東急建設技術研究所報 No. 44

U.D.C691.11 U.D.C674.07 U.D.C667.6

木仕上げ外装用塗布型表面保護材の耐候性についての研究
義幸 ＊

成瀬

要

約：

石川直輝 ＊

木仕上げによる外装は，木目の持つ独特の風合いもあり古くから愛されている。今回，屋外暴露法による耐候性試験を実施し，塗布材による木下地の保護性能を評価した。暴露試験により，塗布材の塗布されていない供試
体では，暴露 3ヶ月程度で，松・杉ともに暴露面の灰黒色化，ひび割れ・反り等の外観の劣化に加え，表面接触角の低下，吸水量の増加が顕著に認められた。塗布材の塗布により木表面の劣化を抑制する効果が認められたが，供試体によっては塗布材を塗布した供試体においても，暴露による表面接触角の低下，吸水量の増加や暴露面のカビの繁殖・灰黒色化による色差の増加が認められ，塗布材ごとで保護性能に明確な差が認められた。

キーワード：

木仕上げ，外装，保護材，耐候性，耐久性，暴露試験目

1．はじめに

3．試験結果2．試験概要4．まとめ

次：

1．はじめに

表 1・表 2 にそれぞれ示す。なお，松下地については表 2

木仕上げによる外装は，木目の持つ独特の風合いもありに示した A〜G の全塗布材を，杉下地については塗布材

古くから愛されている。一方で，経年による変色や腐朽 1)

C・D・E・G を塗布し評価した。などを抑制し，良好な木仕上げを維持するためには，表面2.2に保護材を定期的に施すことが不可欠である。現在，多種屋外暴露法 3)による耐候性試験を実施し，塗布材による多様な木材用塗布型表面保護材（以下，塗布材と表記）が木下地の保護性能を評価した。屋外暴露条件を以下に列記

市販されており，それらの耐候性についても，いくつかのする。

2)

研究報告がされている 。

試験方法および評価方法･ 暴露方法：南面 45 傾斜暴露（写真 1）･ 試験場所：東急建設(株)技術研究所

著者らは，塗布材の中でも木目の風合いを活かす（木目実験棟屋上

北緯 35.33.27.5，東経 139.20.4.5の見える）仕様の製品を選別し，木仕上げの保護性能を屋･ 暴露期間：2017 年 7 月〜

外暴露試験により評価した。結果，屋外暴露 9ヶ月経過現

また，保護性能の評価は「外観変化」および「表面接触在までの外観変化や，色差などの各種測定結果において，いくつかの知見が得られてきている。本報では，各種塗布角測定」，「水張吸水試験」の 3 通りで行った。

材の屋外暴露法による各種性能評価試験の概要と，暴露 9(ヶ月経過現在までの外観目視結果，各種測定結果について･ 外観目視：表面汚れの変化，劣化事象など)外観変化報告する。
表12．試験概要
2.1

木下地および塗布材概要

木下地（300×120×30 mm）の 1 平面（木表）に，塗布材を塗布して供試体とした（塗布面以外はブチル系防水テープにて防水保護）。試験に用いた木下地および塗布材を，表2＊技術研究所

木材用塗布型表面保護材（塗布材）一覧

構工法・材料グループ

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木下地一覧

東急建設技術研究所報 No. 44･ 測 定 記 録：色 差 4)（コ ニ カ ミ ノ ル タ 製 CR‑400 使 用，D65 光源）･ 記録間隔：実施済み 0ヶ月，0.5ヶ月，1ヶ月，2ヶ月，3ヶ月， 4ヶ月，6ヶ月，9ヶ月()

表面接触角測定

供試体表面に蒸留水 2 μl を滴下し，15 秒後，水滴に平写真 1

行な位置より水滴の写真撮影を行い，画像処理により接触屋外暴露状況角を算出する。
･ 測定方法：水滴接触部画像より θ/2 法 5)にて算出

表3

暴露 9ヶ月までの外観変化･ 試験間隔：実施済み 0ヶ月，1ヶ月，3ヶ月，6ヶ月()

水張吸水試験

既往の表面吸水・透水試験方法 6)を参考に，暴露面に三角漏斗を接着させて 100 mm の高さで水を張り，6 時間後の吸水量を評価する。
※塗布材 G（造膜型）は除外･ 試験間隔：実施済み 0ヶ月，3ヶ月，6ヶ月
3．試験結果および考察
3.1

外観変化

暴露 9ヶ月までの外観変化を表 3 にまとめる。また，9ヶ月経過現在の外観を写真 2 に示す。
初期の木材の色変化の原因としては，淡色の木材は紫外線によって木材中のリグニンが光酸化反応し，キノン等の着色構造が形成されヤケ（黄色化）を起こす 7)。光酸化反応が進行すると，リグニンや木材抽出成分が低分子化し，雨水により溶出することで木材が白色化する。また，黒酵母菌等の微生物の繁殖，大気中の汚染物質の付着により灰色化する 8)。塗布材を施している供試体においても暴露により供試体表面が劣化し，ひび割れが発生した場合，ひび

写真 2割れ部の木材には塗布材が施されていない為，ひび割れ部

屋外暴露 9ヶ月経過現在の暴露試料外観からの吸水，変色，水分による微生物の繁殖を助長してしまう。

･ 塗布材 E：暴露開始より大きな変化はないが（小さな割

木下地・各種塗布材ごとの外観変化を以下に列記する。
3.1.1れあり），9ヶ月において斑点状の汚れが若干認められる。

木下地（試料 A）の外観変化･ 塗布材 F：3ヶ月以降，灰黒色化・ひび割れが進行し，6･ 暴露 0.5ヶ月経過時より暴露面の黄色味が濃くなった。

ヶ月以降，試料 A（無塗布）との外観上の差は小さい。

･ 0.5〜3ヶ月経過時まで暴露面の灰黒色化が進行した。

･ 塗布材 G：暴露 0.5ヶ月経過時に黄色化が認められ，2ヶ･ 暴露 0.5ヶ月経過時より暴露面に黒色の斑点がみられた。

月以降，暴露面端部に筋状の黒色汚れが，9ヶ月で塗膜･ 暴露 1ヶ月経過時より木の反り（幅反り）が生じた。の一部に割れが認められる。

（特に松で顕著）

塗布材 B，C，E はメーカー資料より防カビ剤を含有し･ 暴露 1ヶ月経過時より松表面に木目に沿って割れ（干割ており，防カビ剤の効果も暴露面の黒色化の低減に効果をれ：幅 0.2 mm 以上）が生じ始め，9ヶ月経過現在もひ発揮していると考えられる。

び割れの拡大・増加が進行している。

3.2

3.1.2

色差は，L ＊a ＊b ＊ 色空間に加え，L ＊C ＊h 色空間でも評

塗布材ごとの外観変化

色差測定結果･ 塗布材 B：暴露開始より変色は少ないが，2ヶ月以降 9ヶ価した。図 1 に暴露 9ヶ月までの色差（ΔE ＊ab）変化，図月まで暴露面の割れの幅の拡大・数の増加が認められる。

2 に松下地における塗布材ごとの暴露 9ヶ月までの明度･ 塗布材 C：暴露 0.5ヶ月経過時で黄色化が認められ，2ヶ（L ＊）・彩度（C ＊）変化例を示す。

月以降 9ヶ月まで暴露面の割れの幅の拡大・数の増加が･ 図 1 に示すように試料 A（無塗布）は松下地の方が杉下地より灰黒色化により色差（ΔE ＊ab）の変化が大き認められる。
･ 塗布材 D：変色・割れなど，試料 A（無塗布）とほぼく，劣化が大きくみられた。松よりも杉の方が無垢材で同様の変化を示し，6ヶ月以降，試料 A との差は認めら屋外に使用するには外観として好ましいと考えられる。
･ 塗布材 D は，松・杉下地とも試料 A とほぼ同様の ΔE ＊abれない。

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図1

図2

暴露 9ヶ月までの色差（ΔE ＊ab）変化

松下地における塗布材ごとの暴露 9ヶ月までの明度（L ＊）・彩度（C ＊）変化例

変化傾向を示す。ΔL ＊（明度差），ΔC ＊（彩度差）はいずれも大きく，松・杉とも暴露面の灰黒色化の進行が認められた。
･ 塗布材 B，C，E は暴露 1ヶ月において色差の変化があるが，2ヶ月目以降の色差の変化は小さくなった。塗布材 B，C，E は暴露面の色調を保持していると言え，保護材としての性能が高いことを測定値からも示した。
･ 図 2 に示すように試料 A（無塗布），塗布材 D は L ＊ 値
図3（明度），C ＊ 値（彩度）の減少が大きくみられた。木材

暴露 6ヶ月までの表面接触角変化の成分の溶出が進み，暴露前の木材本来の色味を失っている。塗布材 C は L ＊（明度）の低下がみられるが，C ＊（彩度）の低下が小さい為，暴露面は良好な木材の色調が維持されていた。
3.3

表面接触角測定結果

図 3 に各種塗布材ごとの暴露 6ヶ月までの表面接触角変化，写真 3 に接触角変化例を示す。
･ 試料 A（無塗布）は暴露前においては撥水性があったが，暴露により急激に接触角が低下した。
･ 塗布材を施した供試体は，暴露前は松下地，杉下地においていずれも接触角 80 以上であり，塗布材による撥水写真 3性の向上がみられた。しかしながら塗布材 C，D は暴露接触角変化例

により接触角の低下がみられ，保護材としての劣化が認められた。特に植物油系の塗布材 D は撥水性の低下がガラス塗布層は撥水性を保持することが示された。しか早い結果となった。

しながら塗布材 F は外観のひび割れ・灰黒色化が進行･ 塗布材 E，G は暴露後も高い接触角を保持しており，塗しており，良好な接触角を維持しているだけでは必ずし布材による造膜の効果が発揮されたと考えられる。

も保護材としての性能が高いとは言えなかった。

･ 塗布材 F は暴露後も高い接触角を保持しており，液体83

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3.4

水張吸水測定結果

図 4 に暴露 6ヶ月までの吸水量の変化を示す。松下地の吸水量は暴露前においていずれも 0.5 ml 以下であった。
試料 A（無塗布）においても表面接触角が高い結果と関係するように吸水量も少ない結果となった。杉下地の試料
A（無塗布）は暴露前においても接触角が低い結果と関係するように，吸水量も多く 10.8 ml であった。塗布材 B〜F は，松下地，杉下地においていずれも暴露前において0.6 ml 以下であり，接触角が高い結果と関係するように吸図4

暴露 6ヶ月までの吸水量変化水量も少ない結果であった。暴露により特に試料 A（無塗布），塗布材 D は吸水量の増加がみられ，防水性能の低程度で，松・杉ともに暴露面の灰黒色化の他にひび下が認められた。暴露により，供試体表面の劣化，ひび割割れや反り等の劣化が顕著に認められたれが発生し，吸水量を増加させたと考えられる。また，吸()水量の多い供試体は微生物の発生に伴い，色差（ΔE ＊ab）

塗布材には()に示す変色の抑制や吸水の抑制といった木下地の劣化を低減させる効果が認められたの変化が増大する傾向が認められた。

が，塗布材ごとでそれらの性能に差が認められた。
（保護性能：高）B・E≧C＞G＞F＞D（低）4．まとめ(なお，暴露 9ヶ月以降も変色等が進行している試験体が耐候性試験結果より得られた知見を以下にまとめる。

認められる。今後も経過を確認し，得られた知見を中長期)

塗布材の塗布されていない供試体では，暴露 3ヶ月修繕計画などに活用していく予定である。

謝辞

本研究を行うに当たり，ナイス(株)のご担当者の方々より，御助言・資材提供等有形無形の御支援を賜りました。また，塗布材製造元からも塗布材の提供を賜りました。ここに記し謝意を表します。
参考文献
1) 矢田茂樹：外装木材の初期劣化とその抑制，木材保存，Vol. 42, pp127‑131, 2016．
2) 例えば，本橋健司・大島明：木材保護塗料の耐久性評価，日本建築学会構造系論文集，No. 588, pp 35‑42, 2005．
3) 日本規格協会：日本工業規格 JIS K5600‑7‑6

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，

2002．
4) 日本規格協会：日本工業規格 JIS K5600‑4‑6

塗料一般試験方法―第 4 部：塗膜の視覚特性―第 6 節：測色（色差の計算），

1999．
5) 日本規格協会：日本工業規格 JIS3257

基板ガラス表面のぬれ性試験方法，1999．

6) 例えば，日本土木学会基準：JSCE‑K571

表面含浸材の試験方法，2010．

7) 片岡厚：木材の気象劣化と表面保護―気象劣化のメカニズム―，木材保存，Vol. 43, pp 59, 2017．
8) 片岡厚：木材の光劣化とその深さ分析，木材学会誌

Vol. 54, No 4, p165‑168, 2008．

STUDY ON WEATHERABILITY OF COATING TYPE SURFACE PROTECTION
FOR WOODEN EXTERIOR
Y. Naruse and N. Ishikawa
The exterior by wooden finish has been preferred for long time because of the texture peculiar to the wood grains. We
evaluated the protection performance of wooden finish by outdoor exposure test. During the exposure test, deterioration inappearance such as grayish blackening, cracking and warping of the exposed surface was observed in both pine and cedarin the non‑coated specimen in 3 months. In addition, a decrease in surface contact angle and an increase in water absorption
amount were remarkably observed. Although the effect of suppressing deterioration of the wood surface was recognized in
the coated specimen, Even if specimens coated with coating materials, some specimens growth of molds was observed andan increase in color difference due to grayish blackening on exposure surface. In addition, a decrease in surface contact
angle and an increase in water absorption amount were remarkably observed. Clear difference in protection performance
was observed for each coating material.

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