JP2007145896A - Coating liquid for wood surface and method for treating wood surface - Google Patents

Coating liquid for wood surface and method for treating wood surface Download PDF

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Yoko Iwamiya
陽子 岩宮
Osamu Yagi
修 八木
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KAZARIICHI KK
Kazari Ichi Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coating liquid for the wood surface affording a coated film for the wood surface having excellent water repellency/water resistance, stable to ultraviolet light, etc., and having good durability. <P>SOLUTION: The coating liquid for the wood surface comprises a silane compound and a catalyst for curing and/or solidifying the silane compound as principal components. The silane compound is represented by formula (1) (wherein, R<SP>1</SP>, R<SP>2</SP>and R<SP>3</SP>are each a hydrogen atom or a 1-4C alkyl group which may each be same or different; R<SP>4</SP>is a 1-10C alkyl group, a 1-10C alkenyl group or a phenyl group which may contain a halogen atom or an epoxy group in the group; and n is 2-10). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、木材表面に対し、良好な撥水性と耐久性を付与することができる木材表面塗工液及びこれにより木材表面を処理する方法に関する。   The present invention relates to a wood surface coating solution capable of imparting good water repellency and durability to a wood surface, and a method for treating the wood surface using the same.

木は天然素材であり、従来より建築材料や家具等に利用されている。特に、環境に対する関心が高まっている現在、益々その存在意義が高まってきている。   Wood is a natural material and has been used for building materials and furniture. In particular, the significance of its existence has been increasing more and more now that the interest in the environment is increasing.

木材を建築材料や家具等に利用する場合、耐久性を高めるために、表面処理(表面塗装)が必要となる。もちろん、表面処理せず、木材そのものの感触を大事にすることはある。しかし、木材の表面に水がかかると、木材の内部に水が浸透し、結果として木材が腐るため、長期使用は耐えられなくなる。また、水が木材内部に浸透することにより、内部にカビ等が生え、木材の耐久性が低下する原因となることが知られている。そこで、木材の表面処理(表面塗装)が必要となる(非特許文献1)。   When using wood for building materials, furniture, etc., surface treatment (surface coating) is required to enhance durability. Of course, the surface of the wood itself may be important without surface treatment. However, when water is applied to the surface of the wood, the water penetrates into the wood, resulting in the decay of the wood, which makes it unusable for long-term use. In addition, it is known that when water penetrates into the wood, mold or the like grows inside the wood, causing the durability of the wood to deteriorate. Therefore, surface treatment (surface coating) of wood is required (Non-Patent Document 1).

このような表面処理剤(塗料)としては、従来より、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等が用いられている。これらの樹脂は、有機高分子であるため、十分な撥水性を示す。しかし、有機高分子を木材の表面に塗工すると、その表面から自然の風合いが失われてしまう。   Conventionally, urethane resins, acrylic resins, epoxy resins, and the like have been used as such surface treatment agents (paints). Since these resins are organic polymers, they exhibit sufficient water repellency. However, when organic polymers are applied to the surface of wood, the natural texture is lost from the surface.

また、有機塗料は火が近づくと燃え(こげ)、有害なガスが発生する可能性がある。また、ホルムアルデヒドの発生の問題もあり、安全上も問題が多いものである。   In addition, organic paints may burn when fire approaches and generate harmful gases. In addition, there is a problem of formaldehyde generation, and there are many safety problems.

このような問題を解決する塗料として、天然物由来の塗料がある。このものは原料に天然の油状物性を使用しているため、自然の風合いを残すことが可能であり、ホルムアルデヒドの発生が無い、環境に優しい塗料である。   As a paint for solving such a problem, there is a paint derived from a natural product. Since this material uses natural oily physical properties as a raw material, it is possible to leave a natural texture, and it is an environmentally friendly paint that does not generate formaldehyde.

しかし、原料の油状物質は木材表面で固定化されていないため、屋外で長時間雨に当たると溶脱してしまい、長期の安定使用に耐えられないことが指摘されている。また、表面が擦られると脱離してしまい、この点からも長期の安定性の悪いことが指摘されている。   However, it has been pointed out that the oily material of the raw material is not fixed on the surface of the wood, so that it leaches out when exposed to rain outdoors for a long time and cannot withstand long-term stable use. Moreover, when the surface is rubbed, it will detach | desorb, and it is pointed out also from this point that long-term stability is bad.

このように、有機系塗料は短期間の撥水性・耐水性には優れているが、耐候性が悪く、また長期間の安定性(耐久性)が乏しいという問題が残っている。   As described above, the organic paint is excellent in water repellency and water resistance for a short period of time, but has a problem of poor weather resistance and poor long-term stability (durability).

一方、耐熱性が高く、長期間の安定性(耐久性)に優れている塗工膜を付与する目的で、耐熱性・耐候性の高いシロキサン結合(≡Si−O−Si≡)をその塗工膜内に含有する、ポリシロキサン系樹脂塗料が開発されてきている。   On the other hand, a siloxane bond (≡Si—O—Si≡) with high heat resistance and weather resistance is applied for the purpose of providing a coating film having high heat resistance and excellent long-term stability (durability). A polysiloxane-based resin coating material contained in a film has been developed.

例えば、湿気硬化型ポリシロキサン樹脂を含有するクリアー塗料を塗布する方法が開示されている(特許文献1)。このものは、ポリシロキサン樹脂を含有しているため、これまでの表面を全面的に覆う樹脂塗料と変らず、木材が本来有している多孔性及び水分(湿気)調整機能を損なう恐れがある。   For example, a method of applying a clear paint containing a moisture curable polysiloxane resin is disclosed (Patent Document 1). Since this material contains a polysiloxane resin, it does not change from a resin coating that covers the entire surface so far, and there is a risk of impairing the porosity and moisture (humidity) adjustment function inherent to wood. .

また、無溶剤の常温硬化型オルガノシロキサン組成分が開示されている(特許文献2)。このものは、液状オルガノポリシロキサン、架橋剤及び硬化触媒からなる三成分混合液である。この塗工液は、不燃性・難燃性等耐熱性に優れた塗工膜を提供することを目的にしているため、耐熱性の高いSiO成分を50重量%以上含有していることを必須としている。このため得られた塗工膜は硬くなり、木材表面上で長期間存在すると、木材表面の伸縮により塗工膜にひび割れが生じ、耐水性の低下が起こる恐れがある。 Further, a solvent-free room temperature curable organosiloxane composition is disclosed (Patent Document 2). This is a ternary mixed solution composed of a liquid organopolysiloxane, a crosslinking agent and a curing catalyst. The purpose of this coating solution is to provide a coating film excellent in heat resistance such as non-flammability and flame retardancy, so that it contains 50% by weight or more of SiO 2 component having high heat resistance. Mandatory. For this reason, the obtained coating film becomes hard, and when it exists on the wood surface for a long time, the coating film is cracked due to the expansion and contraction of the wood surface, and there is a possibility that the water resistance is lowered.

その他にも、はしご構造を持つ変性ポリシロキサン系樹脂からなる処理剤を含浸せしめ、次いで硬化処理を行うことにより、無機質基材又は木材表面におけるかびや苔等の発生を防止することを特徴とする、汚染防止方法が開示されている(特許文献3、4)。   In addition, it is characterized by impregnating a treating agent composed of a modified polysiloxane resin having a ladder structure and then performing a curing treatment to prevent the occurrence of mold, moss, etc. on the inorganic substrate or the wood surface. A pollution prevention method is disclosed (Patent Documents 3 and 4).

この、はしご構造を持つ変性ポリシロキサン系樹脂からなる塗工液の目的は、木材表面等のかびや苔等の発生を防止することに主眼が置かれているため、用いるポリシロキサン系樹脂は平均重合度が、30〜80もしくは、平均分子量が500〜100000と非常に分子量が大きい、高縮合物の高分子状化合物である。このため、このものも、これまでの表面を全面的に覆う樹脂塗料と変らず、木材が本来有している多孔性及び水分(湿気)調整機能を損なう恐れがある。   The purpose of the coating solution made of a modified polysiloxane resin with a ladder structure is to prevent the occurrence of mold and moss on the wood surface, etc. It is a high condensate polymer compound having a molecular weight of 30 to 80 or an average molecular weight of 500 to 100,000. For this reason, this also does not change from the resin paint that covers the entire surface so far, and there is a possibility that the porosity and moisture (humidity) adjustment function inherent to the wood may be impaired.

最近、いわゆるゾル−ゲル法を応用し、熱的に安定であり即ち耐久性が高い、シロキサン結合を木材表面に塗布あるいは含侵することにより、木材に難燃性や防蟻性を付与する技術が開発されてきている(非特許文献2)。   Recently, the so-called sol-gel method is applied to apply flame resistance and ant-repellency to wood by applying or impregnating siloxane bonds to the wood surface, which is thermally stable, that is, highly durable. Has been developed (Non-Patent Document 2).

この技術は、完全に反応すると最終的に完全に無機化合物となる、テトラアルコキシシラン(Si(OR))を木材表面より浸透させるものである。無機化合物を含侵させるのは、難燃性付与を目的としているためである。そのため、表面の撥水性や耐水性能が十分でない問題が残っている。 In this technique, tetraalkoxysilane (Si (OR) 4 ) which finally becomes an inorganic compound when completely reacted is infiltrated from the wood surface. The reason for impregnating the inorganic compound is to provide flame retardancy. Therefore, there remains a problem that the water repellency and water resistance of the surface are not sufficient.

またコロイド状シリカ(コロイダルシリカ)を木材表面に塗工することにより、同様に難燃性を付与することが行なわれているが(非特許文献3)、この場合も、表面の撥水性や耐水性能が十分でない問題が残っている。   In addition, flame retardant properties are imparted in the same manner by applying colloidal silica (colloidal silica) to the wood surface (Non-patent Document 3). There remains a problem with poor performance.

これら無機系の塗工材料は、難燃性付与の目的としては十分であるが、無機系材料の特徴である撥水性が劣るという問題が残っている。また、無機化合物は柔軟性が無いため、木材が長時間伸縮を繰り返すと、剥げ落ちるという問題が指摘されている。   These inorganic coating materials are sufficient for the purpose of imparting flame retardancy, but the problem remains that water repellency, which is a characteristic of inorganic materials, is poor. In addition, since inorganic compounds are inflexible, it has been pointed out that when wood repeatedly expands and contracts for a long time, it peels off.

特開平9−94524号公報JP 9-94524 A 特開平5−247347号公報JP-A-5-247347 特開平9−132733号公報JP-A-9-132733 特開平9−132756号公報JP-A-9-132756 第15回木材塗装ゼミナール、予稿集P1、2004年11月19日、木材塗装研究会15th Wood Painting Seminar, Proceedings P1, November 19, 2004, Wood Painting Study Group 木材工業、vol.50(No.9)、400(1995)Wood industry, vol. 50 (No. 9), 400 (1995) 木材保存、vol.22、254(1996)Wood preservation, vol. 22, 254 (1996)

本発明は、これらの従来技術の問題点を改良する目的でなされたものであり、これら有機系塗料及び無機系塗料の問題点を解決し、撥水性・耐水性に優れ、かつ紫外線等に対して安定で耐久性が良好な木材表面塗工膜を提供することを目的にしている。   The present invention has been made for the purpose of improving the problems of these conventional techniques, solves the problems of these organic paints and inorganic paints, has excellent water repellency and water resistance, and is resistant to ultraviolet rays and the like. An object of the present invention is to provide a wood surface coating film that is stable and has good durability.

前記目的を達成するため、本発明者は鋭意研究を重ね、木材表面に、下記式(1)で示されるシラン化合物に、これを重合させる触媒を加えて塗布すると、触媒の作用でシラン化合物が硬化・固化し、木材表面のみならず、木材内部にまで撥水性及び耐水性が付与され、その結果、耐久性を付与し得ることを見出し、本発明を完成させた。   In order to achieve the above object, the present inventor conducted extensive research and applied a catalyst for polymerizing the silane compound represented by the following formula (1) to the surface of the wood. As a result of curing and solidification, water repellency and water resistance were imparted not only to the surface of the wood but also to the inside of the wood, and as a result, it was found that durability could be imparted, thereby completing the present invention.

即ち、本発明は、下記の木材表面塗工液及び木材表面塗工方法を提供する。
[1]下記式(1)で示されるシラン化合物と、該シラン系化合物を硬化及び/又は固化させる触媒とを主成分として含有する木材表面塗工液。

Figure 2007145896
(式(1)において、R、R及びRは、それぞれ同一又は異なってもよい、水素原子又は炭素数が1〜4のアルキル基であり、Rはこれらの基内にハロゲン原子又はエポキシ基を含んでもよい、炭素数が1〜10のアルキル基、アルケニル基又はフェニル基であり、nは2〜10である) That is, the present invention provides the following wood surface coating liquid and wood surface coating method.
[1] A wood surface coating solution containing a silane compound represented by the following formula (1) and a catalyst for curing and / or solidifying the silane compound as main components.
Figure 2007145896
(In the formula (1), R 1, R 2 and R 3, each of which may be the same or different, a hydrogen atom or a carbon number from 1 to 4 alkyl groups, R 4 is a halogen atom in these groups Or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group or a phenyl group which may contain an epoxy group, and n is 2 to 10)

[2]前記式(1)で示されるシラン化合物の含有量が、20〜75重量%である、上記[1]に記載の木材表面塗工液。 [2] The wood surface coating solution according to the above [1], wherein the content of the silane compound represented by the formula (1) is 20 to 75% by weight.

[3]前記シラン系塗工液を硬化及び/又は固化させる触媒が、加水分解可能な有機金属化合物である上記[1]〜[2]のいずれかに記載の木材表面塗工液。 [3] The wood surface coating solution according to any one of the above [1] to [2], wherein the catalyst for curing and / or solidifying the silane-based coating solution is a hydrolyzable organometallic compound.

[4]前記加水分解可能な有機金属化合物が、チタニウム、ジルコニウム及びアルミニウムから成る群から選ばれる一種以上の金属のアルコキシドである上記[3]に記載の木材表面塗工液。 [4] The wood surface coating solution according to the above [3], wherein the hydrolyzable organometallic compound is an alkoxide of one or more metals selected from the group consisting of titanium, zirconium and aluminum.

[5]さらに、下記式(2)で示されるシラン化合物を含有する上記[1]〜[4]のいずれかに記載の木材表面塗工液。

Figure 2007145896
(式(2)中、R及びRは、それぞれ同一又は異なっていてもよい、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基又はアルケニル基であり、RO及びROとSiとの結合はシロキサン結合であり、R及びRは、その基内にエポキシ基又はグリシジル基を含んでいてもよい、炭素数が1〜10のアルキル基、アルケニル基又はフェニル基である。) [5] The wood surface coating solution according to any one of [1] to [4], further comprising a silane compound represented by the following formula (2).
Figure 2007145896
(In the formula (2), R 5 and R 7 are each a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group, which may be the same or different, and R 5 O, R 7 O, and Si; Is a siloxane bond, and R 6 and R 8 are an alkyl group, an alkenyl group or a phenyl group having 1 to 10 carbon atoms, which may contain an epoxy group or a glycidyl group in the group.

[6]さらに、下記式(3)で示されるシラン化合物を含有する上記[1]〜[5]のいずれかに記載の木材表面塗工液。
Si(OR (3)
(式(3)中、Rは、それぞれ同一又は異なってもよい、水素原子又は炭素数が1〜4のアルキル基である。)
[6] The wood surface coating solution according to any one of [1] to [5], further containing a silane compound represented by the following formula (3).
Si (OR 9 ) 4 (3)
(In Formula (3), R 9 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, which may be the same or different.)

[7]上記[1]〜[6]のいずれかに記載の木材表面塗工液を木材表面に塗布する工程を有する木材表面処理方法。 [7] A wood surface treatment method including a step of applying the wood surface coating liquid according to any one of [1] to [6] to a wood surface.

本発明は、木材表面に良好な撥水性及び耐水性を付与することができる木材表面塗工液を提供する。
本発明の木材表面塗工液は、造膜性に優れ、即ち、木材の撥水性・耐水性を長期間保持できる表面処理を可能にする。
本発明によれば、木材表面の自然の風合いを損なうことなく、耐久性の高い保護被膜を形成することができる。
The present invention provides a wood surface coating solution capable of imparting good water repellency and water resistance to a wood surface.
The wood surface coating solution of the present invention is excellent in film-forming properties, that is, enables surface treatment that can maintain the water repellency and water resistance of wood for a long period of time.
According to the present invention, a highly durable protective coating can be formed without impairing the natural texture of the wood surface.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

1.木材表面塗工液
本発明の木材表面塗工液(以下、本発明の塗工液ということがある)は、上記式(1)に示すシラン(ケイ素)化合物(以下、シラン化合物(1)ということがある)及びシラン系化合物を硬化及び/又は固化させる触媒を主成分として含有する。
1. Wood surface coating liquid The wood surface coating liquid of the present invention (hereinafter sometimes referred to as the coating liquid of the present invention) is a silane (silicon) compound represented by the above formula (1) (hereinafter referred to as silane compound (1)). And a catalyst for curing and / or solidifying the silane compound as a main component.

上記式(1)に示すシラン化合物(1)は、具体的には、3個の加水分解可能な置換基(RO、RO及びRO)と、1個の加水分解不可能な置換基(R)をその分子内に有していることを特徴としている。 Specifically, the silane compound (1) represented by the above formula (1) has three hydrolyzable substituents (R 1 O, R 2 O and R 3 O) and one non-hydrolyzable. It is characterized by having a substituent (R 4 ) in the molecule.

ここで、3個の加水分解可能な置換基(RO、RO及びRO)の役割は、水と反応し、下記反応式1に示すように、加水分解・縮重合し、強固な3次元のシロキサン結合(≡Si−O−Si≡)のネットワークを形成すことである。
反応式1;
(1)≡Si−OR+HO → ≡Si−OH+ROH
(2)≡Si−OH+HO−Si≡ → ≡Si−O−Si≡+H
(3)≡Si−OH+RO−Si≡ → ≡Si−O−Si≡+ROH
(反応式1中、ORは、OR、OR又はORに相当する。)
Here, the role of the three hydrolyzable substituents (R 1 O, R 2 O, and R 3 O) reacts with water, undergoes hydrolysis / condensation polymerization as shown in the following reaction formula 1, It is to form a strong three-dimensional siloxane bond (≡Si—O—Si≡) network.
Reaction formula 1;
(1) ≡Si—OR + H 2 O → ≡Si—OH + ROH
(2) ≡Si—OH + HO—Si≡ → ≡Si—O—Si≡ + H 2 O
(3) ≡Si—OH + RO—Si≡ → ≡Si—O—Si≡ + ROH
(In Reaction Scheme 1, OR corresponds to OR 1 , OR 2 or OR 3 )

ここで得られるシロキサン結合の、結合エネルギーは106kcal/molである。一方、有機化合物の典型的な結合であるC−C結合の結合エネルギーは、82.6kcal/molである。従って、シラン化合物(1)が加水分解・縮重合することによって生成する、シロキサン結合を有する塗工膜は、有機化合物由来の塗工膜と比べ、はるかに熱的に安定な塗工膜であることが分かる。この熱的に安定な結合によって形成される塗工膜は、耐熱性・耐摩耗性に優れたものとなり、その結果、耐熱性・耐摩耗性に優れた塗工膜の製造が可能となる。   The bond energy of the siloxane bond obtained here is 106 kcal / mol. On the other hand, the binding energy of the C—C bond, which is a typical bond of an organic compound, is 82.6 kcal / mol. Therefore, the coating film having a siloxane bond, which is generated by hydrolysis / condensation polymerization of the silane compound (1), is much more thermally stable than a coating film derived from an organic compound. I understand that. The coating film formed by this thermally stable bond is excellent in heat resistance and wear resistance, and as a result, it is possible to produce a coating film excellent in heat resistance and wear resistance.

また、1個の加水分解不可能な置換基(R)の役割は、得られた塗工膜に撥水性を与えることにある。そのためにはRは、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基や、アルケニル基、フェニル基等が好ましく、またそれらは基内にハロゲン原子やエポキシ基等の置換基を含んでいてもよい。ハロゲン原子を含有することにより、形成された塗工膜は難燃性を示すという利点を有するが、一方では環境に対して悪影響を及ぼす可能性も有り、その使用は制限される。 The role of one non-hydrolyzable substituent (R 4 ) is to impart water repellency to the obtained coating film. For this purpose, R 4 is preferably an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group, an alkenyl group, a phenyl group, or the like, and it contains a substituent such as a halogen atom or an epoxy group in the group. You may go out. By containing a halogen atom, the formed coating film has the advantage of exhibiting flame retardancy, but on the other hand, it may have an adverse effect on the environment and its use is limited.

このように1個の加水分解不可能な置換基の役割は、得られた塗工膜に撥水性を与えることにあるが、その他に塗工膜に柔軟性を与える効果もある。   Thus, the role of one non-hydrolyzable substituent is to impart water repellency to the obtained coating film, but also has an effect of imparting flexibility to the coating film.

ケイ素は4価の元素であるため、通常用いられている、4個の加水分解可能な置換基を有するテトラアルコキシシラン(Si(OR))を用いると、4個のシロキサン結合が生じる。この結合は強固であるが故に柔軟性が無く、塗工後に生じる、木材の温度差等による収縮・膨張に耐えられず、塗工膜がひび割れることが多く、耐久性の低下の原因となる。 Since silicon is a tetravalent element, four siloxane bonds are formed when tetraalkoxysilane (Si (OR) 4 ) having four hydrolyzable substituents is used. Since this bond is strong, there is no flexibility, it cannot withstand the shrinkage / expansion caused by the temperature difference of the wood, etc. that occurs after coating, and the coating film is often cracked, which causes a decrease in durability.

また、このようなテトラアルコキシシランは完全な無機物であるため、有機物である木材との相性が悪く、木材/塗工膜間の付着強度が低く、剥がれが生じ易い。このように、通常用いられている4個の加水分解可能な置換基を有するテトラアルコキシシランを用いると、塗工膜のひび割れや、剥がれが生じ易く、耐久性の高い塗工膜は得られない。   In addition, since such tetraalkoxysilane is a completely inorganic substance, it has a poor compatibility with organic wood, and the adhesion strength between the wood / coating film is low and peeling is likely to occur. As described above, when a tetraalkoxysilane having four commonly hydrolyzable substituents is used, the coating film is easily cracked or peeled off, and a highly durable coating film cannot be obtained. .

本発明で用いられる、上記シラン化合物(1)は、1個の加水分解不可能な置換基(R)をその分子内に有している。即ち、重合した場合に、結合にあずからない部分が、そのネットワーク内に残存することとなる。これにより、隣接するケイ素原子との間で、強固なシロキサン結合の数が1つ足りないが、その分、未反応な結合が、言わば「宙ぶらりん」の形で残るため、塗工膜の柔軟性を維持でき、それにより、得られた塗工膜が柔軟性を示すことになる。この塗工膜の柔軟性が木材の収縮・膨張により生じる応力を緩和し、塗工膜のひび割れ防止の役割を果たす。 The silane compound (1) used in the present invention has one non-hydrolyzable substituent (R 4 ) in its molecule. That is, when polymerized, a portion not associated with the bond remains in the network. As a result, the number of strong siloxane bonds between the adjacent silicon atoms is insufficient, but the unreacted bonds remain in the form of “dangling”. Thus, the obtained coating film exhibits flexibility. The flexibility of the coating film relieves stress caused by contraction and expansion of the wood, and plays a role in preventing cracks in the coating film.

従って、本発明で用いられるシラン化合物(1)は、3個の加水分解可能な置換基と1個の加水分解不可能な置換基をその分子内に有していることを必要とするのである。   Therefore, the silane compound (1) used in the present invention needs to have three hydrolyzable substituents and one non-hydrolyzable substituent in the molecule. .

このようなシラン化合物(1)の具体例としては、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、γ-(メタクリロキシプロピル)トリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、β-(3、4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、-(メタクリロキシプロピル)トリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリス(βメトキシエトキシ)シラン等や、これらの2〜10分子程度の縮合体を例示できる。なお、シラン化合物(1)は、かかる単量体の1種類のみを縮合したものであっても、また上記例示した単量体の2種類以上を縮合したものであってもよい。このようなシラン化合物(1)は、単独で使用してもよいし、2種類以上の混合物として使用してもよい。   Specific examples of such a silane compound (1) include methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyltriethoxysilane, and butyl. Triethoxysilane, methyltripropoxysilane, ethyltripropoxysilane, vinyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, γ- (methacryloxypropyl) trimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, aminopropyltrimethoxysilane , Β- (3,4 epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, phenyl Reethoxysilane,-(methacryloxypropyl) triethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, aminopropyltriethoxysilane, vinyltris (βmethoxyethoxy) silane, etc., and condensates of about 2 to 10 molecules thereof Can be illustrated. In addition, the silane compound (1) may be a product obtained by condensing only one kind of such monomers, or may be a product obtained by condensing two or more kinds of the above exemplified monomers. Such a silane compound (1) may be used alone or as a mixture of two or more.

ここで加水分解可能な置換基(RO、RO及びRO)は、水と反応し上記反応式1の(1)〜(3)に従い、最終的にはシロキサン結合(≡Si−O−Si≡)を生成する。これらの反応の内、式(1)の反応は最も緩やかな反応(律速段階)であり、式(1)の反応を素速く進行させることが重要である。式(1)の反応を速く進行させるには、通常酸触媒及び反応水が添加され、かつ高温で処理することが行われている。 Here hydrolyzable substituent (R 1 O, R 2 O and R 3 O), according to reaction with the water of the reaction formula 1 (1) to (3), eventually siloxane bond (≡Si -O-Si≡). Among these reactions, the reaction of the formula (1) is the slowest reaction (rate-limiting step), and it is important that the reaction of the formula (1) proceeds quickly. In order to make the reaction of formula (1) proceed rapidly, an acid catalyst and reaction water are usually added and the treatment is carried out at a high temperature.

酸触媒を用いた場合、反応液に水と酸が添加された時点で反応が開始され、木材表面に塗工する時には、すでに塗工液内には微小なコロイド状シリカが生成している。このものは、コロイド状であるため、木材表面内部への浸透はせず、木材表面や表面に近い部分にのみ塗工される。従って、このようなコロイド状のシリカ溶液を用いても、十分に耐久性のある耐水性を有する塗工膜は得られない。   When an acid catalyst is used, the reaction starts when water and an acid are added to the reaction solution. When coating on the wood surface, fine colloidal silica is already generated in the coating solution. Since this material is colloidal, it does not penetrate into the wood surface, and is applied only to the wood surface or a portion close to the surface. Accordingly, even if such a colloidal silica solution is used, a sufficiently durable coating film having water resistance cannot be obtained.

また反応液内に含有されている酸触媒が、木材の劣化を著しく促進するため、酸を含有した塗工液の使用は制限される。   Moreover, since the acid catalyst contained in the reaction solution significantly accelerates the deterioration of wood, the use of an acid-containing coating solution is limited.

本発明では、木材表面から内部に浸透し易く、かつ内部に浸透したシラン化合物(1)が内部の水と反応し、その場で縮・重合反応を生じ、木材内部よりシロキサン結合のポリマーが成長することを想定している。その結果、木材内部の細部にまでポリマーが満たされることになり、水の浸入を効果的に抑えることができる。そのため、本発明で用いられるシラン化合物(1)は、ある程度分子量の小さいものである必要がある。木材内部への浸透性を勘案すると、単量体(モノマー)が最適であるが、単量体は蒸気圧が高い、即ち蒸発して飛散し易く、取り扱いが困難となるため、より好ましくはオリゴマー体、即ちn=2〜10程度のオリゴマー体を用いることが好ましい。これにより、木材内部への浸透性を高めるという目的を達成することができる。   In the present invention, the silane compound (1) that easily penetrates into the interior from the surface of the wood reacts with the water in the interior to cause a condensation / polymerization reaction on the spot, and a siloxane-bonded polymer grows from the interior of the wood. Assumes that As a result, the polymer is filled up to the details inside the wood, and the intrusion of water can be effectively suppressed. Therefore, the silane compound (1) used in the present invention needs to have a small molecular weight to some extent. Considering the penetrability into the wood, the monomer (monomer) is optimal. However, the monomer has a high vapor pressure, that is, it easily evaporates and scatters, and is difficult to handle. It is preferable to use an oligomer, that is, an oligomer having n = 2 to 10. Thereby, the objective of improving the permeability to the inside of wood can be achieved.

なお、このようなシラン化合物(1)は、水と反応してシロキサン結合を形成するが、木材用処理剤として使用する本発明では、反応を促進させるための触媒として、上記問題点から、酸触媒は加えていない。本発明においては、酸触媒の代わりに、水と出会うと直ちに、シラン化合物(1)の加水分解及び、縮・重合反応を進行させることができる触媒を用いている。このような触媒としては、加水分解可能な有機金属化合物を用いている。
有機金属化合物としては、例えば、金属アルコキシドを用いる。このような目的で使用される金属アルコキシドとしては、アルミニウム、チタニウム、ジルコニウム等の金属のアルコキシドが挙げられる。
In addition, although such a silane compound (1) reacts with water to form a siloxane bond, in the present invention used as a wood treating agent, as a catalyst for accelerating the reaction, from the above problems, acid No catalyst was added. In the present invention, instead of the acid catalyst, a catalyst capable of proceeding with the hydrolysis and condensation / polymerization reaction of the silane compound (1) immediately upon encountering water is used. As such a catalyst, a hydrolyzable organometallic compound is used.
As the organometallic compound, for example, a metal alkoxide is used. Examples of the metal alkoxide used for such purpose include metal alkoxides such as aluminum, titanium, and zirconium.

より具体的には、テトラプロポキシチタネート、テトラブトキシチタネート、テトラプロポキシジルコネート、テトラブトキシジルコネート、トリプロポキシアルミネート、アルミニウムアセチルアセトナート等を例示できる。
チタニウムのアルコキシドを例に挙げると、シラン化合物(1)の反応は、以下のように進行する。
More specifically, tetrapropoxy titanate, tetrabutoxy titanate, tetrapropoxy zirconate, tetrabutoxy zirconate, tripropoxy aluminate, aluminum acetylacetonate and the like can be exemplified.
Taking a titanium alkoxide as an example, the reaction of the silane compound (1) proceeds as follows.

反応式2;
(4)≡Ti−OR+HO → ≡Ti−OH+ROH
(5)≡Ti−OH+RO−Si≡ → ≡Ti−O−Si≡+ROH
(反応式2中、ORは、OR、OR又はORを示す。)
Reaction formula 2;
(4) ≡Ti—OR + H 2 O → ≡Ti—OH + ROH
(5) ≡Ti—OH + RO—Si≡ → ≡Ti—O—Si≡ + ROH
(In Reaction Formula 2, OR represents OR 1 , OR 2 or OR 3 )

このように、水と反応し易い金属アルコキシドとシラン化合物(1)を含有する本発明の塗工液を木材表面に塗工すると、木材内部に両液剤が浸透し、内部に存在する水と金属アルコキシドが先ず反応し(反応式2の(4))、さらに分解した金属アルコキシドとシラン化合物(1)とが反応し(反応式2の(5))、木材内部よりポリマーが生成する。これにより木材組織との間に強い付着力を持った膜が、木材表面に得られる。これにより耐水性の高い塗工膜ができる。また一方で、反応にあずからない置換基(R)に由来する撥水性及び柔軟性により、塗工膜の耐久性をさらに向上させることができる。 As described above, when the coating liquid of the present invention containing the metal alkoxide and the silane compound (1), which easily reacts with water, is applied to the wood surface, both liquids penetrate into the wood, and the water and the metal present inside the wood. The alkoxide first reacts ((4) in the reaction formula 2), and the decomposed metal alkoxide reacts with the silane compound (1) ((5) in the reaction formula 2) to form a polymer from the inside of the wood. As a result, a film having a strong adhesive force with the wood structure is obtained on the wood surface. Thereby, a coating film with high water resistance can be formed. On the other hand, the durability of the coating film can be further improved by the water repellency and flexibility derived from the substituent (R 4 ) that is not involved in the reaction.

本発明の塗工液中における触媒の含有量は、シラン化合物中のケイ素原子及び金属アルコキシド中の金属原子(M)のモル比(M/Si)で、通常M/Si=0.001〜0.1、好ましくは0.005〜0.05である。触媒の含有量(M/Si)が0.001より少ないと、短時間で反応が進行しないため、長時間未反応の状態すなわち、濡れた状態となり、作業性が悪いばかりでなく、膜の強度低下の原因となるおそれがある。一方、0.1より多いとシラン化合物と金属アルコキシド間の反応が不均一となり(金属アルコキシド同士が先に反応する)、ケイ素原子と金属原子の塗工膜内でのバランスが悪くなり、膜強度の低下の原因となるおそれがある。   The catalyst content in the coating liquid of the present invention is the molar ratio (M / Si) of the silicon atom in the silane compound and the metal atom (M) in the metal alkoxide, usually M / Si = 0.001 to 0. .1, preferably 0.005 to 0.05. When the catalyst content (M / Si) is less than 0.001, the reaction does not proceed in a short time, so that the reaction is not performed for a long time, that is, a wet state, not only the workability is poor, but also the strength of the film. May cause a drop. On the other hand, if it exceeds 0.1, the reaction between the silane compound and the metal alkoxide becomes non-uniform (the metal alkoxides react first), and the balance of the silicon atoms and metal atoms in the coating film becomes poor, and the film strength It may cause a decrease in

このようにして木材表面に形成された塗工膜は、木材表面のみに存在する高分子状のコート層ではなく、実際には表面から木材内部にまで入り込んで存在し、その内部で木材の細孔を埋める役割を果たしている。従って、従来の塗工液とは異なり、木材表面には薄い塗工膜(コート層)が存在するのみであり、その結果、木材の天然の風合いを損なうことなく残すことができる。即ち、木材が本来有している湿度調整機能や風合いを損なうことなく、撥水性や耐久性を付与する表面処理が可能となる。   The coating film formed on the surface of the wood in this way is not a polymer coating layer that exists only on the surface of the wood, but actually enters from the surface to the inside of the wood, where the fine coating of the wood is present. Plays the role of filling holes. Therefore, unlike a conventional coating solution, only a thin coating film (coat layer) exists on the surface of the wood, and as a result, the natural texture of the wood can be left without being impaired. That is, surface treatment that imparts water repellency and durability can be performed without impairing the humidity adjustment function and texture inherent to wood.

本発明の塗工液に使用されるシラン化合物(1)の、塗工液中での含有量は、その塗工目的や木材の表面状態により適宜選択すべきであるが、木材内部への浸透し易さを考慮すると、塗工液の全重量100重量%に対して、通常、20〜75重量%、好ましくは25〜60重量%とする。シラン化合物(1)の含有量が20重量%より少ないと、得られた塗工膜が薄くなりすぎ、撥水性や耐久性などの性能を十分に発揮することができないおそれがある。また、75重量%より多いと、その反対に、得られた塗工膜が厚すぎ、撥水性などの性能は向上するが、ひび割れが発生するおそれがある。
なお、塗工液が後述する有機溶剤を含む場合、塗工液の固形分全量100重量%中のシラン化合物(1)の含有量は、通常10〜99重量%、好ましくは30〜98重量%である。
The content of the silane compound (1) used in the coating solution of the present invention in the coating solution should be appropriately selected depending on the purpose of coating and the surface state of the wood, but it penetrates into the interior of the wood. In consideration of easiness, it is usually 20 to 75% by weight, preferably 25 to 60% by weight with respect to 100% by weight of the total weight of the coating liquid. If the content of the silane compound (1) is less than 20% by weight, the obtained coating film may be too thin, and performance such as water repellency and durability may not be sufficiently exhibited. On the other hand, when it is more than 75% by weight, the obtained coating film is too thick and the performance such as water repellency is improved, but there is a possibility that cracking may occur.
In addition, when a coating liquid contains the organic solvent mentioned later, content of the silane compound (1) in 100 weight% of solid content whole quantity of a coating liquid is 10-99 weight% normally, Preferably it is 30-98 weight%. It is.

シラン化合物(1)は、上述したように、単一で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。また本発明では、シラン化合物として、シラン化合物(1)のみを含む塗工液に、さらに下記式(2)で示されるシラン化合物(以下、シラン化合物(2)ということがある)を添加した塗工液とすることも好ましい。シラン化合物(2)を添加することにより、シラン化合物(2)が有する柔軟性等の性質を塗工膜に付与し、又は、撥水性や木材との付着性を向上させる等の有機性の性質を高めることができる。   As described above, the silane compound (1) may be used alone or in combination of two or more. In the present invention, a coating solution containing only the silane compound (1) as a silane compound is further added with a silane compound represented by the following formula (2) (hereinafter sometimes referred to as silane compound (2)). It is also preferable to use a working solution. By adding the silane compound (2), organic properties such as imparting properties such as flexibility of the silane compound (2) to the coating film or improving water repellency and adhesion to wood. Can be increased.

Figure 2007145896
Figure 2007145896

シラン化合物(2)は、ケイ素の4個の置換基のうち、2個が加水分解可能な置換基(RO及びRO)であり、他の2個が加水分解不可能な置換基(R及びR)から成り立っている。式(2)において、R及びRは、それぞれ同一又は異なっていてもよい、水素若しくは炭素数1〜10のアルキル基又はアルケニル基であり、RO及びROとSiとの結合はシロキサン結合であり、R及びRは、その分子内にエポキシ基又はグリシジル基を含んでいてもよい、炭素数が1〜10のアルキル基、アルケニル基又はフェニル基である。 In the silane compound (2), of the four substituents of silicon, two are hydrolyzable substituents (R 5 O and R 7 O), and the other two are non-hydrolyzable substituents. (R 6 and R 8 ). In Formula (2), R 5 and R 7 may be the same or different and each represents hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkenyl group, and a bond between R 5 O and R 7 O and Si. Is a siloxane bond, and R 6 and R 8 are an alkyl group, an alkenyl group or a phenyl group having 1 to 10 carbon atoms which may contain an epoxy group or a glycidyl group in the molecule.

シラン化合物(2)の具体例としては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン等や、これらの2〜10分子程度の縮合体を例示できる。なお、シラン化合物(2)は、かかる単量体の2種以上の縮合体であってもよく、また、さらに2分子以上の縮合体を使用する場合にも、かかる単量体の2種以上の縮合体であってもよい。   Specific examples of the silane compound (2) include, for example, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, methylvinyldimethoxysilane, and methylvinyldiethoxysilane. And a condensate of about 2 to 10 molecules thereof. The silane compound (2) may be two or more kinds of condensates of such monomers, and also when two or more molecules of condensates are used, two or more kinds of such monomers are used. The condensate may be used.

上記したような、シラン化合物(2)を塗工液に添加することで、塗工膜の撥水性や柔軟性又は、木材の有機成分との付着性をさらに高めることができ、結果的に木材の耐久性をさらに向上させることができる。   By adding the silane compound (2) as described above to the coating solution, the water repellency and flexibility of the coating film or the adhesion to the organic components of the wood can be further improved, and as a result, the wood The durability can be further improved.

シラン化合物(2)は、塗工液の主たるシラン化合物成分である、前記シラン化合物(1)の100重量部に対し、一般的にはその総量が50重量部を超えない範囲にて、塗工液に添加することが好ましい。添加量がこの範囲を超えると、塗工液を木材に塗布し、加水分解・縮重合を行う過程で、主たるシラン化合物成分であるシラン化合物(1)との間でうまく結合が形成されず、塗工膜の強度が不十分となる可能性があるからである。従って、実際にシラン化合物(2)を添加する場合には、添加量に依存して塗工膜の強度が低下することを想定し、目的に応じてその添加を必要最小限に抑えるようにすることが好ましい。   The silane compound (2) is generally applied in a range where the total amount does not exceed 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the silane compound (1), which is the main silane compound component of the coating liquid. It is preferable to add to the liquid. When the added amount exceeds this range, in the process of applying the coating liquid to wood and performing hydrolysis / condensation polymerization, a bond is not formed well with the silane compound (1) which is the main silane compound component, This is because the strength of the coating film may be insufficient. Therefore, when the silane compound (2) is actually added, it is assumed that the strength of the coating film is lowered depending on the addition amount, and the addition is suppressed to the minimum necessary depending on the purpose. It is preferable.

なお、シラン化合物(2)における加水分解不可能な置換基(R、R)の第一義的な役割は、塗工膜に柔軟性を与えることにあるが、これらはアルキル基等の有機性置換基であるため、同時に塗工膜に撥水性を付与する役割をも果たす。一般に有機性置換基は、炭素数が増える程、有機性、即ち撥水性が増加するが、炭素数があまり大きくなると、立体障害により塗工膜内に歪が生じて膜の強度低下の原因となる。 The primary role of the non-hydrolyzable substituents (R 6 , R 8 ) in the silane compound (2) is to give flexibility to the coating film. Since it is an organic substituent, it also serves to impart water repellency to the coating film. In general, the organic substituent increases as the number of carbon atoms increases, that is, the water repellency increases.However, if the carbon number is too large, distortion occurs in the coating film due to steric hindrance, which causes a decrease in film strength. Become.

ところで、耐熱性・耐摩耗性の強いシロキサン結合は、一方でいわゆる「硬い」結合でもある。この「硬さ」のため、塗工液を塗布する素材である木材に塗布することにより、該素材に耐摩耗性を付与できるわけである。しかし、木材表面の塗工膜は柔軟性を有することが必要であり、時としてその素材である木材と同様な柔軟性が求められる。   By the way, a siloxane bond having high heat resistance and wear resistance is also a so-called “hard” bond. Because of this “hardness”, wear resistance can be imparted to the material by applying it to wood, which is the material to which the coating liquid is applied. However, the coating film on the surface of the wood needs to have flexibility, and sometimes the same flexibility as that of the wood as the material is required.

従来から一般に用いられているゾル−ゲル塗工液には、出発原料にテトラアルコキシシラン(Si(OR))やそのオリゴマー体が用いられる。このものを完全に加水分解及び縮重合反応(前記反応式1における(1)〜(3))させて塗工膜を形成させると、ケイ素原子の4個の結合全てが硬いシロキサン結合のネットワークを形成し、セラミックと同様に硬い塗工膜が形成される。しかしながら、柔軟性に欠けた脆い膜となってしまうため、木材の柔軟性を生かした木材表面塗工液を製造することは事実上不可能であった。 Tetraalkoxysilane (Si (OR) 4 ) and oligomers thereof are used as starting materials in sol-gel coating solutions that have been generally used. When this is completely hydrolyzed and polycondensed ((1) to (3) in the above reaction formula 1) to form a coating film, a network of hard siloxane bonds in which all four bonds of silicon atoms are hard. As a result, a hard coating film is formed as in the case of ceramic. However, since it becomes a brittle film lacking in flexibility, it is practically impossible to produce a wood surface coating solution that takes advantage of the flexibility of wood.

これに対し本発明では、ケイ素原子の4個の置換基のうち、1個が加水分解されないシラン化合物(1)を木材表面塗工液の主たるシラン化合物成分として用いることで、この課題を解決したものである。また本発明では、加水分解されない置換基をそれぞれ2個有するシラン化合物(2)を木材表面塗工液に添加することにより、さらに塗工膜の柔軟性等を増すことが可能となる。   In contrast, in the present invention, the silane compound (1) in which one of the four substituents of the silicon atom is not hydrolyzed is used as the main silane compound component of the wood surface coating solution, thereby solving this problem. Is. Moreover, in this invention, it becomes possible to increase the softness | flexibility etc. of a coating film further by adding the silane compound (2) which each has two substituents which are not hydrolyzed to a wood surface coating liquid.

シラン化合物(2)の含有量は、要求される特性に応じて適宜決定すべきであるが、塗工液中の有機溶剤を除く固形分全量に対して、通常0〜50重量%、好ましくは5〜20重量%である。シラン化合物(2)の含有量が50重量%を超えると、上記したように塗工液を木材に塗布し、加水分解・縮重合を行う過程で、主たるシラン化合物成分であるシラン化合物(1)との間でうまく結合が形成されず、塗工膜の強度が不十分となる可能性があるからである。   The content of the silane compound (2) should be appropriately determined according to the required properties, but is generally 0 to 50% by weight, preferably 0 to 50% by weight, preferably based on the total solid content excluding the organic solvent in the coating liquid. 5 to 20% by weight. When the content of the silane compound (2) exceeds 50% by weight, the silane compound (1), which is the main silane compound component, is applied in the process of applying the coating liquid to wood as described above and performing hydrolysis and condensation polymerization. This is because there is a possibility that the bond is not formed well with the coating film and the strength of the coating film is insufficient.

もちろん、得られる塗工膜に耐摩耗性が必要とされる場合には、シラン化合物(1)のみでは不十分な場合がある。この場合には、より無機性が高い、即ち、より硬い膜が得られる、下記式(3)で示されるシラン化合物(テトラアルコキシシラン;以下、シラン化合物(3)ということがある式(3))や、そのオリゴマー体を、シラン化合物(1)、又はシラン化合物(1)及びシラン化合物(2)を含む塗工液に加えることにより、耐摩耗性が向上した塗工膜を与える塗工液を得ることができる。
Si(OR (3)
(式(3)中、Rは、それぞれ同一又は異なってもよい、水素原子又は炭素数が1〜4のアルキル基である。)
Of course, if the resulting coating film requires wear resistance, the silane compound (1) alone may not be sufficient. In this case, a silane compound represented by the following formula (3) (tetraalkoxysilane; hereinafter referred to as a silane compound (3) may be obtained. ) And oligomers thereof are added to the coating solution containing the silane compound (1) or the silane compound (1) and the silane compound (2) to give a coating film with improved wear resistance. Can be obtained.
Si (OR 9 ) 4 (3)
(In Formula (3), R 9 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, which may be the same or different.)

シラン化合物(3)の含有量は、要求される特性に応じて適宜決定すべきであるが、塗工液中の有機溶剤を除く固形分全量に対して、通常0〜50重量%、好ましくは5〜20重量%である。シラン化合物(3)の含有量が50重量%を超えると、得られた塗工膜が硬くなりすぎ、すなわち柔軟性が失われ、ひび割れのおそれがある。   The content of the silane compound (3) should be appropriately determined according to the required properties, but is generally 0 to 50% by weight, preferably 0 to 50% by weight, preferably based on the total solid content excluding the organic solvent in the coating liquid. 5 to 20% by weight. When content of a silane compound (3) exceeds 50 weight%, the obtained coating film will become hard too much, ie, a softness | flexibility will be lost and there exists a possibility of a crack.

即ち、本発明で用いる3種類のシラン化合物の特性は下記表1の通りである。   That is, the characteristics of the three types of silane compounds used in the present invention are as shown in Table 1 below.

Figure 2007145896
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このように、本発明の塗工液は、シラン化合物(1)を必須成分とし、木材表面塗工液に求められる撥水性や柔軟性、あるいは耐摩耗性の程度に応じ、シラン化合物(2)及び/又はシラン化合物(3)を、必要に応じて添加することにより、撥水性のみならず、耐摩耗性、柔軟性等の、木材表面塗工膜に求められる実用上の性能を付加・向上させることができる。   Thus, the coating liquid of the present invention contains the silane compound (1) as an essential component, and the silane compound (2) according to the degree of water repellency, flexibility, or wear resistance required for the wood surface coating liquid. And / or adding the silane compound (3) as necessary adds or improves the practical performance required of a wood surface coating film, such as wear resistance and flexibility, as well as water repellency. Can be made.

また、本発明の塗工液には、シラン化合物(1)及び必要に応じてシラン化合物(2)及び/又はシラン化合物(3)、及び触媒を均一に混合させるため有機溶剤を添加することができる。この目的で使用される有機溶剤としては、アルコール類が好ましい。より具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール又はヘキサノール等を例示できる。また、その添加量を制御することによって、塗工液の粘度や乾燥速度の調整も可能である。本発明の塗工液中における有機溶剤の含有量は、塗工液中の固形分全量(即ち、シラン化合物(1)+必要に応じてシラン化合物(2)及び/又は(3)+触媒の合計量)100重量部に対して、通常10〜400重量部、好ましくは、30〜200部である。有機溶剤の含有量が10重量部より少ないと、塗工液の粘度が高くなりすぎ、木材の内部及び細部に十分に液剤が到達しないおそれがあり、また、均一な塗工膜が得られないおそれがある。一方、400重量部より多いと、塗工液の固形分が低くなり(薄くなり)、十分な性能を発揮できないおそれがある。   In addition, an organic solvent may be added to the coating liquid of the present invention in order to uniformly mix the silane compound (1) and, if necessary, the silane compound (2) and / or the silane compound (3), and the catalyst. it can. Alcohols are preferred as the organic solvent used for this purpose. More specifically, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol and the like can be exemplified. In addition, the viscosity and drying speed of the coating liquid can be adjusted by controlling the amount of addition. The content of the organic solvent in the coating liquid of the present invention is the total solid content in the coating liquid (that is, the silane compound (1) + the silane compound (2) and / or (3) + the catalyst as required). The total amount) is usually 10 to 400 parts by weight, preferably 30 to 200 parts by weight per 100 parts by weight. When the content of the organic solvent is less than 10 parts by weight, the viscosity of the coating liquid becomes too high, and there is a possibility that the liquid agent does not reach the inside and details of the wood sufficiently, and a uniform coating film cannot be obtained. There is a fear. On the other hand, when the amount is more than 400 parts by weight, the solid content of the coating liquid becomes low (thinner), and there is a possibility that sufficient performance cannot be exhibited.

なお、本発明の塗工液には、本発明の目的を損なわない範囲で、求められる特性に応じて種々の添加剤等の成分を添加することができる。任意に添加しうる成分としては、例えば、着色剤、紫外線防止剤、坑カビ剤、抗菌剤、防蟻剤等が挙げられる。   In addition, components, such as various additives, can be added to the coating liquid of the present invention in accordance with required characteristics within a range that does not impair the object of the present invention. Examples of components that can be optionally added include colorants, ultraviolet light inhibitors, antifungal agents, antibacterial agents, and anti-anticides.

2.木材表面処理方法
本発明の塗工液を木材表面に塗布する工程を有する木材表面処理方法では、まず、任意の木材を、任意の寸法・形状に切断、加工し、これに前記した本発明の塗工液を塗布する。具体的な塗布の方法は、特に制限されないが、例えば、塗工液に木材を浸漬したり、塗工液を木材に塗りつけたり、或いは塗工液を木材に吹き付けたりすることにより行い得る。
2. Wood surface treatment method In the wood surface treatment method including the step of applying the coating liquid of the present invention to the wood surface, first, any wood is cut and processed into any size and shape, and the above-described method of the present invention is applied thereto. Apply coating solution. Although the specific application method is not particularly limited, for example, it can be performed by immersing wood in a coating liquid, applying the coating liquid to wood, or spraying the coating liquid onto wood.

木材を塗工液に浸漬する場合、その浸漬条件は、常圧で行ってもよいし、減圧あるいは加圧下で行ってもよい。液剤を木材内部へより浸透させるためには、減圧あるいは加圧下で行うことが一般的であるが、作業性を考慮すると常圧下で行うことが好ましい。   When immersing wood in the coating solution, the immersion conditions may be performed at normal pressure, or may be performed under reduced pressure or under pressure. In order to allow the liquid agent to penetrate more into the wood, it is generally performed under reduced pressure or under pressure. However, considering workability, it is preferably performed under normal pressure.

塗工液に浸ける時間は、塗工液の組成、濃度及び木材の種類により異なり、一義的には決められないが、一般的には、10秒〜1時間の範囲内で十分である。   The time for dipping in the coating liquid varies depending on the composition, concentration, and type of wood of the coating liquid and cannot be uniquely determined, but is generally sufficient in the range of 10 seconds to 1 hour.

刷毛塗りの場合、2度塗りで十分である。これ以上塗っても、塗工量が多すぎ液剤が無駄になるだけでなく、表面の屈折率が変化し、木材の自然な風合いが損なわれてくる。また、塗工膜の膜厚が厚くなると、それだけ塗工膜がヒビ割れる可能性が高くなる。   In the case of brush coating, two coatings are sufficient. Even if it is applied more than this, not only is the coating amount too much, the liquid agent is wasted, but also the refractive index of the surface changes and the natural texture of the wood is impaired. Further, the thicker the coating film, the higher the possibility that the coating film will crack.

含浸法、刷毛塗り法、スプレー法いずれの方法を用いて塗布した場合でも、木材表面の自然な風合いを残すためには、木材表面に付いた余分な塗工液を、布や紙等で拭き取ることが好ましい。   In order to leave a natural texture on the wood surface even if it is applied using any of the impregnation method, brush coating method, or spray method, wipe off the excess coating solution on the wood surface with a cloth or paper. It is preferable.

本発明の塗工液を塗布する対象である木材には、特に制限はない。なお、本発明の塗工液の塗布後、木材に対して後処理を施すこともできる。これにより、木材表面の耐久性を更に増すことができる。この後処理に用いられる薬剤としては、一般に使用されている天然オイルや樹脂が特別な制限無く使用できる。もちろんこれらの薬剤は、後処理ではなく前処理としても同様に用いることができる。   There is no particular limitation on the wood to which the coating liquid of the present invention is applied. In addition, after application | coating of the coating liquid of this invention, a post-process can also be given with respect to wood. Thereby, the durability of the wood surface can be further increased. As chemicals used for this post-treatment, commonly used natural oils and resins can be used without any particular limitation. Of course, these chemicals can be used in the same way not as a post-treatment but as a pre-treatment.

このように本発明は、シラン化合物(1)を必須のシラン化合物成分とし、更にシラン化合物(1)が木材に浸透し、その内部の水分と反応して、木材内部に固定化するために必要な触媒として、金属アルコキシドを共存させ、必要に応じて、木材塗工膜に求められる撥水性や柔軟性、あるいは耐摩耗性の程度に応じ、シラン化合物(2)及び/又はシラン化合物(3)を添加することにより、得られる塗工膜の撥水性、柔軟性、耐摩耗性等の、表面処理木材に求められる実用上の性能を付加・向上させることができる。   As described above, the present invention requires the silane compound (1) as an essential silane compound component, and further, the silane compound (1) penetrates into the wood, reacts with moisture inside the wood, and is fixed inside the wood. As a catalyst, a metal alkoxide coexists and, if necessary, the silane compound (2) and / or the silane compound (3) depending on the degree of water repellency, flexibility, or abrasion resistance required for the wood coating film. By adding, it is possible to add and improve practical performances required for surface-treated wood, such as water repellency, flexibility, and wear resistance of the resulting coating film.

以下、本発明を実施例に基づいて更に具体的に説明するが、実施例はあくまで一例であって、本発明を何ら限定するものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example, an Example is an example to the last, Comprising: This invention is not limited at all.

[塗工液の製造]
実施例1
メチルトリメトキシシラン縮合体(MTM、シラン化合物(1)に相当。合成方法は、特許第3456956号参照)(平均重合度7〜8、3官能シラン)57.7g(Siとして0.6mol)をイソプロピルアルコール40.6gに溶解し、そこに触媒としてチタンテトラプロポキシド1.7g(Ti/Si=0.01)を加え、十分に攪拌し、塗工液Aを製造した。
[Manufacture of coating liquid]
Example 1
Methyl trimethoxysilane condensate (corresponding to MTM, silane compound (1). For the synthesis method, see Japanese Patent No. 3456956) (average polymerization degree 7-8, trifunctional silane) 57.7 g (0.6 mol as Si) Dissolved in 40.6 g of isopropyl alcohol, 1.7 g of titanium tetrapropoxide (Ti / Si = 0.01) was added thereto as a catalyst, and the mixture was sufficiently stirred to prepare a coating solution A.

実施例2
メチルトリメトキシシラン縮合体(MTM、シラン化合物(1)に相当)(平均重合度7〜8、3官能シラン)48.1g(Siとして0.5mol)及び、ポリメチルフェニルシロキサン(MPS、ジーイー東芝シリコーン製、シラン化合物(2)に相当。2官能シラン)8.0gを、イソプロピルアルコール42.2gに溶解し、そこに触媒としてチタンテトラプロポキシド1.7gを加え、十分に攪拌し、塗工液Cを製造した。
Example 2
Methyltrimethoxysilane condensate (corresponding to MTM, silane compound (1)) (average polymerization degree 7-8, trifunctional silane) 48.1 g (0.5 mol as Si) and polymethylphenylsiloxane (MPS, GE Toshiba) Made of silicone, equivalent to silane compound (2), 8.0 g of bifunctional silane) is dissolved in 42.2 g of isopropyl alcohol, and 1.7 g of titanium tetrapropoxide is added thereto as a catalyst, followed by thorough stirring and coating. Liquid C was produced.

実施例3
メチルトリメトキシシラン縮合体(MTM、シラン化合物(1)に相当)(平均重合度7〜8、3官能シラン)28.9g(Siとして0.3mol)及び、テトラメトキシシラン縮合体(MS−51、コルコート社製、シラン化合物(3)に相当)(平均重合度3〜4、4官能シラン)35.3g(Siとして0.3mol)をイソプロピルアルコール34.1gに溶解し、そこに触媒としてチタンテトラプロポキシド1.7g(Ti/Si=0.01)を加え、十分に攪拌し、塗工液を製造した。
Example 3
Methyltrimethoxysilane condensate (MTM, corresponding to silane compound (1)) (average polymerization degree 7-8, trifunctional silane) 28.9 g (0.3 mol as Si) and tetramethoxysilane condensate (MS-51 , Equivalent to silane compound (3) manufactured by Colcoat Co., Ltd.) 35.3 g (average mol 3-4, tetrafunctional silane) 30.3 g (0.3 mol as Si) was dissolved in 34.1 g isopropyl alcohol, and titanium was used as a catalyst there. Tetrapropoxide 1.7g (Ti / Si = 0.01) was added and stirred sufficiently to produce a coating solution.

実施例4
メチルトリメトキシシラン縮合体(MTM、シラン化合物(1)に相当)(平均重合度7〜8、3官能シラン)48.1g(Siとして0.5mol)及び、2官能シラン(ジーイー東芝シリコーン製、ジメチルシリコーン)8.0gを、イソプロピルアルコール42.2gに溶解し、そこに触媒としてチタンテトラプロポキシド1.7g(Ti/Si=0.01)を加え、十分に攪拌し、塗工液Bを製造した。
Example 4
Methyltrimethoxysilane condensate (MTM, equivalent to silane compound (1)) (average polymerization degree 7-8, trifunctional silane) 48.1 g (0.5 mol as Si) and bifunctional silane (manufactured by GE Toshiba Silicone, 8.0 g of dimethyl silicone) is dissolved in 42.2 g of isopropyl alcohol, 1.7 g of titanium tetrapropoxide (Ti / Si = 0.01) is added thereto as a catalyst, and the mixture is sufficiently stirred. Manufactured.

比較例1
テトラメトキシシラン縮合体(MS−51、シラン化合物(3)に相当)(平均重合度3〜4、4官能シラン)70.7g(Siとして0.6mol)をイソプロピルアルコール27.6gに溶解し、そこに触媒としてチタンテトラプロポキシド1.7g(Ti/Si=0.01)を加え、十分に攪拌し、塗工液を製造した。
Comparative Example 1
Tetramethoxysilane condensate (corresponding to MS-51, silane compound (3)) (average polymerization degree 3-4, tetrafunctional silane) 70.7 g (0.6 mol as Si) was dissolved in 27.6 g of isopropyl alcohol, Thereto was added 1.7 g of titanium tetrapropoxide (Ti / Si = 0.01) as a catalyst, and the mixture was sufficiently stirred to produce a coating solution.

比較例2
メチルトリメトキシシラン縮合体(MTM、シラン化合物(1)に相当)(平均重合度7〜8、3官能シラン)57.7g(Siとして0.6mol)をイソプロピルアルコール42.3gに溶解し、十分に攪拌し、塗工液を製造した。
Comparative Example 2
Methyltrimethoxysilane condensate (corresponding to MTM, silane compound (1)) (average polymerization degree 7-8, trifunctional silane) 57.7 g (0.6 mol as Si) was dissolved in 42.3 g of isopropyl alcohol, To prepare a coating solution.

比較例3
木材表面塗装材として代表的市販品である、オスモカラー(クリアータイプ)(日本オスモ(株)製)をそのまま用いた。
Comparative Example 3
As a wood surface coating material, a typical commercial product, Osmo Color (Clear Type) (manufactured by Nippon Osmo Co., Ltd.) was used as it was.

試験例1:60℃温水処理耐水テスト
木材サンプル
市販のスギ材を、縦4cm、横4cm、厚さ1cmに裁断し、塗工用試験片とした。このスギ材は脱脂処理等の、特別な処理をすることなく、そのまま使用した。なお、各試験片は3枚ずつ処理し、その平均を取った。
Test Example 1: 60 ° C. Hot Water Treatment Water Resistance Test Wood Sample A commercially available cedar material was cut into a length of 4 cm, a width of 4 cm, and a thickness of 1 cm to obtain a test specimen for coating. The cedar material was used as it was without any special treatment such as degreasing. In addition, each test piece was processed 3 each and the average was taken.

塗工処理方法
実施例1〜3及び比較例1〜3で製造した塗布液を用い、塗工用試験片の裁断面を上にして、4cm以上の深さで各塗工液を入れた容器内に浸け、1分間含浸させた。含浸後、容器内より取り出し、木材サンプル表面の余分な液剤を紙で軽く拭き取り、室温で4日間放置した。塗工量(%)は、下記計算式(1)より算出した。
計算式(1)
塗工量(%)=(塗工後重量(g)−塗工前重量(g))/塗工前重量(g)×100
Coating processing method Containers in which each coating liquid is put at a depth of 4 cm or more with the cut surface of the coating test piece facing up, using the coating liquid manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 It was immersed in and impregnated for 1 minute. After impregnation, it was taken out from the container, and the excess liquid on the surface of the wood sample was lightly wiped off with paper and left at room temperature for 4 days. The coating amount (%) was calculated from the following calculation formula (1).
Formula (1)
Coating amount (%) = (weight after coating (g) −weight before coating (g)) / weight before coating (g) × 100

試験方法
実施例1〜3及び比較例1〜3で製造した塗布液を用いて処理した各塗工用試験片、及び比較例4として未処理の木材試験片を、100mlのポリエチレン製カップ(容量:約120ml、高さ:約7.5cm)に、裁断面を上にして入れ、60℃の温水を満たし、上部をポリエチレン製シート(サランラップ)で覆い、輪ゴムを用いて密封した。
Test Method Each coating test piece treated with the coating solution produced in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 and untreated wood test piece as Comparative Example 4 were placed in a 100 ml polyethylene cup (capacity). : About 120 ml, height: about 7.5 cm), the cut surface was put up, filled with hot water at 60 ° C., the upper part was covered with a polyethylene sheet (saran wrap), and sealed with a rubber band.

この容器を、60℃の湯水糟に7時間浸けた。温水処理後、容器より木材サンプルを取り出し、サンプル表面の水分を紙で軽く拭き取り、直ちにサンプルの重量を測定した。重量増加率(%)は、下記計算式(2)より算出した。なお、ここで、処理前重量(g)は、上記計算式(1)の塗工後重量(g)と同じである。
計算式(2)
重量増加率(%)=(処理後重量(g)−処理前重量(g))/処理前重量(g)×100
This container was immersed in a 60 ° C. hot water bath for 7 hours. After the hot water treatment, the wood sample was taken out from the container, the moisture on the sample surface was lightly wiped with paper, and the weight of the sample was immediately measured. The weight increase rate (%) was calculated from the following calculation formula (2). Here, the pre-treatment weight (g) is the same as the post-coating weight (g) in the above formula (1).
Formula (2)
Weight increase rate (%) = (weight after treatment (g) −weight before treatment (g)) / weight before treatment (g) × 100

得られた結果を表2に示す。   The obtained results are shown in Table 2.

Figure 2007145896
Figure 2007145896

試験例2:促進耐候性特性−1
試験の目的
本発明の塗工液は、無機化合物を主体とした透明な塗工膜を形成するため、下地の木質を紫外線から防御することは難しいと思われる。しかし、シロキサン結合を主体とする無機系塗工膜自体は、紫外線に対し安定であると予想できる。そこで、紫外線に対する安定性を確認するため、1500時間の促進耐候性試験を行った。
Test Example 2: Accelerated weather resistance characteristics-1
The purpose of the test The coating liquid of the present invention forms a transparent coating film mainly composed of an inorganic compound, and thus it seems difficult to protect the underlying wood from ultraviolet rays. However, the inorganic coating film itself mainly composed of siloxane bonds can be expected to be stable against ultraviolet rays. Therefore, in order to confirm the stability against ultraviolet rays, a 1500 hour accelerated weathering test was conducted.

塗工液
塗工液は、実施例1、2及び4で製造した塗工液A、C及びBの3種類を用いた。
Coating liquid Three types of coating liquids A, C, and B manufactured in Examples 1, 2, and 4 were used as the coating liquid.

木材サンプル及び塗工処理方法
塗工用試験片は、上記評価例1と同様のスギ材を用い、評価例1と同様に塗工処理を行った。なお、各試験片は2枚ずつ処理した。
Wood Sample and Coating Treatment Method The coating specimen was subjected to coating treatment in the same manner as in Evaluation Example 1 using the same cedar material as in Evaluation Example 1 above. Each test piece was processed two by two.

促進耐候性試験
JIS K 7350−2−1995に規定の曝露試験方法に準拠し、250、500、1000及び1500時間において促進耐候性試験を実施した。測定機器は、アストラ社製、ウエザオメータ Ci4000を使用した。光源はキセノンランプを使用した。
色差試験方法
促進耐候性試験実施後に、色彩計を用いて色差(ΔE*)の変化を調べた。色彩の測定には、日本電色工業社製、簡易分光色差計 NF−333を用いた。
Accelerated weathering test The accelerated weathering test was carried out at 250, 500, 1000 and 1500 hours in accordance with the exposure test method specified in JIS K 7350-2-1995. The measuring instrument used was a weatherometer Ci4000 manufactured by Astra. A xenon lamp was used as the light source.
Color difference test method After the accelerated weather resistance test, the color difference (ΔE *) was examined using a colorimeter. For the color measurement, a simple spectral color difference meter NF-333 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. was used.

撥水度試験方法
撥水度(%)は、試験片に1gの水を滴下し、1分後に拭き取り、その時の重量を測定し、下記計算式(3)より算出した。なお、ここで、滴下前重量(g)は、促進耐候性試験直後の木材の重量である。
計算式(3)
撥水度(%)=(拭き取り後重量(g)−滴下前重量(g))/滴下前重量(g)×100
Water Repellency Test Method The water repellency (%) was calculated from the following calculation formula (3) by dropping 1 g of water onto a test piece, wiping off after 1 minute, measuring the weight at that time. Here, the weight (g) before dropping is the weight of wood immediately after the accelerated weather resistance test.
Formula (3)
Water repellency (%) = (weight after wiping (g) −weight before dropping (g)) / weight before dropping (g) × 100

結果を図1及び図2に示す。図1は、木材表面の色差(ΔE*)の変化、図2は撥水度の変化を示す。図1より、本発明の塗工膜は、透明なため、予想通り紫外線を通し、木材表面のリグニンの光分解を阻止することはできなかった。その一方で、図2より、特に塗工液C(シラン化合物(1);3官能シラン+シラン化合物(2);2官能シラン)から生成した塗工膜では、1500時間の紫外線照射後でも、撥水度にはほとんど変化が無いことが認められた。即ち、本発明の塗工膜は紫外線照射後でも、なんら変化なく木材表面に保持されていることが認められた。   The results are shown in FIGS. FIG. 1 shows a change in color difference (ΔE *) on the wood surface, and FIG. 2 shows a change in water repellency. From FIG. 1, since the coating film of this invention was transparent, it was not able to pass the ultraviolet-ray as expected and to prevent the photolysis of the lignin on the wood surface. On the other hand, from FIG. 2, in particular, in the coating film generated from the coating liquid C (silane compound (1); trifunctional silane + silane compound (2); bifunctional silane), even after 1500 hours of ultraviolet irradiation, It was recognized that there was almost no change in the water repellency. That is, it was confirmed that the coating film of the present invention was held on the wood surface without any change even after the ultraviolet irradiation.

このことは、本発明の塗工液を塗布して得られる塗工膜が透明であるため、紫外線による木材表面のリグニンの分解を阻止できないが、木材表面を覆っているシロキサン結合は紫外線に対して安定であるため、分解物等の表面よりの脱離(分離)を防ぐことはできる。即ち、塗工後の表面状態を長期間安定して保持でき、その結果、撥水度に変化が無かったものであることが認められた。   This is because the coating film obtained by applying the coating liquid of the present invention is transparent, so that the decomposition of lignin on the wood surface by ultraviolet rays cannot be prevented, but the siloxane bond covering the wood surface is not resistant to ultraviolet rays. And stable, it is possible to prevent desorption (separation) from the surface of the decomposition product or the like. That is, it was recognized that the surface state after coating could be stably maintained for a long time, and as a result, there was no change in the water repellency.

上記結果から、本発明の塗工液と紫外線防止効果のある他の塗工液を併用すれば、木材表面を紫外線による分解から防御することが可能で、かつ、脱離(分離)しない理想的な塗工膜が得られることを意味する。   From the above results, if the coating liquid of the present invention is used in combination with another coating liquid that has an effect of preventing ultraviolet rays, it is possible to protect the wood surface from decomposition by ultraviolet rays and ideally not to detach (separate). This means that a simple coating film can be obtained.

試験例3:耐候性特性−2
紫外線吸収剤を下塗りし、その上に塗工液A、もしくは下塗りと同じ紫外線吸収剤を塗布した木片を用い、紫外線に対する木材表面の劣化を、水の吸水量で示した。
Test Example 3: Weather resistance characteristics-2
The wood surface deterioration with respect to ultraviolet rays was shown by the amount of water absorbed by using an undercoat of an ultraviolet absorber and a coating piece A or a piece of wood coated with the same ultraviolet absorber as the undercoat.

木材
試験例1と同様のスギ材の塗工用試験片を用いた。
Wood The same specimen for coating cedar as in Test Example 1 was used.

塗工液
塗工液A及び、紫外線吸収として、「リボス・カラーオイル」(輸入元、株式会社イケダコーポレーション)及び「木肌美人」(株式会社ミヤキ製)を用い、下記表3に示す下塗り剤及び上塗り剤の組み合わせで表面処理した木材試験片に対し、促進耐候性試験を実施した。
Coating liquid As a coating liquid A and UV absorption, “Ribos Color Oil” (importer, Ikeda Corporation) and “Koshibijin” (Miyaki Co., Ltd.) are used. An accelerated weather resistance test was performed on wood specimens surface treated with a combination of topcoats.

試験方法
促進耐候性試験
JIS K 7350−2−1995に規定の曝露試験方法に準拠した。光源はキセノンランプを用いた。
Test Method Accelerated Weather Resistance Test An exposure test method defined in JIS K 7350-2-1995 was followed. A xenon lamp was used as the light source.

吸水量測定方法
試験片に1gの水を滴下し、1分後に表面の水を拭き取りその時の試験片の重量を測定し、下記計算式(4)により、吸水量を算出した。なお、ここで、滴下前重量(mg)は、促進耐候性試験直後の木材の重量である。
計算式(4)
吸水量(mg)=拭き取り後重量(mg)−滴下前重量(mg)
Method of measuring water absorption 1 g of water was dropped on the test piece, and after 1 minute, the surface water was wiped off, the weight of the test piece at that time was measured, and the water absorption was calculated by the following formula (4). Here, the weight before dropping (mg) is the weight of wood immediately after the accelerated weathering test.
Formula (4)
Water absorption (mg) = weight after wiping (mg) −weight before dropping (mg)

促進耐候性試験による500時間後までの吸水量の結果を表3に示す。   Table 3 shows the results of water absorption up to 500 hours after the accelerated weather resistance test.

Figure 2007145896
Figure 2007145896

表3の結果から、水の吸収量は塗工液Aを下塗り及び上塗りに用いたものが最も少なかった。このことからも、本発明の塗工液を塗布した木材表面塗工膜の紫外線に対する安定性が高いことが認められた。ただし、塗布液Aのみでは、木材の脱色は抑えられなかった。   From the results shown in Table 3, the amount of water absorbed was the least when the coating liquid A was used for undercoating and overcoating. Also from this, it was confirmed that the wood surface coating film coated with the coating liquid of the present invention has high stability to ultraviolet rays. However, the decoloration of wood was not suppressed only by the coating liquid A.

紫外線防止剤である「リボス」及び「木肌美人」を下塗り剤として用い、塗工液Aを上塗り剤として用いた場合の吸水量は、紫外線防止剤のみを用いた場合と比較して、少なく、良好な結果となっていた。   The amount of water absorption when using the anti-UV agents “Ribos” and “Beautiful skin” as the undercoat and using the coating liquid A as the overcoat is less than when using only the anti-UV agent, It was a good result.

また、木材表面の脱色性を比較すると、明らかにクリアー塗装である本発明の塗工液Aのみを塗工した場合よりも、紫外線吸収剤を下塗りした試験片の方が脱色の程度が少なかった。   In addition, when comparing the decolorization properties of the wood surface, the degree of decolorization was less in the test piece primed with the UV absorber than when only the coating liquid A of the present invention, which is clearly clear coating, was applied. .

このことより、紫外線吸収剤と本発明の塗工液の組み合わせに、耐紫外線特性の有効性が見出された。   From this, the effectiveness of the UV resistance was found in the combination of the UV absorber and the coating liquid of the present invention.

シラン化合物(1)は、木材表面に塗工されると、毛細管現象により木材内部に浸透する。その後、木材内部、表面もしくは空気中の水分(湿気)により、式(1)の化合物の3個のアルコキシ基が加水分解し、重縮合反応を経ることにより成長したシロキサンポリマーが、木材内部組織と強く結合する。このことにより得られた塗工膜が、木材内部の毛細管現象を押さえ、その結果、木材表面よりの水の浸透を防ぐことになり、木材の耐水性・耐久性を向上させる効果を示す。   When the silane compound (1) is applied to the surface of the wood, it penetrates into the wood due to capillary action. Thereafter, the siloxane polymer grown by the hydrolysis of the three alkoxy groups of the compound of the formula (1) by the moisture (humidity) in the wood, on the surface or in the air, through the polycondensation reaction, Bond strongly. The coating film thus obtained suppresses the capillary phenomenon inside the wood, and as a result, prevents water from penetrating from the wood surface, thereby improving the water resistance and durability of the wood.

また、これらのアルコキシ基は、それ自身でも水が存在するとゆっくりと加水分解・重縮合するが、その速度は非常に遅いと言われている。この、加水分解・重縮合反応を促進する触媒が、金属アルコキシドであり、これを共存させた本発明の塗工液(実施例1〜4)は、触媒を共存させない塗工液(比較例2)に比べて、はるかに耐水性がよいことが認められた。   In addition, these alkoxy groups themselves are slowly hydrolyzed and polycondensed in the presence of water, but the rate is said to be very slow. The catalyst for promoting the hydrolysis / polycondensation reaction is a metal alkoxide, and the coating liquids of the present invention in which the catalyst coexists (Examples 1 to 4) are coating liquids that do not allow the catalyst to coexist (Comparative Example 2). ) Was found to be much more water resistant.

一方、1個の加水分解不可能な置換基(R)は、有機性置換基であるため、それ自身強い撥水性を示す。また、この置換基の有機性は、塗工膜に有機性を付与することになり、木材内部のリグニンやセルロース等の有機成分との親和性が向上し、塗工膜の木材内部での付着性を向上させる効果がある。 On the other hand, since one non-hydrolyzable substituent (R 4 ) is an organic substituent, it exhibits strong water repellency. In addition, the organic nature of this substituent imparts organicity to the coating film, improves the affinity with organic components such as lignin and cellulose inside the wood, and adheres the coating film inside the wood. Has the effect of improving the performance.

また、式(1)の化合物内に、1個の加水分解不可能な置換基(R)が存在することにより、隣接するケイ素原子との間で、強固なシロキサン結合の数が1つ足りなくなるが、その分未反応な結合が、いわば「宙ぶらりん」の形で残るため、塗工膜の柔軟性を維持でき、そして結果的には木材の膨張・収縮時の応力を吸収できる構造となり、塗工膜と木材内部との付着性向上に寄与できる。 In addition, the presence of one non-hydrolyzable substituent (R 4 ) in the compound of formula (1) requires only one strong siloxane bond with the adjacent silicon atom. However, the unreacted bond remains in the form of “hanging” so that the flexibility of the coating film can be maintained, and as a result, the structure can absorb the stress during expansion and contraction of the wood. Contributes to improved adhesion between the coating film and the wood interior.

また、シロキサン結合自身は完全に無機結合であるため、紫外線による光分解反応には強く、光劣化しないことが知られている。このため、屋外で使用しても、長期間安定した塗工膜を得ることができる。   Moreover, since the siloxane bond itself is a completely inorganic bond, it is known that the siloxane bond is resistant to photodecomposition reaction by ultraviolet rays and does not undergo photodegradation. For this reason, even if it uses outdoors, the coating film stable for a long period of time can be obtained.

本発明の木材表面塗工液は、木材表面に耐水性、撥水性に優れ、かつ紫外線等に対して安定な耐久性が良好な塗工膜を形成でき、木材の耐久性を高めることができるため、種々の用途に用いられる木材の長期保存性を大幅に改善することができる点で有用である。
本発明によれば、木材表面の自然の風合いを損なうことなく、保護被膜を形成できるため、木材表面の風合いを生かしたい場面において、非常に有用である。
The wood surface coating solution of the present invention can form a coating film having excellent water resistance and water repellency on the wood surface and good durability against ultraviolet rays, etc., and can improve the durability of wood. Therefore, it is useful in that the long-term storage stability of wood used for various applications can be greatly improved.
According to the present invention, a protective coating can be formed without impairing the natural texture of the wood surface, and thus is very useful in situations where it is desired to make use of the texture of the wood surface.

本発明の塗工膜を塗工した木材試験片の促進耐候性試験による木材表面の色差(ΔE*)の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the color difference ((DELTA) E *) of the wood surface by the accelerated weathering test of the wood test piece which coated the coating film of this invention. 本発明の塗工膜を塗工した木材試験片の促進耐候性試験による撥水度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the water repellency by the accelerated weathering test of the wood test piece which coated the coating film of this invention.

Claims (7)

下記式(1)で示されるシラン化合物と、該シラン系化合物を硬化及び/又は固化させる触媒とを主成分として含有する木材表面塗工液。
Figure 2007145896
(式(1)において、R、R及びRは、それぞれ同一又は異なってもよい、水素原子又は炭素数が1〜4のアルキル基であり、Rはこれらの基内にハロゲン原子又はエポキシ基を含んでもよい、炭素数が1〜10のアルキル基、アルケニル基又はフェニル基であり、nは2〜10である)
A wood surface coating solution containing a silane compound represented by the following formula (1) and a catalyst for curing and / or solidifying the silane compound as main components.
Figure 2007145896
(In the formula (1), R 1, R 2 and R 3, each of which may be the same or different, a hydrogen atom or a carbon number from 1 to 4 alkyl groups, R 4 is a halogen atom in these groups Or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group or a phenyl group which may contain an epoxy group, and n is 2 to 10)
前記式(1)で示されるシラン化合物の含有量が、20〜75重量%である、請求項1に記載の木材表面塗工液。   The wood surface coating solution according to claim 1, wherein the content of the silane compound represented by the formula (1) is 20 to 75% by weight. 前記シラン系塗工液を硬化及び/又は固化させる触媒が、加水分解可能な有機金属化合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の木材表面塗工液。   The wood surface coating solution according to any one of claims 1 to 3, wherein the catalyst for curing and / or solidifying the silane coating solution is a hydrolyzable organometallic compound. 前記加水分解可能な有機金属化合物が、チタニウム、ジルコニウム及びアルミニウムから成る群から選ばれる一種以上の金属のアルコキシドである請求項3に記載の木材表面塗工液。   The wood surface coating solution according to claim 3, wherein the hydrolyzable organometallic compound is an alkoxide of one or more metals selected from the group consisting of titanium, zirconium and aluminum. さらに、下記式(2)で示されるシラン化合物を含有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の木材表面塗工液。
Figure 2007145896
(式(2)中、R及びRは、それぞれ同一又は異なっていてもよい、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基又はアルケニル基であり、RO及びROとSiとの結合はシロキサン結合であり、R及びRは、その基内にエポキシ基又はグリシジル基を含んでいてもよい、炭素数が1〜10のアルキル基、アルケニル基又はフェニル基である。)
Furthermore, the wood surface coating liquid of any one of Claims 1-4 containing the silane compound shown by following formula (2).
Figure 2007145896
(In the formula (2), R 5 and R 7 are each a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkenyl group, which may be the same or different, and R 5 O, R 7 O, and Si; Is a siloxane bond, and R 6 and R 8 are an alkyl group, an alkenyl group or a phenyl group having 1 to 10 carbon atoms, which may contain an epoxy group or a glycidyl group in the group.
さらに、下記式(3)で示されるシラン化合物を含有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の木材表面塗工液。
Si(OR (3)
(式(3)中、Rは、それぞれ同一又は異なってもよい、水素原子又は炭素数が1〜4のアルキル基である。)
Furthermore, the wood surface coating liquid of any one of Claims 1-5 containing the silane compound shown by following formula (3).
Si (OR 9 ) 4 (3)
(In Formula (3), R 9 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, which may be the same or different.)
請求項1〜6のいずれか1項に記載の木材表面塗工液を木材表面に塗布する工程を有する木材表面処理方法。   The wood surface treatment method which has the process of apply | coating the wood surface coating liquid of any one of Claims 1-6 on a wood surface.
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