JP2003291110A - 木材および木質材料などの準不燃化および不燃化処理方法 - Google Patents

木材および木質材料などの準不燃化および不燃化処理方法

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JP2003291110A
JP2003291110A JP2002094909A JP2002094909A JP2003291110A JP 2003291110 A JP2003291110 A JP 2003291110A JP 2002094909 A JP2002094909 A JP 2002094909A JP 2002094909 A JP2002094909 A JP 2002094909A JP 2003291110 A JP2003291110 A JP 2003291110A
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Takashi Taniguchi
髞 谷口
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SEIBUTSU KANKYO SYSTEM KOGAKU
SEIBUTSU KANKYO SYSTEM KOGAKU KENKYUSHO KK
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SEIBUTSU KANKYO SYSTEM KOGAKU
SEIBUTSU KANKYO SYSTEM KOGAKU KENKYUSHO KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、セルロース系繊維より成る材
料(木材、木質材料、竹、紙、綿・麻布等)に、ある種
のホウ素化合物を含浸・含有させ、同材料の特徴を損な
う事なく、熱に対して準不燃材料または不燃材料として
の性能規格を満足する特徴を付与し、同材料を改良する
方法を提供することにある。 【構成】本発明によるセルロース系繊維より成る材料と
ホウ素化合物の複合体の製造方法は、水または溶媒に酸
化ホウ素、ホウ酸アンモニウムおよびホウ酸ナトリウム
からなるホウ素化合物の少なくとも1種以上からなるホ
ウ素化合物を溶解した処理液を、セルロース系材料に含
浸しその後水または溶媒を乾燥・蒸発等の方法で除去す
ることにより、同材料の空隙部分はもとより、同材料の
繊維の構成要素(細胞壁、フィブリル、ミクロフィブリ
ルなど)内に同上のホウ素化合物を存在せしめることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セルロース系繊維より
成る材料(木材、木質材料、竹、紙、綿・麻布等)に、
ある種のホウ素化合物を含浸・含有させ、同材料の特徴
を損なう事なく、熱に対して準不燃材料または不燃材料
としての性能規格を満足する特徴を付与し、同材料を改
良する方法に関するものである。なお、本文で、準不燃
化材料とは、建築材料試験法の性能試験{建築基準法施
行令第1条第5号(準不燃材料)}の該当する発熱性試
験で準不燃材料としての規格を、また不燃化材料とは、
建築材料試験法の性能試験{建築基準法第2条第9号
(不燃材料)}の該当する発熱性試験で、不燃化材料と
しての規格を、それぞれ満足することを意味する。
【0002】
【従来の技術】セルロース系繊維より成る材料は、古く
より人類の最も身近な、入手し易いものとして、人間生
活の多くの分野で、例えば建築・土木材料、一般消耗品
および紙として使用されてきた。しかし、同材料は燃え
るという点で、その利用に際して不都合となる場合が多
々ある。また、生物材料の特徴として、生分解性を有す
るが、そのため腐朽菌や白アリ等の虫害にあい、その利
用に不都合を生ずる場合も少なくない。 そのため無機
化合物を同材料中に共存させ、その不都合となる点を改
良することがしばしば試みられてきた。それらは、従来
一般に、セルロース系繊維より成る材料に、無機化合物
を溶解した水溶液を含浸して、その後、水を乾燥除去す
る方法が一般に用いられている。また、最近では二種類
の水溶性無機化合物を相前後して木材中に含浸させて、
木材中で二種類の化合物を反応させて、水に不溶性の化
合物を析出せしめる方法が考えられている。前者の方法
は、含浸させた無機化合物が水溶性のため、後で使用中
に処理材料中より無機化合物が溶け出る問題点がある。
また、後者は、二段階の含浸操作を行なうため、煩雑で
ありかつ大容積の材料の場合、材中央まで均一に含浸・
反応する事が難しい問題点がある。また、古くは不揮発
性の油類に無機化合物を含浸させ、防腐性や防虫性を付
与する方法が行なわれてきたが、木材が常に油状のもの
で覆われているため、特殊な用途に限られて用いられて
きた。近年、環境保全の観点から、材料に含浸した水溶
性の無機化合物が使用中に外的環境に溶出し、また、使
用後の廃棄の際、自然環境を害する恐れが憂慮されてい
る。しかし、比較的低い含有量で、環境に安全な方法
で、セルロース系繊維より成る材料に無機化合物を付与
するよりよい方法は見いだされていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、セル
ロース系繊維より成る材料に、常温では、水に対して低
い溶解度のホウ素化合物から、酸化ホウ素およびホウ酸
アンモニウムを選び、その一定量以上を、同材料に含浸
・含有させることにより、同材料の可燃性の欠点を改良
するに適したセルロース系繊維より成る材料とホウ素化
合物の複合体の製造方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によるセルロース
系繊維より成る材料とホウ素化合物の複合体の製造方法
は、水または溶媒に酸化ホウ素、ホウ酸アンモニウムお
よびホウ酸ナトリウムからなるホウ素化合物の少なくと
も1種以上からなるホウ素化合物を溶解した処理液を、
セルロース系材料に含浸しその後水または溶媒を乾燥・
蒸発等の方法で除去することにより、同材料の空隙部分
はもとより、同材料の繊維の構成要素(細胞壁、フィブ
リル、ミクロフィブリルなど)内に同上のホウ素化合物
を存在せしめることを特徴とする。
【0005】セルロース系繊維より成る材料として、木
材、木質材料(合板、繊維板、パーテクルボード、集成
材など)、木材複合体(木材と他材料との物理的または
化学的に結合させた複合体)、紙・パルプおよび同製品
(板紙、板紙製品、紙容器、紙包装品、ダンボール、紙
管など)、植物繊維(綿などの種子繊維、亜麻・***・
ラミー・黄麻・コウゾ・ミツマタ・ガンピ・ケナフなど
の靭皮繊維、マニラ麻・ザイル麻などの葉繊維、米・麦
・甘藷・トウモロコシなどの農産物の茎稈や葦・エスパ
ルト・アルンドナックスなどの茎稈などの茎繊維)およ
び同製品、竹および同製品が、適用・使用できる。
【0006】本発明に用いられるホウ素化合物は酸化ホ
ウ素、ホウ酸アンモニウムおよびホウ酸ナトリウムから
選ばれる少なくとも1種以上のものから構成されてお
り、具体的には、酸化ホウ素としては、三酸化二ホウ
素、二酸化ホウ素、二酸化二ホウ素、三酸化ホウ素、三
酸化四ホウ素、五酸化四ホウ素、無水ホウ酸などがあげ
られ、ホウ酸アンモニウムとしては、四ほう酸アンモニ
ウム、五ホウ酸アンモニウム、八ほう酸アンモニウムな
どおよびその含水塩などを挙げることができる。上記ホ
ウ素化合物のうち、酸化ホウ素、ホウ酸アンモニウムお
よびホウ酸ナトリウムの内から、二種以上のホウ素化合
物を合わせて用いる場合、準不燃・不燃材料化処理後の
複合体の性能をさらに向上させることが可能となるため
より好ましい。
【0007】上記ホウ素化合物は、常温における水に対
する溶解度は低いが、セルロース系物質を膨潤させるモ
ノ・アルコールに可溶または25℃以上の加温水に可溶
である特徴を有するものであり、水または溶媒に溶解さ
せた処理液としてその所定量をセルロース系材料に含浸
させる。水または溶媒は使用するセルロース系材料およ
びホウ素化合物によって適宜選択することができるが、
好ましくは25℃以上の温水、セルロース系物質を膨潤
させるアルコール、および、これらアルコールと水の混
合物が挙げられ、さらにこれらアルコールに水を50%
以下の量で共存させることにより得られるアルコール水
を用いる場合、ホウ素化合物のセルロース系繊維より成
る材料への含浸量を制御することが容易になるためさら
に好ましい。
【0008】セルロース系材料に対するホウ素化合物の
割合は、使用するセルロース系材料およびホウ素化合物
あるいは目的とする不燃化の程度によって変化するが、
ホウ素化合物をセルロース系繊維よりなる材料に15%
重量%以上含有させる事により同材料を準不燃化材料
に、またはホウ素化合物をセルロース系繊維よりなる材
料に25%重量%以上含有させる事により、同材料を不
燃化材料にすることが実現できる。
【0009】上記セルロース系物質を膨潤させるアルコ
ールとして、メチルアルコール、エチルアルコール、プ
ロピルアルコール、ブチルアルコール、アミルアルコー
ル、アリルアルコールなどの一価のアルコールを用いる
ことが出来る。
【0010】本製造法により得られるセルロース系繊維
より成る材料とホウ素化合物複合体は、例えば木材・ホ
ウ素化合物複合体は、所定量以上のホウ素化合物と含有
すれば、建築基準法の準不燃材料または不燃材料の性能
を発現し、かつ水に対して高度の寸法安定性を持つ材料
となる。さらにこの材料は屋外環境で使用しても、常温
では含浸されたホウ素化合物の水に対する溶出が少な
く、かつそのホウ素化合物自体が、人体および環境を害
しないので、同複合材料の使用時およびその廃棄時に環
境を汚染することが無い。従って建築・土木分野、流通
分野、工業製品分野など幅広い分野での同処理材料の使
用が期待される。
【0011】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 実施例1 中密度木質繊維板(市販品、9mm厚、以下MDFと略
記 )より、100x100mm の試験片を得て、メチ
ルアルコールにホウ酸アンモニウム八水和物を溶解し、
その飽和溶液を作成し、同溶液に試料を室温(20℃)
で減圧含浸を一昼夜行なった後、恒量に達するまで減圧
乾燥を行なった。得られた処理試料につき、含浸量を計
測し、建築基準法の不燃材料に関する発熱性試験をコー
ンカロリーメータ法で行なった。その結果、図2に示す
ように、ホウ酸アンモニウム八水和物含有率25%のM
DFは、発熱性試験で不燃材料の評価基準(加熱開始後
20分間の総発熱量が、8MJ/m以下であること、
および最高発熱速度が、10秒以上継続して200kW
/mを越えないこと)を十分に満たすことが認められ
た。表中で、縦軸は、発熱速度(HRR, kW/
)、横軸は、経過時間(Time,sec.)であ
る。(図1:無処理MDFの発熱性試験結果、図2:ホ
ウ酸アンモニウム八水和物25%含有のMDFの発熱性
試験結果)
【0012】実施例2 パーテクルボード(市販品、15 mm厚、以下PBと
略記 )より、100x100 mmの試験片を得て、3
0℃に加温した蒸留水にホウ酸アンモニウム八水和物を
溶解し、その飽和溶液を作成し、同溶液 (30℃に加温
保持)に試料を減圧含浸し、一昼夜保持した後、恒量に
達するまで減圧乾燥を行なった。得られた処理試料につ
き、含浸量を計測し、建築基準法の不燃材料に関する発
熱性試験をコーンカロリーメータ法で行なった。その結
果、図4に示すように、ホウ酸アンモニウム八水和物含
有率25%のPBは、発熱性試験で不燃材料の評価基準
(前記)を十分に満たすことが認められた。(図3:無
処理PBの発熱性試験結果、図4:ホウ酸アンモニウム
八水和物25%含有のPBの発熱性試験結果)
【0013】実施例3 シナノキ材の単板(3mm厚 )より、100x100
x3mmの試験片を得て、酸化ホウ素を室温(20℃)
で、メチルアルコールに溶解し、その飽和溶液を作り、
試料を同溶液に減圧含浸を一昼夜行なった後、恒量に達
するまで減圧乾燥を行なった。得られた処理試料につ
き、含浸量を計測し、建築基準法の不燃材料に関する発
熱性試験をコーンカロリーメータ法で行なった。その結
果、酸化ホウ素含有率30%のシナノキ単板は、発熱性
試験で不燃材料の評価基準(前記)を十分に満たすこと
が認められた。
【0014】実施例4 中密度木質繊維板(市販品、9mm厚 )より、100
x100mmの試験片を得て、40℃に加温した蒸留水
にホウ酸アンモニウム八水和物を溶解し、その飽和溶液
を作り、その後 40℃の同飽和溶液に、さらに酸化ホ
ウ素を加え、飽和まで溶解した混合飽和溶液を作製し、
同液(40℃)にMDF試料を減圧下で一昼夜含浸を行
なった後、恒量に達するまで減圧乾燥を行なった。得ら
れた処理試料につき、含浸量を計測し、建築基準法の不
燃材料に関する発熱性試験をコーンカロリーメータ法で
行なった。その結果、図5に示すように、ホウ酸アンモ
ニウム八水和物と酸化ホウ素の含有率28%のMDF
は、発熱性試験で不燃材料の評価基準(前記)を十分に
満たすことが認められた。(図5:ホウ酸アンモニウム
と酸化ホウ素28%含有のMDFの発熱性試験結果)
【0015】実施例5 中密度木質繊維板(市販品、9mm厚 )より、100
x100mmの試験片を得て、室温(20℃)で、変性
エチルアルコールに酸化ホウ素を溶解し、その飽和溶液
を作り、試料を同溶液に減圧含浸を一昼夜行なった後、
恒量に達するまで減圧乾燥を行なった。得られた処理試
料につき、含浸量を計測し、建築基準法の準不燃材料に
関する発熱性試験をコーンカロリーメータ法で行なっ
た。その結果、酸化ホウ素含有率20%のMDFは、発
熱性試験で準不燃材料の評価基準(加熱開始後10分間
の総発熱量が、8MJ/m以下であること、および最
高発熱速度が、10秒以上継続して200kW/m
越えないこと)を十分に満たすことが認められた。(図
6:酸化ホウ素 20%含有のMDFの発熱性試験結
果)。
【0016】実施例6 麻布(市販品)より、100x100mmの試験片を得
て、室温(20℃)で、メチルアルコールに 四ホウ酸
アンモニウム四水和物を溶解し、その飽和溶液を作り、
試料を同溶液に減圧含浸を一昼夜行なった後、恒量に達
するまで減圧乾燥を行なった。得られた処理試料につ
き、含浸量を計測し、建築基準法の準不燃材料に関する
発熱性試験をコーンカロリーメータ法で行なった。その
結果、 四ホウ酸アンモニウム四水和物の含有率30%
の麻布は、発熱性試験で不燃材料の評価基準(前記)を
十分に満たすことが認められた。(図7: 四ホウ酸ア
ンモニウム四水和物 30%含有の麻布の発熱性試験結
果)
【0017】
【発明の効果】上記実施例で示したように、セルロース
系繊維より成る材料にのホウ素化合物を含浸・含有させ
ることにより、同材料の特徴を損なう事なく、熱に対し
て準不燃材料または不燃材料としての性能規格を満足で
きることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1:無処理MDFの発熱性試験結果
【図2】図2:ホウ酸アンモニウム八水和物 25%含
有のMDFの発熱性試験結果。
【図3】図3:無処理PBの発熱性試験結果
【図4】図4:ホウ酸アンモニウム八水和物25%含有
のPBの発熱性試験結果
【図5】図5:ホウ酸アンモニウムと酸化ホウ素28%
含有のMDFの発熱性試験結果
【図6】図6:酸化ホウ素 20 %含有のMDFの発熱
性試験結果
【図7】図7: 四ホウ酸アンモニウム四水和物 30%
含有の麻布の発熱性試験結果

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水または溶媒に酸化ホウ素、ホウ酸アン
    モニウムおよびホウ酸ナトリウムから選ばれる少なくと
    も一種以上からなるホウ素化合物を溶解した処理液を、
    セルロース系材料に含浸し乾燥させることを特徴とす
    る、セルロース系材料の準不燃化および不燃化処理方
    法。
  2. 【請求項2】 溶媒がアルコールに水を50%以下の量
    で共存させることにより得られるアルコール水を用いる
    ことを特徴とする請求項1記載のセルロース系材料の準
    不燃化および不燃化処理方法。
  3. 【請求項3】 ホウ素化合物が少なくとも酸化ホウ素、
    ホウ酸アンモニウムおよびホウ酸ナトリウムの内から選
    ばれる少なくとも二種以上からなるものである請求項1
    および2記載のセルロース系材料の準不燃化および不燃
    化処理方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012081760A (ja) * 1998-06-17 2012-04-26 Treefree Biomass Solutions Inc アルンド・ドナクスのパルプ、紙製品、及びパーティクルボード

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012081760A (ja) * 1998-06-17 2012-04-26 Treefree Biomass Solutions Inc アルンド・ドナクスのパルプ、紙製品、及びパーティクルボード
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