(57)【要約】【課題】難燃剤の溶脱による不燃性能の低下を抑制する。【解決手段】リン酸グアニジン及びリン酸が水に溶解された難燃化薬液であって、リン酸の含有量は、リン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部以下である。【選択図】図１
2018154096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸グアニジン及びリン酸が水に溶解された難燃化薬液であって、
上記リン酸の含有量は、上記リン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部以下であることを特徴とする難燃化薬液。
【請求項２】
請求項１に記載された難燃化薬液において、
上記リン酸の含有量は、上記リン酸グアニジン１００重量部に対して２重量部以上であることを特徴とする難燃化薬液。
【請求項３】
請求項１に記載された難燃化薬液において、
上記リン酸グアニジンと上記リン酸とを合わせた重量濃度は、２０％〜５０％であることを特徴とする難燃化薬液。
【請求項４】
請求項３に記載された難燃化薬液を４０℃〜８０℃に加温し、該加温された薬液を被処理木材に含浸させることを特徴とする不燃木材の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載された不燃木材の製造方法において、
上記被処理木材を収容して含浸処理を行う圧力容器内の圧力を上記加温された薬液の液温に対応する水の飽和蒸気圧よりも高くなるように減ずることを特徴とする不燃木材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難燃化薬液及びそれを用いた不燃木材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、国産の木材の利用拡大等を図るために、例えば、天然木等の木質基材を難燃剤が溶解された難燃化薬液で含浸処理した不燃木材が注目されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、含水率が２０％以下の気乾材たる木材をリン酸系窒化化合物（具体的には、リン酸グアニジン）の水溶液からなる不燃化薬液に浸漬し、その不燃化薬液を木材に浸透させる工程と、その木材を乾燥させる工程とを有する木材の不燃化・準不燃化方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６０５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示された木材の不燃化・準不燃化方法では、リン酸グアニジンにリン酸を添加することにより、リン酸グアニジンを高濃度に溶解した不燃化薬液が得られ、その不燃化薬液に木材を含浸させることができる。しかしながら、リン酸グアニジンに多量のリン酸を添加すると、不燃化薬液（難燃化薬液）を浸透させた木材が吸湿し易くなるので、不燃化薬液（難燃化薬液）に溶解していた難燃剤（リン酸グアニジン）が溶け出すことにより、不燃性能が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、難燃剤の溶脱による不燃性能の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部以下であるようにしたものである。
【０００８】
具体的に本発明に係る難燃化薬液は、リン酸グアニジン及びリン酸が水に溶解された難燃化薬液であって、上記リン酸の含有量は、上記リン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部以下であることを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、リン酸グアニジン及びリン酸が水に溶解された難燃化薬液において、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部以下であるので、難燃化薬液を含浸した木材の吸湿性を抑制することができる。これにより、難燃化薬液を含浸した木材における難燃剤の溶脱を抑制することができるので、リン酸グアニジンの配合により不燃性を向上させながらも、難燃化薬液を含浸した木材において、難燃剤の溶脱を抑制することができ、難燃剤の溶脱による不燃性能の低下を抑制することができる。ここで、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部よりも多い場合には、難燃化薬液を含浸した木材が吸湿し易くなるので、難燃剤の溶脱が発生し易くなる。
【００１０】
上記リン酸の含有量は、上記リン酸グアニジン１００重量部に対して２重量部以上であってもよい。
【００１１】
上記の構成によれば、リン酸グアニジン及びリン酸が水に溶解された難燃化薬液において、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して２重量部〜１５重量部であるので、リン酸グアニジンの配合により所定の不燃性を確保しながらも、難燃化薬液を含浸した木材において、難燃剤の溶脱を抑制することができる。ここで、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して２重量部よりも少ない場合には、難燃剤の溶脱を抑制することができるものの、水に溶解可能なリン酸グアニジンの量が少なくなり、難燃化薬液中のリン酸グアニジンの含有量が少なくなるので、不燃性が低下してしまう。
【００１２】
上記リン酸グアニジンと上記リン酸とを合わせた重量濃度は、２０％〜５０％であってもよい。
【００１３】
上記の構成によれば、難燃化薬液におけるリン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度が２０％〜５０％であるので、所定の不燃性が確保され、含浸処理に適切な難燃化薬液を実現することができる。ここで、難燃化薬液におけるリン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度が２０％よりも低い場合には、難燃化薬液におけるリン酸グアニジン及びリン酸の含有量が少ないので、不燃性が低下してしまう。また、難燃化薬液におけるリン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度が５０％よりも高い場合には、難燃化薬液の温度を上昇させる必要があるものの、難燃化薬液の温度を上昇させると、難燃化薬液の含浸処理時の圧力容器内の圧力を低くすることが困難になるので、含浸処理の作業性が低下してしまう。
【００１４】
上記難燃化薬液を４０℃〜８０℃に加温し、該加温された薬液を被処理木材に含浸させてもよい。
【００１５】
上記の方法によれば、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部以下であり、リン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度が２０％〜５０％である難燃化薬液を４０℃〜８０℃に加温するので、含浸処理時の難燃化薬液における固形分の析出を抑制することができる。
【００１６】
上記被処理木材を収容して含浸処理を行う圧力容器内の圧力を上記加温された薬液の液温に対応する水の飽和蒸気圧よりも高くなるように減じてもよい。
【００１７】
上記の方法によれば、被処理木材を収容して含浸処理を行う圧力容器内を難燃化薬液の液温に対応する水の飽和蒸気圧よりも高くなるように減圧するので、含浸処理を行う際の難燃化薬液の沸騰を抑制することができ、安定した含浸処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部以下であるので、難燃剤の溶脱による不燃性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る難燃化薬液を用いて含浸処理した木材の吸湿性を評価した結果を示すグラフである。
【図２】本発明の実施形態に係る難燃化薬液におけるリン酸グアニジンの析出温度を示す表である。
【図３】本発明の実施形態に係る難燃化薬液を用いて含浸処理する際の圧力容器内の減圧下限を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２１】
本実施形態の難燃化薬液は、リン酸グアニジン及びリン酸が水に溶解された水溶液である。ここで、本実施形態の難燃化薬液に用いるリン酸グアニジンは、ジグアニジン塩のリン酸ジグアニジンである。また、本実施形態の難燃化薬液に用いるリン酸は、液体状のオルトリン酸（Ｈ３ＰＯ４）であるが、オルトリン酸相当量の粉体状の無水リン酸（Ｐ２Ｏ５）を用いてもよい。また、本実施形態の難燃化薬液に用いる水は、特に、制限されるものではないが、イオン交換水、蒸留水、水道水、工業用水等である。
【００２２】
本実施形態の難燃化薬液において、リン酸の含有量は、後述する実験の結果から分かるように、リン酸グアニジン１００重量部に対して２重量部以上１５重量部以下である。ここで、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して２重量部よりも少ない場合には、難燃化薬液を含浸した木材において、難燃剤の溶脱を抑制することができるものの、水に溶解可能なリン酸グアニジンの量が少なくなり、難燃化薬液中のリン酸グアニジンの含有量が少なくなるので、不燃性が低下してしまう。また、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して２重量部よりも少ない場合には、水に溶解可能なリン酸グアニジンの量が少なくなるので、所定量のリン酸グアニジンを水に溶解させるために、溶解させる水の温度を上昇させる必要がある。さらに、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部よりも多い場合には、難燃化薬液を含浸した木材が吸湿し易くなるので、難燃剤の溶脱が発生し易くなる。
【００２３】
本実施形態の難燃化薬液において、リン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度は、後述する実験の結果から分かるように、２０％〜５０％である。ここで、難燃化薬液におけるリン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度が２０％よりも低い場合には、難燃化薬液におけるリン酸グアニジン及びリン酸の含有量が少ないので、不燃性が低下してしまう。また、難燃化薬液におけるリン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度が５０％よりも高い場合には、難燃化薬液の温度を上昇させる必要があるものの、難燃化薬液の温度を上昇させると、含浸処理時の圧力容器内の圧力を低くすることが困難になるので、含浸処理の作業性が低下してしまう。
【００２４】
本実施形態の難燃化薬液は、例えば、所定量のリン酸グアニジン及びリン酸を６０℃程度に加温した水に撹拌しながら加えることにより、製造することができる。
【００２５】
次に、本実施形態の難燃化薬液について具体的に行った実験について説明する。ここで、図１は、本実施形態の難燃化薬液を用いて含浸処理した木材の吸湿性を評価するために、リン酸の含有量と木材の含水率との関係を示したグラフである。また、図２は、本実施形態の難燃化薬液におけるリン酸グアニジンの析出温度を示す表である。また、図３は、本実施形態の難燃化薬液を用いて含浸処理する際の圧力容器内の減圧下限を示す表である。
【００２６】
＜難燃化薬液の調製＞
リン酸グアニジン１００重量部に対してリン酸の含有量が０重量部（実験例１）、２．５重量部（実験例２）、３．７５重量部（実験例３）、５重量部（実験例４）、１０重量部（実験例５）、１５重量部（実験例６）、２０重量部（実験例７）、３０重量部（実験例８）及び５０重量部（実験例９）であると共に、リン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度が４０％である水溶液（難燃化薬液）をそれぞれ調製した。
【００２７】
＜含浸処理＞
真空バッチ式のチャンバに被処理木材（具体的には、１５ｍｍ×１２０ｍｍ×２００ｍｍのスギ材）を投入して、−０．７ａｔｍ程度に１時間程度減圧した。さらに、チャンバ内に上記調製した９種類（実験例１〜９）の難燃化薬液をそれぞれ封入し、１０ａｔｍ程度で１時間程度それぞれ保持して対応する難燃化薬液を木材に含浸させた後、６０℃程度で５日間それぞれ乾燥した。これにより、本実施形態の難燃化薬液を用いて、不燃木材を製造することができる。
【００２８】
＜吸湿性試験＞
上記含浸処理を行った各木材を温度４０℃及び相対湿度９０％に設定された恒温恒湿槽内に入れ、１日後（図１のグラフ中の白抜き丸印「〇」）、３日後（図１のグラフ中の白抜き三角印「△」）、４日後（図１のグラフ中の白抜き四角印「□」）及び１４日後（図１のグラフ中のバツ印「×」）にそれぞれ取り出し重量を測定して、含水率を算出した。
【００２９】
実験結果としては、図１のグラフに示すように、恒温恒湿槽内での何れの放置時間においも、リン酸の含有量が高くなると、含水率が高くなる傾向を確認することができたので、リン酸の含有量が高くなると、吸湿性が高くなると言える。ここで、本実験の中で最も厳しい条件の１４日間の放置時間であっても、リン酸の含有量が１５重量部、すなわち、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部以下であれば、含水率が２０％台に抑えられることが分かった。そして、１４日間の放置時間において、リン酸の含有量が１５重量部を超えると、含水率が３０％を超え、４０％〜５０％程度になってしまうことが分かった。
【００３０】
次に、含浸処理を行う際の難燃化薬液の温度を検討するために行った実験について説明する。
【００３１】
具体的には、リン酸グアニジン１００重量部に対するリン酸の含有量が０重量部、２重量部、５重量部、１０重量部及び１５重量部の５水準であり、リン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度（薬液濃度）が２０％、３０％、４０％及び５０％の４水準である２０種類（＝５水準×４水準）の難燃化薬液を調製して、各難燃化薬液において、固形分が析出する温度を測定した。
【００３２】
実験結果としては、図２に示すように、リン酸グアニジン１００重量部に対するリン酸の含有量が２重量部であり、薬液濃度が５０重量％である（最も固形分が析出し易い）本実施形態の難燃化薬液において、析出温度が６８．５℃であった。そのため、図２の表中の析出温度に１０℃程度加算した４０℃〜８０℃に難燃化薬液を加温することにより、含浸処理の際の難燃化薬液において、固形分の析出を抑制することができると言える。例えば、リン酸グアニジン１００重量部に対するリン酸の含有量が２重量部であり、薬液濃度が３０重量％である難燃化薬液では、３９℃で固形分が析出するので、難燃化薬液を５０℃程度に加温すれば、難燃化薬液を溶解状態に安定して保持することができる。
【００３３】
また、被処理木材を収容して含浸処理を行う圧力容器内の圧力について検討した。
【００３４】
ここで、被処理木材に難燃化薬液を含浸させて、不燃木材を製造するためには、まず、容器内の減圧及び加圧が可能な圧力容器（チャンバ）内に被処理木材を収納し、所定の圧力まで減圧して被処理木材内の導管等に含まれる空気を除去する。その後、所定の圧力に加圧して被処理木材の空隙に難燃化薬液を含浸させる。このとき、被処理木材内に難燃化薬液を効率的に含浸させるためには、できるだけ減圧して被処理木材内の空隙から空気を吸出し、難燃化薬液を注入しなければならないものの、難燃化薬液の液温での飽和蒸気圧よりも低く減圧すると、難燃化薬液が沸騰して、難燃化薬液を正常に注入することができない。そのため、圧力容器内を減圧する際には、難燃化薬液の液温の飽和蒸気圧よりも高くなるようにして圧力容器内の減圧を行う必要がある。
【００３５】
図３の表では、難燃化薬液の液温の飽和蒸気圧に対応する水の飽和蒸気圧と、そのときの減圧下限を示している。なお、図３の表において、減圧下限は、ゲージ圧（大気圧（＝１ａｔｍ）を０として、それ以上を正圧、それ以下を負圧で表す）で示している。ここで、難燃化薬液では、溶解した固形分による沸点上昇により、水よりも沸騰し難くなるので、水の飽和蒸気圧に基づいて減圧下限を設定すれば、難燃化薬液において、確実に沸騰しない減圧下限を設定することができる。したがって、圧力容器内を減圧する際には、難燃化薬液の液温に対応する水の飽和蒸気圧よりも高くなるようにして圧力容器内の減圧を行えばよい。例えば、難燃化薬液の液温が８０℃である場合、対応する水の飽和蒸気圧が０．４７ａｔｍであるので、圧力容器内をゲージ圧が−０．５３ａｔｍ以上になるようにできるだけ減圧することにより、被処理木材に難燃化薬液を効率的に含浸させることができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の難燃化薬液によれば、リン酸グアニジン及びリン酸が水に溶解された難燃化薬液において、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部以下であるので、難燃化薬液を含浸した木材の吸湿性を抑制することができる。これにより、難燃化薬液を含浸した木材における難燃剤の溶脱を抑制することができるので、リン酸グアニジンの配合により不燃性を向上させながらも、難燃化薬液を含浸した木材において、難燃剤の溶脱を抑制することができ、難燃剤の溶脱による不燃性能の低下を抑制することができる。
【００３７】
また、本実施形態の難燃化薬液によれば、リン酸グアニジン及びリン酸が水に溶解された難燃化薬液において、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して２重量部〜１５重量部であるので、リン酸グアニジンの配合により所定の不燃性を確保しながらも、難燃化薬液を含浸した木材において、難燃剤の溶脱を抑制することができる。
【００３８】
また、本実施形態の難燃化薬液によれば、難燃化薬液におけるリン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度が２０％〜５０％であるので、所定の不燃性が確保され、含浸処理に適切な難燃化薬液を実現することができる。
【００３９】
また、本実施形態の難燃化薬液を用いた不燃木材の製造方法によれば、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部以下であり、リン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度が２０％〜５０％である難燃化薬液を４０℃〜８０℃に加温するので、含浸処理時の難燃化薬液における固形分の析出を抑制することができる。
【００４０】
また、本実施形態の難燃化薬液を用いた不燃木材の製造方法によれば、被処理木材を収容して含浸処理を行う圧力容器内を難燃化薬液の液温に対応する水の飽和蒸気圧よりも高くなるように減圧するので、含浸処理を行う際の難燃化薬液の沸騰を抑制することができ、安定した含浸処理を行うことができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、リン酸グアニジン及びリン酸が水に溶解された難燃化薬液を例示したが、本発明は、リン酸グアニジン及びリン酸の以外に他の助剤が溶解された難燃化薬液にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上説明したように、本発明は、不燃木材において、難燃剤の溶脱による不燃性能の低下を抑制することができるので、極めて有用である。
【図１】
2018154096.tif 000003
【図２】
2018154096.tif 000004
【図３】
2018154096.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月15日(2017.9.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難燃化薬液を用いた不燃木材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、国産の木材の利用拡大等を図るために、例えば、天然木等の木質基材を難燃剤が溶解された難燃化薬液で含浸処理した不燃木材が注目されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、含水率が２０％以下の気乾材たる木材をリン酸系窒化化合物（具体的には、リン酸グアニジン）の水溶液からなる不燃化薬液に浸漬し、その不燃化薬液を木材に浸透させる工程と、その木材を乾燥させる工程とを有する木材の不燃化・準不燃化方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６０５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示された木材の不燃化・準不燃化方法では、リン酸グアニジンにリン酸を添加することにより、リン酸グアニジンを高濃度に溶解した不燃化薬液が得られ、その不燃化薬液に木材を含浸させることができる。しかしながら、リン酸グアニジンに多量のリン酸を添加すると、不燃化薬液（難燃化薬液）を浸透させた木材が吸湿し易くなるので、不燃化薬液（難燃化薬液）に溶解していた難燃剤（リン酸グアニジン）が溶け出すことにより、不燃性能が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、難燃剤の溶脱による不燃性能の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る不燃木材の製造方法は、リン酸グアニジン及びリン酸が水に溶解された難燃化薬液を被処理木材に含浸させて不燃木材を製造する不燃木材の製造方法であって、上記リン酸の含有量が上記リン酸グアニジン１００重量部に対して２重量部以上１５重量部以下で、上記リン酸グアニジンと上記リン酸とを合わせた重量濃度が２０％〜５０％である難燃化薬液を調製し、上記調製された難燃化薬液を４０℃〜８０℃に加温し、上記被処理木材が収容された圧力容器内を所定の圧力に加圧して上記被処理木材に上記加温された難燃化薬液を含浸させる加圧処理の前に、上記圧力容器内の圧力を上記加温された難燃化薬液の液温に対応する水の飽和蒸気圧よりも高い状態を維持したまま減ずる減圧処理を行うことを特徴とする。
【０００８】
上記の製造方法によれば、被処理木材に含浸させるリン酸グアニジン及びリン酸が水に溶解された難燃化薬液において、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部以下であるので、難燃化薬液を含浸した木材の吸湿性を抑制することができる。これにより、難燃化薬液を含浸した木材における難燃剤の溶脱を抑制することができるので、リン酸グアニジンの配合により不燃性を向上させながらも、難燃化薬液を含浸した木材において、難燃剤の溶脱を抑制することができ、難燃剤の溶脱による不燃性能の低下を抑制することができる。ここで、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部よりも多い場合には、難燃化薬液を含浸した木材が吸湿し易くなるので、難燃剤の溶脱が発生し易くなる。
【０００９】
また、上記の製造方法によれば、被処理木材に含浸させるリン酸グアニジン及びリン酸が水に溶解された難燃化薬液において、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して２重量部〜１５重量部であるので、リン酸グアニジンの配合により所定の不燃性を確保しながらも、難燃化薬液を含浸した木材において、難燃剤の溶脱を抑制することができる。ここで、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して２重量部よりも少ない場合には、難燃剤の溶脱を抑制することができるものの、水に溶解可能なリン酸グアニジンの量が少なくなり、難燃化薬液中のリン酸グアニジンの含有量が少なくなるので、不燃性が低下してしまう。
【００１０】
また、上記の製造方法によれば、被処理木材に含浸させる難燃化薬液におけるリン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度が２０％〜５０％であるので、所定の不燃性が確保され、含浸処理に適切な難燃化薬液を実現することができる。ここで、難燃化薬液におけるリン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度が２０％よりも低い場合には、難燃化薬液におけるリン酸グアニジン及びリン酸の含有量が少ないので、不燃性が低下してしまう。また、難燃化薬液におけるリン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度が５０％よりも高い場合には、難燃化薬液の温度を上昇させる必要があるものの、難燃化薬液の温度を上昇させると、難燃化薬液の含浸処理時の圧力容器内の圧力を低くすることが困難になるので、含浸処理の作業性が低下してしまう。
【００１１】
また、上記の製造方法によれば、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部以下であり、リン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度が２０％〜５０％である難燃化薬液を４０℃〜８０℃に加温するので、含浸処理時の難燃化薬液における固形分の析出を抑制することができる。
【００１２】
また、上記の製造方法によれば、被処理木材を収容して含浸処理を行う圧力容器内を難燃化薬液の液温に対応する水の飽和蒸気圧よりも高い状態を維持したまま減圧するので、含浸処理を行う際の難燃化薬液の沸騰を抑制することができ、安定した含浸処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、被処理木材に含浸させる難燃化薬液におけるリン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部以下であるので、難燃剤の溶脱による不燃性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る難燃化薬液を用いて含浸処理した木材の吸湿性を評価した結果を示すグラフである。
【図２】本発明の実施形態に係る難燃化薬液におけるリン酸グアニジンの析出温度を示す表である。
【図３】本発明の実施形態に係る難燃化薬液を用いて含浸処理する際の圧力容器内の減圧下限を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１６】
本実施形態の難燃化薬液は、リン酸グアニジン及びリン酸が水に溶解された水溶液である。ここで、本実施形態の難燃化薬液に用いるリン酸グアニジンは、ジグアニジン塩のリン酸ジグアニジンである。また、本実施形態の難燃化薬液に用いるリン酸は、液体状のオルトリン酸（Ｈ３ＰＯ４）であるが、オルトリン酸相当量の粉体状の無水リン酸（Ｐ２Ｏ５）を用いてもよい。また、本実施形態の難燃化薬液に用いる水は、特に、制限されるものではないが、イオン交換水、蒸留水、水道水、工業用水等である。
【００１７】
本実施形態の難燃化薬液において、リン酸の含有量は、後述する実験の結果から分かるように、リン酸グアニジン１００重量部に対して２重量部以上１５重量部以下である。ここで、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して２重量部よりも少ない場合には、難燃化薬液を含浸した木材において、難燃剤の溶脱を抑制することができるものの、水に溶解可能なリン酸グアニジンの量が少なくなり、難燃化薬液中のリン酸グアニジンの含有量が少なくなるので、不燃性が低下してしまう。また、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して２重量部よりも少ない場合には、水に溶解可能なリン酸グアニジンの量が少なくなるので、所定量のリン酸グアニジンを水に溶解させるために、溶解させる水の温度を上昇させる必要がある。さらに、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部よりも多い場合には、難燃化薬液を含浸した木材が吸湿し易くなるので、難燃剤の溶脱が発生し易くなる。
【００１８】
本実施形態の難燃化薬液において、リン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度は、後述する実験の結果から分かるように、２０％〜５０％である。ここで、難燃化薬液におけるリン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度が２０％よりも低い場合には、難燃化薬液におけるリン酸グアニジン及びリン酸の含有量が少ないので、不燃性が低下してしまう。また、難燃化薬液におけるリン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度が５０％よりも高い場合には、難燃化薬液の温度を上昇させる必要があるものの、難燃化薬液の温度を上昇させると、含浸処理時の圧力容器内の圧力を低くすることが困難になるので、含浸処理の作業性が低下してしまう。
【００１９】
本実施形態の難燃化薬液は、例えば、所定量のリン酸グアニジン及びリン酸を６０℃程度に加温した水に撹拌しながら加えることにより、製造することができる。
【００２０】
次に、本実施形態の難燃化薬液について具体的に行った実験について説明する。ここで、図１は、本実施形態の難燃化薬液を用いて含浸処理した木材の吸湿性を評価するために、リン酸の含有量と木材の含水率との関係を示したグラフである。また、図２は、本実施形態の難燃化薬液におけるリン酸グアニジンの析出温度を示す表である。また、図３は、本実施形態の難燃化薬液を用いて含浸処理する際の圧力容器内の減圧下限を示す表である。
【００２１】
＜難燃化薬液の調製＞
リン酸グアニジン１００重量部に対してリン酸の含有量が０重量部（実験例１）、２．５重量部（実験例２）、３．７５重量部（実験例３）、５重量部（実験例４）、１０重量部（実験例５）、１５重量部（実験例６）、２０重量部（実験例７）、３０重量部（実験例８）及び５０重量部（実験例９）であると共に、リン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度が４０％である水溶液（難燃化薬液）をそれぞれ調製した。
【００２２】
＜含浸処理＞
真空バッチ式のチャンバに被処理木材（具体的には、１５ｍｍ×１２０ｍｍ×２００ｍｍのスギ材）を投入して、−０．７ａｔｍ程度に１時間程度減圧した。さらに、チャンバ内に上記調製した９種類（実験例１〜９）の難燃化薬液をそれぞれ封入し、１０ａｔｍ程度で１時間程度それぞれ保持して対応する難燃化薬液を木材に含浸させた後、６０℃程度で５日間それぞれ乾燥した。これにより、本実施形態の難燃化薬液を用いて、不燃木材を製造することができる。
【００２３】
＜吸湿性試験＞
上記含浸処理を行った各木材を温度４０℃及び相対湿度９０％に設定された恒温恒湿槽内に入れ、１日後（図１のグラフ中の白抜き丸印「〇」）、３日後（図１のグラフ中の白抜き三角印「△」）、４日後（図１のグラフ中の白抜き四角印「□」）及び１４日後（図１のグラフ中のバツ印「×」）にそれぞれ取り出し重量を測定して、含水率を算出した。
【００２４】
実験結果としては、図１のグラフに示すように、恒温恒湿槽内での何れの放置時間においも、リン酸の含有量が高くなると、含水率が高くなる傾向を確認することができたので、リン酸の含有量が高くなると、吸湿性が高くなると言える。ここで、本実験の中で最も厳しい条件の１４日間の放置時間であっても、リン酸の含有量が１５重量部、すなわち、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部以下であれば、含水率が２０％台に抑えられることが分かった。そして、１４日間の放置時間において、リン酸の含有量が１５重量部を超えると、含水率が３０％を超え、４０％〜５０％程度になってしまうことが分かった。
【００２５】
次に、含浸処理を行う際の難燃化薬液の温度を検討するために行った実験について説明する。
【００２６】
具体的には、リン酸グアニジン１００重量部に対するリン酸の含有量が０重量部、２重量部、５重量部、１０重量部及び１５重量部の５水準であり、リン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度（薬液濃度）が２０％、３０％、４０％及び５０％の４水準である２０種類（＝５水準×４水準）の難燃化薬液を調製して、各難燃化薬液において、固形分が析出する温度を測定した。
【００２７】
実験結果としては、図２に示すように、リン酸グアニジン１００重量部に対するリン酸の含有量が２重量部であり、薬液濃度が５０重量％である（最も固形分が析出し易い）本実施形態の難燃化薬液において、析出温度が６８．５℃であった。そのため、図２の表中の析出温度に１０℃程度加算した４０℃〜８０℃に難燃化薬液を加温することにより、含浸処理の際の難燃化薬液において、固形分の析出を抑制することができると言える。例えば、リン酸グアニジン１００重量部に対するリン酸の含有量が２重量部であり、薬液濃度が３０重量％である難燃化薬液では、３９℃で固形分が析出するので、難燃化薬液を５０℃程度に加温すれば、難燃化薬液を溶解状態に安定して保持することができる。
【００２８】
また、被処理木材を収容して含浸処理を行う圧力容器内の圧力について検討した。
【００２９】
ここで、被処理木材に難燃化薬液を含浸させて、不燃木材を製造するためには、まず、容器内の減圧及び加圧が可能な圧力容器（チャンバ）内に被処理木材を収納し、所定の圧力まで減圧して被処理木材内の導管等に含まれる空気を除去する。その後、所定の圧力に加圧して被処理木材の空隙に難燃化薬液を含浸させる。このとき、被処理木材内に難燃化薬液を効率的に含浸させるためには、できるだけ減圧して被処理木材内の空隙から空気を吸出し、難燃化薬液を注入しなければならないものの、難燃化薬液の液温での飽和蒸気圧よりも低く減圧すると、難燃化薬液が沸騰して、難燃化薬液を正常に注入することができない。そのため、圧力容器内を減圧する際には、難燃化薬液の液温の飽和蒸気圧よりも高くなるようにして圧力容器内の減圧を行う必要がある。
【００３０】
図３の表では、難燃化薬液の液温の飽和蒸気圧に対応する水の飽和蒸気圧と、そのときの減圧下限を示している。なお、図３の表において、減圧下限は、ゲージ圧（大気圧（＝１ａｔｍ）を０として、それ以上を正圧、それ以下を負圧で表す）で示している。ここで、難燃化薬液では、溶解した固形分による沸点上昇により、水よりも沸騰し難くなるので、水の飽和蒸気圧に基づいて減圧下限を設定すれば、難燃化薬液において、確実に沸騰しない減圧下限を設定することができる。したがって、圧力容器内を減圧する際には、難燃化薬液の液温に対応する水の飽和蒸気圧よりも高くなるようにして圧力容器内の減圧を行えばよい。例えば、難燃化薬液の液温が８０℃である場合、対応する水の飽和蒸気圧が０．４７ａｔｍであるので、圧力容器内をゲージ圧が−０．５３ａｔｍ以上になるようにできるだけ減圧することにより、被処理木材に難燃化薬液を効率的に含浸させることができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態の難燃化薬液によれば、リン酸グアニジン及びリン酸が水に溶解された難燃化薬液において、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部以下であるので、難燃化薬液を含浸した木材の吸湿性を抑制することができる。これにより、難燃化薬液を含浸した木材における難燃剤の溶脱を抑制することができるので、リン酸グアニジンの配合により不燃性を向上させながらも、難燃化薬液を含浸した木材において、難燃剤の溶脱を抑制することができ、難燃剤の溶脱による不燃性能の低下を抑制することができる。
【００３２】
また、本実施形態の難燃化薬液によれば、リン酸グアニジン及びリン酸が水に溶解された難燃化薬液において、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して２重量部〜１５重量部であるので、リン酸グアニジンの配合により所定の不燃性を確保しながらも、難燃化薬液を含浸した木材において、難燃剤の溶脱を抑制することができる。
【００３３】
また、本実施形態の難燃化薬液によれば、難燃化薬液におけるリン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度が２０％〜５０％であるので、所定の不燃性が確保され、含浸処理に適切な難燃化薬液を実現することができる。
【００３４】
また、本実施形態の難燃化薬液を用いた不燃木材の製造方法によれば、リン酸の含有量がリン酸グアニジン１００重量部に対して１５重量部以下であり、リン酸グアニジンとリン酸とを合わせた重量濃度が２０％〜５０％である難燃化薬液を４０℃〜８０℃に加温するので、含浸処理時の難燃化薬液における固形分の析出を抑制することができる。
【００３５】
また、本実施形態の難燃化薬液を用いた不燃木材の製造方法によれば、被処理木材を収容して含浸処理を行う圧力容器内を難燃化薬液の液温に対応する水の飽和蒸気圧よりも高くなるように減圧するので、含浸処理を行う際の難燃化薬液の沸騰を抑制することができ、安定した含浸処理を行うことができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、リン酸グアニジン及びリン酸が水に溶解された難燃化薬液を例示したが、本発明は、リン酸グアニジン及びリン酸の以外に他の助剤が溶解された難燃化薬液にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上説明したように、本発明は、不燃木材において、難燃剤の溶脱による不燃性能の低下を抑制することができるので、極めて有用である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸グアニジン及びリン酸が水に溶解された難燃化薬液を被処理木材に含浸させて不燃木材を製造する不燃木材の製造方法であって、
上記リン酸の含有量が上記リン酸グアニジン１００重量部に対して２重量部以上１５重量部以下で、上記リン酸グアニジンと上記リン酸とを合わせた重量濃度が２０％〜５０％である難燃化薬液を調製し、
上記調製された難燃化薬液を４０℃〜８０℃に加温し、
上記被処理木材が収容された圧力容器内を所定の圧力に加圧して上記被処理木材に上記加温された難燃化薬液を含浸させる加圧処理の前に、上記圧力容器内の圧力を上記加温された難燃化薬液の液温に対応する水の飽和蒸気圧よりも高い状態を維持したまま減ずる減圧処理を行う
ことを特徴とする不燃木材の製造方法。