(57)【要約】【課題】新規なバイオマス難燃化剤、及びバイオマスを難燃化する新規な方法を提供すること。【解決手段】バイオマスに、イオン液体を塗布及び／又は含浸することにより、バイオマスを難燃化した。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン液体を含むバイオマス難燃化剤。
【請求項２】
イオン液体が、イミダゾリウム塩である、請求項１に記載の難燃化剤。
【請求項３】
バイオマスが、木材又は木質ボードである、請求項１又は２に記載の難燃化剤。
【請求項４】
バイオマスが、紙、パルプ、又は繊維である、請求項１又は２に記載の難燃化剤。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の難燃化剤を含むバイオマス。
【請求項６】
バイオマスに、イオン液体を塗布及び／又は含浸させることにより、バイオマスを難燃化する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規なバイオマス難燃化剤、及びバイオマスを難燃化する新規な方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の枯渇によるエネルギー問題、及びそれに伴う地球温暖化問題が深刻化する中、生物由来の有機資源であるバイオマスは、次世代のエネルギー又は資源として、注目を集めている。
【０００３】
中でも、食糧問題と競合することなく、自然界に大量に存在する木材の利用は、エネルギー又は資源として、非常に有益であると考えられている。しかしながら、木材には、燃えやすいという問題点がある。
【０００４】
一方、二次電池の電解質として知られるイオン液体は、セルロースを溶解できることから、セルロースから有用物質を生産する際に、溶剤として用いることが知られている（特許文献１）。
【０００５】
また、イオン液体は、木材に耐朽性能を付与できることから、木材保存剤として用いることも知られている（非特許文献１）。
【０００６】
しかしながら、イオン液体の、上記以外の用途については、未だ見出されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１５０３２３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】M. Stasiewicz, A. Fojutowski, A. Kropacz, J. Pernak: 1-Alkoxymethyl-X-dimethylaminopyridinium-base ionic liquids in wood preservation ,Holzforschung, 62, 309-317 (2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、新規なバイオマス難燃化剤、及びバイオマスを難燃化する新規な方法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】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねて来た。その研究過程において、イオン液体の性質について調べていたところ、バイオマスを難燃化する作用という、当業者といえども予期し得ない性質を、イオン液体が有していることを見出した。本発明は、このような知見に基づき、完成されたものである。
【００１１】
すなわち、本発明は、以下の、新規なバイオマス難燃化剤、及びバイオマスを難燃化する新規な方法を提供するものである。
項１．イオン液体を含むバイオマス難燃化剤。
項２．イオン液体が、イミダゾリウム塩である、項１に記載の難燃化剤。
項３．バイオマスが、木材又は木質ボードである、項１又は２に記載の難燃化剤。
項４．バイオマスが、紙、パルプ、又は繊維である、項１又は２に記載の難燃化剤。
項５．項１〜４のいずれか１項に記載の難燃化剤を含むバイオマス。
項６．バイオマスに、イオン液体を塗布及び／又は含浸させることにより、バイオマスを難燃化する方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のバイオマス難燃化剤は、バイオマスに対し、発炎燃焼での発熱を抑制させると共に、重量減少をも抑制させることができる。
【００１３】
本発明のバイオマス難燃化剤は、バイオマスに対し、発炎燃焼に続く表面燃焼においても、発熱を抑制させることができる。
【００１４】
本発明のバイオマス難燃化剤は、バイオマスの外観及び組織構造を変化させることなく、難燃性を付与することができる。
【００１５】
本発明のバイオマス難燃化剤は、塗布、含浸などの簡便な手段で、バイオマスに優れた難燃性を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】［C2mim］［Br］処理試片のTG曲線である。
【図２】［C2mim］［Br］処理試片のDTA曲線である。
【図３】［C2mim］［BF4］処理試片のTG曲線である。
【図４】［C2mim］［BF4］処理試片のDTA曲線である。
【図５】［C2mim］［PF6］処理試片のTG曲線である。
【図６】［C2mim］［PF6］処理試片のDTA曲線である。
【図７】［C2mim］［Br］処理試片のSEM写真である（(a)無処理、(b)1.8WPG、(c)10.8WPG、(d)21.9WPGを示す）。
【図８】［C2mim］［BF4］処理試片のSEM写真である（(a)無処理、(b)3.1WPG、(c)14.9WPG、(d)29.0WPGを示す）。
【図９】［C2mim］［PF6］処理試片のSEM写真である（(a)無処理、(b)1.8WPG、(c)11.3WPG、(d)18.8WPGを示す）。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を詳細に説明する。
イオン液体
本発明において用いられるイオン液体とは、常温付近（１００℃程度以下）に融点を有する塩であり、例えば、イミダゾリウムイオン、ピリジニウムイオン、ピロリジニウムイオン、ピペリジニウムイオン、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、スルホニウムイオンなどの陽イオンと、ＢＦ４−、ＰＦ６−、ＣＦ３ＳＯ３−、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、ハロゲンイオンなどの陰イオンからなる塩が挙げられる。
【００１８】
イミダゾリウム塩としては、下記式（１）で表されるものが挙げられる。
【００１９】
【化１】
2013244651.tif 000002
【００２０】
前記式（１）中、Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａ、Ｒ４ａ及びＲ５ａは、同一又は異なって、水素原子、又は炭素数１〜１０（好ましくは炭素数１〜５）の飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基である。飽和炭化水素基及び不飽和炭化水素基は、鎖式炭化水素基又は環式炭化水素基であってよい。また、鎖式炭化水素基は、直鎖又は分岐鎖であってよい。飽和炭化水素基としては、アルキル基が挙げられる。アルキル基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げられる。不飽和炭化水素基の具体例としては、例えば、ビニル基、アリル基などが挙げられる。
【００２１】
また、前記式（１）中のＸ−としては、例えば、ハロゲンイオン、ＢＦ４−、ＰＦ６−、ＣＦ３ＳＯ３−、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−などが挙げられる。当該ハロゲンイオンとしては、例えば、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンなどが挙げられる。
【００２２】
前記式（１）で表される化合物の具体的としては、例えば、１−メチルイミダゾリウムイオン、１−エチルイミダゾリウムイオン、１−ｎ−プロピルイミダゾリウムイオン、１，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、１，２，３−トリメチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリウムイオン、１，３−ジエチルイミダゾリウムイオン、１−メチル−３−ｎ−プロピルイミダゾリウムイオン、２−エチル−１，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、１，３−ジメチル−ｎ−プロピルイミダゾリウムイオン、１，３，４−トリメチルイミダゾリウムイオン、２−エチル−１，３，４−トリメチルイミダゾリウムイオン、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−メチル−３−ｎ−オクチルイミダゾリウムイオンなどのイミダゾリウムイオンと、前記式（１）におけるＸ−との塩が挙げられる。
【００２３】
ピリジニウム塩としては、下記式（２）で表されるものが挙げられる。
【００２４】
【化２】
2013244651.tif 000003
【００２５】
前記式（２）中、Ｒ１ｂ、Ｒ２ｂ、Ｒ３ｂ、Ｒ４ｂ、Ｒ５ｂ及びＲ６ｂは、同一又は異なって、水素原子、又は炭素数１〜１０（好ましくは炭素数１〜５）の飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基である。飽和炭化水素基及び不飽和炭化水素基は、鎖式炭化水素基又は環式炭化水素基であってよい。また、鎖式炭化水素基は、直鎖又は分岐鎖であってよい。飽和炭化水素基としては、アルキル基が挙げられる。アルキル基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げられる。不飽和炭化水素基の具体例としては、例えば、ビニル基、アリル基などが挙げられる。
【００２６】
また、前記式（２）中のＸ−としては、前記式（１）と同じものが挙げられる。
【００２７】
前記式（２）で表される化合物の具体的としては、例えば、１−ブチル−３−メチルピリジニウムイオン、１−ブチル−４−メチルピリジニウムイオン、１−ブチル−ピリジニウムイオン、１−エチル−３−メチルピリジニウムイオン、１−エチルピリジニウムイオンなどのピリジニウムイオンと、前記式（２）におけるＸ−との塩が挙げられる。
【００２８】
ピロリジニウム塩としては、下記式（３）で表されるものが挙げられる。
【００２９】
【化３】
2013244651.tif 000004
【００３０】
前記式（３）中、Ｒ１ｃ及びＲ２ｃは、同一又は異なって、水素原子、又は炭素数１〜１０（好ましくは炭素数１〜５）の飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基である。飽和炭化水素基及び不飽和炭化水素基は、鎖式炭化水素基又は環式炭化水素基であってよい。また、鎖式炭化水素基は、直鎖又は分岐鎖であってよい。飽和炭化水素基としては、アルキル基が挙げられる。アルキル基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げられる。不飽和炭化水素基の具体例としては、例えば、ビニル基、アリル基などが挙げられる。
【００３１】
また、前記式（３）中、Ｘ−は、前記式（１）と同じものが挙げられる。
【００３２】
前記式（３）で表される化合物の具体的としては、例えば、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム、１−メチル−１−プロピルピロリジニウム、１−オクチル−１−メチルピロリジニウム、１−ヘキシル−１−メチルピロリジニウムなどのピロリジニウムイオンと、前記式（３）におけるＸ−との塩が挙げられる。
【００３３】
ピペリジニウム塩としては、下記式（４）で表されるものが挙げられる。
【００３４】
【化４】
2013244651.tif 000005
【００３５】
前記式（４）中、Ｒ１ｄ及びＲ２ｄは、同一又は異なって、水素原子、又は炭素数１〜１０（好ましくは炭素数１〜５）の飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基である。飽和炭化水素基及び不飽和炭化水素基は、鎖式炭化水素基又は環式炭化水素基であってよい。また、鎖式炭化水素基は、直鎖又は分岐鎖であってよい。飽和炭化水素基としては、アルキル基が挙げられる。アルキル基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げられる。不飽和炭化水素基の具体例としては、例えば、ビニル基、アリル基などが挙げられる。
【００３６】
また、前記式（４）中、Ｘ−は、前記式（１）と同じものが挙げられる。
【００３７】
前記式（４）で表される化合物の具体的としては、例えば、１−ブチル−１−メチルピペリジニウム、１−メチル−１−プロピルピぺリジニウム、１−オクチル−１−メチルピぺリジニウム、１−ヘキシル−１−メチルピぺリジニウムなどのピぺリジニウムイオンと、前記式（４）におけるＸ−との塩が挙げられる。
【００３８】
アンモニウム塩としては、下記式（５）で表されるものが挙げられる。
【００３９】
【化５】
2013244651.tif 000006
【００４０】
前記式（５）中、Ｒ１ｅ、Ｒ２ｅ、Ｒ３ｅ及びＲ４ｅは、同一又は異なって、水素原子、又は炭素数１〜１０（好ましくは炭素数１〜５）の飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基である。飽和炭化水素基及び不飽和炭化水素基は、鎖式炭化水素基又は環式炭化水素基であってよい。また、鎖式炭化水素基は、直鎖又は分岐鎖であってよい。飽和炭化水素基としては、アルキル基が挙げられる。アルキル基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げられる。不飽和炭化水素基の具体例としては、例えば、ビニル基、アリル基などが挙げられる。
【００４１】
また、前記式（５）中のＸ−としては、前記式（１）と同じものが挙げられる。
【００４２】
前記式（５）で表される化合物の具体的としては、例えば、シクロヘキシルトリメチルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、テトラメチルアンモニウムイオン、トリブチルメチルアンモニウムイオン、エチルジメチルプロピルアンモニウムイオンなどのアンモニウムイオンと、前記式（５）におけるＸ−との塩が挙げられる。
【００４３】
ホスホニウム塩としては、下記式（６）で表されるものが挙げられる。
【００４４】
【化６】
2013244651.tif 000007
【００４５】
前記式（６）中、Ｒ１ｆ、Ｒ２ｆ、Ｒ３ｆ及びＲ４ｆは、同一又は異なって、水素原子、又は炭素数１〜１０（好ましくは炭素数１〜５）の飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基である。飽和炭化水素基及び不飽和炭化水素基は、鎖式炭化水素基又は環式炭化水素基であってよい。また、鎖式炭化水素基は、直鎖又は分岐鎖であってよい。飽和炭化水素基としては、アルキル基が挙げられる。アルキル基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げられる。不飽和炭化水素基の具体例としては、例えば、ビニル基、アリル基などが挙げられる。
【００４６】
また、前記式（６）中のＸ−としては、前記式（１）と同じものが挙げられる。
【００４７】
前記式（６）で表される化合物の具体的としては、例えば、シクロヘキシルトリメチルホスホニウムイオン、テトラブチルホスホニウムイオン、トリブチルメチルホスホニウムイオンなどのホスホニウムイオンと、前記式（６）におけるＸ−との塩が挙げられる。
【００４８】
スルホニウム塩としては、下記式（７）で表されるものが挙げられる。
【００４９】
【化７】
2013244651.tif 000008
【００５０】
前記式（７）中、Ｒ１ｇ、Ｒ２ｇ及びＲ３ｇは、同一又は異なって、水素原子、又は炭素数１〜１０（好ましくは炭素数１〜５）の飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基である。飽和炭化水素基及び不飽和炭化水素基は、鎖式炭化水素基又は環式炭化水素基であってよい。また、鎖式炭化水素基は、直鎖又は分岐鎖であってよい。飽和炭化水素基としては、アルキル基が挙げられる。アルキル基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げられる。不飽和炭化水素基の具体例としては、例えば、ビニル基、アリル基などが挙げられる。
【００５１】
また、前記式（７）中のＸ−としては、前記式（１）と同じものが挙げられる。
【００５２】
前記式（７）で表される化合物の具体的としては、例えば、シクロヘキシルジメチルスルホニウムイオン、トリブチルスルホニウムイオン、ジブチルメチルスルホニウムイオンなどのスルホニウムイオンと、前記式（７）におけるＸ−との塩が挙げられる。
【００５３】
バイオマス
本発明において用いられるバイオマスとは、再生可能な、生物由来の有機資源であって、化石資源を除いたものであり、例えば、木材、ササ、竹、い草、藁、籾殻、糖質及びデンプン系作物、パルプ、紙、古紙、綿、繊維、木質ボード、キチン、キトサン、その他農林産物資源及びそれらの廃棄物などが挙げられる。
【００５４】
木材としては、具体的には、スギ、ヒノキ、ブナ及びそれらに由来するチップ、単板くずなどが挙げられる。
【００５５】
藁としては、具体的には、稲藁、麦藁などが挙げられる。
【００５６】
糖質及びデンプン系作物としては、具体的には、米、てんさい、サトウキビ、トウモロコシ、イモ類などが挙げられる。
【００５７】
繊維としては、具体的には、木材繊維、綿繊維、絹繊維、再生セルロース繊維などが挙げられる。
【００５８】
木質ボードとしては、具体的には、合板、集成材、単板積層材、インシュレーションボード、中密度繊維板、ハードボードなどが挙げられる。
【００５９】
特に、建材として難燃性が求められる木材や木質ボードを選択することが好ましい。
【００６０】
難燃化剤
本発明の難燃化剤は、イオン液体をそのまま難燃化剤として用いることができる。あるいは、イオン液体を溶剤に溶解させて液剤として提供することもできる。
【００６１】
溶剤としては、イオン液体を溶解可能であって、バイオマスに塗布及び／又は含浸後に溜去可能なものであれば、特に限定されないが、例えば、水、低級アルコール、多価アルコール、ケトン、エーテル、エステル、極性有機溶剤などが挙げられる。
【００６２】
低級アルコールとしては、具体的には、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノールなどが挙げられる。
【００６３】
多価アルコールとしては、具体的には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルなどが挙げられる。
【００６４】
ケトンとしては、具体的には、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、プロピレンカーボネートなどが挙げられる。
【００６５】
エーテルとしては、具体的には、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテルなどが挙げられる。
【００６６】
エステルとしては、具体的には、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、３−メチル−３−メトキシブチルアセテート、γ−ブチロラクトン、アジピン酸ジメチル、グルタル酸ジメチル、コハク酸ジメチルなどが挙げられる。
【００６７】
極性有機溶剤としては、具体的には、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルイミダゾリジノン、アセトニトリル、Ｎ−メチルピロリドンなどが挙げられる。
【００６８】
これらの中でも、水、低級アルコール、多価アルコールが好ましい。
【００６９】
これらの溶剤は、１種を単独で使用でき、又は必要に応じて２種以上を混合して使用することができる。
【００７０】
溶剤は、イオン液体の濃度が、０．１〜９９．９重量％程度となるように用いることができる。好ましくは、０．５〜５０重量％である。
【００７１】
さらに、本発明の難燃化剤には、その難燃性に影響を与えない範囲で、他の難燃剤、難燃助剤などの他、ｐＨ調整剤、酸化防止剤、光安定化剤などの、広く一般に用いられる添加剤を添加することができる。
【００７２】
難燃化方法
本発明によれば、イオン液体を含む難燃化剤を、バイオマスに塗布及び／又は含浸させた後、乾燥させることにより、バイオマスを難燃化する。
【００７３】
塗布方法としては、特に限定されないが、例えば、イオン液体を含む難燃化剤を、バイオマス表面に吹き付ける、あるいは、バイオマス表面に塗布する方法が挙げられる。
【００７４】
具体的には、イオン液体を含む難燃化剤を、霧吹きなどでバイオマスに吹き付ける方法、刷毛、スプレー、ロールコーターなどを用いて、イオン液体を含む難燃化剤をバイオマスに塗布する方法が挙げられる。
【００７５】
含浸方法としては、特に限定されないが、例えば、イオン液体を含む難燃化剤中に、バイオマスを浸漬させる方法が挙げられる。
【００７６】
具体的には、イオン液体そのもの、または溶剤に溶解させたイオン液体の液剤に、バイオマスを、約５〜８０℃で、０．５〜２４時間程度浸漬させることにより行う。好ましくは、２０〜５０℃で２〜１２時間程度浸漬させる。また、含浸は、減圧下に行うこともできる。減圧の程度としては、０．０１〜２０００Ｐａ下に行うとよい。減圧下に行うことにより、含浸速度を速めることができる。
【００７７】
また、含浸には、前記塗布方法によりバイオマス表面に塗布されたイオン液体を含む難燃化剤が、バイオマスの中まで浸透する場合も含まれる。
【００７８】
乾燥方法としては、特に限定されず、例えば、室温（約２０〜２５℃）で放置する方法、加熱乾燥する方法などが挙げられる。
【００７９】
具体的には、難燃化剤が塗布及び／又は含浸されたバイオマスを、室温（約２０〜２５℃）で１〜７日間放置する方法、４０〜１２０℃に加熱し、１〜７日間保持する方法が挙げられる。好ましくは、５０〜６０℃で１〜２日間乾燥した後、９０〜１０５℃で１〜２日間乾燥させる方法である。乾燥は、減圧下に行うこともできる。減圧の程度としては、０．０１〜１０Ｐａ下に行うとよい。減圧下に行うことにより、乾燥速度を速めることができる。
【００８０】
バイオマスに塗布及び／又は含浸させることにより、バイオマスに含有させるイオン液体の濃度としては、イオン液体を含む難燃化剤を塗布及び／含浸した後のバイオマス全重量に対し、０．１〜４０重量％、好ましくは０．５〜２０重量％、特に好ましくは１〜１０重量％である。イオン液体の濃度が０．１〜４０重量％以内であれば、バイオマスの外観を損なうことなく、充分な難燃性を発揮することができる。
【実施例】
【００８１】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００８２】
調製例１
スギ（Cryptomeria japonica）の辺材部から得られたブロック試片（30（R）×30（T）×5（L）mm）について、アルコール／ベンゼン（1/2（v/v））混合溶液で、８時間ソックスレー抽出を行った。その後、恒温乾燥機中にて60℃で24時間、続いて105℃で24時間乾燥させた。得られた試片の重量を測定し、これを処理前の絶乾重量とした。
【００８３】
調製例２
１−エチル−３−メチルイミダゾリウムブロミド（以下、［C2mim］［Br］と称することもある；東京化成工業株式会社）、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（以下、［C2mim］［BF4］と称することもある；東京化成工業株式会社）、および１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェイト（以下、［C2mim］［PF6］と称することもある；東京化成工業株式会社）を、メタノール（ナカライテスク株式会社）で希釈し、３種類のイオン液体それぞれについて、濃度１重量％、５重量％、１０重量％の溶液を調製した。
【００８４】
実施例１
調製例２において調製した各溶液を入れた容器に、調製例１で調製した試片を投入し、容器をデシケーターに入れ、試片から気泡が出てこなくなるまで減圧を行った。その後、減圧状態で24時間、試片に溶液を含浸させた後、60℃で24時間、さらに105℃で24時間乾燥させることでイオン液体処理を行った。試片の重量増加率（％）（WPG ： Weight Percent Gain）について、下記式（A）に従い算出した。結果を表１に示した。
【００８５】
【数１】
2013244651.tif 000009
【００８６】
【表１】
2013244651.tif 000010
【００８７】
試験例１
実施例１で得られた試片について、下記測定機器および測定条件に従い、熱重量測定（TG : Thermo Gravimetry）及び示差熱測定（DTA : Differential Thermo Analysis）を行った。
＜測定機器＞
示差熱熱重量同時測定装置（セイコーインスツルメンツ社、TG/DTA6200）
（試料および基準物質の温度を一定のプログラムによって変化または保持させながら、試料の重量変化、および試料と基準物質との温度差を温度の関数として測定する装置）
＜測定条件＞
試料量：5 mg、雰囲気：乾燥空気100 ml / min、昇温速度：20℃/ min、温度域：室温（25℃）から800℃、基準物質：なし
【００８８】
［C2mim］［Br］処理試片、［C2mim］［BF4］処理試片、［C2mim］［PF6］処理試片について得られたTGのグラフを、縦軸を重量残存率、横軸を温度として、それぞれ図１、図３及び図５に示した。縦軸の重量残存率は、試片温度が170℃の時の重量を100%とした。
【００８９】
また、［C2mim］［Br］処理試片、［C2mim］［BF4］処理試片、［C2mim］［PF6］処理試片について得られたDTAのグラフを、縦軸を発熱量、横軸を温度として、それぞれ図２、図４及び図６に示した。
【００９０】
図１によれば、無処理の試片は、始めに300℃から350℃付近にかけて、大きな発炎燃焼による重量減少が見られた。この時点で約60%の重量減少が見られ、その後450℃付近に表面燃焼による大きな重量減少を生じ、500℃の時点では重量残存率が0%となり、燃え尽きるという結果が得られた。そして、［C2mim］［Br］そのものについては、400℃から450℃にかけて大きな重量減少が見られ、無処理試片と同じく500℃の時点では重量残存率は0%となり、燃え尽きることが理解できる。一方、［C2mim］［Br］で処理した試片は、1.8 WPGの処理では、無処理試片とほぼ同じ挙動を示したが、WPGが高くなるにつれ、発炎燃焼による重量減少の開始温度が低温側へわずかにシフトし、表面燃焼により最終的に燃えつきる温度が高温側へわずかにシフトするという傾向が見られた。
【００９１】
図２によれば、図１で示した重量減少温度域でピークが見られ、WPGが高くなるにつれ、発炎燃焼ピークは低温側へわずかにシフトし、表面燃焼のピークは高温側へわずかにシフトした。
【００９２】
図３によれば、［C2mim］［BF4］そのものは、400℃から500℃付近にかけて大きく重量減少し、その時点で重量残存率はほぼ0%となった。一方、［C2mim］［BF4］で処理した試片では、発炎燃焼による重量減少の開始温度は無処理木材とほぼ同じ温度（約350℃）かやや低温度側へシフトしたが、その時の重量減少が、無処理木材では約60%であったのに対し、［C2mim］［BF4］で処理した試片は、WPGの一番小さいもの（3.1 WPG）で約50%、WPGの一番大きなもの（29.0 WPG）では約40%となった。また、500℃で無処理の試片と［C2mim］［BF4］そのものは、ほぼ燃え尽きていたのに対し、［C2mim］［BF4］で処理した試片では、500℃でも燃え尽きずに存在しており、800℃まで昇温させても燃え尽きることはなかった。350℃付近での重量減少は3.1WPGが一番大きく、29.0 WPGが一番小さかった。また、800℃での残存率も3.1WPGが一番低く、29.0 WPGが一番高いという結果となり、WPGが高くなるにつれ、難燃効果が大きくなる傾向が見られた。
【００９３】
図４によれば、いずれのWPGの試片においても、無処理試片で見られたような顕著なピークは見られず、ピークはブロードであった。すなわち、発炎燃焼および表面燃焼に伴う顕著な発熱が抑制されていると言える。また、上記難燃効果は、WPGに依存して高くなることも理解できる。
【００９４】
図５によれば、重量減少開始温度が、無処理試片とほぼ同じかやや低温度側にシフトし、WPGが高いものほど、より低温度側へシフトした。その時の重量減少も1.8 WPGで約50%、18.8 WPGで約40%となり、WPGが高いものほど重量減少が少ないことが理解できる。450℃で無処理試片および［C2mim］［PF6］そのものは燃え尽きていたが、［C2mim］［PF6］で処理した試片では、1.8 WPGのもので約30%、18.8 WPGのものでは約50%の重量残存率を示し、WPGが高いものほど残存率が高い結果となった。またWPGの高いものは800℃まで昇温させても燃え尽きることはなく、高い難燃性が発現していることが理解できる。
【００９５】
図６によれば、発炎燃焼によるピークは低温側にシフトするとともにブロードとなり、表面燃焼によるピークは見られなかった。以上のことから［C2mim］［PF6］で処理した試片は、高い難燃性効果が得られること、およびその効果はWPGに依存することが理解できる。
【００９６】
試験例３
実施例１で得られた試片について、イオンコーター（日本電子株式会社、JFC-1600）を用いてプラチナコーティングを施し、下記測定機器および測定条件で、走査型電子顕微鏡（SEM）観察を行った。結果を図７、図８及び図９に示した。
＜コーティング条件＞
スパッタリング電流：40.0 mA、コーティング時間：120秒
＜測定機器＞
走査型電子顕微鏡（SEM）（日本電子株式会社製、JSM-5510LV）
＜測定条件＞
加速電圧：15.0 kV、スポットサイズ：25、作動距離：37 mm
【００９７】
図７、図８及び図９に示されるとおり、イオン液体を含浸させたいずれの試片においても、組織構造に変化は見られなかった。また、細胞内腔に結晶が見られないことから、イオン液体は、細胞壁内に含浸されているものと考えられる。イオン液体が細胞壁内に含浸されていることにより、より効果的に難燃性を発揮できるものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明の難燃化剤は、塗布及び／又は含浸という簡便な手段で、バイオマスの外観やその組織構造を変化させることなく、難燃性を付与することができるため、難燃性の要求されるバイオマス、特に建材などに広く適用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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