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安定なホウ素化合物の液状組成物、その製造方法およびその用途 新技術説明会

国内特許コード P07A012850
整理番号 PA16-083
掲載日 2008年1月18日
出願番号 特願2005-033345
公開番号 特開2006-219329
登録番号 特許第5079983号
出願日 平成17年2月9日(2005.2.9)
公開日 平成18年8月24日(2006.8.24)
登録日 平成24年9月7日(2012.9.7)
発明者
  • 露本 伊佐男
出願人
  • 学校法人金沢工業大学
発明の名称 安定なホウ素化合物の液状組成物、その製造方法およびその用途 新技術説明会
発明の概要

【課題】 室温以上に加熱された温度でのそれぞれの単独化合物の溶解度を超える量でホウ酸とホウ砂を含む安定なホウ素化合物の液状組成物およびその製造方法、ならびに木材、紙、織布、不織布および樹脂を防火・耐火・不燃化する技術を提供することを課題とする。
【解決手段】 ホウ酸とホウ砂が、室温以上に加熱された温度でのそれぞれの単独化合物の溶解度を超える量で含有されてなることを特徴とする安定なホウ素化合物の液状組成物により、上記の課題を解決する。
【選択図】 なし

従来技術、競合技術の概要


ホウ酸(H3BO3)、ホウ砂(四ホウ酸ナトリウム十水和物、Na247・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。



【表1】




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。



20℃で最も高い溶解度を示すホウ酸ナトリウム塩はNa2O・B23・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。



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。



国際公開第02/062916号パンフレット(特許文献2)には、ホウ素を主成分とする金属または無機物を公知溶解度以上の水溶性にする、アルカリ金属やアルカリ性金属含有物からなる無機溶解促進剤が開示されている。しかしながら、アルカリ金属やアルカリ性金属含有物からなる無機溶解促進剤の非存在下、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。



また、特許第3538194号明細書(特許文献3)には、乾燥、減圧、加圧を2サイクル以上繰り返して、ホウ酸およびホウ砂などの不燃成分を木材に含浸させる不燃木材の製造方法が開示されている。この方法は、不燃成分の低濃度溶液を用いるので、木材を不燃化し得る量の不燃成分を木材に導入するために、高圧力で長時間の繰り返し工程が必要である。



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。




【特許文献1】特開平8-73212号公報

【特許文献2】国際公開第02/062916号パンフレット

【特許文献3】特許第3538194号明細書

【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

産業上の利用分野


本発明は、室温以上に加熱された温度でのそれぞれの単独化合物の溶解度を超える量でホウ酸とホウ砂を含む安定なホウ素化合物の液状組成物、その製造方法およびその用途に関する。本発明の安定なホウ素化合物の液状組成物は、木材(竹材を含む)、紙、織布、不織布および樹脂から選択される材料の防火・耐火・不燃化に好適に用いられる。

特許請求の範囲 【請求項1】
ホウ酸とホウ砂が、40~100℃でのそれぞれの単独化合物の溶解度を超える量で含有されてなり、水100部に対して、ホウ酸(H3BO3)のx部とホウ砂(Na247・10H2O)のy部(但し、x≧35、y≧40)とをホウ素換算で8.3mol/kg以上含むことを特徴とする安定なホウ素化合物の液状組成物。

【請求項2】
水にホウ酸とホウ砂とを同時または別々に添加し、室温以上に加熱して溶解させることにより、40~100℃でのそれぞれの単独化合物の溶解度を超える量で含有されてなり、水100部に対して、ホウ酸(H3BO3)のx部とホウ砂(Na247・10H2O)のy部(但し、x≧35、y≧40)とをホウ素換算で8.3mol/kg以上含む安定なホウ素化合物の液状組成物を得ることを特徴とする安定なホウ素化合物の液状組成物の製造方法。

【請求項3】
室温以上に加熱して溶解させた請求項1に記載の安定なホウ素化合物の液状組成物を、木材、紙、織布、不織布および樹脂から選択される材料に加熱下および/または加圧下で含浸し、次に乾燥させることにより、防火・耐火・不燃材料を得ることを特徴とする防火・耐火・不燃材料の製造方法。

【請求項4】
請求項3に記載の製造方法で得られた防火・耐火・不燃材料。
産業区分
  • 無機化合物
  • その他無機化学
  • 高分子化合物
  • その他有機化学
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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19959_01SUM.gif
出願権利状態 権利存続中
参考情報 (研究プロジェクト等) 特許第5079983号
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