(57)【要約】【課題】耐紫外線性能を有する表層無機質化複合木材とその製造方法を提供する。【解決手段】木材表面層にガラスパウダーを定着させて無機質層を形成した後、アクリルオリゴマーを含浸硬化させ、更にその外側に二酸化チタンを塗布し、最外層に二酸化ケイ素を主成分とする無機塗料でコーティングして表層無機質化複合木材を作成する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材表面層にガラスパウダーを添加したアクリルエマルジョンを塗布して、その表面層に定着させて、その表面層を無機質化させた後、アクリルオリゴマーを含浸硬化させた後、その表面層に再度ガラスパウダーを添加したアクリルエマルジョンを塗布定着後、二酸化チタンを添加した二酸化ケイ素を主成分とする常温硬化型無溶剤無機質コーティング材料によりコーティングすることを特徴とする、無機質複合化木材。
【請求項２】
木材表面層にガラスパウダーを添加したアクリルエマルジョンを塗布して、その表面層に定着させて、その表面層を無機質化させた後、アクリルオリゴマーを含浸硬化させた後、その表面層に再度ガラスパウダーを添加したアクリルエマルジョンを塗布定着後、二酸化チタンを添加した二酸化ケイ素を主成分とする常温硬化型無溶剤無機質コーティング材料によりコーティングすることを特徴とする請求項１の無機質複合化木材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本出願の発明は、耐紫外線、抗菌、防汚を有する無機質化複合木材とその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、本出願の発明は、木材表面層にガラスパウダーによる無機質層を形成し、その上にＷＰＣ層を形成し、さらにガラスパウダーによる無機質層を形成した後に、最外層に二酸化ケイ素を主成分とするコーティング層を有する無機質化複合木材とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  木材をベンチ、デッキ、柱、四阿、パーゴラ、手すりなどとして屋外で使用する際の問題点として、太陽光の紫外線による表面層の光分解、微生物による腐朽などによる風化・劣化があり、その耐用期間を他の物質で構成させる屋外用基材に比べ著しく短く、このことが木材の使用用途を狭める要因になっていた。【０００３】  木材は、一旦、風化・劣化を受けると、変色・変形・割れなどが生じ、補修により現状を回復することは非常に困難であり、風化・劣化した部材ごと交換することが往々にして行われてきた。【０００４】  一方、二酸化チタンは、光触媒性能が有り、紫外線を照射されると、窒素酸化物やホルムアルデヒドなどの様々な有機化合物を分解し、無害化する。この分解作用は、空気浄化、水質浄化、抗菌殺菌の効果があり、空気清浄機や循環ポンプのフィルターとして用いられている。【０００５】  また吸収した紫外線は電気的なエネルギーに変換されその表面は超親水性となり、表面に付着した汚染物質を洗い流す効果がある。この作用はセルフクリーニングであり、抗菌殺菌作用と合わせて、病院の手術室などのタイルなど特に衛生面で注意が必要な場所や建造物の外壁などメンテナンスの困難な場所にコーティングされ、その威力を発揮している。【０００６】  これまでは、木材の耐久性の向上は主として化学薬品処理により図られてきたが、人体や環境への配慮から、その毒性が懸念される防腐・防虫薬剤を使用しない新規な耐久性向上処理方法の確立が求められている。また食器の塗装にも用いられているウレタン系塗料でさえも、その溶剤がトルエンなどであるため、使用が敬遠される傾向にある。【０００７】  そこで、木材と二酸化チタンを複合化させる方法が取られてきた。木材は有機化合物であるため、二酸化チタンと直接接触させると、その強い分解力によって、木材自体が分解劣化されてしまうため、これまでは木材に二酸化チタンなどの光触媒機能を持つ物質を直接塗布することはできなかった。【０００８】  この問題を解決するために二酸化チタンをアパタイトなどの無機物質で被覆して直接木材に接触させない方法も試みられているが、二酸化チタンの分解力は強く木材の分解を完全には抑えることはできなかった。
【特許文献１】
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  木材の耐久性を高めようとする方法として防腐薬剤の加圧注入による木材保存処理があり、最近では周囲の環境への配慮から処理される薬剤は低毒性のものになっているが、完全無毒化への要求は強い。【００１０】  そこで本発明の目的は、有毒性の薬剤を使わずに、二酸化チタンの光触媒作用を利用して、木材プラスチック複合体（ＷＰＣ）とむきとりょうとくみあわせることにより、防腐性能があり耐紫外線性能のある高い耐久性をもつ表層無機質化複合木材とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  かかる課題を解決するために本出願の発明は、従来の技術の問題点を解決すべき、木材と無機化合物を複合化することによって、危険な化学物質や薬剤を用いずに、耐紫外線、抗菌、防汚などの各性能を有する無機質複合木材とその製造方法を提供することを目的としている。【００１２】  本出願の発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、従来の技術の問題点を解決し、以下の通りの発明を提供する。【００１３】  すなわち、まず第１には、本出願の発明は、木材表面層にガラスパウダーを添加したアクリルエマルジョンを塗布して、その表面層に定着させて、その表面層を無機質化させた後、アクリルオリゴマーを含浸硬化させた後、その表面層に再度ガラスパウダーを添加したアクリルエマルジョンを塗布定着後、二酸化チタンを添加した二酸化ケイ素を主成分とする無機質材料によりコーティングすることを特徴とする、無機質複合化木材を提供することである。【００１４】  次に第２には、本出願の発明は、木材表面層にガラスパウダーを添加したアクリルエマルジョンを塗布して、その表面層に定着させて、その表面層を無機質化させた後、アクリルオリゴマーを含浸硬化させた後、その表面層に再度ガラスパウダーを添加したアクリルエマルジョンを塗布定着後、二酸化チタンを添加した二酸化ケイ素を主成分とする無機質材料によりコーティングすることを特徴とする請求項１の無機質複合化木材の製造方法を提供することである。
【発明の効果】
【００１５】  本発明の表層無機質化複合木材は、木材は紫外線や微生物で劣化する、二酸化チタンは紫外線の照射により有機物を分解する、無機塗料はそれ自体は紫外線に強いが紫外線を透過するという欠点を、この３者を組み合わせて複合物とすることによって、互いに解消することができ、屋外で長期使用可能な抗菌・殺菌作用を合わせ持つ木材とその製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】  本出願の発明において、基材となる木材は無垢の木材が好ましいが、引き板を接着加工した集成材、挽き板を張り合わせた単板積層材、合板、木材の裂片を接着加工したパーティクルボードなど、木質系の材料であればなんでもよい。木材の樹種は限定されることはなく、針葉樹、広葉樹あるいは竹であってもよい。処理すべき材の大きさは、特に限定されることはなく、任意の寸法でよい。また処理すべき材の形状は、板状、ブロック状、円柱、角柱など何でも良く、特に制限されることはない。【００１７】  処理すべき木材は前もって乾燥されていることが好ましく、その乾燥度は含水率２０％以下さらに平衡含水率である１５％前後が好適である。表面層をきれいに仕上げるために、ガラスパウダーを塗布する前に表面の汚れを除去させたり、サンディング処理をほどこしてもよい。【００１８】  該木材の表面層にガラスパウダーを定着させる。木材の表面層にガラスパウダーを定着させる方法として、水性アクリルエマルジョンにガラスパウダーを分散させた液を刷毛で塗布する方法などがあるが、既知の方法を用いることができる。ガラスパウダーの粒径には特に制限はなく、木材組織中の導管などの空隙部に入る大きさであれば好い。またこのとき、紫外線吸収剤などの添加剤を混合させて処理しても差し支えない。ガラスパウダーの添加量の割合には特に制限はないが、５から２０重量パーセントが好ましい。【００１９】  次に該ガラスパウダーを定着させた木材の表面層にアクリルオリゴマーを含浸硬化させてＷＰＣ処理を施す。処理方法は、既知の方法を広く用いることができる。硬化後、該木材の表面を研磨等によって平滑にする。【００２０】  次にその表面層がＷＰＣ化した該木材に、ガラスパウダーを定着させる。方法としては、ＷＰＣ処理前に施した方法と同様の方法を行う。【００２１】  該木材に、二酸化珪素を主成分とするコーティング剤を塗布する。木材にコーティング剤を塗布する方法として、ポリシリケートなどの二酸化ケイ素前駆体を石油系などの溶液として塗布後硬化させる方法などがある。また該コーティング剤に二酸化チタンなどの光触媒性能を示す添加剤や紫外線吸収剤またはつや消し剤などを添加することもできる。
【実施例】
【００２２】  アパタイト被覆二酸化チタンの２％重量濃度のスラリー（株式会社ノナミサイエンス）にガラスパウダーを５％添加してよく攪拌した液を処理液Ａとする。十分に乾燥させたヒノキの板（寸法：１３５×６５×１５ｍｍ、含水率：１０〜１２％）に、処理液Ａを刷毛で全面に塗布した。このとき、木口面は吸い込み量が多いので処理液Ａを十分に塗布した。乾燥後、アクリルオリゴマーを減圧加圧法により処理液Ａを塗布したヒノキ板の表層に含浸させた後、紫外線照射および加熱によりアクリルオリゴマーを硬化固定させた。次にこのアクリルオリゴマー（東亞合成株式会社）を含浸固定化した材の表面を研磨により余剰な樹脂部分を除去し、平滑に整えた。この表面全面に処理液Ａを塗布した。乾燥後、常温硬化型無溶剤無機質コーティング剤のプライマー（株式会社エーティーアール）を刷毛で塗布した。塗布したプライマーを常温にて乾燥後、コーティング剤のコート剤（株式会社エーティーアール）を刷毛で塗布した。
【発明の効果】
【００２３】以上詳細に説明した通り、木材は紫外線や微生物で劣化する、二酸化チタンは紫外線の照射により有機物を分解する、無機塗料はそれ自体は紫外線に強いが紫外線を透過するという欠点を、この３者を組み合わせて複合物とすることによって、互いに解消することができ、屋外で長期使用可能な抗菌・殺菌作用を合わせ持つ表層無機質化複合木材とその製造方法が提供される。