(57)【要約】【課題】  難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材の成形用材料とそれを用いて成形した木質部材を提供すること。【解決手段】  木質粉末にホウ素を主成分とする無機粉末を均一に混合した難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材の成形用材料。また、そのような成形用材料を成形型内に充填し圧縮成形して内部に無機粉末を均一に分散させた難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材。【選択図】      図１
2006021419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質粉末にホウ素を主成分とする無機粉末を均一に混合したことを特徴とする難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材の成形用材料。
【請求項２】
樹脂バインダーを混合した請求項１に記載の難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材の成形用材料。
【請求項３】
無機粉末の粒径が１．０〜３００μmである請求項１または２に記載の難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材の成形用材料。
【請求項４】
無機粉末を、無機質材料以外のものに対して５〜１５０ｗｔ％の範囲で添加する請求項１〜３のいずれかに記載の難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材の成形用材料。
【請求項５】
無機粉末は、必須成分であるホウ素と、ナトリウム、アルミニウム、マグネシウムから選択される少なくとも１種類以上の成分で構成される主成分と、アンモニウム塩成分で構成される副成分からなるものである請求項１〜４のいずれかに記載の難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材の成形用材料。
【請求項６】
主成分の含有量は他成分に対して５〜１００重量部、副成分の含有量は主成分に対して１〜２００重量部である請求項１〜５のいずれかに記載の難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材の成形用材料。
【請求項７】
副成分として、硫酸アンモニウムおよび／または硝酸アンモニウムを添加する請求項１〜６のいずれかに記載の難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材の成形用材料。
【請求項８】
無機粉末の主成分であるホウ素、ナトリウム、アルミニウム、マグネシウム成分の供給源が酸化物、水酸化物、またはそれらの塩やガラスである請求項１〜７のいずれかに記載の難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材の成形用材料。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の成形用材料を、成形型内に充填し圧縮成形して内部に無機粉末を均一に分散させたことを特徴とする難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材の成形用材料とそれを用いて成形した木質部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、木材や木質部材に難燃性や防腐性、防虫性、防錆性等を付与する目的で、銅、亜鉛、ヒ素、あるいはフッ素の塩、毒性の高い有機物質などを添加することが行われている。しかしながら、これらの物質を多量に使用することによる環境への影響、人体への毒性が問題とされていた。これに対し、ホウ酸、ホウ砂などのホウ素含有化合物は、前記の化合物に比べ安全性が高く無色・無臭であり、更には、白蟻、ダニ、ゴキブリなどに対する防虫性も併せ持つことなどの利点を有していることから、長年にわたって様々な分野で使用されてきた。
【０００３】
しかしながら、ホウ素含有化合物を木材などに処理するためには、ホウ素を溶解させた水溶液等に、木材自体を含浸して行われなければならず、その木材の大きさに合わせた大型の圧力注入装置が必要となるという問題点があった。一方、圧入装置での処理を行わず木材表面に塗布するのみでは、その表面処理効果による難燃性や防腐性、防虫性、防錆性等は向上するものの、処理表面の層は薄く、その効果の寿命は短いという欠点を有していた。これは、木材の内部構造に起因しており、木材内部には一定方向に配向している導管が存在し、薬剤の木材部材への浸透が非常に困難であるためである。
前記加圧操作は、大気圧である１気圧から20気圧、より望ましくは３から15気圧の範囲で実施されるが、場合によっては更に大きな圧力を加えられることもある。また、減圧操作は、真空圧までの範囲で種々の圧力で実施される。一般的には、より多量に処理液を含浸させるために、これらの加圧操作及び減圧操作を組み合わせて実施されている。
【０００４】
特に木材の場合は、通常用いられる様々な加圧および／または減圧処理方法が使用可能であり、より具体的には充細胞法（ベセル法）、半空細胞法（ローリー法）、複式真空法（ダブルバキューム法）、加減圧交替法（Oscillating Pressure Method）、及びこれらの操作を組み合わせた方法が適用される。また、インサイジング加工法も含浸量を増大させるために適用され、更に、含浸の困難な多孔質物品の前処理としてローラー等を用いる圧縮処理、マイクロ波加熱、凍結処理、蒸煮処理、水蒸気処理、あるいは熱処理を行うことも有効とされている。
【０００５】
そのため、薬剤の浸透・注入を容易にするために、液体のキャリヤーとしてエチレングリコールをホウ素と共に用いる方法（特許文献１）や、ホウ素と４級アンモニウム化合物を共に用いる方法（特許文献２）や、更にはホウ素と揮発性塩基性化合物を共に用いる方法（特許文献３）等が実施されている。
【０００６】
しかしながら、従来法では４級アンモニウム化合物を大量に使用した場合の金属腐食の抑制や、揮発性塩基性化合物や重金属の大量使用による人体・環境への影響の軽減が課題として残されており、また大型の圧入処理の煩雑さから、対象部材の大きさの制限を受けたり、注入処理による木材内部との薬剤濃度に傾斜が発生して、均一処理が困難であることも問題となっていた。
【特許文献１】特公平１−３４７６２号公報
【特許文献２】特公平５−２３１６３号公報
【特許文献３】特開平７−８８８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記のような従来の問題点を解決して、従来のような大型の加圧装置や減圧装置を必要とせず、簡単かつ安価に難燃性、防腐性、防虫性、防錆性等の機能を付加することができる難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材の成形用材料とそれを用いて成形した木質部材を提供することを目的として完成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本発明は、木質粉末にホウ素を主成分とする無機粉末を均一に混合したことを特徴とする難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材の成形用材料と、そのような成形用材料を成形型内に充填し圧縮成形して内部に無機粉末を均一に分散させたことを特徴とする難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材の成形用材料は、木質粉末にホウ素を主成分とする無機粉末を均一に混合したので、従来のような大型の加圧装置や減圧装置を用いなくても、無機粉末を部材中に均一に混合・分散させることができ、難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材を生産することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい形態を示す。
本発明の木質部材の成形用材料は、木質粉末にホウ素を主成分とする無機粉末を均一に混合した点を特徴とする。無機粉末の主成分であるホウ素含有化合物は、ホウ酸（オルトホウ酸）、メタホウ酸、四ホウ酸、八ホウ酸などのホウ素含有化合物、及びこれらのアルカリ金属塩、ホウフッ化銅、テトラフルオロホウ酸銅、あるいは錯体が挙げられる。人体や環境への安全性を考慮する場合は、ホウ酸（オルトホウ酸）、メタホウ酸、四ホウ酸、八ホウ酸などのホウ素含有化合物、及びこれらのアルカリ金属塩が特に望ましい。特に、ガラス化させたホウ素含有粉末でも安全性の面からは有利である。
また、その他の主成分であるナトリウムについては、水酸化物、ハロゲン化物、あるいは炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、シュウ酸塩等があるが、ホウ素との塩でもかまわない。また、アルミニウム、マグネシウムについては水酸化物が好ましい。
【００１１】
また、樹脂バインダーを混合して、成形性を向上させることもできる。樹脂バインダーとしては、例えばアクリル樹脂を用いることができる。その他、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂や、ポリ乳酸などの生分解性樹脂を用いることもできる。
【００１２】
無機粉末の粒径は、１．０〜３００μmが好ましく、特に好ましくは１．０〜５０μmの範囲である。1．０μm未満であると粉末の取扱が困難となり、また３００μmより大きいと他粉末との混合における均一性に劣るためである。
また無機粉末は、無機質材料以外のものに対して５〜１５０ｗｔ％、特に好ましくは１０〜８０ｗｔ％の範囲で添加することが好ましい。５ｗｔ％未満では十分な難燃性、防腐性、防虫性、防錆性等の機能を発揮することが難しく、１５０ｗｔ％より多いと成形性が悪くなるからである。なお、無機質材料以外のものとは、具体的には木質部材や樹脂バインダー、およびその他の無機粉末以外の物質をいう。
【００１３】
無機粉末は、必須成分であるホウ素と、ナトリウム、アルミニウム、マグネシウムから選択される少なくとも１種類以上の成分で構成される主成分と、更にアンモニウム塩成分で構成される副成分からなるものである。
主成分の含有量は他成分に対して５〜１００重量部、副成分の含有量は主成分に対して１〜２００重量部の範囲が好ましい。
【００１４】
なお、副成分としては、硫酸アンモニウムまたは硝酸アンモニウム、あるいは硫酸アンモニウムと硝酸アンモニウムの両方を添加することができる。
また、無機粉末の主成分であるホウ素、ナトリウム、アルミニウム、マグネシウム成分の供給源としては酸化物、水酸化物、またはそれらの塩やガラスである。
【００１５】
無機粉末は使用状況によっては水溶液にすることも可能であり、木質粉末にスプレーして均一にコーティングすることも可能である。また、顆粒もしくは造粒された造粒粉末として調製することもできる。
造粒は、具体的にはマルメ造粒、押し出し造粒、流動造粒、遠心流動造粒等の造粒操作によって達成することができる。水溶液以外で保管する場合、無機粉末組成物が使用前に酸化されることを防ぐため、保存時には密封して外気との接触を避けることが望ましい。
【００１６】
以上のようにして得た成形用材料を、成形型内に充填し圧縮成形して内部に無機粉末を均一に分散させ、難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材を成形することができる。なお、木質粉末との混合処理時の加圧は必要なく、常圧（大気圧）でかまわない。また、成形温度は０〜２００℃、好ましくは５〜１２０℃、より好ましくは１０〜８０℃である。
図１は、本発明の木質部材を成形する工程を示す模式図であり、無機粉末含有の水溶液を木質粉末にスプレーコーティングしたものを乾燥処理した後、圧縮成形型内に充填するか、樹脂バインダーを混合したものを射出成形型内に充填して、通常の成形方法により内部に無機粉末が均一に分散した難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材を成形することができる。
【００１７】
以上の説明からも明らかなように、本発明は木質粉末にホウ素を主成分とする無機粉末を均一に混合した木質部材の成形用材料であり、従来のような大型の加圧装置や減圧装置を用いなくても、無機粉末を部材中に均一に混合・分散させることができ、簡単な圧縮成形法により難燃性、防腐性、防虫性、防錆性に優れた木質部材を安価に生産することができることとなる。
以下に本発明について代表的な実施例を示して具体的に説明する。ただし、これらは単なる例示であって、本発明はこれらに限定されるものでないことは勿論である。
【実施例１】
【００１８】
木材チップを粒径１００ミクロンに粉砕したものを１００ｇ準備し、表１に示す各種の無機粉末と電動ミキサーにて３分間ミキシングした。それぞれの混合粉末は、均一にミキシングされていることが確認できた。
無機粉末の種類によって、多少の差異が発生したが、圧縮成型できる範囲は混合木質粉末に対して２００部以下であることを確認した。但し、成型後の機械的強度を考慮すると、混合無機粉末は木材チップ重量に比較して１００部以下が好ましい。
【００１９】
【表１】
2006021419.tif 000003
【実施例２】
【００２０】
実施例１における無機粉末フィラーを木質粉末に混合し、圧縮プレス成形してテストピースを作成した。得られた木質成形品の難燃性試験を行った結果を、表２に示す。難燃性試験は、ライターにより１０秒間連続で炎を接炎させて着火性を目視で確認した。
【００２１】
【表２】
2006021419.tif 000004
【実施例３】
【００２２】
木質粉末と無機粉末と樹脂バインダーを混合して得られた成形用材料を、実施例２と同様に圧縮プレス成形してテストピースを作成し、難燃性試験を実施した。その結果を表３に示すが、実施例のものは十分に難燃性を有することが確認できた。また、樹脂バインダーを混合した場合は、成形性が向上することも判明した。
なお、混合無機粉末を水溶液に溶解または分散させた溶液を、混合工程の代わりに、あらかじめ木質粉末にスプレー処理（場合によっては乾燥工程含む）することによっても、同様の効果が発揮できることを確認している。
【００２３】
【表３】
2006021419.tif 000005
【実施例４】
【００２４】
実施例２で作成した試験サンプルに鉄釘を打ち付けて、その打ち付け部分の木質部を加傷した後、水分を含浸させて鉄釘の表面腐食を観察した。この結果、表４に示されるように、本発明により得られた木質部材には防錆機能が付与されていることが確認できた。
【００２５】
【表４】
2006021419.tif 000006
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の木質部材を成形する工程を示す模式図である。
【図１】
2006021419.tif 000007