技術研究報告第 47 号 2021.11

戸田建設株式会社

国産木材利用促進を目的とした塗装仕様の屋外暴露試験
OUTDOOR EXPOSURE TEST OF COATING SPECIFICATIONS AIMED AT PROMOTING THE USE OF DOMESTIC WOOD

山 本 拓 弥*1, 櫻 田 将 至*2，増 田 直 之*3，
栗 木 茂*4，大 塚 洋 之*5，市 川 菜奈絵*1
Takuya YAMAMOTO , Masashi SAKURADA , Naoyuki MASUDA ,Shigeru KURIKI , Hiroyuki OTSUKA , Nanae ICHIKAWA

In Japan, the use of domestic timber is being promoted from the viewpoint of sustainability such as decarbonization, in addition to national land conservation and forestry
regeneration. For the purpose of helping to promote the use of wood as a building material, we made a prototype of coating specifications that make use of the texture of the woodsubstrate. The durability of Sugi lumber with various coating specifications including prototypes was evaluated by an outdoor exposure test for about two years, and the following
results were obtained.
1) Before exposure, the prototype had initial measurements closer to the original substrate of wood than the reference product for comparison,and there was a possibility that the coating did not impair the texture of the substrate.
2) Regarding the color difference, the prototype was smaller than the reference product 810 days after the start of exposure3) Regarding glossiness, the prototype had a higher retention rate than the reference product 810 days after the start of exposure.
Keywords : Lumber, Coating Specification, Outdoor Exposure, Texture, Glossiness, Color
木材，塗装仕様，屋外暴露，風合い，光沢，色

1. はじめに仕様によっては色や光沢の大きな変化や木目の隠蔽を生じ，木材のもつ「風合い」が損なわれる場合がある．

現在，我が国において戦後に政策として植林されたスギやヒノキなどの針葉樹が利用時期を迎えていることに加え，国土保全やそこで，筆者らは建築物におけるスギやヒノキなどの国産木材林業再生といった観点から，国産木材の利用が推進されている．

利用促進の一助となるよう，「風合い」を損なわず耐候性の向上が2010 年には「公共建築物等における木材の利用の促進に関する法できる透明（クリヤー）塗装仕様を試作し，その性能試験を実施

律」が公布・施行され，公共建築物の木造・木質化を推進する方

し，結果を報告している 2)~4)．本稿では，屋外暴露試験に関して得針などが示された．同法の施行より 10 年以上経過し，新築されるられた結果について報告する．

低層の公共建築物のうち 3割弱が木造となるなどの成果が報告された 1)．また，同法に関しては，2021 年に名称が「脱炭素社会の実現

2. 試験計画に資する等のための建築物等における木材の利用に関する法律」

2.1 塗装仕様
表１に塗装仕様を示す．試験対象の塗装仕様は A～F の 6 種とし，に改められ，方針の対象が公共建築物のみならず建築物一般に拡大される．これまで林業再生や国土保全の観点から醸成された木種類を無塗装と試作品，比較品とした．以下，試作品および比較材利用推進の機運は，脱炭素や持続可能性といった社会的目標の品について説明する．

実現のためにも，さらに広範に波及するものと思われる．

試作品は外装材の塗替え用として実績のある一液水系シリコン

近況として国内外の影響により供給や価格などに変動があるもクリヤー塗料を基本として検討し，粒径の異なる艶消し顔料を併のの，上記の背景より建築物に木質建材が採用される例はさらに用し配合した．これは，防眩性透明塗料において，粒径の異なる増加すると考えられる．

艶消し剤を併用することで，塗膜下の色や模様が視認しやすくな

古くから建築材料として利用される木材は，軽量や断熱，調湿る報告があったためである 5)．塗装後の色差や光沢，外観検査よりなどの特性のほか，木目や木理といった外観のもつ風合いが好ま配合を決定した 2)．さらに屋外環境での耐久性向上のため紫外線吸れるため採用される例が少なくない．他方で，他の建築材料と比収剤と光安定剤を配合したものを仕様 B とした．また，顔料の添較して，紫外線や水分，微生物，衝撃荷重などの劣化因子に鋭敏

加は耐候性向上に大きく寄与するため，Bに着色剤として顔料分散で外観は変化しやすい．そのため，木材を建築物に用いる場合，体を添加し仕様 Cとし試験に供した．

内外装を問わず，保護の目的で塗装が施されるのが一般であるが，*1 戸田建設（株）技術開発センター 修士（工学）Technology Development Center, TODACORPORATION, M.Eng.

*2 大日本塗料（株）建築塗料事業部 博士（工学）Decorative Coating Dept ., Dai Nippon Toryo., Dr .Eng.

*3 大日本塗料（株）建築塗料事業部 修士（工学）Decorative Coating Dept ., Dai Nippon Toryo., M.Eng.

*4 戸田建設（株）技術開発センター

Technology Development Center, TODACORPORATION*5 戸田建設（株）技術研究センター 修士（理学）Technology Development Center, TODACORPORATION, M.Sc.

9-1

国産木材利用推進を目的とした塗装仕様の屋外暴露試験

表１ 塗装仕様記号種類概要A

無塗装

無塗装

B

一液水性シリコン樹塗クリヤー塗料
試作品（艶消し顔料配合）

C

B＋着色剤

D

ウレタン樹脂クリヤー塗料

E

比較品

F

木材保護塗料含浸形

表２ 試験概要

表３ 測定項目期間

2019年 2月～2021年 6月

試験地

茨城県つくば市

方位・角度

南向き・45°

測定項目

色光沢測定値

L*，a*，b*（CIE 1976）

20，60，85°
鏡面光沢度

使用機器

分光色差計
NF333

光沢度計
PG-01

（日本電色工業製）（日本電色工業製）

初期（暴露前），経過 7，
測定時期

14，30，60，90，180，360，440，650，810日

木材保護塗料含浸形
測定項目

色，光沢

比較品に関しては，内装の木質床に一般に用いられるウレタン

100
90

樹脂クリヤーを仕様 Dとし，日本建築学会材料規格「JASS 18 M-307

17

木材保護塗料」に規定される塗料のうち含浸形で，無色透明に近アルミ板(t0.8mm)

いことを謳う 2製品をそれぞれ仕様 E，Fとして試験に供した．

試験体
エポキシ樹脂300230

2.2 試験体

色測定点例（早材）

試験体概要を図１に示す．ペーパー240 番まで研磨した寸法 230

光沢度測定点×90×17mm のスギ板目材（栃木県八溝産）を素地とし，表１の塗晩材
早材装仕様を施工し試験体とした．試験体は，エポキシ樹脂を用いて繊維方向

寸法 300×100mm 厚み 0.8mm のアルミ板に貼り付け，また木口と側繊維直行（接線）方向面をふさいだ．試験体は仕様ごとに 3体作製した．

図１ 試験体概要(単位:mm)

2.3 試験方法
表２に試験概要を示した．屋外暴露試験として，2019年 2月から2021年 6月まで，南に向いた架台に，アルミ板を治具で固定する形で試験体を角度 45度で取り付けた．架台は階数２の既存建物 RFに位置し，背後に樹木があり南方 10m 程度の距離で道路に面した（写真１）．
表３に測定項目を示した．測定項目は色および光沢とした．暴露開始から所定日数ごとに試験体を架台から取り外し，洗浄を行わず実験室にて測定を行った．
色の測定値として，分光色差計 NF333（日本電色工業製）を用いて L*，a*，b*（CIE 1976）を取得した．範囲の大きさはφ8mm，測写真１ 試験外観

定条件は D65 光源を用い視野角 2°とした．測定点については，試験体ごと早材部定位 3点（図１）とし，試験前に試験体同寸法の厚紙に測定子の形状に沿って切り抜き作製したガイドを用いて管理した（写真２）．評価にあたっては，測定値から初期値を減じた∆L*，∆a*，∆b*のほか，これらのユークリッド距離で定義される色差（∆E*ab）について，仕様ごとの平均を算出した．ここで，∆L*，∆a*，∆b*は下記のような変化を表す．
∆L* 正：明方向 負：暗方向∆a* 正：赤方向 負：緑方向

写真２ 色測定外観∆b* 正：黄方向 負：青方向

光源

光沢の測定値として，JIS5600-4-7に準拠し，光沢度計PG01（日本受光器20°

電色工業製）を用いて 20，60，85°鏡面光沢度を取得した．鏡面60°

光沢度は，規定された光源および受光器の角度（20，60，85°）にて鏡面（正反射）方向に対象物から反射する光束と，屈折率 1.56785°のガラスから鏡面方向に反射する光束（各角度で 100とされる）の比として定義される（図２）．

図２ 鏡面光沢度測定の幾何条件

9-2

技術研究報告第 47 号 2021.11

戸田建設株式会社

表４ 各仕様の初期測定値および無塗装（仕様 A）との比較

無塗装（仕様 A）との比較
色

初期値
色

記号
L*a*

光沢b*

20°

60°

85°

∆L*

∆a*

∆b*

∆E*ab

光沢∆20°

∆60°

∆85°

A

77.4

2.7

20.5

1.5

4.9

1.5-------

B

73.6

3.0

26.1

1.47.3

3.1-3.80.25.6

6.7

-0.1

2.3

1.6

C

54.2

14.3

30.1

0.8

5.0

2.3

-23.2

11.6

9.6

27.7

-0.6

0.1

0.8

D

68.4

5.0

23.8

2.9

17.0

19.3

-9.0

2.3

3.3

9.9

1.5

12.0

17.8

E

73.0

4.0

31.8

1.1

5.2

3.3

-4.4

1.2

11.3

12.2

-0.3

0.3

1.9

F

66.4

4.9

29.6

2.3

13.8

17.4

-10.9

2.2

9.1

14.4

0.9

8.8

16.0

C

DEF

A

20

∆L*

10B

20

∆a*

1020

000-10-10-10-20-20-20-30-30-30-40

770

700-40770∆b*

10700-40770700

経過日数(day)

図３ 試験中の∆L*，∆a*，∆b*の変化

顔料など塗膜の成分に影響を受けたものと思われる．一方，仕様D，本実験において，試験体の光沢測定は繊維直行（接線）方向について行い，測定点は試験体ごと上中下 3 点とした（図１）．評価

F では，角度が大きい幾何条件となるほど鏡面光沢度は大きくなり，にあたって，測定値自体のほか，60°における値について初期値∆20，60，85°も比較的大きく，無塗装（仕様 A）と特性が異なっに対する百分率である Gr（光沢保持率）を，仕様ごとに平均し算た．スギ以外を素地とした塗装木材においても，以上のような幾出した．

何条件による光沢の差異は他でも報告 6),7)されており，「風合い」評価に用いることができる可能性がある．

3. 試験結果と考察

今回測定した色と光沢の値は，それのみが「風合い」の評価へ

3.1 初期測定値影響するとは限らないものの，基本的な外観特性であるため無塗表４に各仕様の初期測定値および無塗装（仕様A）との比較を示

装（仕様A）との差が大きいことは素地の「風合い」を損ねる方向

す．表には，各仕様の初期測定値を左に示し，これらのうち仕様Bへ働くものと考えられる．例えば，光沢に関し，木質床材（塗装～F の値について無塗装（仕様 A）と比較した結果を右に示した．

品）を対象とした印象評価 8)では，60 度鏡面光沢度の増大は，「木比較では，色については無塗装（仕様 A）のと∆L*，∆a*，∆b*およ目がぼんやりした」「のっぺりとした」「人工的な」といった印象び∆E*ab，光沢については仕様 B～F の初期測定値から無塗装（仕様を与えやすいことが報告されている．すなわち，無塗装との比較A）の初期値を減じ，幾何条件ごとに∆20，60，85°とし示した．

で考えると，色差では試作品である仕様B，鏡面光沢度では試作品
仕様 B，C および比較品の仕様 E については塗装による影響が少な

色に関してみると，仕様 C では着色剤が添加されているため，く，素地の「風合い」を損ねていないと考えることができる．

程度が異なるが，いずれの塗装仕様においても，無塗装（仕様A）と比較したとき∆L*が負方向に，∆a*，∆b*が正方向となった．すな
わち，塗装を施されることで試験体の色は暗色かつ黄赤味に変化

3.2 色の変化

するといえる．∆E*ab についてみると，試作品である仕様 B で最小

図３に試験中の∆L*，∆a*，∆b*の変化を示す．試験開始初期に変化が大きかったため，横軸の経過日数は対数とし，経過 7 日（1 週）であった．

から 70日（10週），700 日（100週）を目盛に示した．

光沢に関しては，無塗装（仕様A）では，いずれも低い値である
ものの幾何条件60°にて他の条件より大きくなった．また，仕様B，全体を概観すると下記の通りとなった．

C，E においても，幾何条件よる光沢度は無塗装（仕様 A）と同傾

向となり，∆20，60，85°も小さかった．一般的に角度が大きいほ∆L*と∆b*で，∆a*と比較して値の変化が大きかった．
経過 7 日という初期の時点で，無塗装（仕様 A）と仕様 D

ど鏡面光沢度は大きくなるといわれるが，無塗装（仕様A）では細で∆L*が負方向に，∆b*が正方向に変化した．その他の仕様

胞や木理に起因する粗さ，仕様 B，C，F では粗さのほかに艶消し

では経過 7 日で逆方向に変化した．

9-3

国産木材利用推進を目的とした塗装仕様の屋外暴露試験

∆L*は試験期間を通して負方向に，∆a*と∆b*は正方向に変化較品である仕様 D，E と比較して程度が小さく，変化方向が逆になしたのち逆方向（負方向）に変化した．

る時期も遅かった．これは，主に各仕様の塗膜の組成や成分に起因すると思われる．仕様 D は内装用で紫外線吸収剤や光安定剤を各値の推移から，本試験ではいずれの仕様においても主に明暗や黄味が変動したといえる．∆L*の負方向への変化は，試験を通し配合していないため，無塗装（仕様 A）と同程度まで∆b*が正方向た汚れの付着やカビなどの生物劣化と推測される．∆b*の変化につに変化（黄変）したものと考えられる．また，経過 7日までに生じいて，正方向は日射による素地と塗膜の黄変，負方向は試験初期た変化で，仕様 D のみ無塗装（仕様 A）と同傾向であったが，こを除き雨水などによる素地着色成分の流出と考えられた．

れも紫外線吸収剤や光安定剤の有無によるものと思われた．

試作品および比較品は，無塗装（仕様A）と比較して，各値の変図４に試験中の∆E*ab の変化を示す．試験 810 日の時点で∆E*ab は化の程度が小さく，∆a*と∆b*の変化が逆転するまでの時間が遅かっ

小さい順で仕様 C，B，F，E，D，A となり，試作品（仕様 B，C）た．すなわち，いずれの塗装仕様も，変色は無塗装とおおむね同では他の仕様より小さくなった．

傾向だが，変化を抑制かつ遅延する効果があるといえる．
∆L*の負方向の変化について比較すると，それぞれ程度が異なり，3.3 光沢の変化

試作品と比較して比較品は早期に変化した．仕様ごとに汚れやす図５に試験中の幾何条件による光沢度の変化を示す．無塗装

さや防カビ性能が異なる可能性があり，試作品（仕様 B，C）で優（仕様 A）については，いずれの幾何条件においても経過 180 日まれる可能性がある．

で増加した後，減少した．幾何条件による光沢が無塗装（仕様A）∆b*の変化について比較すると，仕様ごとに変化の程度と正負がと近かった仕様に関して，試作品（仕様 B，C）においては，幾何逆転する時期が異なった．試作品（仕様 B，C）の∆b*の変化は，比条件 20°で経過 450 日に増加，85°で経過 30～450 日まで微増がみ

45250∆E * ab

4035A30D2520E15F10B

50200400600CED100FA5008000200

経過日数（day）

30day20A

鏡面光沢度60day180day270day360day

450dayB1510555206085D150200206085E152010105552060850810day206085

幾何条件(°)

図５ 各仕様の幾何条件による鏡面光沢度の変化

9-4C2060085F15100660day

151020800

20100600

図６ 試験中の Gr の変化

2015400経過日数（day）

図４ 試験中の∆E*ab の変化

0day

B150C0Gr(%)

200206085

技術研究報告第 47 号 2021.11

戸田建設株式会社

られるものの，変化が少なかった．仕様Eでは無塗装（仕様 A）と4.2 今後の課題ほぼ同様であった．他方で幾何条件による光沢が無塗装（仕様A）

試作品について，比較品より小さかったものの，色差が 360 日以と異なった仕様 D，F に関しては，角度が大きいほど光沢の減少が降に大きく変化した．これは，主に素地の着色成分の流出よるも大きく，仕様 D に関しては経過 360 日から 85°の光沢が 60°を下のと考えられる．そのため，素地に対して下塗りなどを行うこと回り，初期の無塗装（仕様 A）に近い値となった．

により経過 1年以降の着色成分流出防止あるいは定期的な塗装改修

図６に試験中の Gr（光沢保持率）の変化を示す．試験 810 日のによる維持管理に関して検討の必要があるものと思われる．また，時点で Gr は高い順で仕様 B，C，E，D，F，A となり，試作品（仕「風合い」について測定値との対応を調査するため印象評価を行様 B，C）では他の仕様より高くなった．

う必要がある．
参考文献

4．総括
4.1 得られた知見
本稿では，国産木材活用推進の一助となることを目的とし試作した木材の「風合い」を損なわない塗装仕様について，性能評価の一環として屋外暴露試験を結果 810日まで実施した結果を示した．
試作した塗装仕様について下記の結果を得た．
1） 暴露前，試作品は比較品より素地に近い初期測定値を有し，塗装により素地の風合いを損ねていない可能性があった．
2） 色差に関して，暴露経過810日まで試作品は比較品より小さい値となった．
3） 光沢に関して，暴露経過810日まで試作品は比較品より保持率が高かった．

9-5

1) “第 3 章 第 2 節 木材利用の動向”．令和 2 年度 森林・林業白書．林野庁.p.171-196 .https://www.rinya.maff.go.jp/j/kikaku/hakusyo/R2hakusyo/zenbun.html(参照 2021年 7月 1日)2) 増田 ほか，国産木材利用促進を目的とした塗装仕様の評価その１，日
本建築学会大会学術講演会梗概集，p.703-704，（2020.09）
3) 山本 ほか，国産木材利用促進を目的とした塗装仕様の評価その２，日
本建築学会大会学術講演会梗概集，p.705-706，（2020.09）
4) 市川 ほか，建築物外装への使用を想定した木部用塗料の屋外ばく露試験その１，第 71回日本木材学会大会（東京大会）研究発表要旨集（2021）
5) 日本塗料工業会編：塗料の機能性, p.65-69,(2018)6) Emilia-Adela Salca , Glossiness Evaluation of Coated Wood Surface as Function of Varnish
Type and Exposure to Different Conditions, Coatings 2021, 11, p.558 7) Pavlo Bekhta :, Gloss of thermally densified alder (Alnus glutinosa Gaertn.).beech(Fagussylvarica L.),birch(Betula verrucose Ehrh.),and pine (Pinus sylvestris L.) wood veneers, Eur . J .
Wood Prod. (2014), 72,p.799-808
8) 齋藤 ほか，画像解析による木質床材の外観評価，パナソニック技報，Vol.62，No.1，p56-61，(2016.5)