単板を調湿して得られた含
水率２５％の試片に、亜リン酸トリメチル、エタノー
ル、酢酸からなる反応溶液（モル比１：１：０．０１）
を減圧下で３日間、室温にて含浸した。その後、試片を
６５℃で２４時間、１０５℃で２４時間加熱処理し、ゲ
ルの熟成を行って無機質複合化木材を得た。この複合化
木材の金属酸化物による重量増加率は９．４％であっ
た。次に、３００ｍｌ容ビーカーに２５０ｍｌの蒸留水
を入れ、１６０±３ｒｐｍで撹拌し、この中に調製した
試片を投入して４時間撹拌処理し、重量変化を調べた結
果、金属酸化物の７６％が溶出した。この試片を用い熱
重量測定装置による熱重量測定を行った結果、発炎燃焼
後の残存重量は５５％であったが、溶出試験を行ってい
ない別の試片では６７％であった。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、安全なオリゴマーを用
いて木材を処理し得る上、水に対しても溶出することも
なく、安定であり、雨水や結露にさらされても長期に亘
り難燃効果を維持する改質木材を得ることができると共
に、木材に撥水性も付与され、耐腐朽性能も寸法安定性
能も優れたものである。しかも、本発明に係わる改質木
材の製造方法を実施することによって、新建築基準法に
適合した開口部の部材として、或いは建築内装材や外装
材としても使用し得る難燃化された木材を大量生産する
ことができる等の特徴を有するものである。
いて木材を処理し得る上、水に対しても溶出することも
なく、安定であり、雨水や結露にさらされても長期に亘
り難燃効果を維持する改質木材を得ることができると共
に、木材に撥水性も付与され、耐腐朽性能も寸法安定性
能も優れたものである。しかも、本発明に係わる改質木
材の製造方法を実施することによって、新建築基準法に
適合した開口部の部材として、或いは建築内装材や外装
材としても使用し得る難燃化された木材を大量生産する
ことができる等の特徴を有するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 昭 群馬県碓氷郡松井田町大字人見１番地10 信越化学工業株式会社 シリコーン電 子材料技術研究所内 (72)発明者 田中 正喜 東京都千代田区大手町二丁目６番１号 信越化学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−141202（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−142901（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−101402（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−150131（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−12806（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−57707（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−4408（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−253902（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B27K 3/00 - 3/52
Claims (2)
- 【請求項１】 木材に下記平均組成式（１） （ＣＨ3ＳｉＯ1.5）m（ＭＯ1.5）n …（１） （式中、ＭはＰ，ＰＯ及びＢから選ばれる１種は２種以
上を示し、ｍ，ｎは正数でｍ＋ｎ＝１であり、ｍ：ｎの
平均の比率は９９：１〜５０：５０の範囲である。）で
示され、末端が水酸基及び／又は炭素数１〜４のアルコ
キシ基であるリン及び／又はホウ素を含むメチルシロキ
サンオリゴマーを含浸、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】 前記メチルシロキサンオリゴマーを含浸
させ、次いで加水分解又は加熱分解させ、更に重縮合、
硬化させて、不燃性のリン酸化物及び／又はホウ素酸化
物を含むメチルシリコーンレジンを細胞壁中に形成させ
る請求項１記載の改質木材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14228896A JP3185665B2 (ja) | 1995-05-25 | 1996-05-13 | 改質木材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15082195 | 1995-05-25 | ||
| JP7-150821 | 1995-05-25 | ||
| JP14228896A JP3185665B2 (ja) | 1995-05-25 | 1996-05-13 | 改質木材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0938915A JPH0938915A (ja) | 1997-02-10 |
| JP3185665B2 true JP3185665B2 (ja) | 2001-07-11 |
Family
ID=26474347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14228896A Expired - Fee Related JP3185665B2 (ja) | 1995-05-25 | 1996-05-13 | 改質木材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3185665B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6627700B2 (ja) * | 2016-09-16 | 2020-01-08 | 西本 孝一 | 耐久的な難燃化処理を施した屋根用木製建材、並びにその製造方法 |
-
1996
- 1996-05-13 JP JP14228896A patent/JP3185665B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0938915A (ja) | 1997-02-10 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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