(57)【要約】【課題】木質材料の木目や色調等の外観の大きな変化を伴わず長期にわたって自然な劣化をさせる木質材料の簡易な保護方法を提供する。【解決手段】紫外線吸収剤としての２，４，６−トリス（２−ヒドロキシ−４−ヘキシロキシ−３−メチルフェニル）−１,３,５−トリアジンと、光安定化剤としてのビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート、メチル１，２，２，６，６−ペンタメチル-4-ピペリジルセバケートとを紫外線吸収剤１５０質量部、光安定化剤１００質量部の比率でアルコールとしてのイソプロピルアルコール４００質量部中に溶解させ、木材表面保護剤としての紫外線吸収剤・光安定化剤混合溶液とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外で使用される木質材料であって、該木質材料の表面に紫外線吸収剤及び光安定化剤を含有し結合材を含有しない木材表面保護剤を塗付した後に、撥水剤を塗付して乾燥させることを特徴とする屋外用木質材料の保護方法。
【請求項２】
前記光安定化剤１００質量部に対して紫外線吸収剤を３００質量部以上混合して用いることを特徴とする請求項１に記載の屋外用木質材料の保護方法。
【請求項３】
前記撥水剤がパーフルオロアルキル基を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の屋外用木質材料の保護方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかの方法により保護されたことを特徴とする屋外用木質材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋外用木質材料の保護方法及びその方法により保護された木質材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、屋外で使用される木質材料の保護方法としては、木質材料の表面に木材保護塗料を塗付する方法があり、木材保護塗料としては、（ａ）木材防腐防カビ剤と、（ｂ）木材防虫剤と、（ｃ）塗膜形成成分と、（ｄ）赤色酸化鉄、黄色酸化鉄およびカーボンブラックからなる群から選ばれる少なくとも１種の顔料と、（ｅ）溶剤と、を含有することを特徴としたもの（例えば、特許文献１参照。）や、合成樹脂、添加剤を配合し、トルエン、キシレン等の刺激臭〜悪臭のある溶剤成分を含有する油性溶剤を用いた木材用塗料組成物において、溶剤成分としてリモネンが該組成物の全重量中５重量％以上（好ましくは５〜３０重量％）配合されてなるものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
また、リグノセルロースについて、脱ヘミセルロース処理をなすことにより、変色原因であるヘミセルロースやリグニンおよび抽出成分の一部を除去または減少させ、リグノセルロースの耐候性を向上させる。さらに、脱ヘミセルロース処理をなすことにより、紫外線吸収剤や紫外線安定化剤等の抗紫外線材とリグノセルロース材とのグラフト重合反応を促進させる方法がある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
しかし、これらの木材保護塗料による木質材料の保護方法は、顔料や染料等の着色剤を使用するものにあっては、保護したい木質材料の木目や色調等の外観が木質材料本来の外観と大きく異なってしまうという課題があった。また、透明な木材保護塗料を使用する方法にあっては、長期にわたり屋外で曝露すると、経時的に塗膜が劣化して剥離する等の外観に急激な変化が生ずるという課題があった。リグノセルロースについて、脱ヘミセルロース処理をなすことにより、変色原因であるヘミセルロースやリグニンおよび抽出成分の一部を除去または減少させ、リグノセルロースの耐候性を向上させる。さらに、脱ヘミセルロース処理をなすことにより、紫外線吸収剤や紫外線安定化剤等の抗紫外線材とリグノセルロース材とのグラフト重合反応を促進させる方法にあっては製造工程が複雑で特殊な設備を必要とするという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１４５９０９号公報
【特許文献２】特開２００９−１６７３１０号公報
【特許文献３】特開２００２−２８３３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする課題は、建築物等に用いられる木質材料であって、該木質材料の木目や色調等の外観の大きな変化を伴わず長期にわたって自然な劣化をさせる木質材料の簡易な保護方法を提供する点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、屋外で使用される木質材料であって、該木質材料の表面に紫外線吸収剤及び光安定化剤を含有し結合材を含有しない木材表面保護剤を塗付した後に、撥水剤を塗付して乾燥させることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の屋外用木質材料の保護方法によれば、塗付・乾燥という簡易な方法により、保護したい木質材料の外観の大きな変化を伴わず長期にわたって自然な劣化をさせることができるという利点がある。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の屋外用木質材料の保護方法は、該木質材料の表面に紫外線吸収剤及び光安定化剤を含有し結合材を含有しない木材表面保護剤を塗付した後に、撥水剤を塗付して乾燥させることにより行われる。
【００１０】
前記木質材料はスギ、カラマツ、ヒノキ、イチイ等の針葉樹やサクラ、ケヤキ、ブナ、クヌギ、ナラ等の広葉樹をそのまま使用するものばかりでなく、これらの天然木を工業的に加工した合板、単板積層板（ＬＶＬ）、集成材、直交集成板（クロス・ラミネイティド・ティンバー、ＣＬＴ）等を含む。
【００１１】
前記木材表面保護剤は紫外線吸収剤及び光安定化剤を含有しており、かつ結合材を含有しないことが必要である。
【００１２】
前記木材表面保護剤は木質材料の表面に塗付することが必要である。
【００１３】
前記紫外線吸収剤は、２-（２‘−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、２−（２‘-ヒドロキシ−３’−ｔｅｒｔ−ブチル−５‘−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３‘，５’−ジ−ｔｅｒｔ−アミルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２‘−ヒドロキシ−５’−ｔｅｒｔ−オクチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２，２‘−メチレンビス［６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−ｔｅｒｔ−オクチルフェノール］、６−（２−ベンゾトリアゾリル）−４−ｔｅｒｔ−オクチル−６’−ｔｅｒｔ−ブチル−４‘−メチル−２,２’−メチレンビスフェノール、２−（２Ｈ−ベンソトリアゾール−２−イル）−４，６−ビス（１−メチル−１−フェニルエチル）フェノール、２，２‘−メチレンビス［６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノール］、２−メチレンビス［６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノール］、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−ｐ−クレゾール、２−（５−クロロ−２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール等のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５−［２−（２−エチルヘキサノイロキシ)エトキシ]フェノール、２，４，６−トリス（２−ヒドロキシ−４−ヘキシロキシ−３−メチルフェニル）−１,３,５−トリアジン等のトリアジン系紫外線吸収剤、［２−ヒドロキシ−４−（オクチロキシ）フェニル］（フェニル）メタノン等のベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤、酸化鉄、酸化チタン等が挙げられる。これらはそのまま用いても良いし、水、アルコール、有機溶剤等で希釈して用いても良い。これらのうち、油溶性の紫外線吸収剤を用いることが好ましく、トリアジン系紫外線吸収剤を用いることがより好ましく、２−（４，６−ビス（２，４ジメチルフェニル）−１,３,５−トリアジン−２−イル）−５−ヒドロキシフェニル，トオキシラン「（Ｃ１０−Ｃ１６主としてＣ１２−Ｃ１３アルキルオキシ)メチル]オキシランとの反応生成物、ベンゼンプロパン酸・３−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−５−（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシ・Ｃ７−９側鎖及び直鎖アルキルエステル、２，４，６−トリス（２−ヒドロキシ−４−ヘキシロキシ−３−メチルフェニル）−１,３,５−トリアジンを用いることが最も好ましい。特に２−（４，６−ビス（２，４ジメチルフェニル）−１,３,５−トリアジン−２−イル）−５−ヒドロキシフェニル，トオキシラン「（Ｃ１０−Ｃ１６主としてＣ１２−Ｃ１３アルキルオキシ)メチル]オキシランとの反応生成物及びベンゼンプロパン酸・３−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−５−（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシ・Ｃ７−９側鎖及び直鎖アルキルエステルは無色透明であるため、木材に塗付した際の外観変化が最も小さい。
【００１４】
前記光安定化剤としては例えば、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート、テトラキス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）  ブタン−１，２，３，４−テトラカルボキシレート、テトラキス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル) ブタン−１,２,３,４−テトラカルボキシレート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル) セバケート、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル) セバケート、ビス（１−ウンデカノキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル)カルボネート、１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジルメタクリレート、２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジルメタクリレート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）［［３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシフェニル］メチル］ブチルマロネート等のヒンダードアミン系光安定剤等が挙げられる。これらはそのまま用いても良いし、水、アルコール、有機溶剤等で希釈して用いても良い。これらのうち、油溶性の光安定化剤を用いることが好ましく、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート、メチル１，２，２，６，６−ペンタメチル-4-ピペリジルセバケート等のセバケートヒンダードアミン系光安定剤を用いることがより好ましい。
【００１５】
前記紫外線吸収剤及び光安定化剤は併用して用いることが必要である。紫外線吸収剤と光安定化剤を併用することにより木質材料の木目や色調等の外観の変化を抑制することができる。
【００１６】
前記紫外線吸収剤及び光安定化剤はアルコール中に溶解することが好ましい。紫外線吸収剤及び光安定化剤をアルコール中に溶解することにより、紫外線吸収剤及び光安定化剤を木質材料の表面により深く浸透させることができる。
【００１７】
前記紫外線吸収剤の塗付量は好ましくは２〜５０ｇ／ｍ２であり、より好ましくは３〜２５ｇ／ｍ２であり、最も好ましくは５〜２０ｇ／ｍ２である。
【００１８】
前記光安定化剤の塗付量は好ましくは０．２〜２０ｇ／ｍ２であり、より好ましくは１．５〜１５ｇ／ｍ２であり、最も好ましくは５〜１０ｇ／ｍ２である。
【００１９】
前記紫外線吸収剤と光安定化剤とは混合して用いることが好ましい。両者を混合して用いることにより単独で別々に塗付した場合に比べて屋外耐久性（耐変色性）に優れる。
【００２０】
前記光安定化剤１００質量部に対する紫外線吸収剤の混合比は好ましくは３００質量部以上、より好ましくは５００質量部以上、最も好ましくは、８００質量部以上である。紫外線吸収剤及び光安定化剤の塗付量よりも紫外線吸収剤と光安定化剤との混合比の方が木質材料の屋外耐久性（特に色調の変化）に及ぼす影響は大きく、前記の比率で混合したときに最も屋外耐久性に優れる。
【００２１】
前記紫外線吸収剤及び光安定化剤の合計１００質量部に対するアルコールは好ましくは２０〜５００質量部であり、より好ましくは５０〜３００質量部であり、最も好ましくは８０〜２００質量部である。
【００２２】
前記アルコールは炭素数１〜５であることが好ましく、１〜３であることがより好ましい。炭素数１〜５のアルコールとしては例えば、メタノール（炭素数１）、エタノール、エチレングリコール（炭素数２）、プロパノール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール（炭素数３）、ブタノール（炭素数４）、ペンタノール（炭素数５）等が挙げられる。アルコールの炭素数が１〜５であることにより紫外線吸収剤及び光安定化剤を木材表面に深く浸透させることができる。また、前記アルコールは水で希釈して用いても良い。
【００２３】
前記結合材は紫外線吸収剤及び光安定化剤を木質材料表面に固着させるためのものであり、例えば、合成樹脂、グラフト重合を生じさせるモノマー等が挙げられる。本発明は前記結合材を含有しないことが必要である。
【００２４】
前記撥水剤を塗付することにより、木質材料への水の浸入を抑制し、該木質材料のひび割れや変形を抑制することができる。
【００２５】
前記撥水剤は紫外線吸収剤及び光安定化剤を木質材料の表面に塗付した後に、塗付されることが必要である。このように構成することにより、紫外線吸収剤及び光安定化剤の水（例えば雨水等）による溶出を抑制することができるため、木質材料の長期耐久性（特に耐変色性）に優れる。
【００２６】
前記撥水剤はシリコーン樹脂等のシリコーン系撥水剤、シランモノマー、シランダイマー等のシラン系撥水剤、フッ素樹脂などのフッ素系撥水剤等が挙げられる。これらのうち、フッ素系撥水剤を用いることが好ましく、パーフロロアルキル基を有するフッ素系撥水剤を用いることがより好ましい。これらはそのまま用いても良いし、水やアルコール、有機溶剤等で希釈あるいは乳化して用いても良い。パーフロロアルキル基を有するフッ素系撥水剤の例を[化１]に示す。
【００２７】
【化１】
2018176500.tif 000002
ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３はアルキル基、Ｃ６Ｆ１３はパーフルオロアルキル基、Ｘ，Ｙは非フッ素側鎖である。パーフルオロ基の炭素数及びフッ素数は任意である。
【００２８】
前記パーフルオロアルキル基はアルキル基の水素の一部または全部をフッ素で置き換えたアルキル基をいう。これらのうち、アルキル基の水素全部をフッ素で置き換えたアルキル基であることが好ましく、アルキル基の炭素数が２〜１０であることがより好ましく、アルキル基の炭素数が５〜８であることが最も好ましい。
【００２９】
前記パーフルオロアルキル基を有するモノマー単位以外の部分は（メタ）アクリル骨格であることが好ましい。パーフルオロアルキル基を有するモノマー単位以外の部分は（メタ）アクリル骨格であることにより耐候性に優れる。
【００３０】
前記撥水剤の塗付量は不揮発分換算で好ましくは１〜５０ｇ／ｍ２であり、より好ましくは２〜３５ｇ／ｍ２であり、最も好ましくは５〜１５ｇ／ｍ２である。
【００３１】
前記撥水剤を塗付した後に親水化剤を塗付しても良い。このように構成することにより、屋外で使用された場合に木質材料の表面に付着した汚れが雨水によって流されやすくなるため、耐汚染性に優れる。
【００３２】
前記親水化剤は任意に用いることができる。例えば、コロイダルシリカ溶液、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム等のケイ酸化合物、アルコキシシリケート、第四級アンモニウム塩、第四級アンモニウム塩含有ポリマー等が挙げられる。
【００３３】
前記親水化剤は水溶液の形態で用いることが好ましい。水溶液の形態で用いることにより、木材表面に塗付されている紫外線吸収剤及び光安定化剤を溶解流出させることなく表面を親水化することができる。
【００３４】
以上のように構成された紫外線吸収剤、光安定化剤及び撥水剤は以下のように用いられる。
始めに、紫外線吸収剤としての２，４，６−トリス（２−ヒドロキシ−４−ヘキシロキシ−３−メチルフェニル）−１,３,５−トリアジンと、光安定化剤としてのビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート、メチル１，２，２，６，６−ペンタメチル-4-ピペリジルセバケートとを紫外線吸収剤１５０質量部、光安定化剤１００質量部の比率でアルコールとしてのイソプロピルアルコール４００質量部中に溶解させ、木材表面保護剤としての紫外線吸収剤・光安定化剤混合溶液とする。
【００３５】
続いて、前記木材表面保護剤を木質材料としての幅２００ｍｍ、長さ１０００ｍｍ、厚さ２０ｍｍのスギ製材の表面に塗付量４４ｇ／ｍ２で塗付し、１６時間室温で放置して乾燥させた後に、撥水剤としてのパーフロロアルキル基を有するフッ素系撥水剤（アルキル基の炭素数６、フッ素数１３、パーフロロアルキル基以外はアクリル骨格及びメタクリル骨格）を水に乳化した乳化液（不揮発分４０％）を塗付量１００ｇ／ｍ２で塗付して乾燥させる。
【００３６】
前記木質材料はスギに限らず、任意に設定することができる。例えばスギ、カラマツ、ヒノキ、イチイ等の針葉樹やサクラ、ケヤキ、ブナ、クヌギ、ナラ等の広葉樹等が挙げられる。
【００３７】
前記木質材料は製剤に限らず任意に設定することができる。例えば、合板、単板積層板（ＬＶＬ）、集成材、直交集成板（クロス・ラミネイティド・ティンバー、ＣＬＴ）等が挙げられる。
【００３８】
前記乾燥は自然乾燥でも良いし、熱風や遠赤外線などを用いた強制乾燥でも良い。
【００３９】
前記木材表面保護剤には通常の塗料に用いる添加剤を用いることができる。例えば、防腐剤、消泡剤、ｐＨ調整剤、凍結防止剤、防藻剤、増粘剤等が挙げられる。
【００４０】
前記撥水剤はそのまま用いても良いし、アルコールや有機溶剤で溶解させて用いても良いし、水等に乳化して塗付しても良い。
【００４１】
以上のようにして表面処理された乾燥させたスギ製材は建築物の外壁として用いられる。
【００４２】
前記木質材料としてのスギ製材は建築物の外壁以外にも風雨や日光にさらされる環境であれば、本発明の効果を有する。例えば、ウッドデッキ、柱材、梁材、軒材、縁側材、こけら葺き、とくさ葺き、とち葺き等の屋根材、カーポート、塀、窓枠、サッシ、柵、看板等の建築材料、橋梁等の土木材料、屋外競技場やキャンプ場などの野外で使用される椅子、机等の家具、自動車や電車等の車両の内外装、電柱、靴、鞄、眼鏡等が挙げられる。また、内装であっても日光と水の影響を受ける部位であれば任意に用いることができる。例えば、床（特に窓際）、内壁、ブラインド等が挙げられる。
【００４３】
以上のようにして構成された木質材料としてのスギ製材は、特殊な設備がなくとも建築現場で塗装することにより製造することができ、建築物の外壁材として使用されても木目や色調等の急激な外観の変化を伴わず、吸水によるひび割れが少なく、長期にわたってゆっくりと劣化させることができる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例と比較例を挙げて本発明を説明する。試験は５０ｍｍ×１５０ｍｍ×厚さ１０ｍｍのスギ製材の表面に木材表面保護剤を塗付し、常温１６時間放置した後に撥水剤を塗付して常温でさらに１６時間放置して試験体とした。続いて試験体をＪＩＳ  Ｋ５６００−７−６：２００２に規定されている塗料一般試験方法−第７部：塗膜の長期耐久性−第６節：屋外暴露耐候性に準拠して、水平面に対して４５度の角度で地面から４５ｃｍの高さに設置して南面に向け６ヶ月間及び１８ヶ月間屋外で曝露した。曝露場所は岐阜県岐阜市である。評価は未曝露の試験体と外観を比較することにより行い、外観の変化がほとんどないものを◎、灰化には至っていないが外観変化があるものを○、やや色調の変化があるもの及び塗膜の浮きが生じているものを△、外観が灰化しているもの及び塗膜がはがれているものを×とした。また、１８ヶ月間の屋外曝露が終了した試験体について、同じ仕様で再塗装を行って塗り替え適性を評価した。塗り替えが容易で外観変化が小さいものを〇、塗り替えは容易だが外観変化が生じたものを△、塗り替え時に旧塗膜の剥離が必要であったものを×とした。試験に使用した木材表面保護剤、撥水剤、親水化剤の組成及び試験の結果を表１に示す。
【００４５】
なお、表中でＵＶＡ／ＨＡＬＳとあるのは紫外線吸収剤の質量をヒンダードアミン系光安定化剤の質量で割った質量比を示す。また、表中で紫外線吸収剤Ａは２-（４，６−ビス（２，４−ジメチルフェニル）−１,３,５−トリアジン−２−イル）−５−ヒドロキシフェニル，トオキシラン「（Ｃ１０−Ｃ１６主としてＣ１２−Ｃ１３アルキルオキシ)メチル]オキシランとの反応生成物であり、紫外線吸収剤Ｂはベンゼンプロパン酸・３−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−５−（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシ・Ｃ７−９側鎖及び直鎖アルキルエステルであり、紫外線吸収剤Ｃは２−（２，４−ジヒドロキシフェニル）−４，６−ビス−（２，４−ジメチルフェニル）−１，３，５−トリアジンと（２−エチルヘキシル)−グリシド酸エステルの反応生成物であり、光安定化剤Ａはビス（１，２，２，６，６−ぺンタメチル−４−ピぺリジル）セバケートであり、光安定化剤Ｂはデカン二酸ビス（２，２，６，６−テトラメチル−１−（オクチルオキシ）−４−ピペリジニル）エステル、１，１−ジメチルエチルヒドロペルオキシドとオクタンの反応生成物である。
【００４６】
【表１】
2018176500.tif 000003