特許 6393499 表面処理木材、及び表面処理木材の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6393499

(24)【登録日】2018年8月31日

(45)【発行日】2018年9月19日

(54)【発明の名称】表面処理木材、及び表面処理木材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B27K 5/00 20060101AFI20180910BHJP

   B27K 3/02 20060101ALI20180910BHJP

【ＦＩ】

   B27K5/00 A

   B27K3/02 C

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-76897(P2014-76897)

(22)【出願日】2014年4月3日

(65)【公開番号】特開2015-196363(P2015-196363A)

(43)【公開日】2015年11月9日

【審査請求日】2017年3月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】杉田 敬太郎

(72)【発明者】

【氏名】高橋 拡

(72)【発明者】

【氏名】山本 正人

(72)【発明者】

【氏名】長岡 勉

(72)【発明者】

【氏名】大橋 宏和

(72)【発明者】

【氏名】永盛 洋樹

(72)【発明者】

【氏名】楠 寿博

【審査官】 竹中 靖典

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−１０５９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２５２５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２７９３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２９７２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２３１１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２２４９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５４０１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３４６９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１３２５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２１１４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２３１６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０８１６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０３１７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第０３／０１１４７８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−２１９１１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１７８７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０１１７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１９０３０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２７Ｋ １／００ − ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

不燃化処理された木材の表面に前記木材と架橋する下地処理剤が塗布されていると共に前記下地処理剤が前記表面の仮導管で形成された凹部に充填されている、表面処理木材。

【請求項2】

不燃化処理された木材の表面及び前記表面の仮導管で形成された凹部に充填された薬剤を液体で除去する除去工程と、
前記除去工程の後に前記木材と架橋する下地処理剤を前記表面に塗布し、前記凹部に前記下地処理剤を充填する塗布工程と、
を備える表面処理木材の製造方法。

【請求項3】

前記除去工程は、
前記液体に前記木材を予め定められた時間浸漬する浸漬工程、
前記液体を湿潤させた湿潤部材で前記木材の前記表面を拭く拭工程、
前記液体を湿潤させた湿潤部材で前記木材の前記表面を予め定められた時間被覆する被覆工程、
前記木材に予め定められた時間前記液体を掛流す掛流工程、
の一つ又は複数を組み合わせた工程である、
請求項２に記載の表面処理木材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表面処理木材、及び表面処理木材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、木材を乾燥する乾燥工程と、木材を減圧する減圧工程と、減圧状態で木材に不燃化処理剤を含浸させる減圧含浸工程と、加圧状態で木材に不燃化処理剤を含浸させる加圧含浸工程と、をそれぞれ複数回含む不燃木材の製造方法が開示されている。

【0003】

特許文献２には、木材に難燃薬剤を含浸し、その後、該木材表面にアルコキシ金属塩系塗料を塗布することを特徴とする不燃木材の製造方法が開示されている。

【0004】

特許文献３には、難燃化薬剤・準不燃化薬剤・不燃化薬剤によって処理された難燃化木材・準不燃化木材・不燃化木材に関する技術が開示されている。

【0005】

特許文献４には、難燃薬剤を実質的に含まない木材で構成された表面層と、該表面層に隣接した内側の難燃薬剤を注入処理した難燃薬剤注入層と、を備えた耐火集成材に関する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００３−２２１４１２号公報

【特許文献2】特開２００６−２３１６５２号公報

【特許文献3】特開２０１２−０８１６０３号公報

【特許文献4】特開２００８−０３１７４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ここで、難燃化木材、準不燃化木材、及び不燃化木材などの不燃化処理された木材は、処理されていない非不燃化木材と比較し、接着性や塗装の付着性が劣る。

【0008】

本発明は、上記事実を鑑み、不燃化処理された木材の接着性の向上又は塗装の付着性の向上が課題である。

【課題を解決するための手段】

【0009】

請求項１の発明は、不燃化処理された木材の表面に前記木材と架橋する下地処理剤が塗布されていると共に前記下地処理剤が前記表面の仮導管で形成された凹部に充填されている、表面処理木材である。

【0010】

請求項１に記載の発明では、不燃化処理された木材の表面に該木材と架橋する下地処理剤が塗布されていると共に下地処理剤が表面の仮導管で形成された凹部に充填されているので、木材の接着性が向上する又は塗装の付着性が向上する。

【0017】

請求項２の発明は、不燃化処理された木材の表面及び前記表面の仮導管で形成された凹部に充填された薬剤を液体で除去する除去工程と、前記除去工程の後に前記木材と架橋する下地処理剤を前記表面に塗布し、前記凹部に前記下地処理剤を充填する塗布工程と、を備える表面処理木材の製造方法である。

【0018】

請求項２に記載の発明では、不燃化処理された木材の表面及び該表面の仮導管で形成された凹部に充填された薬剤を液体で除去した表面に木材と架橋する下地処理剤を塗布し、凹部に下地処理剤を充填することで、下地処理剤が架橋する表面積が増加する。よって、薬剤を液体で除去していない表面に下地処理剤を塗布する場合と比較し、木材の接着性が向上する又は塗装の付着性が向上する。

【0019】

請求項３の発明は、前記除去工程は、前記液体に前記木材を予め定められた時間浸漬する浸漬工程、前記液体を湿潤させた湿潤部材で前記木材の前記表面を拭く拭工程、前記液体を湿潤させた湿潤部材で前記木材の前記表面を予め定められた時間被覆する被覆工程、前記木材に予め定められた時間前記液体を掛流す掛流工程と、の一つ又は複数を組み合わせた工程である、請求項２に記載の表面処理剤の製造方法である。

【0020】

請求項３に記載の発明では、簡単な方法で、薬剤が液体で効果的に除去される。

【0021】

ここで、不燃性能に関して政令で定める技術的水準に適合する建築材料には、不燃材料、準不燃材料、難燃材料の３ランクがある。上記、「不燃化処理された木材」とは、これらの不燃材料、準不燃材料、及び難燃材料をいずれも含むものである。また、「不燃化処理」とは、木材に薬剤を含浸させる等して不燃性能を向上させる処理全般を指し、「不燃化処理された木材」には、不燃化木材、準不燃化木材、及び難燃化木材以外も含まれる。別の観点から説明すると、薬剤を用いて不燃性能が向上する処理が行われた木材であればよい。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、不燃化処理された木材の接着性が向上する又は塗装の付着性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】第一表面処理木材に接着剤を塗布した状態を模式的に示す断面図である。

【図2】不燃化処理された木材を模式的に示す断面図である。

【図3】第二表面処理木材を模式的に示す断面図である。

【図4】浸漬処理を説明する斜視図である。

【図5】拭処理を説明する斜視図である。

【図6】被覆処理を説明する斜視図である。

【図7】掛流処理を説明する斜視図である。

【図8】塗布処理を説明する斜視図である。

【図9】第二表面処理材に接着剤を塗布した状態を模式的に示す断面図である。

【図10】第三表面処理木材に接着剤を塗布した状態を模式的に示す断面図である。

【図11】接着性の向上効果の確認実験の結果を説明するためグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

＜実施形態＞
本発明の一実施形態にかかる表面処理木材について説明する。

【0025】

図１に示す本実施形態の第一表面処理木材５０は、難燃化木材、準不燃化木材、及び不燃化木材などの不燃化処理された木材１０の表面１４の薬剤２０（図２を参照）が液体で除去され、下地処理剤（プライマー）６０が塗布され接着面６２Ａとなる下地処理剤層６２が形成されている。なお、図中の第二表面処理木材４０については、後述する。

【0026】

［木材］
本実施形態の不燃化処理された木材１０について説明する。

【0027】

不燃性能に関して政令で定める技術的水準に適合する建築材料には、不燃材料、準不燃材料、難燃材料の三つのランクがある。本実施形態の「不燃化処理された木材１０」とは、これらの不燃材料、準不燃材料、及び難燃材料をいずれも含むものである。また、「不燃化処理」とは、木材に薬剤を含浸させる等して不燃性能を向上させる処理全般を指し、本実施形態の木材１０には、不燃材料、準不燃材料、及び難燃材料以外の木材も含まれる。つまり、本実施形態の木材１０には、これらよりも不燃性能が低い木材及びこれらよりも不燃性能が高い木材が含まれる。別の観点から説明すると、薬剤を用いて不燃性能が向上する処理が行われた木材であればよい。

【0028】

薬剤２０を木材１０に含浸（注入）させる方法は周知の含浸技術を用いることができる。例えば、浸漬法、噴射法、減圧・加圧式処理法、パッシブ減圧薬剤注入法等を用いることができる。

【0029】

薬剤２０としては、周知の難燃化処理剤や不燃化処理剤を用いることができる。具体的には、硼酸、硼砂等の水溶性無機化合物、珪酸、燐酸を含む薬剤、リン系、窒素系、ホウ素、ハロゲン系の防火薬剤などを用いることができる。

【0030】

図２に示すように、不燃化処理された木材１０は、仮導管１６に薬剤２０が充填された状態となる。また、表面１４には仮導管１６によって凹部１７が形成されており、この凹部１７に薬剤２０が充填された状態となる。

【0031】

［除去処理］
つぎに、木材１０の表面１４の薬剤２０を液体Ｍで除去する方法について説明する。

【0032】

本実施形態の液体Ｍは水（Ｈ_２Ｏ）である。なお、純水である必要はなく、水溶液であってもよい。例えば、酸性又はアルカリ性の水溶液であってもよいし、界面活性剤等を含む洗浄液であってもよい。更に、水以外の液体、例えば、有機溶剤であってもよい。また、液体Ｍは、薬剤２０の種類に応じて適宜選択すればよい。

【0033】

なお、以降に説明する四つの浸漬処理、拭処理、被覆処理、及び掛流処理のいずれか一つを行ってもよいし、複数組み合わせて行ってもよい。また、これら四つの以外の除去処理方法で薬剤２０を液体で除去してもよい。

【0034】

そして、木材１０に対して除去処理を行うことで、図３に示すように、木材１０の表面１４の薬剤２０が除去された状態となる。図３に示す状態の木材を第二表面処理木材４０とする。

【0035】

（浸漬処理）
図４に示すように、水槽１００の液体（水）Ｍの中に、木材１０を予め定めた時間（例えば、１時間）浸漬して取り出す。

【0036】

（拭処理）
図５に示すように、液体（水）Ｍを湿潤させた布やスポンジなどの湿潤部材１１０で木材１０の表面１４を拭く。

【0037】

（被覆処理）
図６に示すように、液体（水）Ｍを湿潤させた布やスポンジなどの湿潤部材１２０で木材１０の表面１４を予め定めた時間（例えば、１時間）被覆して取り出す。

【0038】

（掛流処理）
図７に示すように、木材１０の表面１４に予め定めた時間（例えば、１時間）、液体（水）Ｍを掛流す。

【0039】

［塗布処理（下地処理）］
つぎに、図３に示す状態を第二表面処理木材４０の表面１４に下地処理剤（プライマー）６０（図１参照）を塗布し、接着面６２Ａとなる下地処理剤層６２を形成する塗布処理（下地処理）について説明する。

【0040】

本実施形態では、下地処理剤（プライマー）６０は、シランカップリング剤を含有する液体であり、木材１０の木質１２（繊維（主成分セルロース））と化学的に反応して架橋する。

【0041】

なお、シランカップリング剤を含有する液体以外の下地処理剤（プライマー）６０であってもよい。要は、木材１０の木質１２（繊維（主成分セルロース））と化学的に反応して架橋する物質が含まれていればよく、また、木材１０の木質１２の種類や薬剤２０に応じて適宜選択すればよい。

【0042】

図８に示すように、除去処理された第二表面処理木材４０の表面１４に下地処理剤（プライマー）６０を刷毛１３０で塗る。なお、下地処理剤（プライマー）６０を塗布する方法は、刷毛１３０で塗る以外の方法であってもよい。例えば、第二表面処理木材４０の表面１４に下地処理剤６０をスプレーで吹き付けてもよい。

【0043】

また、第二表面処理木材４０の表面１４に下地処理剤（プライマー）６０を刷毛１３０で塗って接着面６２Ａとなる下地処理剤層６２が形成された木材を第一表面処理木材５０とする（図１参照）。

【0044】

＜作用及び効果＞
つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。

【0045】

図２に示すように、不燃化処理された木材１０は、仮導管１６で形成された凹部１７に薬剤２０が充填された状態であり、表面１４には薬剤２０が露出している。

【0046】

図３に示すように、この木材１０の表面１４の薬剤２０を液体（水）Ｍで除去することで（図４〜図７を参照）、仮導管１６で形成された凹部１７に充填された薬剤２０が除去される。

【0047】

図８に示すように、薬剤２０が除去された第二表面処理木材４０の表面１４に、下地処理剤（プライマー）の下地処理剤６０を塗布する。これにより図１に示すように、表面１４には、下地処理剤６０で構成された下地処理剤層６２が形成される。なお、下地処理剤６０は、木質１２（繊維（主成分セルロース））と化学的に反応して架橋する。

【0048】

また、第二表面処理木材４０の表面１４の凹部１７から薬剤２０が除去されているので、凹部１７に下地処理剤６０が充填され、下地処理剤６０が架橋する面積が増える。

【0049】

そして、図１に示す第一表面処理木材５０の下地処理剤層６２、つまり下地処理剤６０は、木質１２よりも接着剤７０との化学的結合が強いので接着性が向上する。つまり、下地処理剤６０を塗布することで、接着性が向上された接着面６２Ａが形成され、この結果、接着剤７０の接着性が向上する。

【0050】

［その他の表面処理木材］
ここで、第一表面処理木材５０は、薬剤２０の除去処理と下地処理剤６０の塗布処理（下地処理）との両方を行ったが、いずれか一方のみであってもよい。よって、つぎにこれらいずれか一方の処理のみを行った場合について説明する。

【0051】

図９に示す薬剤２０の除去処理のみを行った第二表面処理木材４０は、薬剤２０が除去された表面１４との接着剤７０との接触面積が増えることにより化学結合が促進されると共に、凹部１７に接着剤７０が充填されることによる投錨効果によって、接着性が向上する。

【0052】

図１０に示す塗布処理（下地処理）のみ行った第三表面処理木材４５は、薬剤２０が充填されている凹部１７と凹部１７との間の木質の表面１４と化学的に反応して架橋すると考えられる。また、刷毛１３０（図８参照）で薬剤２０を塗る場合は、一部の凹部１７から薬剤２０が除去されることもあると考えられる。そして、薬剤２０が除去された凹部１７に下地処理剤６０が充填されるので、下地処理剤６０が架橋する面積が増える。

【0053】

よって、除去処理が行わないで塗布処理（下地処理）を行って形成された下地処理剤層６２（下地処理剤６０）を有する第三表面処理木材４５は、図１に示す第一表面処理木材５０と同様に接着性が向上する。

【0054】

［接着性の向上効果の確認実験］
つぎに、「薬剤２０の除去処理」及び「下地処理剤６０の塗布処理（下地処理）」による接着性の向上効果の確認実験、及びその結果について説明する。

【0055】

（実験方法の概要）
集成材の日本農林規格より、ブロックせん断試験に準じた試験を実施した。

【0056】

ブロックせん断試験を行う試験体は、
Ａ（○）：除去処理無し、塗布処理無し
Ｂ（□）：除去処理有り、塗布処理無し：第二表面処理木材４０
Ｃ（●）：除去処理無し、塗布処理有り：第三表面処理木材４５
Ｄ（■）：除去処理有り、塗布処理有り：第一表面処理木材５０
とした。
また、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは複数の試験体を作成して、それぞれ試験を実施した。

【0057】

除去処理は、図５に示す液体（水）Ｍを湿潤させた布やスポンジなどの湿潤部材１１０で木材１０の表面１４を拭く拭処理で行った。

【0058】

図８に示す塗布処理（下地処理）では、貼り合わせる両方の試験体に下地処理剤６０を刷毛１３０で塗った。

【0059】

接着処理は、接着する両方の試験体に接着剤７０（図１等を参照）を塗布して貼り合わせ、一定時間圧縮力を加える圧締処理を実施した。

【0060】

圧締終了後、２０℃、６０％ＲＨの環境に２４±２時間養生したのち、ブロックせん断試験を行った。

【0061】

（実験結果）
図１１は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれの試験体における最大せん断応力の平均値をプロットしたものである。この図１１から最大せん断応力の大きさは、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄの順番となった。つまり、接着力はＡ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄの順番で大きくなる。

【0062】

すなわち、「薬剤２０の除去処理」及び「下地処理剤６０の塗布処理（下地処理）」による接着性の向上効果が確認された。また、「処理剤２０の除去処理」及び「下地処理剤６０の塗布処理（下地処理）」のいずれか一方のみでも接着性の向上効果が確認された。

【0063】

＜適用例＞
本発明が適用された第一表面処理木材５０、第二表面処理木材４０、第三表面処理木材４５を接着接合して用いる適用例としては、第一表面処理木材５０、第二表面処理木材４０、第三表面処理木材４５同士を接着接合又は他の木材と接着接合した耐火集成材や単板積層材（ＬＶＬ）等の耐火木質部材が挙げられる。

【0064】

なお、使用する接着剤は、薬剤２０、下地処理剤６０、及び木材１０の木質１２の種類等に応じて適宜選択すればよい。例えば、レゾルシノール系樹脂接着剤やメラミン樹脂接着剤などの熱硬化型接着剤等を用いることができる。

【0065】

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

【0066】

第一表面処理木材５０、第二表面処理木材４０、第三表面処理木材４５は、接着接合して用いたが、これに限定されない。第一表面処理木材５０、第二表面処理木材４０、第三表面処理木材４５に塗料を塗布する場合も、接着剤７０と同様の理由で塗料の木材との接着性が向上する。よって、塗料が剥がれにくくなり、塗装の付着性・耐久性が向上する。なお、下地処理剤６０は、塗布する塗料に応じて適宜選択すればよい。

【0067】

本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない

【符号の説明】

【0068】

１０ 不燃化処理された木材
１４ 表面
２０ 薬剤
４０ 第二表面処理木材
４５ 第三表面処理木材
５０ 第一表面処理木材
６０ 下地処理剤
６２ 下地処理剤層
６２Ａ 接着面
７０ 接着剤
１２０ 湿潤部材
１１０ 湿潤部材
Ｍ 液体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】