(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホウ酸塩と酸化第二鉄とを含む水溶液中に、多孔質炭素粉末及びゼオライト粉末のいずれか一方と酢酸鉄を加えたことを特徴とする木材保存剤。
【請求項２】
請求項１記載の木材保存剤において、前記ホウ酸塩として八ホウ酸ナトリウム四水和物を１５〜２５質量％、前記酸化第二鉄としてベンガラを０．５〜５質量％、前記多孔質炭素粉末として竹炭粉末を０．５〜３質量％、前記酢酸鉄として竹炭製造時に生成する竹酢液と鉄との反応で得られる竹酢反応液を酢酸鉄換算で０．２〜２質量％それぞれ含有し、残部が水であることを特徴とする木材保存剤。
【請求項３】
請求項１又は２記載の木材保存剤を、木材に浸透させた後に該木材を乾燥させることを特徴とする木材保存処理方法。
【請求項４】
請求項３記載の木材保存処理方法において、前記木材保存剤の前記木材への浸透は、該木材を乾燥させ密閉容器に収容して該密閉容器内を減圧し、該密閉容器内の減圧状態を保持したまま前記木材保存剤を注入し、該木材を該木材保存剤中に浸漬することにより行うことを特徴とする木材保存処理方法。
【請求項５】
請求項４記載の木材保存処理方法において、前記木材を前記木材保存剤中に浸漬した後、該木材保存剤を加圧することを特徴とする木材保存処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、木造建築物において、基礎（土台）に固定される横木や横木に立設される柱として使用する木材を、長期間に亘って保護する（例えば、防虫、防腐、防蟻、防カビ等を行う）ために使用する木材保存剤及びそれを用いた木材保存処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
木造建築物の場合、基礎に固定される横木や横木に立設される柱として使用する木材、外壁材や内壁材として使用する木材に対して、防虫、防腐、及び防カビ等の保護を目的として、種々の合成化学物質を木材保存剤として用いた処理が行われている。しかし、合成化学物質を木材保存剤として使用した場合、人畜に対する安全性や環境に及ぼす影響が指摘され、近年では天然物由来の木材保存剤の使用が試みられている。例えば、特許文献１には、有効成分が植物（具体的にはカワ種に属する植物）に由来する木材保存剤が開示されている。ここで、カワ種に属する植物は、ニューギニアからポリネシア諸島で生育しており、その地下茎は嗜好物として利用されていることから、人畜に対する安全性は高く、環境に悪影響を及ぼすことも少ないとされている。そして、この植物の葉を、必要に応じて裁断、乾燥、粉砕等の処理を施した後、適当な抽出溶媒を用いて抽出し、必要に応じて濾過した後、濃縮することにより得られる抽出物を木材保存剤として使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２０８４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の木材保存剤は、原料となる植物を国外から調達しなければならず、安定して調達することが困難であると共に、調達コストが高くなるという問題がある。また、植物から抽出物を得るには、種々の有機溶媒と専用の抽出装置を使用しなければならず製造コストが高くなると共に、抽出物を取り出した後の残留物の処理を行わねばならないという問題も生じる。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、入手や製造が容易で、人畜に対する安全性と環境に及ぼす影響が少なく、しかも、耐久性を備える（長期間に亘って安定した木材保護作用を有する）木材保存剤及びそれを用いた木材保存処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に沿う第１の発明に係る木材保存剤は、ホウ酸塩と酸化第二鉄とを含む水溶液中に、多孔質炭素粉末及びゼオライト粉末のいずれか一方と酢酸鉄を加えたものである。
【０００７】
第１の発明に係る木材保存剤において、前記ホウ酸塩として八ホウ酸ナトリウム四水和物を１５〜２５質量％、前記酸化第二鉄としてベンガラを０．５〜５質量％、前記多孔質炭素粉末として竹炭粉末を０．５〜３質量％、前記酢酸鉄として竹炭製造時に生成する竹酢液と鉄との反応で得られる竹酢反応液を酢酸鉄換算で０．２〜２質量％それぞれ含有し、残部が水であることが好ましい。
八ホウ酸ナトリウム四水和物、ベンガラ、竹炭粉末、及び竹酢反応液の原料となる竹酢液と鉄は、いずれも従来から利用されている物質で、入手が容易であると共に、人畜に対する安全性、環境に及ぼす影響が低いことが確認されている。
【０００８】
前記目的に沿う第２の発明に係る木材保存処理方法は、第１の発明に係る木材保存剤を、木材に浸透させた後に該木材を乾燥させる。
【０００９】
第２の発明に係る木材保存処理方法において、前記木材保存剤の前記木材への浸透は、該木材を乾燥させ密閉容器に収容して該密閉容器内を減圧し、該密閉容器内の減圧状態を保持したまま前記木材保存剤を注入し、該木材を該木材保存剤中に浸漬することにより行うことが好ましい。
これにより、木材に木材保存剤を容易に浸透させることができる。
【００１０】
第２の発明に係る木材保存処理方法において、前記木材を前記木材保存剤中に浸漬した後、該木材保存剤を加圧することが好ましい。
これにより、木材全体に亘って木材保存剤を短時間で多量に浸透させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明に係る木材保存剤においては、木材保存有効成分であるホウ酸塩及び酸化第二鉄、多孔質炭素粉末、ゼオライト粉末、酢酸鉄は、いずれも入手や製造が容易で、人畜に対する安全性と環境に及ぼす影響が低いことが確認されているので、これらの物質を用いた木材保存剤は、製造が容易で、人畜に対する安全性が高く、環境に及ぼす影響を低くすることができる。
そして、多孔質炭素粉末又はゼオライト粉末は、調湿作用を有するので木材中の湿度を一定に保ち、ホウ酸塩が水分を介して木材から流出するのを防止できる。これにより、ホウ酸塩の防虫作用を長期間に亘って持続させることができる。また、酢酸鉄は酸化第二鉄を木材に定着させる作用を有するので、酸化第二鉄の有する防腐作用を長期間に亘って持続させることができる。これにより、木材を長期間に亘って保護することが可能になる。
【００１２】
第２の発明に係る木材保存処理方法においては、ホウ酸塩と酸化第二鉄とを含む水溶液中に、多孔質炭素粉末及びゼオライト粉末のいずれか一方と酢酸鉄を加えて作製した木材保存剤を、例えば、木材に塗布することにより、又は木材保存剤中に木材を浸漬することにより、木材保存剤を木材に容易に浸透させることができる。
そして、木材保存剤を木材に浸透させた場合、一般に木材の表層側ほど高濃度の木材保存剤が存在することになるので、木材の保護（例えば、防虫、防腐、防カビ等）を効果的に行うことができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
続いて、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
本発明の第１の実施の形態に係る木材保存剤は、ホウ酸塩として八ホウ酸ナトリウム四水和物と酸化第二鉄としてベンガラとを含む水溶液中に、更に多孔質炭素粉末として竹炭粉末並びに酢酸鉄として竹炭製造時に生成する竹酢液と鉄との反応で得られる竹酢反応液を加えたものである。ここで、木材保存剤は、八ホウ酸ナトリウム四水和物を１５〜２５質量％、ベンガラを０．５〜５質量％、竹炭粉末を０．５〜３質量％、竹酢反応液を酢酸鉄換算で０．２〜２質量％それぞれ含有し、残部は水である。このように、木材保存剤が水溶液であるため、木材保存剤を木材に塗布することにより、また、木材保存剤中に木材を浸漬することにより、木材保存剤を木材に容易に浸透させることができる。以下詳細に説明する。
【００１４】
八ホウ酸ナトリウム四水和物は、例えば、害虫（シロアリ、木喰虫等）から木材を保護する防虫作用を発現させるために使用する。ここで、八ホウ酸ナトリウム四水和物の含有率の上限を２５質量％としたのは、室温の水に対して八ホウ酸ナトリウム四水和物を２５質量％を超えて溶解させることができないためである。また、八ホウ酸ナトリウム四水和物の含有率の下限である１５質量％は、シロアリに対する防虫作用の実験から、防虫作用が顕著となる八ホウ酸ナトリウム四水和物の最小含有率が１５質量％であったことから決定した。なお、八ホウ酸ナトリウム四水和物は、防虫作用に加えて、防カビ作用及び防腐作用を有する。
【００１５】
ベンガラは、木材の防腐を図るために使用する。ベンガラの含有率の下限である０．５質量％は、木材に対する防腐作用の実験から、防腐作用が顕著となるベンガラの最小含有率が０．５質量％であったことから決定した。また、ベンガラの含有率の増加に伴って防腐作用も向上するが、５質量％を超えてベンガラを含有させても、防腐作用の顕著な向上は見られないこと、木材の色調が大きく変化することから、ベンガラの含有率の上限値を５質量％とした。ここで、ベンガラは水に溶解せず分散して水中に存在するため、木材に木材保存剤を浸透させた場合、ベンガラは木材中の気孔や木材を構成している繊維の間隙に進入することになる。このため、ベンガラは微粉であることが必要で、平均粒径は１μｍ以下であることが好ましい。なお、ベンガラは、防腐作用に加えて、防水作用び防虫作用を有する。
【００１６】
竹炭粉末は、木材の調湿を図るために使用する。これによって、木材中の湿度上昇が防止され、水溶性の八ホウ酸ナトリウム四水和物が水分を介して木材から流出するのを防止でき、八ホウ酸ナトリウム四水和物の木材に対する防虫作用を長期間に亘って持続させることができる。そして、木材を低湿度化することは、害虫やカビに対して生息環境を悪化させることとなるので、八ホウ酸ナトリウム四水和物の防虫作用及びベンガラの防腐作用を補強することができる。更に、多孔質のため、建材等に含まれる有害化学物質を吸着することもできる。
【００１７】
ここで、調湿効果を高めるには、竹炭粉末の含有率を高めることが必要であるが、竹炭粉末の含有率が高くなると、木材保存剤の有効成分である八ホウ酸ナトリウム四水和物の含有率が低下することになる。このため、一定量の八ホウ酸ナトリウム四水和物と竹炭粉末との混合物中の湿度上昇を抑制するのに必要な竹炭粉末の必要量を実験から求め、その結果に基づいて、木材保存剤中の八ホウ酸ナトリウム四水和物の含有率に対して必要な竹炭粉末含有率を求めた。その結果、竹炭粉末の含有率の下限値は０．５質量％となった。また、３質量％を超えて竹炭粉末を含有させても、湿度上昇の抑制効果に顕著な向上は見られないこと、木材の色調が大きく変化することから、竹炭粉末の含有率の上限値を３質量％とした。
なお、竹炭粉末は、８００〜１０００℃で焼成した竹炭を粉砕したものが好ましい。また、竹炭粉末は木材中の気孔や木材を構成している繊維の間隙に進入することになるので、竹炭粉末の平均粒径は１μｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
酢酸鉄は、ベンガラを木材の繊維に定着させるために使用する。これによって、ベンガラを長期間に亘って木材中に存在させることができ、ベンガラの木材に対する防腐作用を長期間に亘って持続させることができる。なお、木材保存剤を構成するベンガラの含有率から、ベンガラを木材に定着させるのに必要な酢酸鉄の含有率を求めると、０．２〜２質量％となった。
ここで、竹酢反応液には、竹酢液に含まれる酢酸（竹酢酸ともいう）と鉄との反応により生成した酢酸鉄（竹酢酸鉄ともいう）に加えて、竹酢液に含まれていたポリフェノール類やアルコール類等の成分も存在する。このため、竹酢反応液を加えると、ポリフェノール類やアルコール類等の成分が木材に作用して、八ホウ酸ナトリウム四水和物による防虫作用及びベンガラによる防腐作用を更に補強することができる。
【００１９】
木材保存剤は、ホウ酸塩を１５〜２５質量％含有しているので、木材中にホウ酸塩が浸透することにより、木材は難燃性を有するようになる。そして、ホウ酸塩として八ホウ酸ナトリウム四水和物を使用する場合、ホウ酸塩と共に結晶水も木材中に含まれることになり、木材の難燃性を更に向上させることができる。ここで、木材保存剤を構成するベンガラ、竹炭粉末、及び竹酢反応液は、木材に浸透すると木材を着色することになるが、１５〜２５質量％の八ホウ酸ナトリウム四水和物に加えて、ベンガラを０．５質量％程度、竹炭粉末を０．５質量％程度、竹酢反応液を酢酸鉄換算で０．２質量％程度それぞれ含有する木材保存剤では、木材の着色を抑えることができる。従って、１５〜２５質量％の八ホウ酸ナトリウム四水和物と、０．５質量％程度のベンガラと、０．５質量％程度の竹炭粉末と、０．２質量％程度の竹酢反応液とを有する木材保存剤を浸透させた木材では、使用範囲の拡大を図ることが可能になる。
【００２０】
本発明の第２の実施の形態に係る木材保存処理方法は、第１の実施の形態に係る木材保存剤を、木材に浸透させた後にこの木材を乾燥させることにより行う。
先ず、保存しようとする木材（所定の目的に応じて製材された木材、例えば、杉材）を乾燥させる。木材を乾燥させることにより、木材中には表面に連通する気孔が形成されると共に、木材を構成している繊維同士の間に間隙が形成され、木材保存剤が浸透可能な状態となる。
木材保存剤を木材に浸透させる場合、乾燥させた木材を密閉容器に収容し、密閉容器内を減圧する。次いで、密閉容器内の減圧状態を保持したまま、密閉容器内に木材保存剤を注入することにより木材を木材保存剤に浸漬する。木材中の気孔や繊維の間隙に存在していた空気が除去されているため、木材保存剤は木材中に容易に浸透することができ、木材中の気孔や繊維の間隙を充填する。ここで、木材を木材保存剤に浸漬した後、密閉容器内の木材保存剤を木材に加圧注入（例えば、１１〜１３気圧）して一定時間保持する。密閉容器内の木材保存剤を加圧注入することで、木材全体に木材保存剤を短時間で所定量浸透させることができ、木材の難燃性を高めることが可能になる。
【００２１】
木材を木材保存剤に一定時間浸漬した後、密閉容器内から木材保存剤を排出させ、次いで、木材を取り出し乾燥させる。なお、必要に応じて、木材保存剤の木材への浸漬及び乾燥の一連の処理を複数回繰り返す。これにより、木材中の気孔や繊維の間隙に木材保存剤を確実に、かつ多量に浸透させることができる。木材保存剤を木材に浸透させた場合、一般に木材の表層側ほど高濃度の木材保存剤が存在することになるので、木材の保護（例えば、防虫、防腐、防カビ等）を効果的に行うことができる。
更に、木材保存剤を多量に浸透させた場合、含有する八ホウ酸ナトリウム四水和物により木材を難燃性にすることができるので、ベンガラ、竹炭粉末、及び竹酢反応液の含有量を調整して木材の色調変化を抑制することにより、建物の外装材や内装材として有効に使用することが可能になる。
【００２２】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、木材保存剤を木材に浸透させる場合、減圧下に保持した木材を木材保存剤に浸漬し、次いで木材保存剤を加圧したが、木材の材質や厚さに応じて、減圧下に保持した木材を木材保存剤に浸漬することにより、あるいは常圧下で木材を木材保存剤に浸漬することにより行うこともできる。そして、木材保存剤の木材への浸漬及び乾燥の一連の処理を複数回繰り返すこともできる。
更に、木材に、木材保存剤を塗布することにより浸透させることも可能で、木材保存剤の木材への塗布及び乾燥の一連の処理を複数回繰り返すこともできる。
【００２３】
ホウ酸塩として八ホウ酸ナトリウム四水和物を使用したが、八ホウ酸ナトリウム四水和物の水溶液は、オルトホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）4モルとホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７）1モルの混合物を水に溶解させて得られる水溶液と成分的に同等であるため、八ホウ酸ナトリウム四水和物の代わりに、それぞれ所定量のオルトホウ酸とホウ砂を水に溶解させてもよい。
また、ベンガラの代わりに、赤錆を微粉化したものを、竹炭粉末の代わりに、高温焼成で製造した炭を微粉化したもの又はゼオライト粉末を、それぞれ使用することができる。
更に、竹酢反応液の代わりに、酢酸水溶液と鉄との反応液を使用することができる。