(57)【要約】【課題】耐火剤処理液を含浸した桐材を用い、防火性に優れると共に美観溢れる木肌を維持した桐製の木製サッシを提供する。【解決手段】桐材を乾燥して含水率を９％以下と成した後、液温４０〜７０°Ｃの耐火剤溶液中に減圧下３０〜４０ｔｏｒｒで６〜１２時間浸漬し、次に常圧に戻し、その後所定圧力毎に段階的に圧力を付与し最高１０気圧まで加圧した状態で６〜１２時間浸漬して、続いて上記桐材を上記耐火剤液から取り出し、常温で２０〜３０日間乾燥させ、更にまた５０〜８０°Ｃで６〜１２時間乾燥して、含水率を１８％以下となした桐材によって木製サッシの枠体を製作する。【選択図】図１
2007063749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
桐材を乾燥して含水率を９％以下と成した後、当該桐材を液温４０〜７０°Ｃの耐火剤溶液中に減圧下３０〜４０ｔｏｒｒで６〜１２時間浸漬し、次に常圧に戻し、その後所定圧力毎に段階的に圧力を付与し最高１０気圧まで加圧した状態で６〜１２時間浸漬して、続いて上記桐材を上記耐火剤液から取り出し、常温で２０〜３０日間乾燥させ、更にまた５０〜８０°Ｃで６〜１２時間乾燥して、含水率を１８％以下となした桐材によって木製サッシの枠体を製作したことを特徴とする、桐材を用いた木製サッシ。
【請求項２】
桐材を乾燥して含水率を９％以下と成した後、当該桐材を液温４０〜７０°Ｃのホウ酸及び水溶性ホウ酸塩並びに水溶性燐酸塩と水溶性アルカリ金属珪酸塩の混合水溶液からなる耐火剤溶液中に減圧下３０〜４０ｔｏｒｒで６〜１２時間浸漬し、次に常圧に戻し、その後所定圧力毎に段階的に圧力を付与し最高１０気圧まで加圧した状態で６〜１２時間浸漬して、続いて上記桐材を上記耐火剤液から取り出し、常温で２０〜３０日間乾燥させ、更にまた５０〜８０°Ｃで６〜１２時間乾燥して、含水率を１８％以下となした桐材によって木製サッシの枠体を製作したことを特徴とする、桐材を用いた木製サッシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火剤処理液を含浸した桐材を用い、防火性に優れた桐材を用いた木製サッシに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、サッシの枠材としては、鉄製、アルミニウム合金製、プラスチック樹脂製などが主流であったが、近年、木材を枠材とする木製サッシが脚光を浴びている。これは、木製独特の木目模様の美観、熱伝導率が低いという素材的特徴、加工の容易さ等といった点が再評価されたからであると考えられる。また、木製サッシも国土交通大臣の認定を受けることによって、耐火建築物・準耐火建築物の防火戸等として使用することができるものである。
【０００３】
そうして、上記背景も手伝い、近年、新規の木製サッシの提案が種々見受けられるが、その多くは木製サッシの欠点である耐候性に係る欠点を改善しようとするものであり、木枠部分に保護塗料を塗布したもの、アルミのカバーを取り付けたもの、塩化ビニールで被覆したもの等が挙げられる。しかし、上記保護塗料を塗布したものや塩化ビニールで被覆したものは、紫外線や風雨の影響によって劣化するため数年に一度のメンテナンスが必要で相当の維持費を要するものであり、更にアルミのカバーによるものは本来の木製サッシ独特の木目模様の美観自体を欠くものであり全体的に違和感があるなどの各種欠点があった。
【０００４】
以下、具体的な引例に基づくならば、特開２００２−６１４５９を挙げることができる。即ち、特開２００２−６１４５９は木製サッシに係る発明であり、その要旨は、木製の框を有し、この框により形成された枠の開口部を塞いでガラス板が設けられた木製サッシであって、上記ガラス板は上記框の室外側側面を覆うように上記框の室外側に一体に固定されていることを要旨とするものであった。更に、当該発明は開閉窓や締め切り窓、その他引き戸やドア等の扉にも適用可能であり、木製の框の外側をそのサッシのガラス板の周縁部で覆っているものであればよい、との記載がある。
【特許文献１】特開２００２−６１４５９号
【０００５】
一方、桐はゴマノハグサ科の落葉高木であり、その特徴は成長が早く、幹は高さ１０ｍにも達するものである。また、桐材は比重が０．３１と樹木の中で最も軽く、木目が美しく、材としての狂いが少ないことが特徴と考えられる。更に、充分に乾燥処理した桐材は伸縮率・収縮率が小さく、湿度の通過性や熱伝導率がきわめて小さいという特性を有しているため、古来からその用途としては箪笥、刀剣、掛け軸など高級貴重品を収納するための箱、琴・琵琶等の楽器、下駄等の日用品に至るまで広範囲な使用が成されている。ここで、桐材の熱伝導性と吸水性に係る独特な特徴は、桐の導管の構造に理由があることが研究によって判明している。即ち、普通の木材は導管が木の成長方向に形成されると共に互いに絡み合い干渉し合っている構造となっているが、これに対して桐は木の成長方向に対して垂直に連続した袋状の導管を形成していると共に導管同士の干渉がない独立した構造となっている。ここで、上記連続した袋状の導管内には空気や水分等が溜め込まれている。このような特殊な構造であるが故、桐材は一般の木材に比べ乾燥時間が約３倍程も要す結果となっている。また、桐材は耐火性にも優れており、その発火点は４００°Ｃ以上といわれており、仮に着火した場合にも炭化することから、燃え難いという性質をもっている。
【０００６】
ところで近年、木材をホウ酸、ホウ砂等の水溶性無機化合物等の防火薬剤に浸漬し、加圧条件下で含浸させて、不燃木材や準不燃木材として加工する方法が各種提案されている。そこで、本発明者らにおいても、桐材の不燃性を向上させるために、ホウ酸、ホウ砂等の水溶性無機化合物等の防火薬剤に浸漬し、加圧条件下で含浸させる実験を実施したところ、殆ど薬剤の含浸が見られないという結果を得た。また、ここでの知見は、上記記載のような桐材独特の導管構造により、加圧条件では連続した袋状の導管が空気バネのような作用をして、浸漬薬剤の含浸を阻んでしまうと推測された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記背景技術の項に記載のように、従来の木製サッシの改善提案の観点は、木製サッシの耐候性の悪さを如何に改善するかという点にあった。即ち、木枠部分に保護塗料を塗布したもの、アルミのカバーを取り付けたもの、塩化ビニールで被覆したもの等が挙げられるが、夫々に前述のような欠点があった。また、特開２００２−６１４５９号に係る発明においては、室外側ガラスを延長して、障子の框部分外表面を覆うようにしたので、当該框表面が覆われ、耐久性、耐候性が高くなり、美観も良いものとなる。更に、室外側ガラスの周縁部に紫外線防止剤を塗布することにより、木製部やペアシール材の劣化が防止され、メンテナンス費用が抑えられ、木製部の美観も保たれる等の効果が述べられているが、上記木製サッシでは室外側ガラスを延長して、障子の框部分外表面を覆うようにしてあることから、太陽光線の角度によっては木製サッシ全体が反射して各框部材の木質感が全く感じられないという欠点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
しかして、本発明者らは、上記のような課題に対して鋭意研究を重ねた結果、含水率を９％以下に充分乾燥させた桐材を減圧条件下で防火薬剤に浸漬した後、防火薬剤に浸漬したまま所定圧毎に段階的に加圧を行なう方法によって、桐材に対する防火薬剤の含浸作用が極めて有効に改善され不燃性が付与されると共に桐材としての美観溢れる木肌を維持した桐材が得られることを見出し、この知見に基づき本発明を完成させたものである。
【０００９】
即ち、上記の目的を達成するため、本発明に係る桐材を用いた木製サッシは、桐材を乾燥して含水率を９％以下と成した後、当該桐材を液温４０〜７０°Ｃの耐火剤溶液中に減圧下３０〜４０ｔｏｒｒで６〜１２時間浸漬し、次に常圧に戻し、その後所定圧力毎に段階的に圧力を付与し最高１０気圧まで加圧した状態で６〜１２時間浸漬して、続いて上記桐材を上記耐火剤液から取り出し、常温で２０〜３０日間乾燥させ、更にまた５０〜８０°Ｃで６〜１２時間乾燥して、含水率を１８％以下となした桐材によって木製サッシの枠体を製作したことを第一の要旨とする。
【００１０】
次に、本発明に係る桐材を用いた木製サッシは、桐材を乾燥して含水率を９％以下と成した後、当該桐材を液温４０〜７０°Ｃのホウ酸及び水溶性ホウ酸塩並びに水溶性燐酸塩と水溶性アルカリ金属珪酸塩の混合水溶液からなる耐火剤溶液中に減圧下３０〜４０ｔｏｒｒで６〜１２時間浸漬し、次に常圧に戻し、その後３０分〜６０分の間隔を置いて２〜３気圧毎に段階的に圧力を付与し最高１０気圧まで加圧した状態で６〜１２時間浸漬して、続いて上記桐材を上記耐火剤液から取り出し、常温で２０〜３０日間乾燥させ、更にまた５０〜８０°Ｃで６〜１２時間乾燥して、含水率を１８％以下となした桐材によって木製サッシの枠体を製作したことを第二の要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る桐材を用いた木製サッシは、材の導管及びその周辺部に十分な耐火剤が含浸されており、これより製作された木製サッシは従来の未処理の桐製サッシに比べ格段に難燃性を向上させることができるという効果がある。ここで、詳細な理由については今後の解明を待つ必要があるが、本発明に係る桐材を用いた木製サッシに対する、不燃試験の結果、高温にさらされた桐材表面を観察すると、一様に薄いガラス様膜が形成されていることが判明した。このガラス様膜形成のメカニズムについては、桐材に含浸した耐火薬液と桐材に潜在的に含浸されているタンニンが熱によって架橋反応して、形成されたものと推測される程度であるが、上記ガラス様膜の形成によって、不燃特性が格段と向上するという効果がある。
【００１２】
更に、本発明に係る桐材を用いた木製サッシは、未処理の桐材に比べ、圧縮強度、引張強度、曲げ強度等の機械的特性及び対候性が改善できるので、木製サッシとしての実用に充分供することができるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。先ず、耐火剤溶液中で処理される桐材は、含水率が９％以下であれば良く、上記含水率以下の範囲であれば、自然乾燥によった桐材、或いは減圧加熱乾燥によって強制的に含水率を引き下げしたものであっても良い。また、耐火剤溶液中で処理される桐材は、標準３０ｍｍとする。
【００１４】
次に、上記のように含水率が９％以下となった桐材を、液温４０〜７０°Ｃのホウ酸及び水溶性ホウ酸塩並びに水溶性燐酸塩と水溶性アルカリ金属珪酸塩の混合水溶液からなる耐火剤溶液中に減圧下３０〜４０ｔｏｒｒで６〜１２時間浸漬する。
【００１５】
続いて、上記桐材は耐火剤溶液中に浸漬されたまま、常圧に戻された後、３０分〜６０分の間隔を置いて２〜３気圧毎に段階的に圧力が付与され最高１０気圧まで加圧された状態で６〜１２時間浸漬される。更にその後、上記桐材を上記耐火剤液から取り出し、常温で２０〜３０日間乾燥させ、更に続いて５０〜８０°Ｃで６〜１２時間乾燥されて、含水率が１８％以下の桐材として処理されるので、当該桐材を使用し公知の方法によって種々の木製サッシを製作する。
【００１６】
ここで、減圧範囲を４０ｔｏｒｒとしたのは、これを超える減圧を付与すると材によっては内部割れによっての歩留まり発生の危険が生じること、一方３０ｔｏｒｒ未満の場合には、桐材の連続する袋状の導管から空気や水分等を吸引することに対して充分な効果が得られないことから選択された範囲である。ここでの減圧方法は、後述する加圧方法とは全く異なり、設定減圧範囲において速やかに連続した減圧付与を行なうようにする。この事によって桐独特の連続袋状の導管における細管部分を拡張させて内部の空気及び水分等を一挙に引き出す作用があると推測される。更に、加圧側において３０分〜６０分の間隔を置いて２〜３気圧毎に段階的に圧力が付与され最高１０気圧まで加圧されるのは、一挙に最高気圧まで連続して加圧すると、春に生長した部分（春材）と、秋に成長した部分（秋材）とでは木質細胞の大きさが異なっていて、上記加圧によって秋材の硬い層部分が凸部に、春材の軟らかい層部分が凹部に変形して、材表面に凹凸を生じる結果となるため、この問題を解決する手段として、段階的に圧力が付与され最高１０気圧まで加圧する方法が採用されている。
【実施例１】
【００１７】
以下、実施例を参照して更に本発明について詳説するものとする。
【００１８】
先ず、耐火剤溶液について以下に示す。本発明に使用される耐火剤溶液は、ホウ酸及び水溶性ホウ酸塩並びに水溶性燐酸塩と水溶性アルカリ金属珪酸塩の混合水溶液であるが、その具体的事例は、水１００重量部に対して、ホウ酸１３重量部、ホウ砂４０重量部、燐酸水素ナトリウム６重量部を混合したＡ液と、水１００重量部に対して珪酸ナトリウム５重量部を混合したＢ液を、９０容量％対１０容量％の割合で混合して得ることができる。
【００１９】
続いて、厚さ３０ｍｍ桐材Ａ、Ｂを用意して、耐火溶液の含浸を実施した。ここで、上記桐材Ａ、Ｂの含水率は共に７％であった。第一に、上記桐材Ａ、Ｂを別個のステンレス製トレーに並べ重石を載せる。初めに、加減圧力用の密閉容器内に桐材Ａを配置する。続いてまた、上記密閉容器内に前記例示の耐火剤溶液（液温６０°Ｃ）を注入し、桐材Ａを完全に埋没させる。ここで、真空ポンプの作動によって連続的に減圧を付与し３５ｔｏｒｒまで減圧し、耐火溶液の液温並びに減圧を９時間維持した。その後、減圧を解除して常圧に戻した。この作業において、当初の２〜３時間において、桐材Ｂの表面からは微細な泡が放出されていたことが観察された。
【００２０】
次にまた、耐火溶液の液温を維持したまま、桐材Ａが配置されている密閉容器内を連続的に１０気圧まで加圧し、その状態で１１時間維持した後、上記密閉容器から取り出し、常温にて２５日間乾燥、更に７０°Ｃの加熱乾燥によって、含水率１７％の桐材を得た。
【００２１】
一方、桐材Ｂについての操作において桐材Ａの場合と異なるところは、密閉容器内における加圧方法であり、常圧時から４気圧に上昇して４０分間維持、次に６気圧に上昇して４０分間維持、続いて８気圧に上昇して４０分間維持、最後に１０気圧に上昇して９時間維持した。その後の工程においては、桐材Ａと同様に上記密閉容器から取り出し、常温にて２５日間乾燥、更に７０°Ｃの加熱乾燥によったところ、含水率１７％の桐材を得た。
【００２２】
以上のようにして、耐火溶液の含浸処理を行なった桐材Ａ、Ｂについて、製品として外観観察を行なったところ、加圧延べ時間は桐材Ａ、Ｂ共に１１時間であったが、連続的な加圧を行なった桐材Ａについては、材表面の木目模様（春材と秋材）に凹凸が生じ、材としての平滑性に課題があった。一方、段階的に圧力を付与した桐材Ｂについては、材表面に凹凸が生じることはなく、極めて平滑であった。
【００２３】
続いてまた、耐火溶液の含浸処理を行なった桐材Ａ、Ｂについて、不燃化の特性試験を行なったところ、不燃特性については極めて近似した結果を得たことから、図１に桐材Ｂのみの結果を示した。この際の、各種条件は下記の通りである。
［コーンカロリーメーターによる燃焼試験の条件］
サンプル方向：水平
サンプル面積：０．００８８４０平方メートル
サンプル厚さ：３０ｍｍ
サンプル質量：２４６．１０ｇ
輻射量：５０．０ｋｗ／平方メートル（ヒータ温度：６７０．３°Ｃ）
排気流量：０．０２４立方メートル／ｓｅｃ（排気温度  １８．７°Ｃ、排気圧力  １３８．９３１Ｐａ）
オリフィスタイプ：ラージ
サンプル距離：２５ｍｍ
試験時間：１２００．００ｓｅｃ
［試験結果］
総発熱量（ＴＨＲ）０．３０ＭＪ／平方メートル
最大発熱速度（ＨＲＲ）：３．４５ｋｗ／平方メートル、ａｔ３８．１０ｓｅｃ
平均発熱速度（ＨＲＲ）：０．２５ｋｗ／平方メートル
平均発熱速度Ｔ６０：０．２４ｋｗ／平方メートル
平均発熱速度Ｔ１８０：０．９９ｋｗ／平方メートル
平均発熱速度Ｔ３００：０．７８ｋｗ／平方メートル
最終サンプル質量：２１２．０４ｇ
サンプル質量減少：３４．０６ｇ
着火時間：−−−
燃焼時間：０．０ｓｅｃ
２００ｋ超過継続時間：０．０ｓｅｃ
２００ｋ超過総時間：０．０ｓｅｃ
裏面に達する亀裂の有無：なし
貫通孔の有無：なし
平均燃焼有効発熱量（ＨＯＣ）：０．０８ＭＪ／ｋｇ
平均質量減少率（ＭＬＲ）：３．２０５ｇ／ｓ．平方メートル
平均比減光面積（ＳＥＡ）：１２．３６平方メートル／ｋｇ
以上の試験結果及び図１から、耐火溶液の含浸処理を行なった桐材Ａ、Ｂについては、建築基準法に規定される不燃材料として良好な結果が得られるものと評価できた。更に、このようにして得られた桐材Ｂを使用して公知の技術によって製作した木製サッシは、外観的には従来の木製サッシのように微細な木目模様が美観を醸し出していると共に、防火性・対候性に優れたものであるとの結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明によれば、桐材独特の材としての特長を維持したまま、優れた不燃性を付与することができ、万一火災にさらされた場合であっても、殆ど炎を発生させないことでダイオキシンのような有害物質を生成することがない。これより、火災に伴う人的被害を最小限に食い止めることができる、有益な桐材を用いた木製サッシを提供できる。従って、当該不燃性の高い桐材を用いた木製サッシによって、従来は鉄製、アルミニウム合金製、プラスチック樹脂製などが主流であったがサッシにおいても、十二分に木製サッシの用途を広くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１において不燃化処理された桐材Ｂに係るコーンカロリーメータ試験の結果を示したグラフ図。
【図１】
2007063749.tif 000003