JP3185664B2 - 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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- JP3185664B2 JP3185664B2 JP14228796A JP14228796A JP3185664B2 JP 3185664 B2 JP3185664 B2 JP 3185664B2 JP 14228796 A JP14228796 A JP 14228796A JP 14228796 A JP14228796 A JP 14228796A JP 3185664 B2 JP3185664 B2 JP 3185664B2
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Description
【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】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。
【0008】
【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/又はホウ素を含み、かつ、メチ
ル基2個以上がケイ素原子に直接結合しているシロキサ
ン単位〔(CH3)aSiO(4-a)/2:a=2又は3)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〕x〔(CH3)aSiO(4-a)/2〕y〔MO1.5〕z (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、x,y,zは正数でx+y+z=1であ
り、(x+y):zの平均の比率は99:1〜50:5
0、x:yの平均の比率は99:1〜50:50の範囲
であり、aは2又は3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、撥水性が付与され、リン酸化
物及び/又はホウ素酸化物が水の作用で溶出し難く、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、
この場合、上記2個以上のメチル基が直接結合している
ケイ素原子を含んだメチルシロキサンオリゴマーは、木
材処理作業や保存に好適な安定性を有していることを知
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/又はホウ素を含み、かつ、メチ
ル基2個以上がケイ素原子に直接結合しているシロキサ
ン単位〔(CH3)aSiO(4-a)/2:a=2又は3)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〕x〔(CH3)aSiO(4-a)/2〕y〔MO1.5〕z (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、x,y,zは正数でx+y+z=1であ
り、(x+y):zの平均の比率は99:1〜50:5
0、x:yの平均の比率は99:1〜50:50の範囲
であり、aは2又は3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、撥水性が付与され、リン酸化
物及び/又はホウ素酸化物が水の作用で溶出し難く、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、
この場合、上記2個以上のメチル基が直接結合している
ケイ素原子を含んだメチルシロキサンオリゴマーは、木
材処理作業や保存に好適な安定性を有していることを知
見した。
【0009】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。
【0010】本発明の製造方法によれば、木材の持つ本
来の風合いを損うことなく、新しい建築基準法に基づい
て、開口部の部材として適用できる上に、更に建築内装
材や外装材として使用できる難燃木材を容易かつ確実に
製造することができる。特に本発明は、木材に難溶性を
半永久的にかつ効果的に付与せしめ、また、木材を上記
式(1)のオリゴマーで処理するため、作業性及び安全
性も高く、実用的な木材改質技術を提供し得るものであ
る。
来の風合いを損うことなく、新しい建築基準法に基づい
て、開口部の部材として適用できる上に、更に建築内装
材や外装材として使用できる難燃木材を容易かつ確実に
製造することができる。特に本発明は、木材に難溶性を
半永久的にかつ効果的に付与せしめ、また、木材を上記
式(1)のオリゴマーで処理するため、作業性及び安全
性も高く、実用的な木材改質技術を提供し得るものであ
る。
【0011】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。
【0012】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。
【0013】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〕x〔(CH3)aSiO(4-a)/2〕y〔MO1.5〕z (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〕x〔(CH3)aSiO(4-a)/2〕y〔MO1.5〕z (1) で示されるものである。
【0014】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。x,y,zは
正数である(x+y+z=1)。この場合、(x+
y):z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。x+y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、有効な溶出防止効果が得られない。
また、x:yは平均のモル比率で99:1〜50:50
である。xのモル比率が50モル未満ではメチルシリコ
ーンレジンの架橋密度が低下し、一方、yのモル比率が
1モル未満ではメチルシリコーンレジンのメチル基の含
有量が十分でないため、いずれの場合も撥水性が十分で
なく、有効な溶出防止効果が得られない。また、yのモ
ル比率が1モル未満では加水分解反応性が高すぎて木材
処理作業性及び保存安定性が低下する。なお、aは2又
は3である。
Bから選ばれる1種又は2種以上を示す。x,y,zは
正数である(x+y+z=1)。この場合、(x+
y):z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。x+y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、有効な溶出防止効果が得られない。
また、x:yは平均のモル比率で99:1〜50:50
である。xのモル比率が50モル未満ではメチルシリコ
ーンレジンの架橋密度が低下し、一方、yのモル比率が
1モル未満ではメチルシリコーンレジンのメチル基の含
有量が十分でないため、いずれの場合も撥水性が十分で
なく、有効な溶出防止効果が得られない。また、yのモ
ル比率が1モル未満では加水分解反応性が高すぎて木材
処理作業性及び保存安定性が低下する。なお、aは2又
は3である。
【0015】このメチルシロキサンオリゴマーは、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。炭素数5以上のアルコキシ基は加水分解反応が遅す
ぎて木材処理作業性が低下する。例えばメトキシ、エト
キシ、プロピルオキシ、ブトキシ基が利用できるが、工
業的に有利なメトキシ基が好ましい。
が水酸基及び/又は炭素数1〜4のアルコキシ基であ
る。炭素数5以上のアルコキシ基は加水分解反応が遅す
ぎて木材処理作業性が低下する。例えばメトキシ、エト
キシ、プロピルオキシ、ブトキシ基が利用できるが、工
業的に有利なメトキシ基が好ましい。
【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が好ましく、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
間がかかりすぎる。
は2〜50、特に2〜20が好ましく、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
間がかかりすぎる。
【0017】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、ジメチルジアルコキシシラン、トリメトキシ
アルコキシシラン又はこれら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
物とを共加水分解縮合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、ジメチルジアルコキシシラン、トリメトキシ
アルコキシシラン又はこれら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
物とを共加水分解縮合するという常法によって得ること
ができる。
【0018】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。
【0019】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。
【0020】上記メチルシロキサンオリゴマーを木材に
含浸させる場合には、木材は調湿状態でも飽水状態でも
いずれでもかまわないが、予め木材の水分含有率を10
〜50重量%に調整しておくことが好ましく、この木材
を上記メチルシロキサンオリゴマー又はその溶液に浸漬
しするか、減圧又は加圧注入法を用いて含浸することが
好ましい。
含浸させる場合には、木材は調湿状態でも飽水状態でも
いずれでもかまわないが、予め木材の水分含有率を10
〜50重量%に調整しておくことが好ましく、この木材
を上記メチルシロキサンオリゴマー又はその溶液に浸漬
しするか、減圧又は加圧注入法を用いて含浸することが
好ましい。
【0021】次に、上記メチルシロキサンオリゴマーが
含浸した木材を木材が熱分解しない範囲、好ましくは5
0〜110℃で乾燥する。この過程で上記メチルシロキ
サンオリゴマーは、加水分解、続いて重縮合し、リン酸
化物及び/又はホウ素酸化物を含むシリコーンレジン又
はゲルに変化する。なお、加水分解工程は、酸性触媒、
アルカリ性触媒、金属有機酸塩、有機金属化合物等の混
合溶媒を用いてもよい。
含浸した木材を木材が熱分解しない範囲、好ましくは5
0〜110℃で乾燥する。この過程で上記メチルシロキ
サンオリゴマーは、加水分解、続いて重縮合し、リン酸
化物及び/又はホウ素酸化物を含むシリコーンレジン又
はゲルに変化する。なお、加水分解工程は、酸性触媒、
アルカリ性触媒、金属有機酸塩、有機金属化合物等の混
合溶媒を用いてもよい。
【0022】具体的には、上記メチルシロキサンオリゴ
マーを木材に含浸させ、室温で1〜7日程度10〜15
mmHgの減圧下で保持し、液から取り出し、室温下で
1日程度放置した後、50〜110℃で半日〜2日程度
加熱乾燥することが好ましい。
マーを木材に含浸させ、室温で1〜7日程度10〜15
mmHgの減圧下で保持し、液から取り出し、室温下で
1日程度放置した後、50〜110℃で半日〜2日程度
加熱乾燥することが好ましい。
【0023】
【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、耐腐朽性能及び寸法安定
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、耐腐朽性能及び寸法安定
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。
【0024】
【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。
【0025】〔実施例1〕メチルトリメトキシシラン6
1.2g(0.456モル)、ジメチルジメトキシシラ
ン54.0g(0.45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%亜リン
酸水溶液13.7g(亜リン酸として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70%メタノール溶液を
得た。この溶液の初期粘度は2cStで、密閉下40℃
で3カ月保存しても殆んど増粘しなかった。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〕0.45〔(CH3)2SiO〕0.45〔P
O1.5〕0.05〔BO1.5〕0.05 であり、平均重合度は6、末端はメトキシ基と水酸基で
あった。
1.2g(0.456モル)、ジメチルジメトキシシラ
ン54.0g(0.45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%亜リン
酸水溶液13.7g(亜リン酸として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70%メタノール溶液を
得た。この溶液の初期粘度は2cStで、密閉下40℃
で3カ月保存しても殆んど増粘しなかった。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〕0.45〔(CH3)2SiO〕0.45〔P
O1.5〕0.05〔BO1.5〕0.05 であり、平均重合度は6、末端はメトキシ基と水酸基で
あった。
【0026】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たベイツガ辺材(50mm×1
00mm、厚さ1mm)の単板を試験片として用いた。
この試験片の含水率は25%であった。上記オリゴマー
のメタノール溶液中にベイツガの試験片を室温で浸漬
し、150mmHgの減圧下で3日間浸漬処理した。そ
の後、試験片を65℃で24時間、105℃で24時間
加熱処理し、試験片中でのゲルの熟成を行って改質木材
を得た。この改質木材における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(WPG)
は13.3%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、この中に調製した改質木材試験片を投入して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3%が溶出した。この試験片を用い、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
65.8%であったが、溶出試験を行っていない別の試
験片では66.0%であった。また、無処理木材での同
一条件下での残存重量は27%であった。
時間ソックスレー抽出したベイツガ辺材(50mm×1
00mm、厚さ1mm)の単板を試験片として用いた。
この試験片の含水率は25%であった。上記オリゴマー
のメタノール溶液中にベイツガの試験片を室温で浸漬
し、150mmHgの減圧下で3日間浸漬処理した。そ
の後、試験片を65℃で24時間、105℃で24時間
加熱処理し、試験片中でのゲルの熟成を行って改質木材
を得た。この改質木材における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(WPG)
は13.3%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、この中に調製した改質木材試験片を投入して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3%が溶出した。この試験片を用い、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
65.8%であったが、溶出試験を行っていない別の試
験片では66.0%であった。また、無処理木材での同
一条件下での残存重量は27%であった。
【0027】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
出した未処理試験片の絶乾重量(Wu)を求める。次
に、この試験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験片を
投入し、4時間撹拌後、乾燥試験片を取り出し、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
出した未処理試験片の絶乾重量(Wu)を求める。次
に、この試験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験片を
投入し、4時間撹拌後、乾燥試験片を取り出し、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。
【0028】〔実施例2〕メチルトリメトキシシラン1
21.04g(0.89モル)、トリメチルメトキシシ
ラン1.04g(0.01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%
亜リン酸水溶液13.6g(亜リン酸として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70%メタノール
溶液を得た。この溶液の初期粘度は2cStで、密閉下
40℃で3カ月保存しても殆んど増粘しなかった。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1
0%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〕0.89〔(CH3)3SiO0.5〕0.01
〔PO1.5〕0.05〔BO1.5〕0.05 であり、平均重合度は6、末端はメトキシ基と水酸基で
あった。
21.04g(0.89モル)、トリメチルメトキシシ
ラン1.04g(0.01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%
亜リン酸水溶液13.6g(亜リン酸として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70%メタノール
溶液を得た。この溶液の初期粘度は2cStで、密閉下
40℃で3カ月保存しても殆んど増粘しなかった。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1
0%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〕0.89〔(CH3)3SiO0.5〕0.01
〔PO1.5〕0.05〔BO1.5〕0.05 であり、平均重合度は6、末端はメトキシ基と水酸基で
あった。
【0029】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(WPG)は11.1%であった。また、溶出試験で
はシリコーンレジンの6%が溶出した。熱重量測定試験
では、溶出試験後の発炎燃焼後の残存重量は65.5%
であったが、溶出試験を行っていない別の試験片では6
6.0%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(WPG)は11.1%であった。また、溶出試験で
はシリコーンレジンの6%が溶出した。熱重量測定試験
では、溶出試験後の発炎燃焼後の残存重量は65.5%
であったが、溶出試験を行っていない別の試験片では6
6.0%であった。
【0030】〔実施例3〕メチルトリメトキシシラン8
1.6g(0.60モル)、ジメチルジメトキシシラン
36.0g(0.30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1
5g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。この溶液の初期粘度は2cStで、密閉下
40℃で3カ月保存しても殆んど増粘しなかった。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1
0%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〕0.60〔(C
H3)2SiO 〕0.30〔BO1.5〕0.10であり、平均重合
度は6、末端はメトキシ基と水酸基であった。
1.6g(0.60モル)、ジメチルジメトキシシラン
36.0g(0.30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1
5g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。この溶液の初期粘度は2cStで、密閉下
40℃で3カ月保存しても殆んど増粘しなかった。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1
0%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〕0.60〔(C
H3)2SiO 〕0.30〔BO1.5〕0.10であり、平均重合
度は6、末端はメトキシ基と水酸基であった。
【0031】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(WPG)は11.0%であった。また、溶出試験で
はシリコーンレジンの3.5%が溶出した。熱重量測定
試験では、溶出試験後の発炎燃焼後の残存重量は63.
9%であったが、溶出試験を行っていない別の試験片で
は64.0%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(WPG)は11.0%であった。また、溶出試験で
はシリコーンレジンの3.5%が溶出した。熱重量測定
試験では、溶出試験後の発炎燃焼後の残存重量は63.
9%であったが、溶出試験を行っていない別の試験片で
は64.0%であった。
【0032】〔実施例4〕メチルトリメトキシシラン6
8.0g(0.50モル)、ジメチルジメトキシシラン
30.0g(0.25モル)、亜リン酸トリメチル3
1.0g(0.25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60%メ
タノール溶液を得た。この溶液の初期粘度は2cSt
で、密閉下40℃で3カ月保存しても殆んど増粘しなか
った。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〕0.50〔(CH3)2SiO 〕0.25〔P
O1.5〕0.25 であり、平均重合度は6、末端はメトキシ基と水酸基で
あった。
8.0g(0.50モル)、ジメチルジメトキシシラン
30.0g(0.25モル)、亜リン酸トリメチル3
1.0g(0.25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60%メ
タノール溶液を得た。この溶液の初期粘度は2cSt
で、密閉下40℃で3カ月保存しても殆んど増粘しなか
った。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〕0.50〔(CH3)2SiO 〕0.25〔P
O1.5〕0.25 であり、平均重合度は6、末端はメトキシ基と水酸基で
あった。
【0033】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(WPG)は11.3%であった。また、溶出試験で
はシリコーンレジンの5%が溶出した。熱重量測定試験
では、溶出試験後の発炎燃焼後の残存重量は64.5%
であったが、溶出試験を行っていない別の試験片では6
5.0%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(WPG)は11.3%であった。また、溶出試験で
はシリコーンレジンの5%が溶出した。熱重量測定試験
では、溶出試験後の発炎燃焼後の残存重量は64.5%
であったが、溶出試験を行っていない別の試験片では6
5.0%であった。
【0034】〔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、厚さ1mm)の単板を調湿して得られ
た含水率25%の試験片に、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1:1:0.0
1)を減圧下で3日間、室温にて含浸した。その後、試
験片を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
した試験片を投入して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。この試験片
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験片では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、厚さ1mm)の単板を調湿して得られ
た含水率25%の試験片に、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1:1:0.0
1)を減圧下で3日間、室温にて含浸した。その後、試
験片を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
した試験片を投入して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。この試験片
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験片では67%であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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〕x〔(CH3)aSiO(4-a)/2〕y〔MO1.5〕z (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、x,y,zは正数でx+y+z=1であ
り、(x+y):zの平均の比率は99:1〜50:5
0、x:yの平均の比率は99:1〜50:50の範囲
であり、aは2又は3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 |
---|---|---|---|
JP14228796A JP3185664B2 (ja) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | 改質木材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14228796A JP3185664B2 (ja) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | 改質木材の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09300312A JPH09300312A (ja) | 1997-11-25 |
JP3185664B2 true JP3185664B2 (ja) | 2001-07-11 |
Family
ID=15311873
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14228796A Expired - Fee Related JP3185664B2 (ja) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | 改質木材の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3185664B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7192470B2 (en) | 2003-05-27 | 2007-03-20 | Woodholdings Environmental, Inc. | Preservative compositions for materials and method of preserving same |
CA2410988C (en) | 2000-06-06 | 2011-04-12 | Woodholdings Environmental, Inc. | Preservative compositions for wood products |
US7964031B2 (en) | 2000-06-06 | 2011-06-21 | Dow Corning Corporation | Compositions for treating materials and methods of treating same |
US20080276970A1 (en) | 2007-05-09 | 2008-11-13 | John Christopher Cameron | Apparatus and method for treating materials with compositions |
WO2012099719A1 (en) | 2011-01-18 | 2012-07-26 | Dow Corning Corporation | Method for treating substrates with halosilanes |
-
1996
- 1996-05-13 JP JP14228796A patent/JP3185664B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09300312A (ja) | 1997-11-25 |
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