(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記成分ＡおよびＢからなる組成物を木材に塗布または含浸し、硬化させた後、塗料中のビヒクルが、分子内に水添ポリブタジエン骨格を有する樹脂を必須成分とするポリウレタン系塗料を用いて塗装することを特徴とする木材の塗装方法。
成分Ａ：ポリオキシアルキレンモノ（メタ）アクリレートモノマーまたはそのオリゴマー
成分Ｂ：イソシアネート化合物
【請求項２】
成分Ａの活性水素１当量に対し、成分Ｂのイソシアネート基が０．５ないし５当量であることを特徴とする請求項１記載の木材の塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は新規な木材の塗装方法に関する。更に詳しくは、寸法安定性に優れ、耐候性に優れた木材の塗装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、屋外で使用する木材製品の日照や風雨による劣化を防止し、耐久性を向上させる為、塗装を施し素地の木材を保護している。
塗装木材製品の塗膜の耐久性の悪い原因は塗膜自身、塗装方法、屋外環境条件による以外に、素地の木材にあることが多い。塗装された木材は吸湿、乾燥が原因で起こる膨潤、収縮のため、塗膜割れ、剥がれやそり等を発生しやすい。これらの耐久性の悪い欠点の改善のため、塗装前にポリオキシアルキレングリコールモノメタクリレートまたはポリオキシアルキレングリコールモノアクリレート系のラジカル重合性を有する親水性化合物を用いて木材の前処理を行って膨張収縮を抑え、寸法安定性を付与して木材の材質を改良する方法が提案されている（特許公報昭５６−３９２４６号、公開特許公報昭５９−１６７２０９号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、これらのポリオキシアルキレングリコールモノメタクリレートまたはポリオキシアルキレングリコールモノアクリレートで木材の前処理を行う方法は乾燥硬化に非常に時間がかかったり、高温加熱を必要とすることが問題であり、さらに、処理を行っても、その上に塗布する塗料との馴染みが悪く、上に塗る塗料によっては、長期間屋外暴露を行った場合、塗膜のはがれが起こることがあり、塗装木材製品の商品価値を著しく減じる欠点を有する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らはこのような問題点を解決すべく鋭意研究した結果、木材の表面に特定の親水性化合物（成分Ａ）およびイソシアネート化合物（成分Ｂ）からなる組成物を塗布または含浸し、硬化させて後、その上にポリウレタン系塗料を塗装することにより、これらの問題が一挙に解決することを見出し本発明を完成した。
すなわち、本発明は分子内に（メタ）アクリル基を有し、且つ、活性水素を含有する親水性化合物およびイソシアネート化合物からなる組成物を木材に塗布または含浸し、硬化させた後、ポリウレタン系塗料を用いて塗装することを特徴とする木材の塗装方法である。
【０００５】
本発明において使用される成分Ａは分子内に（メタ）アクリル基を有し、且つ、イソシアネート基と反応する活性水素を有する化合物であり、モノマー以外に木材に対し浸透性の良いオリゴマーも含まれる。
本発明において使用される成分Ａは成分Ｂ：イソシアネート化合物とともに木材表面に塗布された後、木材組織中に浸透し、組織中でイソシアネート基と反応し、浸透した木材中または表面で乾燥、硬化して、木材が水分により膨潤あるいは乾燥により収縮するのを防止する。
本発明において使用される成分Ａの例としては、ブタンジオールモノアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ポリエチレングリコールモノアクリレート（オリゴマー）、ポリエチレングリコールモノメタクリレート（オリゴマー）、Ｎ−ビニルピロリドン、アクリルアミド、ポリアクリルアミド等が挙げられる。
【０００６】
本発明において使用される成分Ｂのイソシアネート化合物とは分子内に１個または２個以上のイソシアネート基を有する化合物または活性水素基と反応して容易にイソシアネート基を遊離する化合物である。イソシアネート基を有する化合物は前記の成分Ａの分子中の活性水素基と反応し、塗膜の乾燥を促進することが出来る。本発明において使用される成分Ｂのイソシアネート化合物の例としてはペンタンジイソシアネート、オクタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレン−２，４（２，６）−ジイソシアネート、１，３（４）−（ジイソシアナトメチル）シクロヘキサン、３，３ジメチルジフェニルメタン４，４′ジイソシアネート、４，４′−ビス（イソシアナトシクロヘキシル）メタン、リジンジイソシアネートメチルエステル、ダイマー酸ジイソシアネート、２，４−ＴＤＩ／ＨＭＤＩ反応物、ＨＭＤＩ−ビウレット、トリメチロールプロパンアダクト、ヘキサントリオールアダクト、２，４トリレンジイソシアネートダイマー等が挙げられる。
【０００７】
本発明において使用される成分Ａと成分Ｂからなる組成物の配合比率は、前記成分Ａの活性水素基１当量に対し成分Ｂ中のイソシアネート基０．５ないし５当量である。水溶性モノマーの活性水素基１当量に対してイソシアネート化合物中のイソシアネート基が０．５当量未満であると組成物を木材表面に塗布して後の乾燥硬化が不十分であり、５当量以上であると未反応のイソシアネート基が余分に残り木材に悪い影響を与える。
本発明において使用される成分Ａと成分Ｂとからなる組成物には、適宜木材面上に塗布するに適した粘度に調整するため、有機溶媒が添加されてもよい。
有機溶媒としては一般に塗料用として使用される溶媒であり、その例としてはベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン、オクタン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、シクロヘキサノン等が挙げられる。有機溶媒のうち、アルコール類は活性水素基を有しイソシアネートと反応するので除かれる。
【０００８】
本発明において成分Ａおよび成分Ｂからなる組成物を塗布される木材の種類は耐候性を必要とする木材製品に使用される木材であればどんな種類の材種でもよく、制限がない。代表的な材種を挙げれば、ケヤキ、クワ、クスノキ、ぼたん、アガチス、ベイマツ、ヤチダンモ、ナラ、ヒノキ、スプルース、スギ、ラワン、シオジ、センノキ、ブナカバ、カツラ、シナノキ、カイ、モクセイ、ヒイラギ、ヒバ、ツガ、モミ、イタヤカエデ、トチノキ、ウオルナット、ローズウッド、チーク、カリン、シタン、コクタン等が挙げられる。これらの木材はむく材であっても良いし、また、合板やつき板合板であってもなんら差し支えない。
【０００９】
本発明において使用される組成物の塗布方法は制限はなく、一般に塗装に使用されている方法なら都合の良い方法を選択できる。例えば刷毛ぬり、ロールコート、スプレー塗り、カーテンフローコート等どの塗布方法を使用しても良い。
【００１０】
本発明において使用される組成物を木材表面上に塗布後の乾燥硬化方法はそのまま常温で２ないし６時間放置するか、乾燥硬化を早めるため、４０℃ないし８０℃で１０ないし３０分加熱する。この乾燥条件は成分Ａ中の活性水素基と成分Ｂ中のイソシアネート基の反応性によってまたは製造上の都合により最適の条件が決められる。
【００１１】
本発明において使用される処理木材上に塗布される塗料は分子内に水添ポリブタジエン骨格を有する樹脂をビヒクルの主成分とするポリウレタン系塗料が使用される。本発明におけるポリウレタン系塗料のビヒクルの化学構造が分子内に水添ポリブタジエン骨格を有することは、硬化したポリウレタン塗膜中でこの水添ポリブタジエン骨格がゴム状微粒子分散型可とう化剤もしくはゴム弾性体として働き、塗膜に経時安定性および低温可とう性を付与する。従って、長期間屋外に暴露しても塗装木材の耐候性を著しく向上させることが出来る（塗装と塗料、’８９〔４〕、４１（１９８９）参照〕ものと考えられる。すなわち、本発明の木材の塗装方法は（１）木材に寸法安定性を付与し、（２）その上に塗装する塗膜の低温可とう性、寸法安定性を付与し、（３）この処理木材とその上に塗装した塗膜との親和性、密着性を付与することにより、著しく耐候性を改善すると考えられる。
【００１２】
本発明において使用される処理木材上に塗布される塗料の塗布方法は特に制限はなく、一般に塗装に使用されている方法ならそれぞれ都合の良い方法を選択出来る。例えば刷毛ぬり、ロールコート、スプレー塗り、カーテンフローコート等どの塗布方法を使用しても良い。
【００１３】
本発明において使用される処理木材上に塗布される塗料の乾燥硬化方法は特に制限はなく、使用する塗料の塗装条件によって決められ、自然乾燥または加熱乾燥、紫外線硬化等で行われる。
【００１４】
【作用】
本発明において、木材の塗装前処理として特定の親水性化合物およびイソシアネート化合物からなる組成物を塗布することにより該組成物は木材組織中に浸透し、組織中で前記両者が反応して硬化するために、塗布された木材は水分による膨潤、乾燥による収縮がなくなり、その上に塗装を施した木材製品は屋外で使用されても耐候性が向上し、塗膜の剥がれ、割れ、反り等の問題が発生することが極めて少なくなる。
また、前処理が反応型であるために、速硬化であり、処理に要する時間を短縮することが出来る。
さらに、前処理によって予めウレタン結合を木材に導入しておくことによって、ポリウレタン系塗料と水素結合を生じさせ、密着性が向上する効果がある。
【００１５】
本発明の処理木材およびその塗装品は寸法安定性に優れており、それを使用して耐候性を必要とする各種の木工製品が作製される。その木工製品の実例としては屋外テーブル、チェア、遊園地の遊具、ベランダ、バルコニー、濡れ縁、門扉、木製玄関ドア、板塀、羽目板、玄関柱、木橋、木造モニュメント等がある。
【００１６】
本発明を実施例および比較例により、さらに具体的に説明する。ただし、本発明は本実施例により何ら制限されるものではない。
なお、各例中、「部」は特に断りのない限り「重量部」を表す。
【００１７】
【実施例１】
【木材の処理】
含水率を１２％に調湿したベイマツ（むく）の板（寸法：８０ｍｍ×３００ｍｍ×１２ｍｍ）を１０枚用意し、板の表面を＃１８０研磨紙で空研ぎを行った。この空研ぎを行った板上にポリエチレングリコールメタクリレート（分子量約３５０）の酢酸ブチル５０％溶液１００ｍｌとＨＭＤＩビウレットの酢酸ブチル５０％溶液１００ｍｌの混合液を刷毛塗りし、約６０ｇ／ｍ２  を塗布し、常温で一夜放置し乾燥した。
【００１８】
【処理木材の塗装】
次に、その上にビュータックファイン着色目止剤Ｎ−００２０（斎藤株式会社製）を刷毛塗りし、約６０ｇ／ｍ２  を塗布し、常温で３０分乾燥した。
次に、その上にビュータックファインΣ１０１０Ａ（（斎藤株式会社製水添ポリブタジエン骨格を有する樹脂を主成分とするポリウレタン系塗料主剤）１５０部、ビュータックファインΣ１０００Ｂ（斎藤株式会社製ポリウレタン系塗料硬化剤）５０部およびビュータックファインＺ０５５０（斎藤株式会社製シンナー）５０部の混合液をスプレー塗布し、約６０ｇ／ｍ２  を塗布し、常温で４時間乾燥し、下塗り塗装を行った。
次に、その上にビュータックファインΣ３０００Ａ（斎藤株式会社製水添ポリブタジエン骨格を有する樹脂を主成分とするポリウレタン系塗料主剤）１００部、ビュータックファインΣ３０００Ｂ（斎藤株式会社製ポリウレタン系塗料硬化剤）２５部およびビュータックファインＺ０５５０（斎藤株式会社製シンナー）１５部の混合液をスプレー塗布し約１２０ｇ／ｍ２  を塗布し、常温で一夜放置乾燥し中塗り塗装を行った。中塗り塗装表面を＃４００の研磨紙を使用し空研ぎを行った。
次に、その上にビュータックファインΣ３００５Ａ（斎藤株式会社製水添ポリブタジエン骨格を有する樹脂を主成分とするポリウレタン系塗料主剤）１００部、ビュータックファインΣ３０００Ｂ（斎藤株式会社製ポリウレタン系塗料硬化剤）２５部およびビュータックファインＺ０５５０（斎藤株式会社製シンナー）２５部の混合液をスプレー塗布し約６０ｇ／ｍ２  を塗布し、常温で一夜放置乾燥し上塗り塗装を行い、処理木材の塗装板１０枚を作製した。
【００１９】
【比較例１】
実施例１の木材処理においてＨＭＤＩビウレットの酢酸ブチル５０％溶液を加えないでポリエチレングリコールメタクリレート（分子量約３５０）６０部、水４０部及び過硫酸カリウム０．５部で減圧含浸処理して１２０℃で１時間乾燥した。その他は実施例１と同様に処理操作を行い、比較例１の塗装板１０枚を作製した。
【００２０】
【比較例２】
実施例１における木材の処理を全く行わず、その他は全く実施例１と同様に処理乾燥を行い、比較例２の塗装板１０枚を作製した。
【００２１】
【実施例２】
【木材の処理】
含水率を１２％に調湿したアガチス（むく）の板（寸法：８０ｍｍ×３００ｍｍ×１２ｍｍ）を１０枚用意し、板の表面を＃１８０研磨紙で空研ぎを行った。この空研ぎを行った板上にポリエチレングコールアクリレート（分子量約３４０）のＭＩＢＫ４５％溶液１００ｍｌとヘキサントリオールアダクトのＭＩＢＫ４５％溶液１００ｍｌの混合液を刷毛で塗り、約６０ｇ／ｍ２  を塗布し、常温で一夜放置し乾燥した。
【００２２】
【処理木材の塗装】
次に、その上にビュータックファイン着色目止剤Ｎ−０４００（斎藤株式会社製）を刷毛塗りし、約６０ｇ／ｍ２  を塗布し、常温で３０分乾燥した。
次に、その上にビュータックファインΣ１０１０Ａ（（斎藤株式会社製水添ポリブタジエン骨格を有する樹脂を主成分とするポリウレタン系塗料主剤）１５０部、ビュータックファインΣ１０００Ｂ（斎藤株式会社製ポリウレタン系塗料硬化剤）５０部およびビュータックファインＺ０５５０（斎藤株式会社製シンナー）５０部の混合液をスプレー塗布し約６０ｇ／ｍ２  を塗布し、常温で４時間乾燥し、下塗り塗装を行った。
次に、その上にビュータックファインΣ３０００Ａ（斎藤株式会社製水添ポリブタジエン骨格を有する樹脂を主成分とするポリウレタン系塗料主剤）１００部、ビュータックファインΣ３０００Ｂ（斎藤株式会社製ポリウレタン系塗料硬化剤）２５部およびビュータックファインＺ０５５０（斎藤株式会社製シンナー）１５部の混合液をスプレー塗布し約１２０ｇ／ｍ２  を塗布し、常温で一夜放置乾燥し、中塗り塗装を行った。中塗り塗装表面を＃４００の研磨紙を使用し空研ぎを行った。
次に、その上にビュータックファインΣ３００５Ａ（斎藤株式会社製水添ポリブタジエン骨格を有する樹脂を主成分とするポリウレタン系塗料主剤）１００部、ビュータックファインΣ３０００Ｂ（斎藤株式会社製ポリウレタン系塗料硬化剤）２５部およびビュータックファインＺ０５５０（斎藤株式会社製シンナー）２５部の混合液をスプレー塗布し約６０ｇ／ｍ２  を塗布し、常温で一夜放置乾燥して上塗り塗装を行い、処理木材の塗装板１０枚を作成した。
【００２３】
【比較例３】
実施例２の木材処理においてヘキサントリオールアダクトの４５％ＭＩＢＫ溶液を加えないでポリエチレングリコールアクリレート（分子量約３４０）４０部、メタノール６０部及びｔ−ブチルペルオキシ−２−エチルヘキサノエート０．５部で減圧含浸処理して１２０℃で１時間乾燥した。その他の操作は全く実施例２と同様に処理操作を行い、比較例３の塗装板１０枚を作製した。
【００２４】
【比較例４】
実施例２の木材処理を全く行わず、その他の操作は実施例２と全く同様に処理操作を行い、比較例４の塗装板１０枚を作製した。
【００２５】
【乾燥性】
【実施例１】、
【実施例２】、
【比較例１】、
【比較例３】での成分Ａの親水性化合物とイソシアネート化合物とからなる組成物による板の処理後、ＪＩＳＫ５４００（乾燥時間）の方法に準拠し、温度２０±１℃、相対湿度６５±５％に保持し、指触乾燥及び硬化乾燥を比較した。その結果を表１に示した。
【００２６】
【表１】
0003563123.tif 000002
【００２７】
【木地との密着性】
【実施例１】、
【実施例２】、
【比較例１】、
【比較例２】、
【比較例３】、
【比較例４】の木材処理後の塗装板について碁盤目テープ試験（ＪＩＳＫ５４００、付着性）を実施した。その結果を表２に示した。
【００２８】
【表２】
0003563123.tif 000003
【００２９】
【促進耐候性試験】
実施例１、２および比較例１、２、３および４で作製した木材処理後の塗装板各１０枚についてサンシャインカーボンアーク灯式耐候性試験機（ＪＩＳＫ５４００に準拠）を使用し促進耐候性試験（２０００時間）を実施した。その結果を表３に示した。
【００３０】
【表３】
0003563123.tif 000004
【００３１】
【耐候性試験】
実施例１、２および比較例１、２、３、４で作製した木材処理後の塗装板各１０枚について屋外暴露し、耐候性試験｛千葉県野田市郊外の建物の屋上（地上１５ｍ）で、傾斜角４５度の南向き斜面上に固定し、２年間放置｝を実施した。その結果を表４に示した。
【００３２】
【表４】
0003563123.tif 000005
【００３３】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明の木材の塗装方法はポリオキシアルキレングリコールモノ（メタ）アクリレートおよびイソシアネート化合物とからなる組成物が木材に塗布され、浸透後反応により木材中で硬化し、木材の水分による膨潤や乾燥による収縮を防止し、その上にゴム弾性のある水添ポリブタジエン構造を有するポリウレタン系塗料を塗装するとにより、寸法安定性が増大し、木材と塗装面との密着性が向上するため、長期間屋外暴露後も塗膜の割れ、剥がれ、塗板の反りが発生が極めてすくなく、耐候性を必要とする木材製品のための塗装方法としてきわめて有用である。