JP4654257B2 - 木工用塗料 - Google Patents

Description

本発明は、木工用塗料に関し、詳しくは、杉などの軟質木材に好適に用いられる木工用塗料に関する。

木工用塗料として、合成樹脂を主成分とする各種の合成樹脂塗料が多く使用されている。例えば、２液型のポリウレタン樹脂塗料は、ＯＨ基を持つポリエステル、アルキド、アクリルなどのポリオール樹脂を主成分とする塗料主剤に、ＮＣＯ基を持つポリイソシアネート樹脂を主成分とする硬化剤を混合することによりウレタン結合を形成し硬化乾燥する塗料である。この２液型ポリウレタン樹脂塗料は、常温で硬化が進行するものであり、安価なうえ非常に強固で強靭な塗膜を形成することができる。従って、現在では、この２液型のポリウレタン樹脂塗料が木工用塗料として多く利用されている。
特開平１０−１０１９９３号公報 特公平２−５５４６４号公報

ところで、家具には、ナラ、ケヤキ等の硬い木材が一般的に使用される。杉材などの柔らかい軟質木材は、硬い木材と同様の塗料、塗装工程を施しても、強度、特に凹みに対する物性を補うことが出来ない。具体的には、杉材をテーブル天板に使用した場合、凹みやすく、例えば通常の筆圧でたやすく凹んでしまう。そのため、杉などの柔らかい軟質木材は、建築材料に使用されても家具用として使用される頻度が少ない。

一方、杉材は、国内資源として豊富にあり、また、植林による安定供給が可能な木材である。また、最近の事例では、森林の伐採、管理が行き届かないため杉花粉症への影響も取りざたされている。従って、杉材を建築材料のみならずテーブル等の一般的な家具にも有効に利用されることが望まれている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、杉材のような軟質木材であってもその表面硬度を補うことができる塗膜性能を有する木工用塗料を提供することを課題とする。

本発明者は、杉材などの軟質木材の家具などへの使用範囲を広くするべく、木工用塗料に添加する物質に着目して鋭意研究した結果、木粉を配合することにより硬質の優れた塗膜が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係る木工用塗料は、合成樹脂を主成分とする木工用塗料であって、木工用塗料全量に対してセルロース構造の木材繊維を有する木粉が０．５〜２５重量部含有され、前記木材繊維は、平均繊維長さが１００〜３００μｍ、平均繊維厚が１５〜４０μｍとするものである。
これによれば、特別な設備を要せず従来同様の塗装工程によって、杉材のような軟質木材に対してもその表面硬度を補う硬質の塗膜が形成される。

また、本発明に係る木工用塗料は、ポリオール樹脂を主成分とする塗料主剤に、ポリイソシアネート樹脂を主成分とする硬化剤を混合する２液型の木工用塗料であって、上記塗料主剤にはセルロース構造の木材繊維を有する木粉が添加されており、この木粉が木工用塗料全量に対して０．５〜２５重量部含有され、前記木材繊維は、平均繊維長さが１００〜３００μｍ、平均繊維厚が１５〜４０μｍとするものである。
これによれば、特別な設備を要せず従来同様の塗装工程によって、杉材のような軟質木材に対してもその表面硬度を補う硬質の塗膜が形成される。
さらには、上記木工用塗料の塗膜が形成された建築材料や家具によれば、軟質木材であっても上記塗膜により表面硬度を高くすることができ、表面にキズが付き難いものが得られる。

以上のように、本発明によれば、従来同様の塗装工程によって木材に塗装すると、杉材のような軟質木材に対してもその表面硬度を補うことができる硬質の優れた塗膜性能を発揮することができる。従って、建築材料のみならずテーブル等の一般的な家具にも杉材のような軟質木材が有効に利用できるようになり、軟質木材の使用範囲を広くすることができる。

以下に、本発明の実施形態を説明する。
本実施形態による木工用塗料は、軟質木材に好適に用いられ、合成樹脂を主成分とする木工用塗料であって、木工用塗料全量に対してセルロース構造の木材繊維を有する木粉が０．５〜２５重量部含有されているものである。なお、この木工用塗料が好適に用いられる軟質木材としては、杉材が挙げられるが、松、ヒノキなどの針葉樹にも好適に用いられる。

主成分の合成樹脂としては、例えば、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、アミノ樹脂、シリコン樹脂、ポリブタジ工ン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂などを単独又はこれらを２種以上組み合わせた樹脂系が使用できる。また、樹脂の硬化機構も、常温型、熱硬化性、ＵＶ硬化型のいずれも使用できる。

木粉としては、セルロース構造の木材繊維を有するものであればよく、例えば、木材から直接削りだした木粉、漂白処理した白色の木材繊維等を使用することができる。なお、木材繊維の精製は、特に必要ではない。

木材繊維の大きさは、塗装物において目的とする塗膜硬度が得られれば、特に限定されない。ただし、木材繊維は、平均繊維長が１００〜３００μｍであることが望ましい。すなわち、木材繊維の平均繊維長さが１００μｍ未満の場合は杉などの軟質木材をテーブル天板等の家具として使用できる表面硬度を確保するのが困難となるおそれがある。一方、木材繊維の平均繊維長が３００μｍを超えると塗装膜表面が凸凹になって平滑性に劣るおそれがある。従って、木材繊維の平均繊維長が１００〜３００μｍであれば、塗装面が平滑で硬質の塗膜を形成する塗膜性能を容易に得ることができる。さらに、木材繊維の平均繊維厚（直径）は、１５〜４０μｍであることが望ましく、その場合には塗装面が平滑で硬質の塗膜を形成する塗膜性能を容易に得ることができる。

そして、上記木粉は、木工用塗料全量に対して０．５〜２５重量部含有される。すなわち、木粉の含有量が木工用塗料全量に対して０．５重量部未満となると、杉などの軟質木材をテーブル天板等の家具として使用できる表面硬度を確保するのが困難となるおそれがある。一方、木粉の含有量が木工用塗料全量に対して２５重量部を超えると、塗装層表面が凸凹になり平滑な塗膜を得るのが困難となるおそれがある。

また、この木工用塗料の塗料形態は、１液型、多液型のいずれであってもよい。また、その塗料性状としては、有機溶剤型、水可溶型、水分散型、これらの併用型いずれも適用できる。さらに、塗料中には、木粉を均一に分散させる分散剤、顔料、増量剤、着色剤等、目的の性能等に応じて適宜に添加剤を加えるようにしてもよい。

塗装法としては、スプレー塗装法、ローラ塗装法、フローコート法、刷毛塗り法、浸漬法等が挙げられ、特に限定されないが、スプレー塗装法が作業性の点から好適である。なお、塗装する際、木工用塗料をシンナー等で適宜に希釈するようにしてもよい。

また、木工用塗料による塗膜厚みは、特に限定されるものではないが、乾燥塗膜で１００〜３００μｍとするのが望ましい。すなわち、塗膜厚みが１００μｍ未満となると、杉などの軟質木材をテーブル天板等の家具として使用できる表面硬度を確保するのが困難となるおそれがある。一方、塗膜厚みが３００μｍを超えると、塗装作業工程上多大な時間を要したり、コストアップになるとともに塗装上の様々なトラブル（発泡など）を誘発するおそれがある。

以上の木工用塗料としては、例えば、２液型ポリウレタン樹脂塗料、湿気硬化型ポリウレタン樹脂塗料、油変性ポリウレタン樹脂塗料、不飽和ポリエステル樹脂塗料、ＵＶ硬化型塗料、フタル酸樹脂塗料、酸硬化型アミノアルキド樹脂塗料、水性塗料などが挙げられる。

特に、２液型のポリウレタン樹脂塗料は、ＯＨ基を持つポリエステル、アルキド、アクリルなどのポリオール樹脂を主成分とする塗料主剤に、ＮＣＯ基を持つポリイソシアネート樹脂を主成分とする硬化剤を混合することによりウレタン結合を形成し硬化乾燥する塗料である。この２液型ポリウレタン樹脂塗料は、常温で硬化が進行するものであり、安価なうえ非常に強固で強靭な塗膜を形成することができる。従って、本実施形態の木工用塗料として、２液型ポリウレタン樹脂塗料を構成すれば、下塗りに用いることにより杉材などの軟質木材の表面硬度を高くするうえで最上の効果が得られる。

本実施形態の木工用塗料を２液型ポリウレタン樹脂塗料により構成し、これを軟質木材の下塗りに用いる場合、塗料主剤のポリオール側ではＯＨ価が２０〜３００のものが望ましく、一方、硬化剤のポリイソシアネート側ではＴＤＩ、ＨＤＩ、ＭＤＩ、ＩＰＤＩのポリイソシアネート、もしくはこれらの混合物が使用される。また、上記木粉は、塗料主剤に添加される。この際、製品管理上、木粉に含まれる水分は少ない方がよく、例えば、６％以下の水分量であることが望ましい。すなわち、塗料主剤と硬化剤との混合時に木粉に含まれる水分が硬化剤のポリイソシアネートと反応し、ウレタン結合度が低下し樹脂の硬化度を低下させるおそれがあるからである。また、同様の理由より、木粉は塗料主剤に混入されている。

そして、２液型ポリウレタン樹脂塗料を塗装する際、塗料主剤と硬化剤の混合割合は、重量比１：１とすることが作業性の点で好ましいが、特に限定されず、目的の性能等に応じて適宜の混合割合とすることができる。

以上より、上記実施形態の木工用塗料によれば、特別な設備を要せず従来同様の塗装工程によって、杉材のような軟質木材に対してもその表面硬度を補う硬質の塗膜が形成される。これは、木工用塗料に木粉を添加することにより、その塗膜において木粉が３次元の網目構造を形成し、塗膜の硬度を高くすると同時に塗装対象物の木材（例えば、杉等の軟質木材）との密着性を向上させていることによるものと考えられる。その結果、杉材のような軟質木材が建築材料のみならずテーブル等の一般的な家具にも有効に利用できるようになり、軟質木材の使用範囲を広くすることができる。

なお、本実施形態の木工用塗料は、軟質木材の塗装に用いればその表面硬度を補うことができる硬質の優れた塗膜性能を発揮できる点で有効であるが、これに限定されるものではなく、ナラ等の硬質木材への塗装に適用してもよい。

次に、実施例により本発明を詳細に説明する。なお、以下の実施例では木工用塗料として２液型ポリウレタン樹脂塗料を構成した場合である。また、この２液型ポリウレタン樹脂塗料の塗装対象物である軟質木材は、杉材を用いた。そして、この２液型ポリウレタン樹脂塗料は、杉材の下塗りに用いた。

（実施例１〜７）
２液型ポリウレタン樹脂塗料の塗料主剤と硬化剤は、以下のようにして作成した。
＜塗料主剤＞
イソシアネート硬化型ポリエステル系樹脂（大日本インキ工業化学製バーノックＤ２１０−８０）に対して、杉材を電動のこで削り出した木粉（この木粉に含む木材繊維の平均繊維長が３００μｍで、平均繊維厚が２０μｍ）と、酢酸ブチルとを添加し、これをディゾルバーで攪拌して塗料主剤を作成した。
＜硬化剤＞
ＴＤＩ型ポリイソシアネート（日本ポリウレタン製コロネートＬ）に対して酢酸エチルを添加し混合して硬化剤を作成した。
なお、塗装時には、上記の塗料主剤と硬化剤とを重量比１：１の割合で混合して用いる。従って、木粉は、塗料主剤の混合量の１／２の量が、この２液型ポリウレタン樹脂塗料全量に対する割合となる。

（比較例）
上記木粉を塗料主剤に添加しないこと以外は、上記実施例と同様にして２液型ポリウレタン樹脂塗料の塗料主剤と硬化剤を作成した。比較例の塗料も塗装時には、塗料主剤と硬化剤とを重量比１：１の割合で混合して用いる。

以下の表１には、実施例１〜７、比較例における、塗料主剤と硬化剤の各成分の配合量を示す。また、表１中に、２液型ポリウレタン樹脂塗料全量に対する木粉の配合割合、及び２液型ポリウレタン樹脂塗料全量中の不揮発分をも示す。

＜杉材（軟質木材）の塗装試験板の作成＞
実施例、比較例のそれぞれについて、得られた２液型ポリウレタン樹脂塗料を杉単材に対してスプレーガンにて２０ｇ／（３０ｃｍ）^２の塗着量で塗装し、その２時間後に同じ塗料を２０ｇ／（３０ｃｍ）^２の塗着量になるようにスプレーガンで重ね塗りした。このとき、下塗りの乾燥塗膜厚みが１００〜３００μｍとなるように塗装した。

次いで、２４時間後、中塗り用のサンディングシーラー（比較例の２液型ポリウレタン樹脂塗料にステアリン酸亜鉛を５重量部添加したもの）を１０ｇ／（３０ｃｍ）^２の塗着量になるようにスプレーガンで塗布した。そして、５時間後に＃４００のサンドペーパーで塗装面が平坦になるように研磨した後、上塗り用塗料のウレタンフラット（比較例の２液型ポリウレタン樹脂塗料にシリカ等の艶消剤を４重量部添加したもの）を塗着量１０ｇ／（３０ｃｍ）^２になるように、スプレーガンで塗装した。その後、２０〜２５℃の環境で７日間乾燥させ、杉単材への塗装試験板を得た。

＜性能評価＞
実施例、比較例について、得られた塗装試験板に対して以下に述べる塗膜性能評価を行った。
（１）爪強度：親指の爪を塗面に食い込ませ、これ以上力を入れても食い込まず爪が破損する恐れを感じた時点での食い込み具合で評価した（未塗装の杉板を「１」とし、ほとんど爪が食い込まない場合を「５」とし、１〜５段階で評価値を採った。）。
（２）デュポン凹み：ＪＩＳ Ｋ−５６００デュポン衝撃試験機を用い３００ｇの荷重で３０ｃｍの高さから落とし塗面がへこんだ深さをノギスで測定した。このときの先端は１／２インチの半円のものを使用した。
（３）鉛筆硬度：ＪＩＳ Ｋ５６００で凹みの有無で評価した。
（４）コインスクラッチ：１０円玉で塗面を強く押し付け引っかいて、凹んだ跡が白くなるかを評価した。白くなれば「×」、透明なままの場合は「○」、僅かに白くなる場合は「△」と評価した。このとき、塗面の傷は評価していない。
以上の評価結果を表２に示す。

＜結果の評価＞
表２より、デュポン凹みは、実施例１〜７では、比較例の半分以下になっており、軟質木材の杉材であっても、上からの力による凹みに対する表面硬度が補われていることがわかる。特に、木粉の含有量が１０重量部以上である実施例４〜７は、軟質木材の杉材であっても凹みに対する抵抗力が顕著に向上されている。また、鉛筆強度は、実施例１〜７では、比較例よりも大きく向上されており、表面にキズが付き難いことがわかる。特に、木粉の含有量が１５重量部以上である実施例５〜７は、軟質木材の杉材であっても塗膜表面が非常に硬くなっている。また、爪強度やコインスクラッチの試験からも、実施例１〜７における鉛筆強度の向上が裏付けられている。

以上より、木粉を添加していない比較例と比べて、実施例１〜７のものは、いずれも上からの力に対する抵抗力が向上されており、軟質木材の杉材であっても塗面上の硬度が高くなっていることがわかる。このことは、木工用塗料に木粉を添加することにより、その塗膜において木粉が３次元の網目構造を形成し、塗膜の硬度を高くすると同時に塗装対象物の杉材との密着性を向上させていることによるものと考えられる。
従って、実施例１〜７の２液型ポリウレタン樹脂塗料（木工用塗料）によれば、軟質木材の杉材であってもテーブル天板のような家具への利用も十分に可能となる。

Claims (4)

1. 合成樹脂を主成分とする木工用塗料であって、
   木工用塗料全量に対してセルロース構造の木材繊維を有する木粉が０．５〜２５重量部含有され、
   前記木材繊維は、平均繊維長さが１００〜３００μｍ、平均繊維厚が１５〜４０μｍである木工用塗料。
2. ポリオール樹脂を主成分とする塗料主剤に、ポリイソシアネート樹脂を主成分とする硬化剤を混合する２液型の木工用塗料であって、
   上記塗料主剤にはセルロース構造の木材繊維を有する木粉が添加されており、この木粉が木工用塗料全量に対して０．５〜２５重量部含有され、
   前記木材繊維は、平均繊維長さが１００〜３００μｍ、平均繊維厚が１５〜４０μｍである木工用塗料。
3. 請求項１又は２に記載の木工用塗料を含む塗膜が形成された建築材料。
4. 請求項１又は２に記載の木工用塗料を含む塗膜が形成された家具。