【手続補正書】
【提出日】平成28年7月15日(2016.7.15)
【手続補正１】
【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】
木材の道管或いは仮道管の方向と平行な少なくとも一つの面、及び道管或いは仮道管にほぼ直角の方向に、木材のほぼ全幅にわたって断面がほぼ平行になるように、かつ切込残が生ずるように複数の切込を形成した後に難燃剤を減圧下で含浸させることを特徴とする難燃化木材の製造方法。
【請求項２】
切込残の厚さが１ｍｍ〜木材の厚さの半分、切込の長さが０．１〜２ｍｍであって、２〜５０ｍｍの間隔で複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の難燃化木材の製造方法。
【請求項３】
難燃剤の木材への含浸及び乾燥を複数回繰り返えす工程であって、２回以降の含浸時間が、激しく泡が噴出する期間内であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の難燃化木材の製造方法。
【請求項４】
難燃剤を含浸後に、木材に設けられた切込に、木材に対して接着性を有する樹脂または樹脂を含む混合物を導入するか、または切込が露出した面の一部あるいは全面に、木板、或いは木質あるいは樹脂を主体とした板状またはシート状物を接着させることによって、強度を向上させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の難燃化木材の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の方法により製造されたことを特徴とする難燃化木材。
【請求項６】
難燃剤が、切込が形成された木材の重量の５０％以上の割合で含有されていることを特徴とする請求項５に記載の難燃化木材。
【請求項７】
木材が針葉樹であることを特徴とする請求項５〜請求項６のいずれかに記載の難燃化木材。
【手続補正２】
【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】
【発明の名称】高濃度の難燃剤を含有する難燃化木材およびその製造方法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築材などへの利用を目的とした、高濃度の難燃剤を含有する難燃化木材、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、木造建築は再生可能資源である木材の利用拡大策や建築基準法の改正など国策を背景として強力に推進されるようになった。木造建築の基盤材料である木材は、環境や人にやさしいという天然材料に由来する優れた特性を数多く持つ。いっぽう、木材の特性である可燃性は、建築物の防災上の大きな弱点であり、木材への難燃性や防炎性の付与が重要な技術課題となっている。木材の難燃化法としては木材に難燃性物質や難燃剤を含浸させる方法が一般的である。防災上要求される水準の難燃性を木材に付与するためには、木材の構造中に高濃度の難燃剤を導入・含浸する必要がある。しかし、木材は多孔質で複雑な細孔構造をしており、実用上要求される高いレベルの難燃性の確保に十分な量を効率よく低コストで含浸させることは難しく、幾多の技術的改良が続けられている。
【０００３】
樹木の幹は成長とともに肥厚するが、組織の緻密の程度は成長の段階や季節によって異なる。これらの結果同じ原木であっても中心部から切り出された木材（心材）は周辺部から切り出されたもの（辺材）とは粗密が大きく異なる。また、樹木の成長方向には広葉樹では導管、針葉樹では仮道管が通っている。これらは多数の細胞から構成されており無数の隔壁（壁孔）によって区切られている。大気中に保管された木材ではこれらの壁孔は空気で満たされている。難燃剤溶液を木材の細孔内部まで均等かつ十分に導入するには、これらの壁孔内に滞留している空気を難燃剤溶液によって置換する必要がある。難燃剤溶液の細孔構造への導入は、薄い板材などでは比較的容易であるが、建築材として使われるような太くて長い木材の場合、単純な浸漬処理だけでは細孔構造の内部まで均一に浸透させるのは難しい。特に緻密な細胞構造が形成されている心材では、作業効率が悪いだけでなく、内部まで均一で十分な量の難燃剤を浸透、含浸させるのは困難であった。
【０００４】
多孔質構造内に滞留している空気を効率よく排除する手段として密閉したタンク中で木材を難燃剤溶液中に浸漬し、減圧と加圧を組み合わせて、空気を排除しながら難燃剤溶液の導入を促進する方法や細孔（導管や仮道管）が整列している木口の一端をから吸引する方法（特許文献１）や高温高圧に保ち木材を膨潤させ難燃剤溶液の浸透を促進する方法（特許文献２）、木材を煙処理、遠赤外線処理し、壁孔壁を破壊し難燃剤の浸透を促進する方法（特許文献３）など多くの技術が開発されてきた。これらの動向については、非特許文献１および非特許文献２にも記載されている。
【０００５】
木材への防腐剤、防蟻剤、その他の保存剤の均質な塗布や湿潤を確保する方法として、保存剤の注入処理に先立って木材表面に刺傷や穿孔するいわゆるインサイジング加工が知られている。木材に積極的に難燃剤溶液の含浸を促進する手段として機械的あるいはレーザーなどにより木材に多数の穿孔を設けることによって難燃剤溶液の浸透を促進する方法（特許文献４）が公知となっている。これらの方法については非特許文献１、非特許文献３、非特許文献４にも記載されている。木材表面に刃でくさび型の切込を入れる手法もインサイジング加工の一手法である。しかし、インサイジングは基本的に表面処理の効率化を図る手段であり、本発明方法で目指すような木材の芯部あるいは木材の大部分への薬剤の浸透を目指したものではなかった。
【０００６】
高濃度の難燃剤溶液は粘性が高く、表面張力の高いこともあり、加熱や減圧と吸引の組み合わせだけでは難燃剤の木材内部への導入に長時間を要したり不完全であったりした。また、木材に穿孔を開ける方法は特別の装置を必要手とした。
【０００７】
建築材料は強度や難燃性など機能的な要求、色調や感触などデザイン上の要求、加工のしやすさ、軽量で運搬のしやすさなど作業上の要求など様々な要求仕様をバランスよく満たす必要がある。このような要求に対する対応技術の例としては木材への難燃剤の含浸と同時に無機微粒子や樹脂エマルジョンを多孔質構造中に導入して強度を向上手段による対応が広く実施されている。しかし、従来の難燃化処理法はいずれも木材全体を一様に難燃化することを前提としており、デザイン上の要求や使用場所に合わせた部分的な難燃化に対しての対応はしにくいという難点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平３−１８４８０１号公報
【特許文献２】特開平６−１９９５２８号公報
【特許文献３】特願平５−３０８７２３号公報
【特許文献４】特開平９−２６２８０７号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】今村 祐嗣、木材研究・資料、１巻、１１頁、１９９５年
【非特許文献２】菅原進一、予防時報、２１０巻、３６頁、２００２年
【非特許文献３】石川朝之他、材料、５２巻、３０１頁、２００３年
【非特許文献４】福田聡史他、愛知県産業技術研究所研究報告、１８頁、２０１０年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明方法により解決しようとする第一の課題は、建築材などとして使用される木材、特に辺材などに比べて密度が高い心材や太い木材などへの難燃剤の均一かつ高濃度の難燃剤の含浸処理の効率的で低コストの製造法の開発である。本発明方法により解決しようとする第２の課題は、木造建築を広く普及させる際の大きな障害になっていた、建築基準法その他の法規制への対応を含めて建築木材に要求される強度や難燃性などの機能と、木材固有の木目や感触などのデザイン上の要求を同時に満たす難燃化木材の開発である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は第１の課題を解決するために、木材の道管或いは仮道管の方向とほぼ直行する方向に木材の幅の略半分以上にわたって切込を入れた後に難燃剤を含浸させることを特徴とする手段を提供する。また本発明は第２の課題を解決するために、木材の場所や部分によって切込線の密度や深さ、長さ、幅、形状を設計仕様に対応した形状の切込を設けた上で難燃剤を含浸処理したり、含浸処理後に、切込部分を覆うように木質系材料や樹脂系材料よりなる板やシートを張り付ける、あるいは、切込に樹脂や接着材を導入して補強・改質する手段を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、木材に対して従来よりも大量の難燃剤の均質にかつ効率よく短時間での含浸を可能にする。また、従来実現が難しかった難燃性を含む機能上の要請とデザイン上の要請など複数の建築設計上の要請への対応が同一の木材について可能になる。更に、従来一般的に行われていた加圧工程を省略しても十分な含浸量が達成可能になる。加圧工程を併用すれば含浸量の増加が期待できるが必ずしもその必要は無い。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施態様について説明する。以下には木造建築の内装材・構造材・胴縁・窓枠・化粧板・鏡板などに利用される板状あるいは柱状の木材の難燃化処理を例に説明するが、本発明技術の対象は木造建築に限定されるものではなく、複合材料や他の材料を用いる土木・建築物の一部や家具・調度品・工芸品など、難燃化処理が要求される木材や加工木材に対しても適用可能である。
【００１４】
本発明は、高濃度の難燃剤を木材に含浸処理する際の最大の障害となっている木材の細孔構造中に存在する空気を最も簡単に効率よく排除する手段は、木材の成長方向の細管（導管、仮道管）を仕切っている細孔壁（細孔壁・トールス）の分断であること、その際木材の成長方向と直角の方向（幹）のすべてを切断してしまわずに、その強度、外観、手触りなどの要求仕様に合わせて、分断の程度を適宜調節することにより、実用的な機能、品質を持った難燃化木材をきわめて効率よく、製造できるという事実の発見に基づいている。
【００１５】
本発明で使用する木材の樹種は広葉樹でも針葉樹でもよい。しかし、長尺の木材として木造建築などに広く使われている針葉樹の場合に特に有効である。針葉樹では、仮道管が成長方向に長く整列した状態で伸びており、難燃剤の含浸処理にあたって難燃剤溶液の円滑な浸透を阻害する最大の要因となる細孔壁が多いからである。我が国に大量に産生し有効利用の拡大策が求められている杉も本発明の重要な対象木材である。
【００１６】
本発明でいう切込とは対象とする木材のほぼ全幅にわたって設けられた筋状の溝を指す。切込を入れる手段はのこぎり、その他の刃物などによる機械的手段でも良いしあるいはレーザー、プラズマ、高圧水流などの物理的手段でもよい。切込の形状や大きさは使用目的に対応して幅広く選ぶことができる。また、木材全体を切断してしまわずに切込にとどめることが重要であるが切込残の厚さや形状も目的に合わせて適宜設定できる。その形状の具体例を図１及び図２に示す。
【００１７】
図１は木材の全幅にわたって切込が多数設けられた木材の斜視図である。１は切込、２は木材を示す。図２の（ａ）は、図１の上面図の一部分を、図２の（ｂ）は図１の側面図の一部分を拡大して示したもので、切込の長さ、深さ、間隔が木材の幅に対して誇張されて表示されている。図２において、Ｗは切込の幅、Ｌは切込の長さ、Ｄは切込の深さ、Ｐは切込の間隔である。木材の厚さをＴとした時、切込残の厚さＲはＴ−Ｗである。
【００１８】
以下に述べる難燃剤の含浸処理に際して最も効率に影響するのは切込の長さと切込の密度である。切込の長さは小さい程望ましいが実際には加工機材や加工手段による制約があり、０．１ｍｍ程度が限界である。切込の長さが大きすぎると木材の強度が低下する。切込の密度すなわち切込の間隔は小さい方が含浸処理効率は高くなるが、木材の導管あるいは仮道管の単位長さより小さくしても意味がない。また、単位長さの切込数が多くなるほど木材の強度は低下する。同様に切込残が小さくなるほど強度が低下する。切込は道管・仮道管方向と直角である必要はなく、斜めになっていてもよいが、ほぼ直角であることが現実的である。また、切込の断面はほぼ平行であることが望ましい。切込の形状がクサビ型や波型、円形などであるよりも加工が容易で、木材の強度の保持や補強がしやすいからである。
【００１９】
本発明者は鋭意高濃度難燃剤の含浸処理を繰り返した結果、切込残の厚さが１ｍｍ〜木材の厚さの約半分、切込の幅が０．１−２ｍｍであって、２〜５０ｍｍの間隔で複数設けられていれば、以下の難燃剤溶液の含浸処理や処理した木材の機械強度など実用上特に有用であることが分かった。図３は杉心材の断面が３０ｍｍ角の角材についての長さと含浸量の関係を調べたグラフである。横軸は乾燥日数、縦軸は水を含んだ含浸量である。このグラフから長さが小さいほど含浸量が多く、乾燥時間が短くなることが分かる。
【００２０】
予め切込を入れた木材は難燃剤溶液を含浸・乾燥する工程を経て難燃化処理される。この工程は目標とする難燃剤含浸の程度、難燃剤の種類・濃度などにより、1回でも良いが、複数回に分けてもよい。難燃剤の濃度が高く処理溶液の粘性が高い場合には複数回に分けた方がトータルの処理効率は高くなり均質な難燃化木材が得られる。
【００２１】
本発明者は難燃剤の木材への含浸及び乾燥を複数回繰り返えす工程において、２回以降の含浸時間を、激しく泡が噴出する期間内に調整することにより、高濃度の難燃剤溶液の含浸工程を効率的かつ均質に実施できることを見出した。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は本発明の難燃化木材の具体例の斜視図である。
【図２】図２の（ａ）は本発明の難燃化木材の具体例の上面図の部分拡大図、図２の（ｂ）は本発明の難燃化木材の具体例の側面図の部分拡大図である。
【図３】図３は木材の長さと難燃剤含浸量の関係を示すグラフである。
【図４】図４は含浸回数と難燃剤含浸量の関係を示すグラフである。
【図５】図５は第２回目の減圧含浸時間が短い場合の難燃剤含浸量を示すグラフである。
【図６】図６は切込が有る場合で、第２回目の減圧含浸時間が短い場合の難燃剤含浸量を示すグラフである。
【図７】図７は本発明難燃化木材の他の具体例の側面図である。
【図８】図８は樹種の含浸量への影響を示すグラフである。
【００２３】
図３の結果は、角材の長さ（即ち仮道管方向の長さ）について調べたものであるが、本発明者は仮道管と直角な方向の長さ（厚さと表現した方が現実的であるが、図３の説明と合わせるために長さとした）についても調べた。仮道管と直角方向の長さが０．１５ｍｍ（市販のエゾ松薄経木）、０．３ｍｍ（エゾ松カンナ屑）、１ｍｍ（市販の工作用エゾ松厚経木）の３種の薄板を、難燃剤溶液に浸漬して難燃剤の含浸処理したところ、０．１５ｍｍの薄経木は２時間以内に脱気されて底に沈んだが、０．３ｍｍのカンナ屑及び１ｍｍの厚経木は液面に浮上したままであった。更に含浸処理を続けると、０．３ｍｍのカンナ屑も１０時間以内には底に沈んだ。しかし、１ｍｍの厚経木は数１０時間減圧含浸処理しても、数日間浸漬しても底に沈まなかった。これらの事実から、仮道管と直角方向即ち壁孔と直角方向への脱気は極めて困難であることが判明した。
【００２４】
予め切込を入れた木材は難燃剤溶液を含浸・乾燥する工程を経て難燃化処理される。この工程は目標とする難燃剤含浸の程度、難燃剤の種類・濃度などにより、1回でも良いが、複数回に分けてもよい。難燃剤の濃度が高く処理溶液の粘性が高い場合には複数回に分けた方がトータルの処理効率は高くなり均質な難燃化木材が得られる。
【００２５】
本発明者は難燃剤の木材への含浸及び乾燥を複数回繰り返えす工程において、２回以降の含浸時間を、激しく泡が噴出する期間内に調整することにより、高濃度の難燃剤溶液の含浸工程を効率的かつ均質に実施できることを見出した。複数回の含浸・乾燥工程と記載したが、現実的には殆どの場合２回の工程で十分である。２回でも不十分な場合は３回実施してもよい。２回以降の含浸においては、含浸時間及び木材が難燃剤溶液に浸漬されている時間を必要以上に長くしないことが極めて重要であることを発見した。
【００２６】
図４は、仮道管方向の長さが８０ｍｍ、厚さが５ｍｍの杉辺材に減圧含浸・乾燥工程を３回適用した場合の具体例の結果を示すグラフである。横軸は日数、縦軸は水を含んだ難燃剤含浸量である。３本の曲線は、左端の曲線が１回目の、中央が２回目の、右端が３回目の結果を示す。各曲線の左端のデータは含浸処理直後の水を含んだ含浸量、右端のデータはほぼ乾燥終了後の含浸量を示している。１回目の減圧含浸時間は４２分、非減圧で難燃剤溶液に浸漬されていた時間は２３時間、２回目の減圧含浸時間は７０分、非減圧で難燃剤溶液に浸漬されていた時間は２７時間、３回目の減圧含浸時間は２５分、非減圧で難燃剤溶液に浸漬されていた時間は３時間である。１回目の含浸・乾燥工程後の難燃剤含浸量は２８２ｋｇ／ｍ３、２回目の含浸・乾燥工程後の難燃剤含浸量は３２６ｋｇ／ｍ３、３回目のそれは３１２ｋｇ／ｍ３である。このように含浸・乾燥工程を繰り返しても、含浸量が大幅に増加していない。しかも、３回目では少し減少してしまった。
【００２７】
図５は杉心材の断面が３０ｍｍ角の角材を長さ２０ｍｍに切断したものを、１回含浸処理した結果と、それに加えて２回目として４分間減圧含浸処理した結果をグラフにしたものである。図４では長時間の含浸処理が含浸量を増加させる効果が無いのに、図５では４分間の短時間の減圧含浸処理が大きな効果を有することが判明した。このように２回目以降の工程では、含浸・難燃剤溶液浸漬時間が短いことが重要であることを見出した。減圧含浸・非減圧浸漬時間が長いと、前回に含浸された難燃剤が溶出してしまうのだと推測される。２回目の含浸・浸漬時間は数分以内であることが望ましい。現実には減圧下で含浸を開始すると、初めに激しく泡が噴出し、次第に泡の発生量が少なくなる。完全に泡が発生しなくなるには非常に長い時間が必要である。このように泡が激しく発生する時間が数分である。実際には木材の種類や形状により、泡が激しくでる時間は異なるが、殆ど数分以内であることが見出された。
【００２８】
図６は、杉心材で断面が３０ｍｍ角、長さが８０ｍｍの角材に幅が０．５ｍｍの切込を、切込残が７ｍｍになるように、間隔５．５ｍｍで１２本設けた場合と、設けない場合の含浸量、及び切込を設けたもので２回の含浸・乾燥工程を行なった場合の含浸量を示している。横軸は日数で、縦軸は水を含んだ含浸量である。角材に切込を設けない場合は含浸量が少ないのみならず、乾燥が完了するまでの時間が長くかかることが分かる。また、切込を設けたものの２回目の含浸量が非常に大きくなっていることが分かる。更に、乾燥時間も短くなっていることが分かる。図４の具体例では減圧含浸及び難燃剤溶液に浸漬されていた時間が非常に長いのに対し、図６では２回目のそれは、わずか３分である。
【００２９】
図１のような切込の形成では、切込残の部分が角材の長さ方向に長く伸びているので、この部分への難燃剤の浸透は非常に少なくなる。そこで、図７のように切込を互い違いに設けるのが望ましい具体例の一つである。図７は切込が設けられた角材の側面図である。図７において３は一つの面（上面）から形成された切込、４はその反対の面（下面）から形成された切込である。このように互い違いに切込を設けることにより、角材の長さ方向に仮道管が分断されない連続した部分が無くなり、難燃剤の浸透が促進されるのである。仮道管が分断されずに長く残るのを防ぐためには、切込の深さが木材の厚さの半分以上であることが望ましい。図７のような具体例では、図１のような具体例より機械的強度は低下するので、補強板を貼り付けることが重要である。補強板により、木材本来の美観を出すことも可能である。
【００３０】
図７の具体例では、木材の側面のうち、上下両面から切込を設けた場合を示しているが、紙面に対して直角な面のどちらか、或いは両側から切込を形成してもよい。丸棒の場合は平面が無いので、最初に切込を形成した側に対して反対側、或いはそれに対して直角な側ということになる。必ずしも前述のように４つの面から切込を形成する必要はなく、最初の一つの面に対して任意の角度を有し長さ方向に平行な面からの形成であってもよい。切込を入れる面の選択や切込を入れる部位の範囲、表面に対する角度、深さ、密度などは難燃化木材が使用される部位の構造、防災、デザインなどの設計上の要請や仕様に合わせて適宜選択することができる。木材の長さ方向の全体に切込を設けるのではなく、必要な部分にのみ切込を設けてもよい。切込の間隔も部位によって変えてもよい。
【００３１】
木材に切込を設ける方法としては、バンドソー、ディスクソー等の機械的手段が容易に利用できる。バンドソーは、木材の全幅にわたって切込を設けるのに適している。ディスクソーは木材の全幅に切込を設けることもできるが、木材の幅方向の両端部に切込を小さく入れて、両端部で機械的強度を出すことも可能である。バンドソーやディスクソーを用いる場合は、溝幅が０．４〜０．５ｍｍ程度が下限である。溝幅を更に小さくしたい場合はレーザーで切込を設けるのが望ましい。レーザーを用いれば０．１〜０．２ｍｍ程度の切込を設けることが可能である。レーザーを用いれば、幅方向の両端部に希望の寸法の切込残を設けることが可能である。
【００３２】
木材にディスクソーで切込を形成する場合、ディスクソーが木材の両端部を残すようにして切込を形成すれば、両幅に残った連続部分が機械的強度を有するので、要求仕様に適合するように調製してあれば補強部材を貼り付けなくてもよい。
【００３３】
従来、レーザーやドリル、刃等により穿孔或いはくさび形の切込を設けることは先行技術により知られているが、本発明と従来技術との大きな相違は以下の如くである。従来の穿孔やくさび形切込では、孔や切込のごく近傍で特に仮道管方向には難燃剤溶液の浸透が進むが、横方向（仮道管と直角な方向）には浸透が極めて少ないのである。これは壁孔を通して溶液が浸透しにくいためである。これに対して、本発明では、仮道管を寸断して仮道管と直角方向に長く切込が設けられているので、壁孔を通しての浸透は考えなくてよいのである。
【００３４】
本発明に使われる難燃剤は有機系、無機系、複合系などいずれでも良い。利用可能な有機系難燃剤としては、リン系、ハロゲン系有機系複合型などの有機難燃剤、金属水酸化物、アンチモン系、無機系複合型などの無機系複合型などに分けられる。リン系難燃剤としては モノマー型リン酸エステル、縮合型、反応型リン酸エステル、 赤リン系、 リン酸エステルアミド系など、およびこれらを主体とした複合系難燃剤である公知あるいは新規の難燃剤が挙げられる。塩素系難燃剤としては、脂肪族臭素系、芳香族臭素系、塩素系など、およびこれらを主体とした複合系難燃剤である公知あるいは新規の難燃剤が挙げられる。複合型難燃剤としては、リン系と有機金属化合物、有機・無機の微粒子、フィラー、窒素化合物、シリコーン、その他の難燃助剤との組み合わせが挙げられる。    
【００３５】
難燃剤の溶媒、分散媒も制約はないが、コストや安全性から通常は水あるいは他の補助的溶媒を含む水系溶液が使われる。また溶解状態でも分散状態でもよい。また、難燃剤溶液は難燃剤以外に活性剤、分散安定剤や木材への浸透、密着、接着、補強などを目的とした各種の添加剤を含んでいてもよい。
【００３６】
本発明の実施例、具体例、比較例では主として、木材の難燃化に広く使われているリン・チッソ系難燃化剤のうちでも特に実際に広く使用されているノンネンＯＫ−２０１（丸菱由化工業株式会社製）を用いている。
【００３７】
本発明方法の特徴は高濃度の難燃剤を含有する木材の効率よい製造に適していることである。上述したように、発明方法は難燃剤の種類や含浸処理に使用する難燃剤溶液の濃度に関係なく、木材への浸透を容易にする。しかし高い粘性を示し従来法では木材への均一で効率の良い浸透が難しかった高濃度の難燃剤を含む溶液の含浸に適している。具体的には難燃剤の含有量が木材重量の５０％を超える難燃化木材の製造において特にその特徴が発揮される。
【００３８】
本発明の第２の特徴は難燃剤を含浸後に、木材に設けられた切込に、木材に対して接着性を有する樹脂または樹脂を含む混合物を導入（塗装）するか、または切込が露出した面の一部あるいは全面に、厚さが５ｍｍ前後の木板、或いは木質あるいは樹脂を主体とした板状またはシート状物を接着させることによって、強度を向上させることにある。用途によっては５ｍｍ前後より更に厚い補強板であってもよい。
【００３９】
木材に切込を入れれば難燃剤による含浸処理は効率的に実行できる。同時に切込の存在はその程度にもよるが、切込方向の強度を低下させることは自明である。木造建築であっても、内装材、窓や扉の枠、などに使用する場合には切込のない面を表にしたり、塗装したり、防水性あるいは通気性のフィルムやシートや壁紙などで被覆することで対応できる場合も多い。しかし、木材を構造材などあるレベル以上の強度が要求される場所で使用する場合には、強度の向上を目的とした補強が必要である。
【００４０】
本発明方法では、強度の補強は要求レベルを満たす木板や樹脂、複合材料で切込面を覆うという比較的簡単な作業により実現できる。鋭意検討の結果、木板やベニヤ板、集成材、壁紙なども有効であるが、特にファイバーボード（MDF）は薄くて強度が高く、最も適切な補強材料となり得ることを見出した。MDFは切削加工など取扱いも容易である。
【００４１】
木材の防湿、防水や難燃剤の溶出を防止する手段としては、木材の切込部分や木材全体を塗装する方法が効果的である。このような塗料としては、セラック、漆、カシューオイルなどの天然樹脂塗料、オイルフィニッシュ、油性ワニス、油性調合ペイント、合成樹脂調合ペイント、木材保護着色塗料などの油性塗料、アクリルラッカー、フタル酸樹脂塗料、アミノアルキド樹脂塗料、不飽和ポリエステル樹脂塗料、２液型ポリウレタン樹脂塗料、湿気硬化型ポリウレタン樹脂塗料、UV硬化型塗料、ポリシロキサン系塗料などがあげられる。これらの塗料は必要に応じてエマルジョンタイプのものであってもよいし、粒子状物を含むものでも良い。
【００４２】
他の補強手段としては切込への樹脂などの接着材の導入、あるいは樹脂や複合材料からなる薄板、メッシュ、繊維類を固めた樹脂シートなども有効であり使用する場所の要求仕様に合わせて適宜選択できる。
【００４３】
切込部分の補強に使われる接着剤としては、木造建築材料の製造に使われる水系・溶剤型の溶剤揮散型接着剤、化学反応型接着剤、熱溶融型接着剤から適宜選ぶことができる。たとえば水系接着剤としては、酢酸ビニル樹脂系エマルジョン、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂系エマルジョン、アクリル樹脂系エマルジョン、スチレン・ブタジエンSBR系ラテックスなどがあげられる。化学反応型接着剤としてはエポキシ樹脂系、フェノール樹脂系、ウレタン樹脂系、変性シリコーン樹脂系接着剤などがあげられる。また熱溶融型としては膠や各種ホットメルト型接着剤があげられる。
【００４４】
これらの補強は切込、難燃剤の含浸処理、乾燥後木材に対して実施することでも良いし、施工現場での木材の使用状況に合わせて行うことでも良い。また、あらかじめ単独の木材ごとに個別に補強策を施してもよいし、作業現場で組み立てなど一連の作業を終えた状態で実施することもできる。
【００４５】
本発明方法によって製造された高濃度の難燃剤を含有する補強された木材は、木造建築の縁甲板、階段、鏡板、額縁、鴨居、木摺り、腰板、地板、敷居、筋かい、垂木、天井、格縁、胴縁、床板、柱、梁、間柱、なまこ壁、根太など利用できる。また仕様に合わせて原木、切込、難燃剤、補強材などを適宜選ぶことにより、木造建築や一般建築の構造材や内装材鏡板、化粧板、窓枠、扉材などに幅広く利用できる。さらに、社会的にも木材や木質系複合材料の使用の拡大が検討さている病院や医療施設、高齢者用集合施設などのベッドや椅子テーブルなどや家具、調度品などにも利用できる。
【００４６】
本発明による難燃化木材は、国策として推進されつつある、高層木造住宅や学校などの集合木造住宅など木材の高度利用の促進にあたって効能・効果を発揮するものである。
【００４７】
本発明は広葉樹、針葉樹のどちらにも適用できるが、針葉樹への適用が特に効果が大きい。図８は、針葉樹としてエゾ松（厚さ３ｍｍ）、ヒノキ（厚さ５ｍｍ）、広葉樹としてラワン（厚さ５ｍｍ）、ホオノキ（厚さ５ｍｍ）、の４種について含浸量を測定したグラフである。いずれも長さは８０ｍｍ、幅は１４ｍｍである。減圧含浸の前に２４時間難燃剤溶液に浸漬し、減圧含浸時間は１時間、減圧終了後に２４時間難燃剤溶液に浸漬した結果である。図８から、広葉樹と針葉樹では含浸量に大きな差があり、針葉樹が優れていることが分かる。
【実施例１】
【００４８】
断面が３０ｍｍ角、長さ８０ｍｍの杉心材角材（仮道管方向と長さ方向とが同じ）に、バンドソーを用いて長さ方向とほぼ直角に深さ２４ｍｍ、長さ０．４ｍｍの切込を間隔５ｍｍで１４本形成した。この角材を難燃剤溶液（丸菱油化工業株式会社  ノンネンＯＫ−２０１  ５０％水溶液）入りの真空容器に入れ、浮き上がらないようにステンレス製メッシュを載せて底に沈めた。真空容器の蓋をして直結型油回転真空ポンプ（真空機工株式会社製  Ｇ−５）で３０Ｔｏｒｒ（４×１０３Ｐａ）に減圧した状態で２時間脱気、含浸させた。次いで真空容器から角材を取出し、表面に付着している難燃剤溶液をペーパーナプキンで素早く拭きとった後、重量を測定したところ８６．２ｇであった。含浸後の切込を除いた体積は６８．６ｃｍ３、含浸前の重量が２７．５ｇなので、水を含んだ含浸量は、単位体積当たりに換算すると８５５．７ｋｇ／ｍ３である。この値が図６の切込有り１回のグラフの左端（第１日）のデータである。水を多量に含んだこの角材を温風乾燥で絶乾状態に乾燥したのが第８〜第９日のデータである。この後、自然放置すると、次第に空気中の水分を吸収して気乾状態に落ち着く。第２０日では完全に落ち着いて４０７．４ｋｇ／ｍ３の含浸量になった。含浸前の木材比重は０．４０なので、木材重量に対しては５０．５％の含浸量に相当する。
（比較例１）
【００４９】
実施例１と同じ角材から切り出した長さ８０ｍｍの角材を実施例１と同様にして難燃剤溶液に浸漬し、３０Ｔｏｒｒに減圧して２時間脱気、含浸させた後真空容器から取出し、実施例１と同様に表面に付着している難燃剤溶液を除去した。切込が無いと温風乾燥でも自然乾燥でも、乾燥速度が遅いが、第３０日には完全に気乾状態に落ち着き、その時の含浸量は３３０ｋｇ／ｍ３であった。木材重量に対しては、４５．２％に相当する。この結果を図６の切込なしのグラフが示している。横軸の日数を揃えてプロットされている。
【実施例２】
【００５０】
実施例１で得られた切込有り角材、１回含浸させ気乾状態に乾燥させたものを、再び難燃剤溶液に浸漬し実施例１と同様にして、３分間だけ減圧した後、素早く真空容器から取出し、実施例１と同様に表面に付着している液を除去して重量測定し、温風乾燥と自然乾燥を行なった。横軸の日数を揃えてプロットしたのが図５の切込有り２回のグラフである。真空容器から取出した直後の含浸量が第１回目のそれより小さいにも拘わらず、最終的に気乾状態になった時の含浸量は５４４ｋｇ／ｍ３という驚くべき数値に達した。これは木材重量に対して５７．７％の含有量に相当する。
（比較例２）
【００５１】
比較例１で得られた難燃剤含有の角材を、比較例１と同様にして３分間減圧含浸処理したところ、乾燥後の難燃剤含有量は約３１９ｋｇ／ｍ３であった。単位体積当たり含有量にすると約４４．４％である。このように切込が形成されていない角材では、２回目の短時間含浸処理の効果が極めて小さかった。
【実施例３】
【００５２】
実施例１と同じ杉心材３０ｍｍ角の角材から長さ８０ｍｍの試験片を切り出した。これに図７のように互い違いに切込を設けた。一つの面（上面）に１０ｍｍおきに０．４ｍｍ長の切込を、深さ２４ｍｍにバンドソーを用いて７本形成した。次いで上記と反対側の面（下面）に、上記の切込と互い違いになるように１０ｍｍおきに、長さ０．４ｍｍ、深さ２４ｍｍの切込を８本設けた。この角材を実施例１と同様にして、１時間減圧含浸処理した後、取り出して表面の液をエアガンで除去した。これを４０℃の乾燥箱で絶乾状態に乾燥し、次いで自然乾燥で気乾状態にして難燃剤含浸量を測定したところ、約４２０ｋｇ／ｍ３であった。木材重量に対しては約５１．２％である。
【実施例４】
【００５３】
実施例３で得られた難燃剤含有角材は、機械的強度があまり大きくないので、ハンドリングの際に注意しないと折れる可能性がある。そこで、角材の上面に木工用酢酸ビニル樹脂系エマルジョン型接着剤（ボンドＣＨ１８  コニシ株式会社製）を用いて、厚さ５ｍｍのヒノキ板を接着した。角材の被接着面とヒノキ板の被接着面の両方に、接着剤を均一に塗布した後両者を水平に重ね合わせ、錘を載せて４時間放置、乾燥させた。乾燥後の強度は非常に大きくなり、通常のハンドリングでは全く問題にならない強度であった。
【実施例５】
【００５４】
実施例３で得られたのと同様の角材の、上面と下面の両方に実施例４と同じエポキシ樹脂系接着剤（ボンドクイック３０  コニシ株式会社製）を、切込の内部に行き渡るように塗布した。表面の余分な接着剤を掻き落とした後、自然放置して接着剤を硬化させた。得られたものは非常に強度が大きく、切込を形成しないものと比較して同等以上であった。
【実施例６】
【００５５】
実施例１で得られたものと同様の角材の、全面に塗料（クリエイティブカラースプレークリヤ  株式会社アサヒペン製）をスプレー塗布した。この塗装により、水に濡れても難燃剤の溶出が防止され、また木肌の質感が保たれ、更に切込に充填された塗料により機械的強度が大幅に向上した。
【実施例７】
【００５６】
実施例１で得られたのと同様の角材の、切込が形成された面に、厚さ１ｍｍのＡＢＳ樹脂シートを実施例５と同じエポキシ樹脂系接着剤で接着した。接着剤が部分的に切込にも充填されるので、機械的強度は切込が形成されない場合と同等に向上した。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
高濃度の難燃剤を均質に含有する難燃化木材が効率よく、低コストで製造できる。本発明による高濃度の難燃剤を含有する難燃化木材は、木造建築やその他一般建築物の建設にあたって難燃化された構造材、胴縁材、床材、外装材、内装材、鏡板、化粧板、窓枠、透明部分を有するドアなどの枠、扉材などに使用できる。さらに現在木材など可燃性の材料の使用が認められていない病院や医療施設、高齢者用集合施設などのベッドや椅子テーブルなどや家具、調度品などにも利用できる。高強度化によって、高層木造住宅や学校などの集合木造住宅の構造材料や胴縁、床材などとしても利用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１    切込
２    木材
３    一方の面の切込
４    反対側の面の切込
Ｗ    切込の幅
Ｌ    切込の長さ
Ｄ    切込の深さ
Ｐ    切込の間隔
Ｔ    木材の厚さ