(57)【要約】【課題】  ホウ酸、ホウ砂を原料として、ホウ酸ナトリウムを高濃度に含有し、室温で安定な中性の水溶液を簡便な方法で製造し、木材、紙、織布および不織布を防火・耐火・不燃材料とする技術を提供することを課題とする。【解決手段】  水１００部に対して、キレート化剤または界面活性剤を含まないで、ホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）のｘ部とホウ砂（Ｎａ2Ｂ4Ｏ7・１０Ｈ2Ｏ）のｙ部（但し、ｘ＜３５、ｙ＜４０、０＜ｘ＜ｙ＋５）とを、ホウ素換算で２．５ｍｏｌ／ｋｇ以上含むことを特徴とする、室温で安定なホウ素化合物の水溶液により、上記の課題を解決する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水１００部に対して、キレート化剤または界面活性剤を含まないで、ホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）のｘ部とホウ砂（Ｎａ2Ｂ4Ｏ7・１０Ｈ2Ｏ）のｙ部（但し、ｘ＜３５、ｙ＜４０、０＜ｘ＜ｙ＋５）とを、ホウ素換算で２．５ｍｏｌ／ｋｇ以上含むことを特徴とする、室温で安定なホウ素化合物の水溶液。
【請求項２】
ホウ素化合物の水溶液が、ラマンスペクトルにおいて、８８０±１５０ｃｍ-1にピークを有している請求項１に記載の水溶液。
【請求項３】
ホウ素化合物の水溶液を蒸発乾固した粉末が、粉末Ｘ線回折（ＣｕＫα線１．５４１８Å）において、２θ＝２７．８±１．２および４５．７±１．２にピークを有している請求項１または２に記載の水溶液。
【請求項４】
リン酸またはリン酸塩をさらに含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の水溶液。
【請求項５】
水１００部に対して、ホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）のｘ部とホウ砂（Ｎａ2Ｂ4Ｏ7・１０Ｈ2Ｏ）のｙ部（但し、ｘ＜３５、ｙ＜４０、０＜ｘ＜ｙ＋５）とを添加し、加熱して溶解せしめ、次に室温まで冷却することにより、室温で安定なホウ素化合物の水溶液を得ることを特徴とするホウ素化合物の水溶液の製造方法。
【請求項６】
加熱が７０〜９０℃で行われる請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の水溶液を含むことを特徴とする液状の防火・耐火・不燃組成物。
【請求項８】
請求項７に記載の液状の防火・耐火・不燃組成物を、木材、紙、織布および不織布から選択される対象物に含浸または噴霧し、対象物の１ｋｇ当り１００ｇ以上の防火・耐火・不燃組成物を対象物に含ませ、次に乾燥させることにより得られることを特徴とする防火・耐火・不燃材料。
【請求項９】
含浸が０．５Ｎ／ｍｍ2以上の加圧下で行われる請求項８に記載の防火・耐火・不燃材料。
【請求項１０】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の水溶液を蒸発乾固して得られることを特徴とする粉末状の防火・耐火・不燃組成物。
【請求項１１】
蒸発乾固がスプレードライ法により行われる請求項１０に記載の粉末状の防火・耐火・不燃組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室温で安定なホウ素化合物の水溶液、その製造方法およびその用途に関する。さらに詳しくは、本発明は、木材、紙、織布および不織布の防火、耐火、不燃化に好適に用いられる、ホウ素化合物を高濃度に含有する防火・耐火・不燃組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）、ホウ砂（四ホウ酸ナトリウム十水和物、Ｎａ2Ｂ4Ｏ7・１０Ｈ2Ｏ）は古くから木材の防火剤として利用されてきた。例えば、石原茂久，「木材防火剤としてのホウ素とその化合物」，木材保存，社団法人日本木材保存協会，１９８９年，第１５巻，第６号，ｐ．２４８−２６０（非特許文献１）に詳説されているように、ホウ素化合物は木材などのセルロース系材料の燃焼抑制剤として１９世紀前半から既に検討されている。コストや入手の容易性からホウ酸、ホウ砂が防火剤として検討されることが多く、これらは木材や木質材料の発炎燃焼と赤熱燃焼を抑制する効果のあることが報告されている。
しかしながら、表１に示すように、ホウ酸、ホウ砂は、水に対する溶解度（水１００ｇに対する溶解量ｇ）が低いという問題があった。
【０００３】
【表１】
2005112700.tif 000002
【０００４】
ホウ酸、ホウ砂の溶解度は、冷水に対するよりも熱水に対して比較的高いものの、２０℃でホウ酸、ホウ砂の両方を水に溶解させたところで、その濃度は無水塩換算で７重量％程度にしかならず、木材の燃焼を抑制するだけの量を水溶液として木材や木質材料に注入することは困難である。ホウ酸、ホウ砂を熱水に溶解させて木材や木質材料に注入する場合には、操作性が悪く、高温では木材に水溶液が浸透しにくい傾向があり、しかも材料表面にホウ酸やホウ砂の結晶が析出するなどの問題がある。
【０００５】
２０℃で最も高い溶解度を示すホウ酸ナトリウム塩はＮａ2Ｏ・Ｂ2Ｏ3・８Ｈ2Ｏであり、その溶解度は無水塩換算で２０．０重量％である。すなわち、これまで無水塩換算で１６．７重量％以上（ホウ素換算で２．５ｍｏｌ／ｋｇ以上）のホウ酸ナトリウム塩を含有する室温の水溶液は知られておらず、その調製方法も知られていなかった。また、このホウ酸ナトリウム塩は天然由来のホウ酸、ホウ砂から固相反応により合成されるが、その調製は簡便ではない。
【０００６】
特開平８−７３２１２号公報（特許文献１）には、金属イオン封鎖剤（キレート化剤またはキレート剤）の水溶液あるいは湿潤浸透性界面活性剤の水溶液のいずれかに、ホウ酸化合物を常温で５ｇ／水１００ｇに相当する溶解度以上になるように混合し、この混合物を６０℃以上に水熱反応せしめて得られる高濃度ホウ酸化合物が開示されている。また、この公報には、ホウ酸、ホウ砂の溶解は、キレート化剤や界面活性剤によるイオンミセル化・会合が関与していると考えられると記載されている。しかしながら、キレート化剤や界面活性剤などの有機化合物の非存在下、すなわち無機化合物のみの高濃度ホウ素化合物の水溶液は知られていなかった。
【０００７】
他方、木材を使用した建築物は落ち着いた雰囲気を醸し出すことから、近年、その需要が増大している。特に建築基準法で不燃が求められる高層建築や地下用建築物では、これまで木材の使用が認可されなかったが、不燃木材の開発により認可されるようになり、その需要が飛躍的に増大している。このような背景のもと、より高濃度の無機成分を含有する不燃液を、より簡便な方法により低コストで製造することが強く求められている。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−７３２１２号公報
【非特許文献１】石原茂久，「木材防火剤としてのホウ素とその化合物」，木材保存，社団法人日本木材保存協会，１９８９年，第１５巻，第６号，ｐ．２４８−２６０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、ホウ酸、ホウ砂を原料として、ホウ酸ナトリウムを高濃度に含有し、室温で安定な中性の水溶液を簡便な方法で製造し、木材、紙、織布および不織布を防火・耐火・不燃材料とする技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かくして、本発明によれば、水１００部に対して、キレート化剤または界面活性剤を含まないで、ホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）のｘ部とホウ砂（Ｎａ2Ｂ4Ｏ7・１０Ｈ2Ｏ）のｙ部（但し、ｘ＜３５、ｙ＜４０、０＜ｘ＜ｙ＋５）とを、ホウ素換算で２．５ｍｏｌ／ｋｇ以上含むことを特徴とする、室温で安定なホウ素化合物の水溶液が提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、水１００部に対して、ホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）のｘ部とホウ砂（Ｎａ2Ｂ4Ｏ7・１０Ｈ2Ｏ）のｙ部（但し、ｘ＜３５、ｙ＜４０、０＜ｘ＜ｙ＋５）とを添加し、加熱して溶解せしめ、次に室温まで冷却することにより、室温で安定なホウ素化合物の水溶液を得ることを特徴とするホウ素化合物の水溶液の製造方法が提供される。
【００１２】
さらに、本発明によれば、上記の水溶液を含むことを特徴とする液状の防火・耐火・不燃組成物が提供される。
【００１３】
また、本発明によれば、上記の液状の防火・耐火・不燃組成物を、木材、紙、織布および不織布から選択される対象物に含浸または噴霧し、対象物の１ｋｇ当り１００ｇ以上の防火・耐火・不燃組成物を対象物に含ませ、次に乾燥させることにより得られることを特徴とする防火・耐火・不燃材料が提供される。
【００１４】
さらに、本発明によれば、上記の水溶液を蒸発乾固して得られることを特徴とする粉末状の防火・耐火・不燃組成物が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ホウ酸、ホウ砂を原料として、ホウ酸ナトリウムを高濃度に含有し、室温で安定な中性の水溶液を簡便な方法で製造し、木材、紙、織布および不織布を防火・耐火・不燃材料とする技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の、室温で安定なホウ素化合物の水溶液は、水１００部に対して、キレート化剤または界面活性剤を含まないで、ホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）のｘ部とホウ砂（Ｎａ2Ｂ4Ｏ7・１０Ｈ2Ｏ）のｙ部（但し、ｘ＜３５、ｙ＜４０、０＜ｘ＜ｙ＋５）とを、ホウ素換算で２．５ｍｏｌ／ｋｇ以上含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明において用いられるホウ酸はＨ3ＢＯ3（オルトホウ酸）および／またはＨＢＯ2（メタホウ酸）であり、ホウ砂は四ホウ酸ナトリウム十水和物Ｎａ2Ｂ4Ｏ7・１０Ｈ2Ｏである。ホウ砂の重量は十水和物の重量換算であるが、ホウ砂は必ずしも水和物である必要はなく、無水物であってもよい。
【００１８】
本発明において、「部」とは重量部を意味する。
「濃度単位：ｍｏｌ／ｋｇ」は重量モル濃度であり、溶媒である水１ｋｇ当たりに溶解するホウ素の質量（モル）で表現したものである。
「室温」とは、１５℃から２５℃の温度範囲を意味する。
「室温で安定な」とは、室温で析出しないことを意味する。
【００１９】
本発明の、室温で安定なホウ素化合物の水溶液は、例えば、水１００部に対して、ホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）のｘ部とホウ砂（Ｎａ2Ｂ4Ｏ7・１０Ｈ2Ｏ）のｙ部（但し、ｘ＜３５、ｙ＜４０、０＜ｘ＜ｙ＋５）とを添加し、加熱して溶解せしめ、次に室温まで冷却することにより調製することができる。加熱は、７０〜９０℃、より好ましくは７５〜８５℃で行われるのが好ましい。
【００２０】
従来から知られているように、ホウ酸だけを水に加え、加温して溶解させ、冷却したときには、溶解度の差に相当するホウ酸が溶解しきれずに析出（再結晶）する。例えば、水１００ｇにホウ酸２０ｇを加え、１００℃に加温して完全に溶解させたとしても、２０℃に冷却すれば２０℃での溶解度は４．９０なので、１５．１ｇのホウ酸が析出することになる。ホウ砂の場合も同様であり、加温してホウ砂を多量に溶解させたとしても、室温に冷却すれば、室温での溶解度に相当する分しか溶解しないから、ホウ砂が析出（再結晶）することになる。
【００２１】
本発明の、室温で安定なホウ素化合物の水溶液は、ホウ酸、ホウ砂の両方を特定の割合で水に混合し、加温して完全に溶解させた後、室温に冷却しても、ホウ酸、ホウ砂などを析出しないことを見出したことに基づく。
【００２２】
例えば、水１００ｇに対して、ホウ酸２０ｇ、ホウ砂２５ｇを加え、加温したところ、７０℃で完全に溶解した。その後、２０℃に冷却したところ、透明な水溶液となり、析出物は全く見られなかった。この水溶液はホウ素換算で３．４８ｍｏｌ／ｋｇ、固形分換算で２３重量％であり、従来は室温で安定に存在し得なかった濃度の水溶液である。この水溶液のｐＨは６．９５、比重は１．１３であった。
【００２３】
得られた水溶液（ファイアレスＢ）について、室温でラマンスペクトルを測定したところ、図１に示すように、ファイアレスＢ（D）は、ホウ酸飽和水溶液（Ａ）、ホウ砂飽和水溶液（Ｂ）、ホウ酸・ホウ砂飽和水溶液（Ｃ）とは異なるスペクトルが得られた。
図１によれば、ホウ酸飽和水溶液（Ａ）は、ホウ酸イオン（ＢＯ33-）によるスペクトルを呈し、ホウ砂飽和水溶液（Ｂ）は、四ホウ酸イオン（Ｂ4Ｏ72-）によるスペクトルを呈している。また、ホウ酸・ホウ砂飽和水溶液（Ｃ）は、ホウ酸イオンと四ホウ酸イオンを足し合わせた状態のスペクトルを呈している。一方、本発明の室温で安定なホウ素化合物の水溶液（Ｄ）のスペクトルは、単独および室温混合の水溶液のスペクトルに比べて低エネルギー側にシフトし、全く異なる場所にピークを有している（８８０±１５０ｃｍ-1）。
【００２４】
一般に、ホウ酸イオンの重合度が上がり、大きなポリホウ酸イオンになるにしたがって、ラマンスペクトルのピークは低エネルギー側にシフトすると考えられ、高濃度にホウ素を含有する本発明のホウ素化合物の水溶液は、四ホウ酸イオンに比較して、より多くのホウ素を１つのアニオン内に含有するポリホウ酸イオン、例えばＢ2n+4Ｏ3n+72-（ｎは１以上の整数）となって溶解していると推定される。また、ホウ素原子は３個の酸素原子に囲まれているが、この３つのホウ素−酸素結合は全て同一平面上にあり、重合度が大きいポリホウ酸イオンも平面状の陰イオンと考えられる。このことは後述する造膜性、発泡性とも深く関連する。
【００２５】
本発明のホウ素化合物の水溶液に半導体励起ＹＡＧレーザー（波長５３２ｎｍ）を照射したところ、光路が輝いて見えるチンダル現象が観察された。このことからも、本発明のホウ素化合物の水溶液は、コロイド並み、すなわち１〜１００ｎｍの大きさのポリホウ酸イオンが溶解している状態であると考えられる。
【００２６】
本発明のホウ素化合物の水溶液を加熱して蒸発乾固させたところ、水分の蒸発時に発生する泡がなかなか弾けずに、表面に膜を生成する傾向が観察され、最終的に発泡スチロール状の固形物が得られた。この固形物の比重は０．１〜０．３程度で、その性状は原料としたホウ酸やホウ砂とは全く異なるものであった。
【００２７】
得られた固形物について、ＣｕＫα線（１．５４１８Å）を用いて粉末Ｘ線回折を行ったところ、図２に示すようなブロードな２つの回折ピーク、具体的には２θ＝２７．８±１．２および４５．７±１．２にピークが観察された。この回折ピークは、ホウ酸やホウ砂の単独の回折ピークではなく、ホウ酸、ホウ砂を原料にした非晶質ホウ酸ナトリウム塩の回折ピークと考えられる。
以上のことから、ホウ酸、ホウ砂の両方を加温し、室温では溶解できない量を溶解させた後に、室温に冷却したものは、公知のホウ酸ナトリウム塩水溶液とは異なるものと考えられる。
【００２８】
ホウ酸とホウ砂の混合比を変化させてホウ素化合物の水溶液を調製したところ、図３の結果が得られた。図中、「○」は７０℃以上に加温して、室温に冷却しても、析出物を生じないもの、「△」は微量の析出物を生じるもの、「×」は析出物を生じるものを示す。得られた結果から、水１００部に対するホウ酸ｘ部とホウ砂ｙ部との関係は、ｘ＜３５、ｙ＜４０、０＜ｘ＜ｙ＋５の関係を満たす必要があることがわかる。
【００２９】
また、ホウ酸／ホウ砂の混合比が増加するにしたがって、溶液のｐＨは中性に近くなる傾向が見られ、ホウ酸／ホウ砂の混合比を０．６〜１．２の範囲にすることにより、溶液のｐＨを６〜８の範囲に調整できることがわかった。例えば、水１００ｇに対して、ホウ酸２５ｇ、ホウ砂３５ｇを添加し、７０℃以上に加温して、溶解させて、室温に冷却した溶液（２７．２重量％、ホウ素に関して４．２６ｍｏｌ／ｋｇ）のｐＨは６．６５であった。溶液の液性を中性にすることは、不燃液としての使用の際に極めて重要になる。
さらに水１００ｇに対して、ホウ酸３１ｇ、ホウ砂３８ｇを添加した水溶液（３０．２重量％、ホウ素に関して５．１ｍｏｌ／ｋｇ）も調製できることがわかった。
【００３０】
本発明のホウ素化合物の水溶液は、水１００部に対して、過剰のホウ酸とホウ砂とを添加し、加熱して溶解せしめ、次に室温まで冷却し、未溶解物を除去することによっても調製することができる。すなわち、上記のようにホウ酸、ホウ砂を添加し、溶け残りを生じさせず、完溶させてもよいが、図３に示した範囲よりも過剰量のホウ酸、ホウ砂を添加し、溶け残りを生じさせ、上澄み液を採取することによっても、本発明のホウ素化合物の水溶液を得ることができる。しかし、この方法は経済上、好ましくない。
【００３１】
例えば、水１００ｇに対して、ホウ酸５０ｇ、ホウ砂７０ｇを添加し、７０℃以上に加熱してから、室温に冷却した後、溶け残りをろ過して分離することにより、本発明のホウ素化合物の水溶液を得ることができる。得られたろ液（上澄み液）を蒸発乾固したところ、３０重量％の固形物が得られた。また、ろ紙上に回収された溶け残りを乾燥後、ＣｕＫα線（１．５４１８Å）を用いた粉末Ｘ線回折で定量したところ、ホウ酸約１８ｇ、ホウ砂約３３ｇであった。添加量から溶け残り量を差し引いて求めた溶解量はホウ酸約３２ｇ、ホウ砂約３７ｇとなり、上記の完溶させる方法で溶解させることができる量とほぼ等しくなった。このように、溶け残りが生じることを前提として、ホウ酸、ホウ砂を過剰に添加しても、約３０重量％の固形分を含有するホウ素化合物の水溶液を調製することができる。
【００３２】
本発明のホウ素化合物の水溶液は、リン酸またはリン酸塩をさらに含むのが好ましい。
リン酸およびリン酸塩は、接炎後の消火速度を早くする燃焼抑制効果を有する。
リン酸またはリン酸塩の添加量は、０．２〜５重量％程度、好ましくは０．５〜２重量％である。
【００３３】
本発明によれば、上記のホウ素化合物の水溶液を含む液状の防火・耐火・不燃組成物を、木材、紙、織布および不織布から選択される対象物に含浸または噴霧し、対象物の１ｋｇ当り１００ｇ以上の防火・耐火・不燃組成物を対象物に含ませ、次に乾燥させることにより得られることを特徴とする防火・耐火・不燃材料が提供される。
本発明の液状の防火・耐火・不燃組成物は、高濃度のホウ素化合物を含有するので、大量の防火・耐火・不燃成分を材料中に導入することができ、材料に優れた防火・耐火・不燃・難燃の性能を付与することができる。なお、木材など重量に対して表面積の割合が小さい材料については、オートクレーブなどを使用し、加圧下で含浸させるのが好ましい。含浸は、０．５Ｎ／ｍｍ2以上、好ましくは１Ｎ／ｍｍ2以上の加圧下で行われるのが好ましい。
【００３４】
本発明によれば、上記のホウ素化合物の水溶液を蒸発乾固して得られることを特徴とする粉末状の防火・耐火・不燃組成物が提供される。
蒸発乾固は、公知の方法により行うことができるが、スプレードライ法（噴霧乾燥法）が特に好ましい。「スプレードライ法」とは、液体を微細な霧状にして、熱風中に噴霧し、瞬間的に乾燥させて粉体を得る方法である。
【００３５】
本発明を以下の実施例によりさらに詳しく説明するが、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。
【００３６】
（実施例１）
水１００部に対して、ホウ酸２０部、ホウ砂２５部を加えて調製したホウ素化合物の水溶液（固形分２２．９％、以下「２０２５溶液」という）を、室温で木材に含浸させる実験を行った。
木材としては、集成材（１００ｍｍ×２５ｍｍ×２５ｍｍ）、南洋材（１００ｍｍ×２４ｍｍ×２４ｍｍ）、杉材（１００ｍｍ×１２ｍｍ×３０ｍｍ）、ひのき（１００ｍｍ×３ｍｍ×２０ｍｍ）を使用した。含浸前に各木材を１００℃で２４時間乾燥させた後、比重を測定したところ、それぞれ０．４６、０．５８、０．３１、０．５０であった。これらの木材を２５℃でホウ素化合物の水溶液に２４時間含浸させ、次いで１００℃で２４時間乾燥させたところ、各木材の重量はそれぞれ３．７％、３．１％、１０．５％、３．５％増加していた。この重量増加分が木材内部に導入できたホウ酸ナトリウム塩である。
【００３７】
得られた木材にブタンガスバーナーを使用して、簡易燃焼試験を行った。比較として、未処理の木材についても同様に試験したところ、１０秒間の接炎で着火し、瞬く間に燃え広がり、炎が大きくなった。これに対して、処理した木材は３０秒以上、バーナーの炎を接触させても炎は出ず、炭化するのみで、炎を離すと火が消える傾向が観察された。また、処理した木材に炎を近付けるとともに、木材の内部に導入したホウ酸ナトリウム塩の成分が白い膜となって膨らみ、木材内部を覆う形で木材を炎から保護する現象が観察された。
【００３８】
木材の内部にこれまでの技術で導入できる固形分の量は、杉材の１０．５重量％が最大であった。建築基準法に基づく不燃試験に合格するためには、最低でも木材１ｍ3当たり２００ｋｇの無機固形分を導入する必要がある。したがって、比重０．３１の杉材の場合には、重量比で６５％以上の無機固形分を導入しなければならない。しかしながら、本実施例の室温、常圧下での含浸では１０重量％強の導入量に留まったにもかかわらず、簡易燃焼試験の結果から、難燃性が付与できたものと考えられる。
【００３９】
（実施例２）
リン酸の１重量％をさらに添加すること以外は、実施例１と同様にして、水溶液を調整し、同様に含浸させる実験を行った。実施例１と同様の材料を使用し、室温で木材に含浸させる実験を行った。
含浸後の重量はそれぞれ４．６％、３．６％、１１．８％、４．１％増加していた。重量増加率が実施例１よりも大きいのは、リン酸が木材内部に導入されたためと考えられる。
簡易燃焼試験では、実施例１と比較して、接炎後の消火速度が若干早くなる傾向が観察された。これは、リン酸のもつ燃焼抑制効果がプラスに寄与したものと考えられる。
【００４０】
（実施例３）
実施例１と同様にして調製した２０２５溶液を和紙０．３０ｇに含浸させ、風乾したところ、和紙の重量は０．６３ｇとなり、和紙に対して重量比で１１０％の無機固形分を導入できた。
得られた和紙に接炎したところ、着火せず、炭化するのみであった。炭化後の重量は０．４６ｇであった。
２０２５溶液を和紙に含浸させると、和紙の手触りが硬くなるなどの風合いの変化が見られたため、霧吹きを用いて２０２５溶液を和紙０．４０ｇにスプレーし、風乾させることにより、無機固形分を導入した。その結果、和紙の重量は０．６８ｇとなり、和紙に対して重量比で７０％の無機固形分を導入できた。
得られた和紙に接炎したところ、着火せず、炭化するのみであった。炭化後の重量は０．４６ｇであった。
【００４１】
（実施例４）
和紙の代わりに、ふすまに用いられる厚手のふすま紙を用いること以外は、実施例３と同様にして、試験を行った。
含浸させる方法および霧吹きを用いてスプレーする方法で、２０２５溶液をふすま紙０．５５ｇに無機固形分を導入したところ、ふすま紙の重量は、それぞれ１．２０ｇおよび０．８８ｇとなり、それぞれ１１８重量％および６０重量％の無機固形分が導入できた。
得られたふすま紙に接炎したところ、炎は出ず、炭化するのみであった。炭化後の重量は、それぞれ０．９０ｇ、０．５８ｇであった。
本発明のホウ素化合物の水溶液は、建築物に使用される紙の不燃化に極めて有効であり、火災予防に効果的であることがわかった。
【００４２】
（実施例５）
和紙の代わりに、綿１００％のカーテン用布を用いること以外は、実施例３と同様にして、試験を行った。
含浸させる方法で、２０２５溶液をカーテン用布１０．８ｇに無機固形分を導入したところ、カーテン用布の重量は、１５．６ｇとなり、４４．４重量％の無機固形分が導入できた。また、含浸の程度、含浸後の絞りの有無などを変化させたところ、重量比にして２０〜１０５重量％の範囲で無機固形分を導入できた。
得られた全てのカーテン用布に接炎したところ、着火せず、炭化するのみで、炎を離すと火が消える傾向が観察された。
カーテンに着火し火災事故となる事例が多いが、本発明のホウ素化合物の水溶液を含浸させることにより、火災予防上、優れた効果のある綿布を得ることができる。
【００４３】
（実施例６）
綿１００％のカーテン用布の代わりに、ポリエステル１００％のカーテン用布を用いること以外は、実施例５と同様にして、試験を行った。
２０２５溶液の含浸の程度、含浸後の絞りの有無などを変化させたところ、重量比にして１２〜８８重量％の範囲で無機固形分を導入できた。
比較として、未処理のカーテン用布に接炎したところ、ポリエステルの融解物が滴となって落下し、さらにその滴に着火して炎が舞い上がる状況が観察された。これに対して、処理したカーテン用布は、ポリエステルの融解物が滴となって落下するものの、滴や布にはほとんど着火せず、黒く炭化するのみであった。また、着火してもその炎が融解物表面に析出する白い膜に覆われると直ちに消火される様子が観察できた。
本発明のホウ素化合物の水溶液は、一般に難燃処理の難しい合成化学繊維に対しても顕著な難燃効果を示すことがわかった。
【００４４】
（実施例７）
ポリエステル１００％のカーテン用布の代わりに、ポリエステル１００％のカーペット、およびポリエステル１００％の換気扇フィルター用の不織布を用いること以外は、実施例６と同様にして、試験を行った。
２０２５溶液の含浸の程度、含浸後の絞りの有無などを変化させたところ、重量比にして１５〜９０重量％の範囲で無機固形分を導入でき、ポリエステル１００％のカーテン用布の結果とほとんど一致した。
得られたカーペットおよび不織布に接炎したところ、、ポリエステルの融解物に一時的に着火して炎が上がることもあったが、それが直ちに白色の無機物に覆われる形で消火される傾向が確認できた。
本発明のホウ素化合物の水溶液は、用途、形態を問わず、ポリエステル繊維で構成される布に難燃効果を付与できるがわかった。
【００４５】
（実施例８）
パーティクルボードの原料として使用される廃木材チップ（一片２０〜３０ｍｍ×５ｍｍ×０．５〜１ｍｍ程度）に２０２５溶液を含浸させて、燃焼性の有無をチェックした。
室温、常圧下で、２０２５溶液を廃木材チップに１分間含浸させ、乾燥させた。その結果、重量比で２５〜３５％の無機固形分が廃木材チップに導入できた。廃木材チップの無機固形分は、実施例１の杉材の固形分１０．５％と比較すると大きい。これは廃木材チップが小さく、表面積が大きいため、内部まで液体が浸透し易いためと考えられる。
廃木材チップを一片ずつ、バーナーの炎であぶり、着火の様子を調べたが、炭化するのみで、炎を離すと消火し、着火することはなかった。
得られた結果から、２０２５溶液で不燃化した廃木材チップを原料として、不燃パーティクルボードを作製できることがわかる。
【００４６】
（実施例９）
オートクレーブを使用して、２０２５溶液を加圧下で木材に注入する実験を行った。
注入条件は、圧力２Ｎ／ｍｍ2（２０ｋｇｆ／ｃｍ2）、温度２０℃および７０℃の２条件とした。
木材としては、各条件とも温度１００℃で１週間乾燥させた杉材を使用した。温度２０℃の条件では、成熟材Ａ（比重０．３４３）、成熟材Ｂ（比重０．３８５）および間伐材Ａ（比重０．２９９）を、温度７０℃の条件では、成熟材Ｃ（比重０．３５７）および間伐材Ｂ（比重０．３０７）を使用した。
【００４７】
図４に２０２５溶液の含浸時間と導入量（単位体積当りの無機固形分ｋｇ／ｍ3）の関係を示す。注入温度で比較した場合、含浸後１２時間くらいまでは７０℃の方が、導入量が多く、２４時間以降では逆転し、最終的な導入量は２０℃の方が多い。これは、温度が高い方が注入速度が速いものの、最終的な平衡状態においては導入量が小さくなることを示している。
得られた結果から、大量の無機成分を木材内部に導入するためには、高温よりも室温で含浸させる方が望ましく、そのために大量の無機成分が室温で安定に溶解した水溶液が必要であることがわかる。
【００４８】
２０℃で約２４時間含浸させたものの導入量は、２３０〜２７０ｋｇ／ｍ3の範囲にあり、導入量から判断すると建築基準法に基づく不燃試験に合格すると予測される。一方、７０℃で含浸させ、最終的に導入量が１９７ｋｇ／ｍ3のものは、不燃試験の合格、不合格のボーダーラインにあると考えられる。
また、無機成分は木材の導管を通って内部に浸透するので、導管の切断面が表面に出ている割合の大きい方が、注入速度が速い傾向にある。成熟材Ａと成熟材Ｂの注入速度の違いは、これによるものと推定される。
【００４９】
（実施例１０）
２０２５溶液の代わりに、実施例２と同様にして調製したリン酸１重量％を含む２０２５溶液を用いること以外は、実施例９と同様にして、試験を行った。
注入条件は、圧力２Ｎ／ｍｍ2、温度２０℃とした。
木材としては、温度１００℃で１週間乾燥させた杉材、成熟材Ｄ（比重０．３５１）および間伐材Ｃ（比重０．３１３）を使用した。
途中でオートクレーブを開けることなく、４８時間連続して溶液を含浸させたところ、最終的な導入量は、それぞれ２６５ｋｇ／ｍ3、２６１ｋｇ／ｍ3となった。
得られた結果から、リン酸の存在は無機成分の注入に悪影響を及ぼさないことがわかる。
【００５０】
（実施例１１）
杉材の代わりに、ヒノキ材（比重０．３７）およびアカマツ材（比重０．４８）を用いること以外は、実施例９と同様にして、試験を行った。
注入条件は、圧力２Ｎ／ｍｍ2、温度２０℃とした。
途中でオートクレーブを開けることなく、４８時間連続して溶液を含浸させたところ、最終的な導入量は、それぞれ２１０ｋｇ／ｍ3、２５５ｋｇ／ｍ3となった。これらの木材も導入量から判断すると不燃試験に合格するレベルであることがわかる。
【００５１】
（実施例１２）
建築基準法に基づく不燃認定を受けるためには、不燃試験および燃焼試験のいずれかに合格する必要がある。不燃試験は直径４０ｍｍ、高さ５５ｍｍの円柱状の木材片を７５０℃の電気炉の中に２０分間保持して、重量減少率を調べるもので、重量減少率が３０％以下となることが合格の必要条件となる。
実施例９〜１１において本発明のホウ素化合物の水溶液を含浸させた木材を使用して不燃試験を実施した。予め７５０℃に保持しておいた電気炉に木材片を挿入すると、木材片は全て赤熱した状態となったが、挿入後の電気炉の温度上昇は１２℃以内に留まった。２０分後、電気炉から取り出して放冷した木材片は、黒色の炭状の固形物で、木材片の外形を保っていた。重量減少率は、成熟材Ａ：２３．１％、成熟材Ｂ：２５．９％、間伐材Ａ：２１．２％、成熟材Ｃ：２８．２％、間伐材Ｂ：２９．１％、成熟材Ｄ：２１．８％、間伐材Ｃ：１９．５％、ヒノキ材：２６．０％、アカマツ材：２６．９％であった。このように、本発明のホウ素化合物の水溶液を含浸させた木材の重量減少率は、全て３０％以内に収まり、不燃性試験の判定基準を満たした。
【００５２】
（実施例１３）
実施例１と同様にして調製した２０２５溶液４８２ｋｇを、次の条件でスプレードライ法により粒体化した。
装置：日本化学機械製造株式会社製
ノズル径：０．８４ｍｍ
スワール：ＳＣ
噴霧圧力：約１２０ｋｇｆ／ｃｍ2（１２ｍＰａ）
噴霧量：約１２０Ｌ／Ｈ
熱風量：４０Ｎｍ3／ｍｉｎ．
熱風温度：１６０℃
排風温度：７９．８〜８３．８℃（コーン部）
７５．８〜８０．２℃（サイクロン部）
【００５３】
次の物性値を有するきれいな球形の粒子が得られた（パウダー回収量６４．２ｋｇ）。
水分量：７．２％（１０５℃×２時間の乾燥減量値）
粒度：３０〜５０μｍ（電子顕微鏡写真より計測）
平均粒径：４１．７μｍ
嵩比重：０．８７（さわり比重）
０．６１（みかけ比重）
このように、本発明のホウ素化合物の水溶液を公知の方法により粒体化することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ホウ酸飽和水溶液（Ａ）、ホウ砂飽和水溶液（Ｂ）、ホウ酸・ホウ砂飽和水溶液（Ｃ）および本発明のホウ素化合物の水溶液（Ｄ）のラマンスペクトルの結果を示す図である。
【図２】本発明のホウ素化合物の水溶液から得られた固形物の粉末Ｘ線回折の結果を示す図である。
【図３】ホウ酸、ホウ砂が完溶する範囲を示す図である。
【図４】本発明のホウ素化合物の水溶液を木材に含浸させたときの、含浸時間と導入量の関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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