JP5061162B2 - 木質表面化粧材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、木質表面化粧材の製造方法の改良に関する。

一般に、木質表面化粧材の製造方法においては、木材らしさを表現する際、化粧表面に存在する木材道管の凹部（例えば環孔材）を利用した生地着色が主として用いられる（ワイピング生地着色）。この生地着色により、耐光性も確保されている。近年この道管の凹部が無い材料（例えば散孔材）が主流になりつつあり既存手法では木材らしさが表現しにくくなりつつある。

そこで、このような道管の明瞭でない材料には、高圧水蒸気処理で木目を強調する手法が種々提案されている。

例えば、特許文献１には、木材をオートクレーブ中で着色軟化した後、あるいは着色中に圧力をかけて圧密化し、さらにこのオートクレーブの中で水蒸気で形状固化したものをスライスすることにより濃淡を明瞭にし、また表面硬度を改良した木質化粧材の製法が開示され提案されている。

しかしながら、上述の特許文献１に開示された木質化粧材の製法では、一定の成果は得られ、木質感表現は一定の水準に達するが、ニーズとしては木質化粧材の更なる表現性向上を図るべく、更に木質感を強調した表現が求められることが多い。また、木質感を強調するに際しては、木質化粧材の耐光性も確保したいというニーズがあった。

また、突き板などの木質表面化粧材は、従来より、木材をスライスした後、その表面に、耐光性を増すため、あるいは、基材色のバラツキを抑えるために、着色剤で塗布処理を行っているが、木目のはっきりしない樹種に塗装を行って着色すると樹種の木目が消え、天然木の良さがなくなり、突き板としての商品価値を損ねてしまうことが多かった。

木材には主成分として、セルロースと、リグニンと、ヘミセルロースが含まれており、木材を加熱すると、ヘミセルロースから熱分解により耐光性の高い重合性着色物が生成し、同時にリグニンに含まれるフェノール類似の低分子樹脂が酸化着色して耐光性の低い酸化着色物も副生成する。

本発明者らは、このような事実に着目して、木材に含まれている耐光性の高い重合性着色物は、高圧水蒸気処理により水分が潤沢な状態で加熱すれば、水分が少ない場合の加熱と異なって、耐光性の高い重合性着色物をより多く発生させることができ、一方で木材を加熱した際に副生成する耐光性の低い酸化着色物を少なくできたという知見にも基づいて、先に特願２００９−４０４５９を提案している。

本発明は、このような先願となる発明方法に簡易な手法を加えることで、更に耐光性を向上させて木目調が強調できる、スライス単板の製造方法を提案するものである。

特開平７−３２９０１８号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、従来の高圧水蒸気処理の着色方法による木質表面化粧材よりもさらに、木質感が高い木質表面化粧材が得られる木質表面化粧材の製造方法を提供することを目的としている。

また、木質感を強調する際に、木質表面化粧材の耐光性も確保することを目的としている。

特に、高圧水蒸気による加熱を与えて木材を着色処理した後に、スライス単板を製作して、スライス単板の表面に簡易な塗装処理を施すことで、木目を強調し、基材色のバラツキを抑え、耐光性を向上させた木質表面化粧材を製造する。

上記目的を解決するために、請求項１に記載の木質表面化粧材の製造方法は、内部に水溜容器を備えた高圧蒸気釜を用いて実施される木質表面化粧材の製造方法であって、上記高圧蒸気釜の水溜容器内の台座に保持された木材に高圧水蒸気による加熱を与えて、木材内部に耐光性の高い重合性着色物を生成させる熱着色処理を行い、その後、木材をスライスしてスライス単板を作製し、上記スライス単板の表面に、白色顔料を主成分とした着色剤を希釈剤で希釈した塗料を塗布することを特徴とする。

また、請求項２に記載の木質表面化粧材の製造方法は、請求項１に記載の木質表面化粧材の製造方法において、上記塗布処理を行う前に、上記スライス単板の表面に研磨処理を行うことを特徴とする。

木材は細胞が緻密に配列された晩材部分と、細胞が疎に配列された早材部分とで出来ており、これらのコントラストによって木目を形成しており、高圧水蒸気による加熱を与えて熱着色処理を行なうと、木材は、耐光性の高い重合性着色物が生成して、木材の耐光性も向上されるが、細胞が緻密な晩材部分は疎な早材部分に比べてより濃く着色され、木目が強調される。

請求項１に記載の木質表面化粧材の製造方法によれば、木目のコントラストが必要な場合に、高圧水蒸気による加熱処理の後に、白色顔料を主成分とした塗料を塗布することで、スライス単板の表面に現れる木目のコントラストを強調でき、表面を着色塗装することにより更に耐光性を向上させる。

このように、本発明の特徴は、木目のコントラストを必要とした場合に、高圧水蒸気による加熱を与えて、木材を狙いとする適度に着色してから、スライスして単板を製作し、製作したスライス単板の表面に白色顔料を主成分とした塗料を塗布する点にある。

また、請求項２に記載の木質表面化粧材の製造方法によれば、塗布処理を行う前に、スライス単板の表面に研磨処理を行なうので、スライス単板の表面において塗料のなじみがよく、木目を強調する効果が高い。

本発明の木質表面化粧材の製造方法を示すフロー図である。 本発明の木質表面化粧材の製造方法に適用する処理装置の構成を示す概念図である。 図１の処理装置の概略の対応断面図である。 木質表面化粧材の表面の概念図である。 本発明の木質表面化粧材の製造方法による実施例の評価結果をまとめた表である。 金属カゴに木材を拘止させる構成を示す説明図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について説明する。図１は、本発明の木質表面化粧材の製造方法を示すフロー図であり、図２は、本発明の木質表面化粧材の製造方法に適用する処理装置の構成を示す概念図である。また、図３は、図２の処理装置の概略の対応断面図である。また、図４は、木質表面化粧材の表面の概念図である。

図１に示す本実施形態の木質表面化粧材の製造方法Ｓは、木質表面化粧材２ｋ(図４)の耐光性を確保しながら、木質感が高い木質表面化粧材２ｋを得るためのものであり、図２、図３に示す処理装置１を用いて木質表面化粧材２ｋ(図４)の表面に貼り付けられるスライス単板２ｓ(図４)を製造するためのフリッチ材である木材２(図２、図３)を処理する。

図２、図３に示すように、処理装置１は、高圧蒸気釜４を備えており、この高圧蒸気釜４は、フリッチ材として用いる木材２を拘止した状態に保持する保持手段としての台座３を内部に有した水溜容器５を内部に備えている。

台座３は、上側固定部材３ａ、下側固定部材３ｂと、押さえ板２ａ、２ｂとを備えている。図２では、木材２は、押さえ板２ａ、２ｂで上下両側から挟まれ、隙間を確保するために、スペーサー７ａ、７ｂを介在させた状態で台座３の上側固定部材３ａ、下側固定部材３ｂとの間に置かれ拘止される。

上側固定部材３ａと下側固定部材３ｂとは、両者の間隔を変更可能に構成されており、木材２は、押さえ板２ａ、２ｂで上下両側から挟まれ、台座３の上側固定部材３ａと下側固定部材３ｂとの間に置かれた状態で、ボルトナット構造３ｄによって拘止される。

そして、下側固定部材３ｂは、水溜容器５の中に固定されており、水溜容器５は、高圧蒸気釜４の内壁面からレール６によって支持された状態で高圧蒸気釜４の内部でレール６の車輪７により移動可能になっており、高圧蒸気釜４に対して出し入れできる。

このように、高圧蒸気釜４と水溜容器５とが別々に設けられ、水溜容器５内に冷却水を導入させるので、高圧蒸気釜４に直接冷却水が注がれて加わる熱衝撃をなくすることができる結果、高圧蒸気釜４の耐圧容器の安全性が高い。

また、水に触れる水溜容器５だけをステンレスで製造し、高圧蒸気釜４はそれよりも安価な材料を採用するなど、使用する材料を異なるものにすることにより、装置のコストを低減することができる。

高圧蒸気釜４は、長手方向に分割可能に構成されている。この高圧蒸気釜４は、不図示のボルトナット機構あるいはクランプ機構により、フランジ４ａ、４ｂを着脱することによりふた４ｃを開けて内部を開放し、台座３ごと水溜容器５を取り出すことができるようになっている。

また、高圧蒸気釜４には、高圧高温蒸気の導入口５ａと、排気口５ｂと、加圧タンク８で加圧された水タンク９からの加圧水の導入口５ｃとが設けられている他、液化した蒸気をスチームトラップ５ｄを介して排水するドレン口５ｅと、水の排水口５ｆと、蒸気導入バルブ６ａと、蒸気排気バルブ６ｂと、水導入バルブ６ｃと、ドレンバルブ６ｅと、排水バルブ６ｆとが設けられている。

ここで、木材２としては、ブナ（散孔材）のフリッチ厚み３０ｍｍ×幅１２０ｍｍ×長さ４５０ｍｍを用いた。

次に、図１を参照して、この処理装置１を用いて実施する木質表面化粧材の製造方法Ｓについて説明する。

本実施形態の木質表面化粧材の製造方法Ｓにおいては、まず、ステップＳ１において、複数の木材２を、スペーサー７ａ、７ｂを介在させて積層し、木材２それぞれの隙間を確保する。

次に、ステップＳ２において、積層された複数の木材２の最上面と最下面に押さえ板２ａ、２ｂで挟む。

また、ステップＳ３において、押さえ板２ａ、２ｂで挟んだ複数の木材２を、水溜容器５の保持手段である台座３に固定する。

それから、ステップＳ４において、水溜容器５ごと高圧蒸気釜４に挿入。水溜容器５の底部にも配管を接続して水の排水口５ｆ、ドレン口５ｅと接続し、ふた４ｃを閉じて閉釜する。

また、ステップＳ５において、蒸気導入バルブ６ａ、蒸気排気バルブ６ｂ、ドレンバルブ６ｅを開いて釜内空気を蒸気と置換する。

また、ステップＳ６において、蒸気排気バルブ６ｂを閉めて、高圧蒸気釜４の中に高圧蒸気を供給して木材２を処理してヘミセルロースから熱分解により耐光性の高い重合性着色物を生成させる。

それから、処理が完了したら、ステップＳ７において、蒸気導入バルブ６ａを閉めて、加圧保持しながら水溜容器５内に水導入バルブ６ｃを開いて水を供給して保持手段の台座３に固定している木材２を水没させる。

この時、水導入バルブ６ｃを開いて、高圧蒸気釜４内の水溜容器５内に水を挿入して、台座３に固定している木材２を高圧状態のまま水没冷却させる。その際、高圧蒸気釜４内の圧力が下がらないように管理する。圧力の低下には蒸気導入バルブ６ａを補助的に開、あるいは水の圧力をアップする。また、圧力の上がり過ぎには蒸気排気バルブ６ｂでコントロールする。さらに冷却効率を上げるため、水をオーバーフローさせて調整しながら、循環させる。

冷却が完了したら、ステップＳ８において、蒸気排気バルブ６ｂを開いて、高圧蒸気釜４を降圧処理する。また、排水バルブ６ｆを開いて水溜容器５内の冷却水を排出後、水の排水口５ｆ、ドレン口５ｅと接続している配管を水溜容器５から取り外す。

そして、ステップＳ９において、水溜容器５ごと高圧蒸気釜４内から取り出し、ステップＳ１０において、保持手段の台座３から木材２を取り出す。

また、ステップＳ１１において、木材２をスライスしてスライス単板２ｓを作製する。

さらに、ステップＳ１２において、このスライス単板２ｓを基材２ｍ(図４)に貼り付けた後、ステップＳ１３において、スライス単板２ｓの表面の研磨仕上げを行い、最後に、ステップＳ１４において、スライス単板２ｓの表面の木目の上から白色の塗料Ｐで塗装処理する。

このように、本実施形態の木質表面化粧材２ｋの製造方法Ｓにおいては、木材２に高圧水蒸気による加熱を与えて、木材２の内部に耐光性の高い重合性着色物を生成させる熱着色処理を行い、その後、木材２をスライスしてスライス単板２ｓを作製し、スライス単板２ｓの表面に、白色顔料を主成分とした着色剤を希釈剤で希釈した塗料Ｐを塗布することを特徴としている。

また、塗布処理を行う前に、スライス単板２ｓの表面に研磨処理を行うことを特徴としている。

ここで、図５に示すように、上述の処理装置１を用いて行った実験例（実施例１、２、比較例１、２、３）について説明する。図５は、本発明の木質表面化粧材の製造方法による実施例の評価結果をまとめた表である。

実施例１では、熱処理すべき木材２として、ブナ（散孔材）のフリッチ厚み３０ｍｍ×幅１２０ｍｍ×長さ４５０ｍｍ生材（含水率５６〜６４％）を用いた。この木材２を高圧水蒸気にて１３５℃にて１時間処理し、スライサーにて厚み０．２５ｍｍのスライス単板化した。そして、このスライス単板２ｓを接着剤にて基材２ｍに貼り込んだ。この時、接着剤は、水性ゴムラテックス系接着剤を使用し、貼りは、熱圧１１０℃、３Ｋｇ／ｃｍ２の条件で１分間保持した。

次に、この貼り込んだスライス単板２ｓの表面を＃２４０のベルトサンダーにて表面仕上げし、着色剤水系色剤の塗料Ｐを塗布して着色した。

ここで、塗料Ｐとしては、白色顔料（酸化チタン）９２％、黒色顔料（カーボンブラック〉０．５％、赤色顔料（有機）２％、黄色顔料（有機）５．５％の配合のものを希釈剤にて５％に希釈し、この顔料に粘度調整剤、界面活性剤を添加して調整した。この時の顔料、希釈剤はいずれもナトコ株式会社製のフローラ（商標名）を用いた。

この時、塗布量は、１４〜１６ｇ／ｍ２とし、塗布方法としては、スポンジロールコーター塗布に続いてリバースコーターにて掻きとり、続いてゴムロールコ一ターにて補色した。その後、１４０℃の温風で４５秒間乾燥させた。

この後、仕上げ塗装においては、下塗りとして、ウレタン塗料（サンユーペイント製ＮＹＸ−Ｓ−７０１）をロールコーター（ゴム）にて８０ｇ／ｍ２塗装した後、風乾し、＃２４０のベルトサンダーで表面研磨をした。

また、その後、上塗りとして、ウレタン塗料（商標名サンユーペイント製ＮＹＸ−Ｅ−８００）をロールコーター（ゴム）にて、６０ｇ／ｍ２塗装して、風乾した。

次に、実施例２は、実施例１において熱処理温度（高圧水蒸気）を１１０℃にした場合であり、他の条件は実施例１と同様である。

また、比較例１は、実施例１において熱処理が乾燥状態で実施されたもの（乾燥機にて１３５℃の温度で１時間乾燥）であり、他条件は，実施例１と同様である。

また、比較例２は、実施例１において、高圧水蒸気による熱処理温度を１０５℃にした場合であり、他条件は実施例１と同様である。

また、比較例３は、実施例１において塗料Ｐが白色顔料主体で無いものであり、白色顔料（チタン）６０％、黒色顔料（カーボンブラック）２％、赤色顔料（有機）１０％、黄色顔料２８％の配合であった。他条件は実施例１と同様である。

ここで、図５の表では、上述の各実験例の木質感の外観について、目視および木目周辺の色差と、耐光性と、総合評価とをまとめている。目視は、観察者の見た目の印象で判断し、木目が強調されているものを良としている。また、木目周辺の色差は、測色計にて木目とその近傍色差とを測定径２ｍｍで測定し、ハンター色差ΔＥにて確認した数値であり、ΔＥの数値が大きいものほど木目が強調されて良であるとしている。さらに、耐光性は、フェードメーター（キセノンランプ）を４８時間照射後、照射前後での退色色差をハンター色差ΔＥにて確認した数値であり、ΔＥの数値が小さいものほど退色が少なく良であるとしている。評価はそれぞれ記号◎（極めて良好）、○（良好）、△（やや不良）、×（不良）で表した。

これによれば、目視の結果は、実施例１が一番良好で◎、次に、実施例２と、比較例１とが良好で○、比較例２がやや不良△で、比較例３が木目以外に濃色部あり不良×であった。

また、木目周辺の色差は、目視の結果と同一で、実施例１（ΔＥ＝６．１）が一番良好で◎、次に、実施例２（ΔＥ＝４．５）と、比較例１（ΔＥ＝５．１）とが良好で○、比較例２（ΔＥ＝２．１）がやや不良で△、比較例３（ΔＥは木目以外に濃色部あり測定しなかった）が不良×であった。

さらに、耐光性は、比較例３（ΔＥ＝２．０）が塗料Ｐが白色顔料主体で無いものであったために、一番良好で◎であり、順に実施例１（ΔＥ＝２．３、○）、実施例２（ΔＥ＝２．６、○）、比較例１（ΔＥ＝４．６、×）、比較例２（ΔＥ＝５．３、×）であった。

その結果、総合評価が、実施例１、２が良好でＯ、であったのに対して、比較例の方は、比較例１、２、３が、不良×であった。このように、実施例では、実施例１、２のように高圧水蒸気処理を使い分けるとともに、白色顔料を主成分とした着色剤を希釈剤で希釈した塗料を塗布することにより最終的な色調としてΔＥで６以下の狙いの色調を得ることができることがわかる。

このように、木材２から得られたスライス単板２ｓは細胞が緻密に配列された晩材部分２ｓ１と、細胞が疎に配列された早材部分２ｓ２とで出来ており、これらのコントラストによって木目を形成しており、高圧水蒸気による加熱を与えて熱着色処理を行なうと、耐光性の高い重合性着色物が生成して、木材２やスライス単板２ｓの耐光性も向上されるが、細胞が緻密な晩材部分２ｓ１は疎な早材部分２ｓ２に比べてより濃く着色され、木目が強調される。
本実施形態の木質表面化粧材２ｋの製造方法Ｓによれば、木目のコントラストが必要な場合に、高圧水蒸気による加熱処理の後に、白色顔料を主成分とした塗料Ｐを塗布することで、スライス単板２ｓの表面に現れる木目のコントラストを強調でき、更に耐光性も向上する。

また、塗布処理を行う前に、スライス単板２ｓの表面に研磨処理を行なうので、スライス単板２ｓの表面において塗料Ｐのなじみがよく、木目を強調する効果が高い。

このように、本発明の特徴は、木目のコントラストを必要とした場合に、高圧水蒸気による加熱を与えて、木材２を狙いとする適度に着色してから、スライスして単板を製作し、製作したスライス単板２ｓの表面に白色顔料を主成分とした塗料Ｐを塗布する点にある。

上述した実施の形態は本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施の形態に限定されない。

例えば、本発明の利用分野は木質化粧表面を持つ商品ならいずれでも構わない。例えば内装材、家具材、また建具やエクステリア、家電表面や日用雑貨等が考えられるなど、種々の変更が可能である。

また、保持手段は、図示の台座３のような、構成に限定されない。図６は、保持手段としての金属カゴ２５に木材２を拘束させる構成を示す説明図である。図６では、金属カゴ２５の重量によって木材２の浮きを防止しながら木材２を水没させて冷却するように構成されている。図６の処理装置２１において、金属カゴ２５は、網カゴ２５aとカゴ台２５ｂとを備え、網カゴ２５aの上部を開いて積層した複数の木材２を金属カゴ２５内に隙間なく収納できるようになっている。このように、処理装置２１においては、スペーサー７ａを介して積層した複数の木材２を金属カゴ２５に詰めて高圧蒸気処理するとともに、この金属カゴ２５の重量によって木材２の浮きを防止しながら木材２を水没させて冷却するように構成されている。

なお、金属カゴ２５は、高圧蒸気釜４の底面からレール６によって支持された状態で高圧蒸気釜２４の内部で車輪２７により移動して高圧蒸気釜２４から出入りできるようになっている。

このように、木材２を拘止した状態に保持することができる構造であれば、種々の保持手段が採用可能である。

高圧蒸気釜４の材質もステンレスに限定されない。木材２の金属汚染を考えると、圧力容器はステンレスが好ましいが、その他の材料が採用可能である。

また、水の加圧手段は特に限定しないが、高圧水タンクや高圧ポンプの使用が、好ましい。

また、本実施形態では、熱処理すべき木材２として、ブナ（散孔材）のフリッチ厚み３０ｍｍ×幅１２０ｍｍ×長さ４５０ｍｍ生材（含水率５６〜６４％）を用いたが、このようなフリッチ材に限定されない。種々の木材が採用可能であるし、サイズも種々の設計変更が可能である。集成、スライス条件なども種々の設計変更が可能である。

また、高圧水蒸気による熱処理は、特に実施形態の条件に限定されるわけでなく、木材２の材質やその他の条件により種々の設計変更が可能であるが、処理温度は、１１０℃〜１７０℃が好ましい。１１０℃以下の処理ではヘミセルロースが十分熱分解できず、また生成物の重合も不十分で耐光性能向上が見られない。また、１７０℃以上になるとヘミセルルロ一スの分解が進みすぎ、強度低下を起こす。このような処理時間は材の形状によるが．いずれの形状でも芯の部分が処理温度になるまで高圧水蒸気による熱処理を続けることが好ましい。

また、本実施形態では、塗料Ｐとして、白色顔料（酸化チタン）９２％、黒色顔料（カーボンブラック〉０．５％、赤色顔料（有機）２％、黄色顔料（有機）５．５％の配合のものを希釈剤にて５％に希釈し、この顔料に粘度調整剤、界面活性剤を添加して調整したが、このような配合に特に限定されない。木材２の材質やその他の条件により種々の設計変更が可能である。ただし、白色顔料が顔料全体の７０％以上であることが好ましい。

また、塗料Ｐの塗布方法は、原理的には塗布量のかせげるスポンジロールで塗布し、金属リバースロールで掻き取る工程が効果的であるが、塗料Ｐの塗布方法はスプレー、ロールコ一ター、フローコ一ター、ナイフコータ一等いずれでも構わないなど、種々の設計変更が可能である。また、塗布量や、塗布条件、仕上げ塗装なども、種々の設計変更が可能である。

その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。

Ｐ 塗料
２ 木材
２ｋ 木質表面化粧材
２ｓ スライス単板
３ 台座
４ 高圧蒸気釜
５ 水溜容器

Claims (2)

1. 内部に水溜容器を備えた高圧蒸気釜を用いて実施される木質表面化粧材の製造方法であって、
   上記高圧蒸気釜の水溜容器内の台座に保持された木材に高圧水蒸気による加熱を与えて、木材内部に耐光性の高い重合性着色物を生成させる熱着色処理を行い、ついで、上記水溜容器内に水を供給して上記木材を高圧状態のまま水没冷却させ、その後、木材をスライスしてスライス単板を作製し、上記スライス単板の表面に、白色顔料を主成分とした着色剤を希釈剤で希釈した塗料を塗布することを特徴とする木質表面化粧材の製造方法。
2. 請求項１に記載の木質表面化粧材の製造方法において、
   上記塗布処理を行う前に、上記スライス単板の表面に研磨処理を行うことを特徴とする木質表面化粧材の製造方法。
   

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