クリスタルデザイン株式会社

製品のご案内

COWSは木材用に開発した特殊珪酸水溶液で、COWSを塗布すると浸透し、木材の表層部にガラスを析出させ、高耐久の木材に改質します。 これがガラス化複合木材(人工珪化木)＝COWSです。
COWSは紫外線による色分解（リグニンの酸化による変色）や、水分を原因とする腐朽菌（褐色菌・軟腐菌など）による腐朽、白アリによる食害、乾燥材では昆虫類による食害、防炎対策などの木材の欠点を解消します。さらに、従来の樹脂などを使う改質剤に比べて30％前後もコストを低く抑えられるほか、 無機質のため安全性も高く、杉の間伐材など、廃棄処分されている木材の用途開拓に道を拓く技術としても注目されています。

灰色化した木材は、浸透型の屋外保護塗料では再度、塗装しても黒くなるだけだったり 、色が反映されない問題がありました。そのために研磨をしたり、漂白させたり前処理が 必要でした。またベンチ等は、水性ペイントで塗りつぶす方法を取っています。
しかし、この塗膜は非常に剥がれやすく、木目も無くなるので美観も台無しにしていました。 COWSの技術では、木材を防腐、改質させる際に界面活性の作用が起きるため、 簡単に木材を漂白することができます。 その後ガラス化させることで、適度の研磨により素地調整を行い、その後、浸透性塗料 や常温ガラス塗料により塗装をすることができます。
COWSを使用すれば、屋外の木材の木目をつぶす水性ペイントを行うことはなく 安定した状態で維持させることができます。 また、ガラス化させることで、難燃性や防腐、防蟻効果が得られ、 さらには非常に硬くなります。環境に優しいガラス塗料を使用すれば、太陽光や雨に 強い、非常に安定した強い木材に改質することができます。

COWS処理により考えられる活用例

一例として木製サッシを挙げてみます。
日本では窓枠はアルミサッシが使われるのが常識になっていますが、これは世界では非常識なのです。日本ではアルミサッシのシェアが89%といわれていますが、 アメリカでは41%、イギリスで18%、ドイツで15%、北欧三国に至ってはアルミ製と樹脂製を合わせても5%となっています。北欧三国では木のサッシが95%となっています。その他の国でも、イギリスで75%、ドイツ、アメリカも40%前後が木で占められています。欧米ではサッシ=アルミではないのです。
1tのアルミを作るためには15,000万kwの電力を消費します。まさにアルミは電気の缶詰なのです。
さらに、多量のボーキーサイトを使用し、アルミを取った後はゴミとして捨てられます。無駄の多い金属なのです。欧米では、マツ、ヒバなどの材が用いられており、国産材で木製サッシを作っている秋田のコシヤマでも青森ヒバの積層材を使ってサッシを作っています。こうした場面にはそのままでは使えませんが、COWS処理すれば使えるのではないでしょうか？
アルミは熱伝導率が非常に高く、本来窓枠にはまったく向いていません。
他にも家具や建材など用途は数多く広まっています。

灰色化した鐘楼堂（築後30年）における柱や軒裏等木部処理

COWSには、珪酸アルカリ水溶液から錯体ゲル法でナトリウムを除去したコロイド珪酸および化学的に安定させるために酸化させた無機リン酸、 そして水酸化物として安定化した後に難燃フィーラーとして水酸化アルミニウムが添加されています。

• 珪素化合物は昔から難燃物質として使用されていましたし、COWSは常温でガラス化するため、木材を燃焼から守り、硬度を上昇させます。
• さらに無機リン酸は炭化膜形成を行い、類焼を抑制します。
• 添加物としての水酸化アルミニウムは250℃〜300℃で分解されて、分子中の3分の1を占める水を放出し、消火活動を行うため、COWSを木材に塗るだけでも一定以上の難燃性能を維持できるのです。
• さらに乾燥重合させることで、木材内の仮導管にシリカゲルを析出させます。それにより、塗装が剥がれたり風化した場合において、木材内部に水が侵入してもシリカゲルが水分を吸収し、遮断するため腐朽菌を侵入させません。シリカゲルはその多孔質成分のため、主として乾燥剤に使用されていましたが、その物質を木材の仮導管内に作ることで水分を吸収、遮断して腐朽菌の侵入を抑えるのです。このシリカゲルは21ナノメートルという超微粒子のため、木材が灰色化することを防いでいます。
• また錯体重合時において、重合剤としてポリエチレングリコールを使用しています。ポリエチレングリコールは木材のひび割れや寸法安定性を向上させ、また紫外線遮断効果も顕著であるため、木材が灰色化することを防いでいます。

注）ポリエチレングリコールの効果は木材の各種報告書にも掲載されています。

木材に吸収されたCOWSは以上の性質を持っており、さらに末端がSi-OHで表される　シラノールのため、 環境性能に優れた水性ウレタン塗装と相性が良く、コーティングを施したエンドキャップ処理を行うことでさらに性能が上がり、 防藻、防かび、紫外線遮断、美観性の向上といった効果が持続されます。

#1 作業前	#2 前処理材1でアク洗いと防腐処理を行います。また、この際、腐朽菌の退治も同時にされていきます	#3 黒いアクが出てきます

#4 アク洗いが終了しました。かなり古い材料の場合、夏目（早材）部分がアクとなって除かれるので、冬目が際立ちます。その際は、耐水ペーパー140番で軽く研磨します	#5 前処理剤2を塗布すると、ガラス化が始まります。その後、ガラス塗料（この場合は茶色に着色したものを使用）を紫外線対策のために塗装します。着色系顔料を使用したものが良いと思われます。また、保護塗料の水性系や油性系でも塗ることが可能です。

ホウ酸系

ホウ酸は単体では水に5％程度しか溶解しないため、ホウ砂(ナトリウム系)と併せて 15％程度の濃度にし、加熱してから温度を下げて使用されるものが一般的です。 他に重炭酸ナトリウムとホウ酸を重合したもので15〜18％の濃度が得られます。 同水溶液を木材に加圧注入した物が屋内用で不燃木材として販売されています。 白アリなどの忌避能力もあります。

【問題点】

・ホウ酸の上には塗料が付着しにくく、仕上げが難しい。
・ホウ酸は水分を吸収しやすく、水を含むと白く析出する。
・ナトリウム含有型は耐水性がない。
・ホウ酸自体が有毒性が強い。(成人の致死量が10〜20g)
・重量が大幅に増えるが強度や寸法安定性などがない。

リン酸系

リン酸は木材に炭化層を作り延焼を防ぎます。しかし、リン酸だけでは難燃性が弱いため、塩化バリウムと有機リン酸 を交互に浸透させゲル化を行い、難燃性をもたせたものが主流となっています。 不燃木材の最近の動向としては、無機リン酸系が有力な流れとなっています。

【問題点】

・2液性は未反応基が残りやすくなる為、確実な方法ではない。
・リン酸のみでは溶出するおそれがある。また、残炎性が高く、発煙量もホウ酸より多い。
・重量が大幅に増えるが強度や寸法安定性などがない。
・有機リン酸は加熱時に分解し、有毒で腐食性のガスを発生させる。

表層WPC

完全乾燥された木材の表面に特殊合成樹脂を含浸させることにより、木材表面にプラスッチック層を形成します。 寸法安定性や硬度・強度に優れています。

【問題点】

・注入には完全乾燥が必要で処理に手間がかかる。
・有機樹脂のため紫外線に弱い。
・耐火性が無い。
・木材に有機樹脂が浸透しているため、廃棄処理が困難。

その他の防腐／防蟻／防虫処理剤

一般的に木材保存用に使われる薬剤。それぞれの効果に応じて多種多様の薬剤が存在しています。

【問題点】

・腐朽や白アリ対策には効果があるが、耐水・耐火・強化などの性能は出せない。
・ひとつの能力、例えば防腐なら防腐剤、防蟻なら防蟻剤といったような能力しか出せないものが多く、
　処理に複数工程が必要となる。
・人体に害があるものが多い。