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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024127589
(43)【公開日】2024-09-20
(54)【発明の名称】不燃性基材およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
C09K 21/04 20060101AFI20240912BHJP
C09K 21/06 20060101ALI20240912BHJP
C08F 230/02 20060101ALI20240912BHJP
【ＦＩ】
C09K21/04
C09K21/06
C08F230/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023036839
(22)【出願日】2023-03-09
(71)【出願人】
【識別番号】000157603
【氏名又は名称】丸善石油化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100120031
【弁理士】
【氏名又は名称】宮嶋 学
(74)【代理人】
【識別番号】100120617
【弁理士】
【氏名又は名称】浅野 真理
(74)【代理人】
【識別番号】100126099
【弁理士】
【氏名又は名称】反町 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100152423
【弁理士】
【氏名又は名称】小島 一真
(72)【発明者】
【氏名】山▲崎▼ 忠
(72)【発明者】
【氏名】古川 拓郎
【テーマコード（参考）】
4H028
4J100
【Ｆターム（参考）】
4H028AA08
4H028AA46
4H028AA49
4H028BA03
4H028BA04
4J100AP07P
4J100BA65Q
4J100CA01
4J100DA01
4J100DA04
4J100FA03
4J100FA18
4J100FA28
4J100JA67
(57)【要約】
【課題】白華現象が抑制され、かつ、不燃性に優れた基材およびその製造方法の提供。
【解決手段】本発明による不燃性基材は、基材に有機シラン化合物を含浸させ、前記有機シラン化合物を含浸させた基材に下記一般式（１）：
【化１】
（式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１～４のアルキル基を示す。）
で表されるポリマーを含浸させ、前記ポリマーを含浸させた基材にホウ素化合物を含浸させたことを特徴とする。
【選択図】なし
【解決手段】本発明による不燃性基材は、基材に有機シラン化合物を含浸させ、前記有機シラン化合物を含浸させた基材に下記一般式（１）：
【化１】
で表されるポリマーを含浸させ、前記ポリマーを含浸させた基材にホウ素化合物を含浸させたことを特徴とする。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材に有機シラン化合物を含浸させ、
前記有機シラン化合物を含浸させた基材に下記一般式（１）：
（式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１～４のアルキル基を示す。）
で表されるポリマーを含浸させ、
前記ポリマーを含浸させた基材にホウ素化合物を含浸させたことを特徴とする、不燃性基材。
前記有機シラン化合物を含浸させた基材に下記一般式（１）：
【化1】
で表されるポリマーを含浸させ、
前記ポリマーを含浸させた基材にホウ素化合物を含浸させたことを特徴とする、不燃性基材。
【請求項2】
ＩＳＯ５６６０－１に準拠して、コーンカロリーメーター試験で測定した加熱開始後２０分間の総発熱量が８ＭＪ／Ｍ２以下である、請求項１に記載の不燃性基材。
【請求項3】
前記有機シラン化合物の含浸量が、含浸前の基材の質量に対して１質量％以上３０質量％以下である、請求項１に記載の不燃性基材。
【請求項4】
前記ポリマーの含浸量が、含浸前の基材の質量に対して２０質量％以上８０質量％以下である、請求項１に記載の不燃性基材。
【請求項5】
前記ホウ素化合物の含浸量が、含浸前の基材の質量に対して３０質量％以上１３０質量％以下である、請求項１に記載の不燃性基材。
【請求項6】
前記有機シラン化合物が、テトラアルコキシシランを含む、請求項１に記載の不燃性基材。
【請求項7】
前記ホウ素化合物が、ホウ酸およびホウ砂の少なくとも１種を含む、請求項１に記載の不燃性基材。
【請求項8】
前記基材が、木材、紙、織物、不織布、および樹脂からなる群から選択される、請求項１に記載の不燃性基材。
【請求項9】
請求項１～８のいずれか一項に記載の不燃性基材の製造方法であって、
基材に有機シラン化合物を含浸させる第１工程と、
前記有機シラン化合物を含浸させた基材に前記ポリマーを含浸させる第２工程と、
前記ポリマーを含浸させた基材にホウ素化合物を含浸させる第３工程と、
を含むことを特徴とする、不燃性基材の製造方法。
基材に有機シラン化合物を含浸させる第１工程と、
前記有機シラン化合物を含浸させた基材に前記ポリマーを含浸させる第２工程と、
前記ポリマーを含浸させた基材にホウ素化合物を含浸させる第３工程と、
を含むことを特徴とする、不燃性基材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、不燃性基材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
木材、紙材、樹脂、布などの基材は、一般に、燃焼しやすく、それに伴って有害ガスが発生する。そのため、公共の建築物や規模の大きい建築物の内装に使用される基材は、建築基準法から、防火上の制限を受ける場合がある。また、一般住宅で使用される基材においても、安全面の問題から難燃性を求める声は増えており、今後も、基材に対する難燃化のニーズは増加することが予想される。
【0003】
一般に、基材に対して難燃性を付与する技術としては、リン化合物やハロゲン化合物、ホウ酸・ホウ砂混合物等を含んだ薬剤を基材に含浸させる方法等が知られている。特にこれらの中でも、ホウ酸・ホウ砂混合物を含んだ薬剤は、安定性が高いことから広く利用されている。例えば、ホウ酸とホウ砂を含有する水溶液に、一定の加熱および冷却処理を施して得られたホウ素化合物の水溶液を、木材や和紙等に含浸させることで、これらが高い難燃性を示すことが開示されている（特許文献１）。また、ホウ素化合物と糖類とを特定の割合で添加した難燃組成物を、ポリエステル不織布やポリプロピレン不織布等に含浸させると、これらの不織布が高い難燃性を示すことが開示されている（特許文献２）。しかしながら、上記技術では、基材の難燃性を高めることができるものの、多湿の環境下で使用し続けると、基材に含まれたホウ素化合物が潮解して溶出し、その結果、基材の表面にホウ素化合物が白く析出するという、いわゆる白華現象が発生し、外観が悪くなるという問題があった。
【0004】
上記問題を解決する手段として、基材に難燃性を与え、かつ、白華現象を抑制するために、例えば、難燃剤、リン酸イオン、マグネシウムイオンおよびアンモニウムイオンを含有する酸性水溶液を木質材料に注入し、次に、この木質材料をアルカリ性水溶液に接触させて、木質材料の表面や内部に難溶性物質であるリン酸マグネシウムアンモニウムを生成させることにより、難燃剤の溶脱を抑制する技術が開示されている（特許文献３）。また、ホウ素化合物を木材に含浸させて乾燥させた後、塩化カルシウム等でホウ素化合物を不溶化させ、さらに、木材の表面を防湿性の樹脂で覆う技術が開示されている（特許文献４）。しかしながら、これらの技術は、ホウ素化合物を固定させるために、多くの薬剤を必要とし、また、製造工程が多く煩雑であり非常に手間がかかるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第４４３９２３４号公報
【特許文献2】特開２０１１－１６２７４３号公報
【特許文献3】特開２０１２－１２１２７４号公報
【特許文献4】特開２００７－１３６９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
さらに、特許文献１～４に記載の技術では、白華現象の抑制と基材への不燃性の付与を両立させるには不十分であった。
【0007】
したがって、本発明の目的は、白華現象が抑制され、かつ、不燃性に優れた基材およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、基材に有機シラン化合物、下記一般式（１）で表されるポリマー（以下、「ビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマー」という）、およびホウ素化合物の順で含浸させることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
（式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１～４のアルキル基を示す。）
【化1】
【0009】
すなわち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
［１］ 基材に有機シラン化合物を含浸させ、
前記有機シラン化合物を含浸させた基材に下記一般式（１）：
（式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１～４のアルキル基を示す。）
で表されるポリマーを含浸させ、
前記ポリマーを含浸させた基材にホウ素化合物を含浸させたことを特徴とする、不燃性基材。
［２］ ＩＳＯ５６６０－１に準拠して、コーンカロリーメーター試験で測定した加熱開始後２０分間の総発熱量が８ＭＪ／Ｍ２以下である、［１］に記載の不燃性基材。
［３］ 前記有機シラン化合物の含浸量が、含浸前の基材の質量に対して１質量％以上３０質量％以下である、［１］または［２］に記載の不燃性基材。
［４］ 前記ポリマーの含浸量が、含浸前の基材の質量に対して２０質量％以上８０質量％以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の不燃性基材。
［５］ 前記ホウ素化合物の含浸量が、含浸前の基材の質量に対して３０質量％以上１３０質量％以下である、［１］～［４］のいずれかに記載の不燃性基材。
［６］ 前記有機シラン化合物が、テトラアルコキシシランを含む、［１］～［５］のいずれかに記載の不燃性基材。
［７］ 前記ホウ素化合物が、ホウ酸およびホウ砂の少なくとも１種を含む、［１］～［６］のいずれかに記載の不燃性基材。
［８］ 前記基材が、木材、紙、織物、不織布、および樹脂からなる群から選択される、［１］～［７］のいずれかに記載の不燃性基材。
［９］ ［１］～［８］のいずれかに記載の不燃性基材の製造方法であって、
基材に有機シラン化合物を含浸させる第１工程と、
前記有機シラン化合物を含浸させた基材に前記ポリマーを含浸させる第２工程と、
前記ポリマーを含浸させた基材にホウ素化合物を含浸させる第３工程と、
を含むことを特徴とする、不燃性基材の製造方法。
［１］ 基材に有機シラン化合物を含浸させ、
前記有機シラン化合物を含浸させた基材に下記一般式（１）：
【化2】
で表されるポリマーを含浸させ、
前記ポリマーを含浸させた基材にホウ素化合物を含浸させたことを特徴とする、不燃性基材。
［２］ ＩＳＯ５６６０－１に準拠して、コーンカロリーメーター試験で測定した加熱開始後２０分間の総発熱量が８ＭＪ／Ｍ２以下である、［１］に記載の不燃性基材。
［３］ 前記有機シラン化合物の含浸量が、含浸前の基材の質量に対して１質量％以上３０質量％以下である、［１］または［２］に記載の不燃性基材。
［４］ 前記ポリマーの含浸量が、含浸前の基材の質量に対して２０質量％以上８０質量％以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の不燃性基材。
［５］ 前記ホウ素化合物の含浸量が、含浸前の基材の質量に対して３０質量％以上１３０質量％以下である、［１］～［４］のいずれかに記載の不燃性基材。
［６］ 前記有機シラン化合物が、テトラアルコキシシランを含む、［１］～［５］のいずれかに記載の不燃性基材。
［７］ 前記ホウ素化合物が、ホウ酸およびホウ砂の少なくとも１種を含む、［１］～［６］のいずれかに記載の不燃性基材。
［８］ 前記基材が、木材、紙、織物、不織布、および樹脂からなる群から選択される、［１］～［７］のいずれかに記載の不燃性基材。
［９］ ［１］～［８］のいずれかに記載の不燃性基材の製造方法であって、
基材に有機シラン化合物を含浸させる第１工程と、
前記有機シラン化合物を含浸させた基材に前記ポリマーを含浸させる第２工程と、
前記ポリマーを含浸させた基材にホウ素化合物を含浸させる第３工程と、
を含むことを特徴とする、不燃性基材の製造方法。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、白華現象が抑制され、かつ、不燃性に優れた基材およびその製造方法を提供することができる。このような不燃性基材は、不燃材料の認定を要求される建材用として好適に使用することができる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
［不燃性基材］
本発明の不燃性基材は、基材に有機シラン化合物を含浸させ、有機シラン化合物を含浸させた基材に特定のビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーを含浸させ、ビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーを含浸させた基材にホウ素化合物を含浸させたことを特徴とする。不燃性基材は、白華現象が抑制され、かつ、不燃性に優れるものである。このような不燃性基材は、不燃材料の認定を要求される建材用として好適に使用することができる。
本発明の不燃性基材は、基材に有機シラン化合物を含浸させ、有機シラン化合物を含浸させた基材に特定のビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーを含浸させ、ビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーを含浸させた基材にホウ素化合物を含浸させたことを特徴とする。不燃性基材は、白華現象が抑制され、かつ、不燃性に優れるものである。このような不燃性基材は、不燃材料の認定を要求される建材用として好適に使用することができる。
【0012】
本発明においては、基材に有機シラン化合物、特定のビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマー、およびホウ素化合物の順で含浸させることで、白華現象が抑制され、かつ、不燃性に優れる不燃性基材を得ることができる。この理由としては、最初に基材に有機シラン化合物を含浸することで、特定のビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマー水溶液の含浸の過程で、加水分解によりＳｉ－Ｏ－Ｓｉの構造が形成され、不燃性付与の効果が得られると推察される。
一方、仮に最初に、基材に特定のビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーを含浸させた場合、その後に、有機シラン化合物およびホウ素化合物を含浸させたとしても、本発明の効果が十分に得られなくなる。この理由としては、有機シラン化合物は、水と酸（または塩基）条件下で加水分解・重縮合するため、有機シラン化合物（酸）を最初に含浸して乾燥してしまうとＰ－Ｏ－Ｐ構造となり、水分も無いため、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉの構造が形成され難く、不燃性付与の効果が得られないと推察される。
また、仮に最初に、基材にホウ素化合物を含浸させた場合、その後に、有機シラン化合物および特定のビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーを含浸させたとしても、本発明の効果が十分に得られなくなる。この理由としては、ホウ素化合物の含浸後では、基材への有機シラン化合物および特定のビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーの含浸が阻害されて、十分な含浸量が得られないと推察される。
一方、仮に最初に、基材に特定のビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーを含浸させた場合、その後に、有機シラン化合物およびホウ素化合物を含浸させたとしても、本発明の効果が十分に得られなくなる。この理由としては、有機シラン化合物は、水と酸（または塩基）条件下で加水分解・重縮合するため、有機シラン化合物（酸）を最初に含浸して乾燥してしまうとＰ－Ｏ－Ｐ構造となり、水分も無いため、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉの構造が形成され難く、不燃性付与の効果が得られないと推察される。
また、仮に最初に、基材にホウ素化合物を含浸させた場合、その後に、有機シラン化合物および特定のビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーを含浸させたとしても、本発明の効果が十分に得られなくなる。この理由としては、ホウ素化合物の含浸後では、基材への有機シラン化合物および特定のビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーの含浸が阻害されて、十分な含浸量が得られないと推察される。
【0013】
本発明の不燃性基材は、ＩＳＯ５６６０－１に準拠して、コーンカロリーメーター試験で測定した加熱開始後２０分間の総発熱量が、８ＭＪ／Ｍ２以下であり、防火上有害な裏面まで貫通する亀裂および穴がない状態で、優れた不燃性を有するものである。
なお、不燃性基材の総発熱量は、ＩＳＯ５６６０－１に準拠して、コーンカロリーメーター試験機による発熱性試験において、放射熱強度５０ｋＷ／ｍ２にて加熱したときに、加熱開始後２０分間の総発熱量を測定した値である。
なお、不燃性基材の総発熱量は、ＩＳＯ５６６０－１に準拠して、コーンカロリーメーター試験機による発熱性試験において、放射熱強度５０ｋＷ／ｍ２にて加熱したときに、加熱開始後２０分間の総発熱量を測定した値である。
【0014】
（基材）
本発明で使用する基材は、不燃性を付与する対象の基材であれば特に限定されず、例えば、木材、紙、織物、不織布、樹脂等が挙げられる。
本発明で使用する基材は、不燃性を付与する対象の基材であれば特に限定されず、例えば、木材、紙、織物、不織布、樹脂等が挙げられる。
【0015】
木材は、特に限定されず、従来公知の木材を使用することができる。木材としては、例えば、杉材、エゾマツ、ヒノキ、キリ、ベニヤ、ケヤキ、ＳＰＦ集成材（スプルス（エゾマツ）、パイン（マツ）、ファー（モミ））、竹等が挙げられる。
【0016】
紙は、特に限定されず、従来公知の紙を使用することができる。紙としては、例えば、和紙、ふすま紙、洋紙等が挙げられる。
【0017】
織物は、特に限定されず、従来公知の織物を使用することができる。織物としては、例えば、綿布、ポリエステル織布、ポリプロピレン織布、ナイロン織布、アクリル織布、ビニロン織布、アラミド織布、ポリエチレンテレフタレート織布等が挙げられる。
【0018】
不織布は、特に限定されず、従来公知の不織布を使用することができる。不織布としては、例えば、ポリエステル不織布、ポリプロピレン不織布、ナイロン不織布、アクリル不織布、ナイロン不織布、アラミド不織布等が挙げられる。
【0019】
樹脂は、特に限定されず、従来公知の樹脂を使用することができる。樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタン（硬質、軟質）、ポリスチレン、塩化ビニル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、酢酸ビニル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリブチレンテレフタラート樹脂、ブタジエンゴム、ネオプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンアクリロニトリルゴム、イソブテンイソプレンゴムおよびこれらの複合材料の成型体およびフィルム等が挙げられる。
【0020】
（有機シラン化合物）
基材に含浸させる有機シラン化合物としては、例えば、テトラアルコキシシランを好適に用いることができる。テトラアルコキシシランのアルコキシ基の炭素数は、好ましくは１～８であり、より好ましくは１～６であり、さらに好ましくは１～４である。具体的には、テトラアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、およびテトライソプロポキシシラン等が挙げられる。
基材に含浸させる有機シラン化合物としては、例えば、テトラアルコキシシランを好適に用いることができる。テトラアルコキシシランのアルコキシ基の炭素数は、好ましくは１～８であり、より好ましくは１～６であり、さらに好ましくは１～４である。具体的には、テトラアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、およびテトライソプロポキシシラン等が挙げられる。
【0021】
有機シラン化合物の含浸量は、含浸前の基材の質量に対して、好ましくは１質量％以上３０質量％以下であり、より好ましくは２質量％以上２０質量％以下であり、さらに好ましくは３質量％以上１５質量％以下であり、さらにより好ましくは４質量％以上１０質量％以下である。有機シラン化合物の含浸量が上記数値範囲内であれば、基材の白華現象を抑制しながら、基材に不燃性を付与することができる。
【0022】
（ビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマー）
基材に含浸させるビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーは、下記一般式（１）：
（式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１～４のアルキル基を示す。）
で表される。このようなビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーとしては、例えば、ビニルホスホン酸ポリマー、ビニルホスホン酸ジメチルポリマーおよびビニルホスホン酸ジエチルポリマーが挙げられる。これらの中でも、水への溶解性の点でビニルホスホン酸ポリマーが好ましい。
基材に含浸させるビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーは、下記一般式（１）：
【化3】
で表される。このようなビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーとしては、例えば、ビニルホスホン酸ポリマー、ビニルホスホン酸ジメチルポリマーおよびビニルホスホン酸ジエチルポリマーが挙げられる。これらの中でも、水への溶解性の点でビニルホスホン酸ポリマーが好ましい。
【0023】
ビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は、特に限定されないが、好ましくは５００以上１０００００以下であり、より好ましくは１０００以上５００００以下であり、さらに好ましくは２０００以上３００００以下である。また、ビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーの分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、特に限定されないが、好ましくは１．０以上５．０以下であり、より好ましくは１．２以上４．５以下であり、さらに好ましくは１．５以上４．０以下である。重量平均分子量（Ｍｗ）および分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が上記数値範囲内であれば、ビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーの水への溶解性を高めることができ、また、含浸に用いるビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーの水溶液の粘度が抑えられるため、基材への処理が容易になる。
【0024】
ビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーの含浸量は、含浸前の基材の質量に対して、好ましくは２０質量％以上８０質量％以下であり、より好ましくは３０質量％以上７８質量％以下であり、さらに好ましくは４０質量％以上７６質量％以下であり、さらにより好ましくは５０質量％以上７４質量％以下である。ビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーの含浸量が上記数値範囲内であれば、基材の白華現象を抑制しながら、基材に不燃性を付与することができる。
【0025】
ビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーの重合方法としては、ビニルホスホン酸（ジアルキル）モノマーを用いて、一般的に用いられるラジカル重合法を用いることで分子量を目的の範囲とすることが可能となる。
【0026】
ビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーのラジカル重合法としては、特に限定されないが、重合開始剤の存在下、有機溶媒または水溶性の溶媒中でビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーを加熱重合する方法が挙げられる。
【0027】
重合開始剤としては、従来公知のもの、例えば、ケトンパーオキシド、ジアシルパーオキシド、ジアルキルパーオキシド、パーオキシケタール、アルキルパーオキシエステル、パーオキシカーボネート等の過酸化物系重合開始剤、アゾニトリル、アゾエステル、アゾアミド等のアゾ系重合開始剤を使用することができる。過酸化物系重合開始剤の具体例としては、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ビス（３，５，５－トリメチルヘキサノイル）パーオキサイド、コハク酸パーオキサイド、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシ－２－エチルへキサノエート、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシピバレート、１，１，３，３－テトラメチルブチルパーオキシ－２－エチルヘキサノエート等を挙げることができる。アゾ系重合開始剤の具体例としては、２，２’－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］二塩酸塩、２，２’－アゾビスイソブチロニトリル、２，２’－アゾビス（２－メチルブチロニトリル）、ジメチル２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオネート）、１，１’－アゾビス（シクロヘキサン－１－カルボニトリル）、４，４’－アゾビス（４－シアノ吉草酸）等を挙げることができる。アゾ系化合物の重合開始剤は取り扱いの安全性が優れる点で好ましい。これらの重合開始剤は単独若しくは混合して用いることができる。
【0028】
溶媒としては、重合開始剤が可溶な溶媒であれば特に限定されない。重合溶媒の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類；メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類；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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のエーテルアルコール類；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、乳酸メチル、乳酸エチル等のエステル類；エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエーテルエステル類；テトラヒドロフラン、１，４－ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類；トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、アセトニトリル等を挙げることができる。これらは、単独又は２種以上を混合して用いることができる。
【0029】
加熱する温度は、重合開始剤の種類に応じて適宜選択すればよいが、５０～１８０℃の範囲が好ましく、６０～１７０℃がより好ましい。加熱温度を５０℃以上とすることで、反応の低下を防止することができ、１８０℃以下とすることで、重合開始剤の分解を防止することができる。
【0030】
（ホウ素化合物）
基材に含浸させるホウ素化合物としては、例えば、ホウ酸およびホウ砂の少なくとも１種を好適に用いることができる。ホウ素化合物としては、ホウ酸およびホウ砂の両方を用いることがより好ましい。
基材に含浸させるホウ素化合物としては、例えば、ホウ酸およびホウ砂の少なくとも１種を好適に用いることができる。ホウ素化合物としては、ホウ酸およびホウ砂の両方を用いることがより好ましい。
【0031】
ホウ酸としては、工業的に入手可能であれば、特に限定されない。ホウ酸としては、例えば、Ｈ３ＢＯ３（オルトホウ酸）やＨＢＯ３（ホウ酸）等が挙げられる。これらのホウ酸は、１種単独で使用してもよく、また、２種以上の混合物として使用しても良い。
【0032】
ホウ砂としては、工業的に入手可能であれば、特に限定されない。ホウ砂としては、例えば、Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ（４ホウ酸ナトリウム１０水和物）やＮａ２Ｂ４Ｏ７（４ホウ酸ナトリウム無水物）等が挙げられる。これらのホウ砂は、１種単独で使用してもよく、また、２種以上の混合物として使用しても良い。
【0033】
ホウ酸およびホウ砂の両方を用いる場合、ホウ酸をＸおよびホウ砂をＹとした場合の、ホウ酸とホウ砂の質量比Ｘ／Ｙは、特に制限されないが、例えば、０．６～１．２が好ましく、０．６～１．０がより好ましい。このような質量比とすることで、含浸に用いる溶液を中性付近に保つことができ、含浸時に基材の変質を防ぎやすくなる。
【0034】
ホウ素化合物の含浸量（特に、ホウ酸およびホウ砂の合計含浸量）は、含浸前の基材の質量に対して、好ましくは３０質量％以上１３０質量％以下であり、より好ましくは４５質量％以上１２５質量％以下であり、さらに好ましくは６０質量％以上１２０質量％以下であり、さらにより好ましくは８０質量％以上１１５質量％以下である。ホウ素化合物の含浸量が上記数値範囲内であれば、基材の白華現象を抑制しながら、基材に不燃性を付与することができる。
【0035】
（他の添加剤）
基材には、上記の有機シラン化合物、ビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマー、およびホウ素化合物以外にも、他の添加剤を含浸させてもよい。他の添加剤としては、例えば、メタノール、エタノール、ＩＰＡ、エチレングリコール、プロピレングリコールなどの浸透剤や水性ポリウレタンエマルジョン、エチレン－酢酸ビニル共重合体エマルジョンなどの塗膜形成剤が挙げられる。
基材には、上記の有機シラン化合物、ビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマー、およびホウ素化合物以外にも、他の添加剤を含浸させてもよい。他の添加剤としては、例えば、メタノール、エタノール、ＩＰＡ、エチレングリコール、プロピレングリコールなどの浸透剤や水性ポリウレタンエマルジョン、エチレン－酢酸ビニル共重合体エマルジョンなどの塗膜形成剤が挙げられる。
【0036】
添加剤の含浸量は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば特に限定されないが、含浸前の基材の質量に対して、好ましくは０．１質量％以上３０質量％以下であり、より好ましくは０．５質量％以上２０質量％以下であり、さらに好ましくは１質量％以上１０質量％以下である。
【0037】
［不燃性基材の製造方法］
本発明の不燃性基材の製造方法は、下記の第１工程～第３工程を含むものである。
本発明の不燃性基材の製造方法は、下記の第１工程～第３工程を含むものである。
【0038】
（第１工程）
第１工程は、基材に有機シラン化合物を含浸させる工程である。基材および有機シラン化合物については、上述の通りである。
第１工程は、基材に有機シラン化合物を含浸させる工程である。基材および有機シラン化合物については、上述の通りである。
【0039】
（第２工程）
第２工程は、有機シラン化合物を含浸させた基材に、上記一般式（１）で表されるビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーを含浸させる工程である。当該ビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーについては、上述の通りである。
第２工程は、有機シラン化合物を含浸させた基材に、上記一般式（１）で表されるビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーを含浸させる工程である。当該ビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーについては、上述の通りである。
【0040】
（第３工程）
第３工程は、ビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーを含浸させた基材に、ホウ素化合物を含浸させる工程である。ホウ素化合物については、上述の通りである。
第３工程は、ビニルホスホン酸（ジアルキル）ポリマーを含浸させた基材に、ホウ素化合物を含浸させる工程である。ホウ素化合物については、上述の通りである。
【0041】
上記の第１工程～第３工程において、含浸方法は特に限定されず、従来公知の方法により行うことができる。例えば、各成分を含む溶液に基材を浸漬する方法や、当該溶液を基材に塗布する方法が挙げられる。
【0042】
基材を上記溶液中に浸漬する方法としては、例えば、基材を上記溶液中に投入し、必要に応じて、加熱および／または加圧するのが好ましい。温度や圧力の条件としては基材の種類や形状などにより適宜設定すればよいが、例えば、加熱温度は４０℃～１４０℃が好ましく、圧力は２～１０気圧が好ましい。加熱および／または加圧のために、例えば、オートクレーブ等の装置を使用することができる。
【0043】
基材に上記溶液を塗布する方法としては、公知の塗布方法を挙げることができ、基材の種類や形状、上記溶液の粘性などにより適宜設定すればよい。例えば、塗布方法としては、刷毛塗り法、ブレード法、噴霧法などが挙げられる。
【0044】
上記の第１工程～第３工程においては、上記溶液で基材を処理した後、当該溶液中に含まれている溶媒（水分）を除去するために乾燥処理を行ってもよい。乾燥処理の方法およびその条件としては、特に限定されず、溶媒（水分）が除去され、各成分および基材が変質、変形しない限り適宜設定すればよい。例えば、乾燥温度は、好ましくは１０５～１５５℃であり、乾燥時間は好ましくは２４～４８時間である。
【実施例0045】
次に、実施例および比較例を挙げ、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例等に何ら制約されるものではない。
【0046】
＜分子量の測定＞
下記合成例において得られたポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）および分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）により測定し、標準ポリエチレンオキサイド試料を用いた換算値から算出した。
（ＧＰＣの条件）
ＧＰＣ測定装置：ＳＨＩＭＡＤＺＵ社製ＬＣ－Ｓｏｌｕｔｉｏｎ
カラム：Ｓｈｏｄｅｘ ＧＰＣ ＳＢ－Ｇ ６Ｂ＋ＳＢ－８０５
ＨＱ＋ＳＢ－８０４ ＨＱ（レゾナック製）
カラム温度：４０℃
移動相：０．２Ｍ ＮａＣｌ水溶液
流量：０．５ｍＬ／ｍｉｎ
検出器：ＲＩ検出器
下記合成例において得られたポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）および分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）により測定し、標準ポリエチレンオキサイド試料を用いた換算値から算出した。
（ＧＰＣの条件）
ＧＰＣ測定装置：ＳＨＩＭＡＤＺＵ社製ＬＣ－Ｓｏｌｕｔｉｏｎ
カラム：Ｓｈｏｄｅｘ ＧＰＣ ＳＢ－Ｇ ６Ｂ＋ＳＢ－８０５
ＨＱ＋ＳＢ－８０４ ＨＱ（レゾナック製）
カラム温度：４０℃
移動相：０．２Ｍ ＮａＣｌ水溶液
流量：０．５ｍＬ／ｍｉｎ
検出器：ＲＩ検出器
【0047】
＜ビニルホスホン酸ポリマーの合成例＞
容器内へ、撹拌子と、ビニルホスホン酸（ＥＵＴＩＣＡＬＳ製）７２ｋｇ（６６６ｍｏｌ）、重合開始剤（２，２’－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］二塩酸塩、富士フイルム和光純薬（株）製、商品名ＶＡ－０４４）３．２ｋｇ（９．９ｍｏｌ、モノマーに対して１．５ｍｏｌ％）を加えた。
重合開始剤（ＶＡ－０４４）が溶解するまで撹拌を行い、８時間撹拌しながら６５℃に加熱し、重合反応を行った。重合終了後、容器を冷却して重合を停止し、ビニルホスホン酸ポリマー（以下、「Ｐ０Ｐ」と称する）を得た。
得られたポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は１１，５００、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は１．８３であった。
容器内へ、撹拌子と、ビニルホスホン酸（ＥＵＴＩＣＡＬＳ製）７２ｋｇ（６６６ｍｏｌ）、重合開始剤（２，２’－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］二塩酸塩、富士フイルム和光純薬（株）製、商品名ＶＡ－０４４）３．２ｋｇ（９．９ｍｏｌ、モノマーに対して１．５ｍｏｌ％）を加えた。
重合開始剤（ＶＡ－０４４）が溶解するまで撹拌を行い、８時間撹拌しながら６５℃に加熱し、重合反応を行った。重合終了後、容器を冷却して重合を停止し、ビニルホスホン酸ポリマー（以下、「Ｐ０Ｐ」と称する）を得た。
得られたポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は１１，５００、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は１．８３であった。
【0048】
＜不燃性基材の製造＞
［実施例１］
まず、４ｃｍ角の木材（杉）を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。その後、乾燥後の木材を、蒸留水１２９．４ｇ、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）２０９．３ｇ、エタノール１２９．３ｇを混合した溶液に浸漬し、１．０ＭＰａ、７８℃で２４時間以上加圧加熱含浸した。含浸終了後の木材の質量を測定した。その後、木材を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。
［実施例１］
まず、４ｃｍ角の木材（杉）を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。その後、乾燥後の木材を、蒸留水１２９．４ｇ、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）２０９．３ｇ、エタノール１２９．３ｇを混合した溶液に浸漬し、１．０ＭＰａ、７８℃で２４時間以上加圧加熱含浸した。含浸終了後の木材の質量を測定した。その後、木材を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。
【0049】
次に、乾燥後の木材を、上記で合成した３０質量％Ｐ０Ｐ水溶液３３０．５ｇに浸漬し、１．０ＭＰａで２４時間加圧含浸した。含浸終了後の木材の質量を測定した。その後、木材を、６５℃で４８時間以上乾燥させ、さらに１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。
【0050】
続いて、乾燥後の木材を、蒸留水３０１．６ｇ、ホウ素化合物（ＳＰＢ：ホウ酸３０１．１ｇおよびホウ砂２４０．２ｇの混合物）を混合した溶液に浸漬し、１．０ＭＰａ、７８℃で２４時間加圧加熱含浸した。含浸終了後の木材の質量を測定した。その後、木材を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。
【0051】
上記の測定結果を表１に示す。得られた木材は、乾燥後（含浸前）の質量に対して、ＴＥＯＳ含有量が５．７質量％であり、Ｐ０Ｐ含有量が６８．４質量％であり、ＳＰＢ含有量が８７．９質量％であった。
【表1】
【0052】
［比較例１］
まず、４ｃｍ角の木材（杉）を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。その後、乾燥後の木材を、上記で合成した３０質量％Ｐ０Ｐ水溶液３４１．４ｇに浸漬し、１．０ＭＰａ、７８℃で２４時間加圧含浸した。含浸終了後の木材の質量を測定した。その後、木材を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。
まず、４ｃｍ角の木材（杉）を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。その後、乾燥後の木材を、上記で合成した３０質量％Ｐ０Ｐ水溶液３４１．４ｇに浸漬し、１．０ＭＰａ、７８℃で２４時間加圧含浸した。含浸終了後の木材の質量を測定した。その後、木材を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。
【0053】
次に、乾燥後の木材を、蒸留水１２７．２ｇ、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）２０８．３ｇ、エタノール１２７．３ｇを混合した溶液に浸漬し、１．０ＭＰａ、７８℃で２４時間以上加圧加熱含浸した。含浸終了後の木材の質量を測定した。その後、木材を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。
【0054】
続いて、乾燥後の木材を、蒸留水２９９．７ｇ、ホウ素化合物（ＳＰＢ：ホウ酸２３９．８ｇおよびホウ砂２９９．６ｇの混合物）を混合した溶液に浸漬し、１．０ＭＰａ、７８℃で２４時間加圧加熱含浸した。含浸終了後の木材の質量を測定した。その後、木材を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。
【0055】
上記の測定結果を表２に示す。得られた木材は、乾燥後（含浸前）の質量に対して、Ｐ０Ｐ含有量が４５．７質量％であり、ＴＥＯＳ含有量が１．５質量％であり、ＳＰＢ含有量が７３．５質量％であった。
【表2】
【0056】
［比較例２］
まず、４ｃｍ角の木材（杉）を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。その後、乾燥後の木材を、上記で合成した３０質量％Ｐ０Ｐ水溶液３６０．３ｇ、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）２０８．３ｇ、エタノール２５３．０ｇを混合した溶液に浸漬し、１．０ＭＰａで２４時間加圧含浸した。含浸終了後の木材の質量を測定した。その後、木材を６５℃で４８時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。さらに、木材を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。
まず、４ｃｍ角の木材（杉）を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。その後、乾燥後の木材を、上記で合成した３０質量％Ｐ０Ｐ水溶液３６０．３ｇ、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）２０８．３ｇ、エタノール２５３．０ｇを混合した溶液に浸漬し、１．０ＭＰａで２４時間加圧含浸した。含浸終了後の木材の質量を測定した。その後、木材を６５℃で４８時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。さらに、木材を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。
【0057】
次に、乾燥後の木材を、蒸留水３００．１ｇ、ホウ素化合物（ＳＰＢ：ホウ酸２４０．０ｇおよびホウ砂３０１．２ｇの混合物）を混合した溶液に浸漬し、１．０ＭＰａ、７８℃で２４時間加圧加熱含浸した。含浸終了後の木材の質量を測定した。その後、木材を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。
【0058】
上記の測定結果を表３に示す。得られた木材は、乾燥後（含浸前）の質量に対して、Ｐ０ＰおよびＴＥＯＳの合計含有量が４０．９質量％であり、ＳＰＢ含有量が５３．４質量％であった。
【表3】
【0059】
［比較例３］
まず、４ｃｍ角の木材（杉）を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。その後、乾燥後の木材を、蒸留水１２７．９ｇ、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）２０７．２ｇ、エタノール１２９．２ｇを混合した溶液に浸漬し、１．０ＭＰａ、７８℃で２４時間加圧含浸した。含浸終了後の木材の質量を測定した。その後、木材を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。
まず、４ｃｍ角の木材（杉）を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。その後、乾燥後の木材を、蒸留水１２７．９ｇ、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）２０７．２ｇ、エタノール１２９．２ｇを混合した溶液に浸漬し、１．０ＭＰａ、７８℃で２４時間加圧含浸した。含浸終了後の木材の質量を測定した。その後、木材を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。
【0060】
次に、乾燥後の木材を、蒸留水３０１．６ｇ、ホウ素化合物（ＳＰＢ：ホウ酸２３９．９ｇおよびホウ砂３０１．４ｇの混合物）を混合した溶液に浸漬し、１．０ＭＰａ、７８℃で２４時間加圧加熱含浸した。含浸終了後の木材の質量を測定した。その後、木材を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。
【0061】
上記の測定結果を表４に示す。得られた木材は、乾燥後（含浸前）の質量に対して、ＴＥＯＳ含有量が１４．０質量％であり、ＳＰＢ含有量が１０８．２質量％であった。
【表4】
【0062】
［比較例４］
まず、４ｃｍ角の木材（杉）を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。その後、乾燥後の木材を、蒸留水３００．４ｇ、ホウ素化合物（ＳＰＢ：ホウ酸２４０．２ｇおよびホウ砂３０２．７ｇの混合物）を混合した溶液に浸漬し、１．０ＭＰａ、７８℃で２４時間加圧加熱含浸した。含浸終了後の木材の質量を測定した。その後、木材を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。
まず、４ｃｍ角の木材（杉）を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。その後、乾燥後の木材を、蒸留水３００．４ｇ、ホウ素化合物（ＳＰＢ：ホウ酸２４０．２ｇおよびホウ砂３０２．７ｇの混合物）を混合した溶液に浸漬し、１．０ＭＰａ、７８℃で２４時間加圧加熱含浸した。含浸終了後の木材の質量を測定した。その後、木材を１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。
【0063】
次に、乾燥後の木材を、上記で合成した３０質量％Ｐ０Ｐ水溶液３６０．５ｇ、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）２０８．３ｇ、エタノール２５２．６ｇを混合した溶液に浸漬し、１．０ＭＰａ、２４時間加圧含浸した。含浸終了後の木材の質量を測定した。その後、６５℃で４８時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。さらに、１１５℃で２４時間以上乾燥させた。乾燥後の木材の質量を測定した。
【0064】
上記の測定結果を表５に示す。得られた木材は、乾燥後（含浸前）の質量に対して、ＳＰＢ含有量が５９．２質量％であり、Ｐ０ＰおよびＴＥＯＳの合計含有量が１．４質量％であった。
【表5】
【0065】
［基材の評価］
＜燃焼試験＞
上記で製造した各木材について、７５０℃に保持したマッフル炉で２０分間加熱し、加熱後の木材の質量を測定した。その測定結果から、加熱による木材の質量減少率（％）を算出した。質量減少率の値が低い方が、不燃性が高いことを示す。
＜燃焼試験＞
上記で製造した各木材について、７５０℃に保持したマッフル炉で２０分間加熱し、加熱後の木材の質量を測定した。その測定結果から、加熱による木材の質量減少率（％）を算出した。質量減少率の値が低い方が、不燃性が高いことを示す。
【0066】
＜コーンカロリーメーター試験＞
上記で製造した各木材について、ＩＳＯ５６６０－１に準拠して、コーンカロリーメーター試験機による発熱性試験において、放射熱強度５０ｋＷ／ｍ２にて加熱したときに、加熱開始後２０分間の総発熱量（ＭＪ／Ｍ２）を測定した。総発熱量の値が低い方が、不燃性が高いことを示す。また、コーンカロリーメーター試験機による発熱性試験後の基材の外観を目視で確認し、下記の基準で判定した。コーンカロリーメーター試験機による発熱性試験後の基材に裏面まで達する貫通孔が有る場合には、不燃性認定の基準を満たさない。
（外観の判断基準）
〇：裏面まで達する貫通孔が無かった。
×：裏面まで達する貫通孔が有った。
上記で製造した各木材について、ＩＳＯ５６６０－１に準拠して、コーンカロリーメーター試験機による発熱性試験において、放射熱強度５０ｋＷ／ｍ２にて加熱したときに、加熱開始後２０分間の総発熱量（ＭＪ／Ｍ２）を測定した。総発熱量の値が低い方が、不燃性が高いことを示す。また、コーンカロリーメーター試験機による発熱性試験後の基材の外観を目視で確認し、下記の基準で判定した。コーンカロリーメーター試験機による発熱性試験後の基材に裏面まで達する貫通孔が有る場合には、不燃性認定の基準を満たさない。
（外観の判断基準）
〇：裏面まで達する貫通孔が無かった。
×：裏面まで達する貫通孔が有った。
【0067】
＜白華試験＞
上記で製造した各木材について、目視により表面に現れた白華の有無を確認して行った。
上記で製造した各木材について、目視により表面に現れた白華の有無を確認して行った。
【0068】
上記の試験結果を表６に示す。
【表6】