(57)【要約】【課題】集成化した幅広板材や節が混入した無垢板材などの木質系板材の木質感を生かした透明で、表面硬度が高く、しかも平滑な塗膜を形成できる木質材料の表面処理方法を提供するものである。【解決手段】木質基材１の表面に不織布シート２を重ね合わせて、この不織布シート２に刷毛３またはローラーで水分散型熱可塑性樹脂４を塗布してから、これを乾燥させて透明性を有する下塗層５を形成した後、この下塗層５の表面に、これと密着する合成樹脂塗料６を刷毛３で塗布または噴霧して透明性を有する上塗層７を形成し、次いでこの木質基材１を、下塗層５の樹脂流動開始温度以上に加熱保持した熱プレス８で圧縮変形させた後、直ちに冷却プレス９で下塗層５を急冷硬化するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質材料であるスギ、ヒノキ、赤松、桐などの無垢材または集成板材を木質基材とし、この木質基材の表面に不織布シートを重ね合わせて、この不織布シートに刷毛またはローラーで水分散型熱可塑性樹脂を塗布してから、これを乾燥させて透明性を有する下塗層を形成した後、この下塗層の表面に、これと密着する合成樹脂塗料を塗布または噴霧して透明性を有する上塗層を形成し、次いで前記下塗層と上塗層を形成した木質基材を、下塗層の樹脂流動開始温度以上に加熱保持した熱プレスで圧縮変形させた後、直ちに冷却プレスで下塗層を急冷硬化することを特徴とする木質材料の表面処理方法。
【請求項２】
不織布シートが、目付１５〜３０ｇ／ｍ２ で、無着色の不織布であることを特徴とする請求項１記載の木質材料の表面処理方法。
【請求項３】
水分散型熱可塑性樹脂として、樹脂に炭酸カルシウム０．１〜４．０重量％、消泡剤０．１〜１．０重量％、または樹脂に水性ポリウレタン系樹脂塗料を５．０〜１５重量％、添加したものを用いることを特徴とする請求項１記載の木質材料の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スギ、ヒノキ、赤松、桐などの軟質木質材料の表面に樹脂膜を形成して、基材が持っている自然の木質感を保持した状態で、木材の表面硬度、平滑性などを向上させる木質材料の表面処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
木材の強度や寸法安定性、耐磨耗性、耐候性、表面硬度を改質させる方法として、従来から、木材にアクリル系オリゴマーなどを注入装置により注入し、材内で樹脂を加熱重合させて得る木材プラスチック複合体（ＷＰＣ）や、高温高圧の熱プレスで圧縮変形を与える圧密化処理などが行なわれている。
【０００３】
しかしながら、従来の木材プラスチック複合体や圧密化処理は、集成化した幅広板材や節が混入した無垢板材などの木質系板材では、樹脂注入装置や熱ロールプレスなど大掛かりな設備が必要で設備コストが高価となる問題がある。また接着層のはく離や節周辺の破壊などの問題点があり、しかも高温処理による材色変化など木質感を損なう傾向があった。
【０００４】
また木材の表面に、ポリエステル系樹脂やウレタン系樹脂などの塗料を集成化した幅広板材や、節が混入した無垢板材などの木質系板材に塗装して、耐磨耗性や表面硬度を向上させることも行なわれている。しかしながらこの塗装方法では、耐磨耗性などの特徴を具備しているが、スギ材の早材部（春材部）である軟質部分は、圧入強さが弱く、この上をボールペンや爪で押すと凹むという問題があり、単なるポリエステル系樹脂塗装のみでは十分な表面硬度が得られない問題点があった。このため、樹脂塗料膜を厚く形成するには、何回も塗布と乾燥を繰り返して行なわなければならず工程が煩雑となる問題がある。
【０００５】
また熱硬化樹脂を含浸させたガラス繊維不織布を、台板と化粧板の層間に介在させて、これを熱プレスで熱硬化樹脂を固化させて、傷の付き難い板材を得る表面塗装木質仕上材の製造方法（特許文献１）がある。しかしながら、この仕上材は、表面の化粧板が、化粧張り用の木の薄板や予め模様が印刷された紙などを用いるので、基材が持っている自然の木質感を得ることができない欠点がある。
【０００６】
また、ＯＳＢ（木片ボード）やＷＢ（木繊維ボード）などの木質系基材の表面に、２液ウレタン塗料を塗布して下塗層を形成した後、この表面にガラス不織布を介して２液ウレタン塗料を塗布して上塗層を形成して、その木質基材の表面模様を生かした化粧板を製造する方法（特許文献２）も提案されている。
【０００７】
しかしながらこの方法では、塗膜への気泡の混入や、平滑な塗面が得られず、自然の木質感が得られないなどの問題点があった。
【特許文献１】特開２００１−１２１５１６
【特許文献２】特開２００３−５３８９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記問題を改善し、集成化した幅広板材や節が混入した無垢板材などの木質系板材の木質感を生かした透明で、表面硬度が高く、しかも平滑な塗膜を形成できる木質材料の表面処理方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１記載の木質材料の表面処理方法は、木質材料であるスギ、ヒノキ、赤松、桐などの無垢材または集成板材を木質基材とし、この木質基材の表面に不織布シートを重ね合わせて、この不織布シートに刷毛またはローラーで水分散型熱可塑性樹脂を塗布してから、これを乾燥させて透明性を有する下塗層を形成した後、この下塗層の表面に、これと密着する合成樹脂塗料を塗布または噴霧して透明性を有する上塗層を形成し、次いで前記下塗層と上塗層を形成した木質基材を、下塗層の樹脂流動開始温度以上に加熱保持した熱プレスで圧縮変形させた後、直ちに冷却プレスで下塗層を急冷硬化することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項２記載の木質材料の表面処理方法は、不織布シートが、目付１５〜３０ｇ／ｍ２ で、無着色の不織布であることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項３記載の木質材料の表面処理方法は、水分散型熱可塑性樹脂として、樹脂に炭酸カルシウム０．１〜４．０重量％、消泡剤０．１〜１．０重量％、または樹脂に水性ポリウレタン系樹脂塗料を５．０〜１５重量％、添加したものを用いることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る請求項１記載の木質材料の表面処理方法によれば、軟質木材であるスギ、ヒノキ、赤松、桐などの材種で、材面も節やひび割れ、穴などをポリパテで補修した程度で用材として、木質感を生かした透明な塗膜（樹脂膜）を形成させると共に、塗膜の表面硬度が高く、ポールペン引っかき傷、擦り傷に対して強い抵抗性を示すものである。従って、テーブルや机の天板に本発明の表面処理をした場合は、表面に傷がつき難く、また例えば床材、階段板などの住宅用内装材の面材料として使用しても、表面に傷がつき難く、長期間に亘って表面の美観を保つことができる。しかも従来の木材プラスチック複合体（ＷＰＣ）や圧密化処理の方法に比べて、材料効率が良く、設備も安価で、作業効率が良く、作業も安全で、製造コストも安価である。
【００１３】
また請求項２記載の木質材料の表面処理方法によれば、不織布シートが、目付１５〜３０ｇ／ｍ２ で、無着色の不織布を用いているので、自然の木質感を生かした処理材を得ることができる。
【００１４】
また請求項３記載の木質材料の表面処理方法によれば、水分散型熱可塑性樹脂として、樹脂に炭酸カルシウムと、消泡剤、または樹脂に水性ポリウレタン系樹脂塗料を添加することにより下塗層となる水分散型熱可塑性樹脂の粘度が下がって均一に塗布し易くなると共に、不織布シートの間に残留している空気を除去して透明性を向上させて自然の木質感を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
先ず本発明の表面処理方法の概略を図１および図２を参照して説明する。図１（Ａ）に示すように木質基材１の表面に、不織布シート２を重ね合わせた後、図１（Ｂ）に示すようにこの不織布シート２に刷毛３またはローラーで水分散型熱可塑性樹脂４を塗布してから、これを乾燥させて図１（Ｃ）に示すように透明な下塗層５を形成する。この後、図１（Ｄ）に示すように下塗層５の表面に、これと密着する合成樹脂塗料６を刷毛３または噴霧して、乾燥させて図１（Ｅ）に示すように透明な上塗層７を形成する。
【００１６】
次に下塗層５と上塗層７を形成した木質基材１を図２（Ａ）に示すように、下塗層５の樹脂流動開始温度以上に加熱保持した熱プレス８で圧縮変形させた後、直ちに取り出して図２（Ｂ）に示すように冷却プレス９にセットして、再度圧縮して下塗層５を急冷硬化させてから、冷却プレス９から取り出すと図２（Ｃ）に示すように木質感のある透明で、硬度の高い塗膜を形成した表面処理材１０を得ることができる。
【００１７】
更に本発明方法について、詳細に説明する。本発明に使用する木質基材としては、特に限定されないが、軟質木材であるスギ、ヒノキ、赤松、桐などの材種で、節が混入した集成板材や幅接ぎ板材、節が混入した無垢板材などを用いることもできる。
【００１８】
先ずこの木質基材の表面に不織布シートを重ね合わせる。この不織布シートとしては、例えばガラス繊維、ポリプロピレン繊維、ナイロン繊維、合成紙、和紙などが挙げられるが、無着色のポリエステル系繊維で目付１５〜３０ｇ／ｍ２ 範囲の不織布シートを強化材として使用することが好ましい。この場合、無着色の不織布シートを用いると、樹脂を含浸させた時に透明になり、木質基材の木質感をそのまま生かすことができる。
【００１９】
また使用する不織布シートは、表面の強度を向上させる上で長繊維のものが望ましい。また、不織布シートは目付１５ｇ／ｍ２ 未満では、樹脂の保持量が少なく表面硬度が低くなり、また３０ｇ／ｍ２ を超えると透明性が少なくなって木質基材が持っている自然の木質感が得にくくなるからである。
【００２０】
木質基材の表面に不織布シートを重ね合わせた後、この不織布シートに刷毛またはローラーで水分散型熱可塑性樹脂を塗布する。この水分散型熱可塑性樹脂としては水分散のポリウレタン系樹脂、水溶性樹脂、エマルジョン樹脂などが挙げられ、特に熱可塑性共重合ポリエステル樹脂を用いたものが好ましい。この水分散型熱可塑性樹脂の粘度は、２５℃の温度下において粘度２０〜８０（ｄＰａ・ｓ）が望ましい。また水分散型熱可塑性樹脂に、添加剤として炭酸カルシウムをベース樹脂に対して０．１〜４．０重量％、消泡剤０．１〜１．０重量％添加したものが効果的である。
【００２１】
この場合、炭酸カルシウムは水分散型熱可塑性樹脂の粘度を下げて塗布し易くする作用をなし、その添加量が０．１重量％未満では粘度低下の作用が少なく、また４．０重量％を超えて添加すると表面が白っぽくなって透明性が低下するからである。また消泡剤としてはシリコーン系樹脂のものが良く、これは不織布の間に残留している空気を除去して透明性を向上させる作用をなす。この場合０．１重量％未満では、消泡作用が少なく、また１．０重量％を超えて添加すると塗布した樹脂が撥ねて均一に塗布できない恐れがある。
【００２２】
また水分散型熱可塑性樹脂に、添加剤として炭酸カルシウムと、消泡剤を添加する代わりに水性ポリウレタン系樹脂塗料を５．０〜１５重量％添加しても同様の粘度低下と消泡作用を得ることもできる。この場合、添加量が５．０重量％未満では、その効果が少なく、また１５重量％を超えて添加すると、白っぽくなって透明性が低下してくる。
【００２３】
また水分散型熱可塑性樹脂の不織布シートへの塗布量は、樹脂材料固形分の状態で１４０ｇ／ｍ２ 以上塗布するのが好ましい。このように不織布シートに水分散型熱可塑性樹脂を塗布含浸させて透明性を有する下塗層を形成する。この下塗層は、木質基材に重ね合わせた不織布シートに対して水分散型熱可塑性樹脂材料を塗布しているため、空気層（気泡）が残存することなく、木質基材と不織布シートとが完全に密着することになる。従って、目付１５〜３０ｇ／ｍ２ 範囲の不織布シートに１回の塗布で樹脂材料を３００〜４５０ｇ／ｍ２ 程度の塗布量（例えば不織布シートなしでは３〜５回の塗布量に相当する）を確保できると共に均一な塗面が得られる。
【００２４】
この後、下塗層を自然乾燥または強制乾燥により乾燥させる。次いで不織布シートに水分散型熱可塑性樹脂を塗布含浸させた下塗層の表面に、これと一体に密着する合成樹脂塗料を塗布または噴霧して透明性を有する上塗層を形成する。この合成樹脂塗料としては、溶剤系塗料のポリウレタン樹脂系やポリエステル樹脂系、または水系塗料のポリウレタン樹脂系やアクリル樹脂系など常温で塗膜形成するものであれば何れでもよい。表面硬度をより高いものを求める場合には、溶剤系の高硬度ポリウレタン樹脂系塗料が最も好ましい。また合成樹脂塗料の塗布量は１００ｇ／ｍ２ 以上に塗布するのが好ましい。
【００２５】
次に上塗層を自然乾燥または強制乾燥で乾燥させる。このように下塗層と上塗層の２層構造の樹脂層を形成した木質基材を、下塗層の樹脂流動開始温度以上に加熱保持した熱プレスで圧縮変形を与える。この熱プレス装置は、熱ロールプレスまたは平盤ホットプレスのいずれでもよい。この圧縮処理条件は、例えば熱プレス温度が、下塗層となる水分散型熱可塑性樹脂の流動開始温度である１２０〜１５０℃で、プレス圧力が３〜９×１０５ Ｐａ、プレス時間３〜５分間程度圧縮する。
【００２６】
この後、木質基材を熱プレスから取り出して、冷却プレスにセットして、直ちに圧縮して流動化した樹脂を固化させると共に、表面を平滑化させる。この場合、冷却プレスは常温で、プレス圧力が３〜９×１０５ Ｐａ、プレス時間３〜５分間程度圧縮する。
【００２７】
このように表面処理された木質材料は、下塗層の熱可塑性樹脂が流動開始温度に加熱保持した熱プレスで圧縮変形を与えているため、不織布シートと水分散型熱可塑性樹脂材料の密度が増加し、更にこの上に表面硬度の向上と透明性を有する樹脂膜を形成することができる。このように下塗層と一体に接合した合成樹脂塗料の塗膜が最表面に形成されているので、耐汚染性、耐溶剤性、耐傷付き性、耐磨耗性、表面硬度などに優れた透明性を有する樹脂膜を形成することができる。
【実施例】
【００２８】
（実施例１）ポリエステル系長繊維不織布の補強材としての効果の確認。
人工乾燥したスギ針葉樹材の二方柾目材を集成して、表面をサンドペーパー仕上げした、長さ２００ｍｍ×幅１４０ｍｍ×厚さ２２ｍｍの木質基材を作製した。この木質基材に、ポリエステル系長繊維不織布（目付２５ｇ／ｍ２ ）を重ね合わせ、この表面に水分散型熱可塑性樹脂液の原液に炭酸カルシウム１．０重量％、消泡剤０．２重量％添加したものを刷毛で３５０ｇ／ｍ２ 塗布して乾燥させ下塗層を形成した。更に、この表面に溶剤系ポリウレタン塗料を刷毛で１００ｇ／ｍ２ 塗布し、常温にて乾燥させて上塗層を形成した（Ｎｏ１）。
【００２９】
この塗装した木質基材を平盤熱プレスにセットして、設定温度１４５℃で、プレス圧力３×１０５ Ｐａで３分間加圧した後、７×１０５ Ｐａで２分間加圧し、直ちに常温の平盤プレスにセットしてプレス圧力５×１０５ Ｐａで２分間急冷硬化させた。その後プレスから取り出して、温度２５℃、相対湿度６０％で７日間放置した。このように表面処理した木質材料の早材部（春材部）を、万能試験機を用いて、その表面から直径３ｍｍ鋼球を３ｍｍ／ｍｉｎの送り速度で０．３２ｍｍの深さまで圧入し、その測定データを演算して、圧入強さ（Ｎ／ｍｍ２ ）を求め、その結果を表１に示した。
【００３０】
また比較のために、ポリエステル系長繊維不織布を用いずに、下塗層と上塗層を形成した比較例品（Ｎｏ２）と無処理木質基材の早材部（Ｎｏ３）についても同様に圧入強さを求め、その結果を表１に併記した。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
表１の結果から、早材部の圧入強さ（Ｎ／ｍｍ２ ）は、不織布がない場合（Ｎｏ２）には、無処理の木質基材（Ｎｏ３）に比べて１．９倍程度向上し、不織布で強化した場合（Ｎｏ１）には２．４倍程度向上しており、不織布の補強材としての効果の確認が確認された。
【００３３】
（実施例２）下塗層と上塗層の樹脂の組み合わせによる効果の確認。
上記実施例品Ｎｏ１の表面状態を観察した。また比較のために、ポリエステル系長繊維不織布を用い、下塗層と上塗層の樹脂を共に溶剤系ポリウレタン塗料（Ｎｏ４）用いた場合、溶剤系高硬度ポリウレタン樹脂系塗料を用いた場合（Ｎｏ５）、および水性２液ウレタ樹脂塗料（Ｎｏ６）についてもそれぞれ、圧入強さ（Ｎ／ｍｍ２ ）を測定すると共に、表面状態を観察して、その結果を表２に示した。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
表２の結果から、本発明品（Ｎｏ１）の表面状態は透明で、自然の木質感が得られた。これに対して、下塗層と上塗層が共に溶剤系ポリウレタン塗料（Ｎｏ４）の場合および水性２液ウレタ樹脂塗料（Ｎｏ６）の場合には、圧入強さ（Ｎ／ｍｍ２ ）が低く、不織布内に気泡の残留が見られた。また溶剤系高硬度ポリウレタン樹脂系塗料（Ｎｏ５）は本発明品（Ｎｏ１）より圧入強さ（Ｎ／ｍｍ２ ）が向上しているが、不織布シート内に気泡の残留が見られ実用に耐える状況のものではなかった。
【００３６】
（実施例３）上塗層の合成樹脂塗料の効果の確認。
上記実施例１と同種の木質基材に、ポリエステル系長繊維不織布（目付２５ｇ／ｍ２ ）を重ね合わせ、この表面に水分散型熱可塑性樹脂液を刷毛で４００ｇ／ｍ２ 塗布し、常温にて乾燥させて下塗層を形成した。この後、上塗層として溶剤系ポリウレタン塗料（Ｎｏ７）、溶剤系高硬度ポリウレタン樹脂系塗料（Ｎｏ８）および水性２液ウレタン樹脂塗料（Ｎｏ９）について刷毛で１５０ｇ／ｍ２ 塗布し、常温にて乾燥させた。この塗装材を実施例１と同様の条件で加熱プレスと冷却プレスで圧縮処理を行い、鋼球に対する圧入強さ（Ｎ／ｍｍ２ ）を測定した。また鉛筆引っ掻き試験（錘重量１０００ｇ）による表面硬度も求め、その結果を表３に示した。
【００３７】
【表３】
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【００３８】
表３の結果から、圧入強さは何れも９．４（Ｎ／ｍｍ２ ）以上と向上している。特に上塗層として溶剤系高硬度ポリウレタン樹脂系塗料を用いたものが鉛筆硬度も６Ｈ以上であり、最も効果的であった。
【００３９】
（実施例４）不織布目付（坪量）の相違による比較を確認する実施例。
不織布目付（坪量）の比較を確認するため、前記と同種の木質基材に、この木質基材の表面に７種類の異なる目付の不織布シートを重ね合わせて、この不織布シートに刷毛で水分散型熱可塑性樹脂を表４の条件で塗布してから、これを乾燥させて下塗層を形成した後、この下塗層の表面に、溶剤系高硬度ポリウレタン樹脂系塗料を１８０ｇ／ｍ２ 塗布して上塗層を形成した。次いで前記下塗層と上塗層を形成した木質基材を、下塗層の樹脂流動開始温度の１４５℃に加熱保持した平板熱プレスで実施例１と同一条件で圧縮変形させた後、直ちに冷却プレスで急冷硬化しスギの表面処理材を作成した。この表面処理材について、圧入強さ、鉄筆の引っ掻き試験（錘重量１０００ｇ）での押し傷の深さ（μｍ）、鉛筆引っ掻き試験（錘重量１０００ｇ）での鉛筆硬度、および色差を測定して、その結果を表５に示した。
【００４０】
【表４】
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【００４１】
【表５】
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【００４２】
上表の結果から、不織布シートの目付に比例し圧入強さが増加し、鉄筆の押し傷の深さは浅くなり補強材としての効果が確認できた。しかし、不織布目付４０ｇ／ｍ２ 以上になると不織布生地の影響で白っぽくなって透明性が得られなかった。また鉛筆硬度は、４Ｈ〜６Ｈ以上を示し、鉄筆による引っ掻き試験でも傷つき難い表面処理が得られた。また色差は不織布シート目付４０ｇ／ｍ２で１２以下で、通常の塗料が１０〜１２であることから、ぬれ状態は通常の塗料と同様で自然の木質感が得られた。従って木質感を生かした表面処理としては、不織布シート目付（坪量）１５〜３０ｇ／ｍ２ の範囲が実用に耐えうる処理方法で、特に目付２５又は、３０ｇ／ｍ２ が最も効果的な不織布シートであることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の下塗層と上塗層を形成するまでの表面処理工程を示す説明図である。
【図２】本発明の木質基材を熱プレスと冷却プレスをして圧縮処理する工程を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    木質基材                                              
２    不織布シート                                          
３    刷毛                                                  
４    水分散型熱可塑性樹脂                                  
５    下塗層                                                
６    合成樹脂塗料                                          
７    上塗層                                                
８    熱プレス                                              
９    冷却プレス                                            
１０  表面処理材                                            
【図１】
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【図２】
2006272694.tif 000009