1５

富林技研報１２，９９

フィルム転写による住宅用内装材の開発（第１報）
針葉樹材へのフィルム転写技術の確立

藤津泰士*，水本克夫*，高野了一*＊

Interior
MaterialProductionbyFilm‑
TTansferrin
9Processl･ApplicationofFiIm‑
Transferrin
9ProcesstoConifer
Woods
YasushiFuJIsAwA*，ＫａｔｓｕｏＭＩｚｕＭｏＴｏ*，RyoichiTAKANo*＊

富山県産スギ，シベリア産のアカマツ，エゾマツおよびカラマツのフイルム転写適 性を平板プレスを用いて検討した。得られた知見を基にロール式転写装置を設計・試作し，フイルム転写木材の適正製造条件を検討した。結果は以下の通りである。
ｌ）スギ辺材をのぞき，転写不良が認められた。

２）転写前に木材表面を加熱処理することにより，これらの転写不良は改善された。
３）ロール式転写装置によるフイルム転写木材の適正な製造条件は，前加熱温度180℃‑90秒，転写ロール材質は鉄／硬質ゴム，転写ロール温度140℃，転写速度lOm/ｍin，後加熱温度140℃‑90秒であった。

４）上記の条件で作製したフイルム転写木材は，フイルム密着性に優れ，JAS特殊合板の特殊壁面の適合基準を満たした。また，無処理材と同程度の光沢度および吸湿性を有した。

１．はじめに有する複合材料を作り出すことが可能である。

フイル
ルム転写は，ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレ
ム転与は，ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレ

しかし，現在ＭＤＦなどへの転写に用いられしかし，現在ＭＤＦなどへの転写に用いられているート）などの樹脂シート上に形成した多層のフイルフイルムを，通常のロール転写装置を用いて針葉樹ムを転写基材表面に接着する表面化粧方法で，用途材へ転写すると，転写したフイルムの密着力不足，に応じてフイルム構成を組み合わせることにより，転写時にフイルムと木材との間に気泡の発生等の問

色調整，表面機能性，触感などの性能を基材表面に題が生じ，転写が極めて困難であった。

均一かつ同時に付与することが可能であり，プラス

そこで，これらの問題を解決し，木材素地感を生かチック，ＭＤＦなどに応用されている''。

した高意匠の住宅用内装材の開発するため，針葉樹

この技術を利用して，木材表面にフイルムを転写材へのフイルム転写技術について検討した。始めに，することができれば，色調整や耐汚染性などの表面薄膜のフイルムを調製し，県産スギおよびシベリア性能の付与が容易になり，さらに転写するフイルム産針葉樹（３種）のフイルム転写適性および転写不を薄くすることにより，従来の塗装やシート積層で良の改善法について平板プレスを用いて検討した。

は付与することが困難な木材素地感や調湿性などを次に，得られた知見を基に，より実用的なロール式

本報告の一部は，第46回日本木材学会大会（熊本)，第47回日本木材学会大会（高知）および1998年度日本木材学会中部支部大会(富山）で発表した。
＊木材試験場＊＊企画管理部

1６

転写装置を設計・試作し，フイルム転写木材（以下

表−１転写フイルム用樹脂

転写木材）の適正製造条件を検討するとともに，作製した転写木材の組成

軟化点

剥離樹脂

アクリル樹脂
塩 酢 ビ

１０５℃
７６℃

着色樹脂

同 上同上

接着樹脂

アクリル樹脂105℃

性能を明らかにしたので報告する。

２．実験方法２．１供試材料

２．１．１供試木材

平板プレスによる転写では，県産スギ（以下スギ）の辺材および心材，シベリア産のアカマツ，エゾマツ，カラマツ（以下アカマツ，エゾマツ，カラマツ）の心材を用いた。寸法は幅20×厚さ５×長さ80ｍｍ

ＰＥＴシート(251,リとし，含水率を13％に調整した。

雛l洲

ロール式転写装置による転写では，県産スギの辺叩■'‑11着色樹脂層材および心材を用いた。寸法は幅80×厚さ15×長さ１０００ｍｍとし，含水率を１３〜１５％に調整した。

なお，各供試材のフイルム転写面は超仕上げ鈎盤

図−１転写シートの構成で仕上げた。
２．１．２供試フイルム

グラビア印刷機を用いて,表−１に示す剥離樹脂，着色樹脂，接着樹脂（いずれも昭和インクエ業製）を順に積層した厚さ約６浬ｍのフイルムをＰＥＴシ６段階とし，碁盤目部分が剥離しない６点以上をフイルムの密着 性良好とした。

転写不良の改善法として，溶媒抽出および加熱処理を行い，上記と同様の方法でその効果を検討した。

ート（東レ製）上に調製した（図−１）。
２．２平板プレスを用いた転写条件の検討

溶媒抽出処理はジクロロメタンを用いた６時間の還フイルム転写 性の評価に用いた試験材を以下のよ

流抽出，加熱処理はオーブン中で110〜150℃，１時うに調製した。供試材表面に転写シート（図−１）を重ねた後，平板プレス（高木金属工業製）を用い，間加熱を行った。
２．３ロール式転写装置による転写木材の試作と性能評価

５ｍｍのデイスタンスバーを挿入して，１００〜150℃，10あるいは60秒間，ゲージ圧力20kgf/cm2で圧締し２．３．１ロール式転写装置の概要た。解圧後，供試材の表面温度が80℃になるまで放ロール式転写装置は（丸協技研㈱製作)，平板プレスによる知見と実用性を加味し，①前処理と転写冷してからＰＥＴシートを剥離した。

試験材の転写性は，目視による外観観察（転写フが一工程で行えること，②針葉樹材表面への加熱，イルムの縮みなど）および碁盤目テープ剥離試験

加圧が効率よく行えること，③操作が簡便で，設置(JISK5400）で評価した。評価基準は図−２に示すに場所を取らないことの３点を考慮し，設計した。

１０点

８点

６点

４点

図−２碁盤目テープ剥離試験の評価基準＊JISK5400に準拠

２点0点

1７

富林技研報１２，９９

加熱部（赤外線ヒーター）転写ローラー

した。

１）前加熱処理：表面到達温度140〜200℃座

二７７ﾛｰﾙr士、r←､、。０ｼ
鳥，廷､､､､､⑦
昌２）転写ロール材質：ニップロール／主ロール；

挿誕
̲，辰宕ロちっ弓･陣一壱Ｆ、ロ

軟質ゴム／硬質ゴム，軟質ゴム／鉄，鉄／硬質f→、ゴム，鉄／鉄､､③

３）転写圧縮量：0.5および1.0ｍｍ
一且−０守三̲垂‑‑口.1F百ｍ画墓番嗣罫国産専霜FFPo聖写客蚕￥亜諏肝冗画貢画、品等再一］４）転写速度：ｌ〜１５ｍ/miｎ＝･蚕̲̲､押廼色画眉▽−､改罰

５）後加熱処理：140〜180℃

図−３ロール式転写装瞬

転写ロール温度は140℃に固定した。なお，後加熱処理は木材の素地感を付与するために行った。

２．３．３転写木材の性能評価

装置の概略は，図−３に示すように，加熱部（赤外線ヒーター内蔵）と転写ローラーから櫛成されて得られた適正な製造条件で作製した転写木材のフいる。転写ローラーの主な仕様は以下のとおりであ

イルム密着性を総合的に評価するため，特殊合板のる。

JAS‑SW（特殊壁面）に規定されている平面引張り・ニップロール（上部ロール）：鉄または軟質ゴム

強さ，１類浸漬剥離試験，寒熱繰り返しＤ試験，耐(ゴム硬度60度)，制御温度lOO〜250℃，有効転写水Ｄ試験および退色Ｂ試験を行った。

幅450ｍｍ，餓大加圧力10.99toｎ（油圧式可変）また，素地感を評価するため，光沢計（ミノルタ

・主ロール（下部ロール）：鉄または硬質ゴム（ゴ製，ＧＭ‑268）を用いて，入射角度60.で，繊維方ム硬度90度）向および接線方向について光沢度を測定した。

この装置の特徴は，早材，晩材，節部など表面材

さらに，吸湿性を評価するため，転写木材の転写質の差が大きい針葉樹材を転写ローラーにスムーズ面を除く全ての面をパラフィンでシールした後，に挿入できるように，通常のロール転写装置とくら20℃，RHlOO％，２４ｈｒ→２０℃，ＲH65％，２４hrのサ

べてロールの線圧を2.5ton/１０ｃｍと高く設定し，また，イクルを10サイクル繰り返し，サイクル毎の寵量を上下ロールを別駆動式としたことである。

測定し，その重堂変化から転写面の吸湿並を求め２．３．２転写木材の製造条件た。

転写木材の製造条件は，以下の項目について検討

表−２各樹脂のフィルム転写適性
転写条件○：１１祝による転写良好，恭盤11テープ剥離なし△：目視による転写良好，蝶盤日テープ剥離あり
×：転写不良（転写フィルムの縮み等が発生）

×××××× ××××××

注）含水率：１３％

占州占へ占心150″！ｒ︑く夕Ｉ■︑

１︐．Ｊ〃

・ｆｆｌ︑

140

心材

口吸︼６120130

心材

占叫占吋占油占祁占い110

心材

△△△

150

100

心材２２２××× ××××××

140

辺材

×××××× ××××××

130

カラマツ

占岬占晒占い占い

l20

エソ蛎マツ

２２２２×× ２×××××
ＩＩＩ〃！
△△△△
△

llO

アカマツ

占小占へ占州占心占心

lOO

スギ

２２２４６× ２２２６６×
くくく〃！く〃！くくＩ〃！
△△△△○
△△△△△

時間(秒）

叩〃〃〃〃〃 釦 ク ク ク 〃 〃

転写温度

スギ

1８

婿
塾圏善蓄

／うi
雨
脚
気泡状の膨れ−ｿ慎厩Ｆ４ｈＩ

ＰＥＴシートフィルム

日１

写真−１転写不良の例（エゾマツ）

図−４木材への転写不良断面

３．結果および考察

は，加熱１時間の処理で，スギ心材，エゾマツ，カ３．１各樹種のフィルム転写適性

ラマツは，無処理材に比べ1/9〜1/１０に，アカマツ

スギ，アカマツ，エゾマツ，カラマツのフィルムは，約１/3に減少していることが確認された。

転写適性を表−２に示す。その結果，目視による転そこで，加熱前処理よる転写不良の改善効果を検写不良および碁盤目テープ剥離が共に認められなか討した結果，表−３に示すように，スギ心材，アカったのは，スギ辺材140℃−１０秒，130℃‑60秒，マツでは120〜150℃，エゾマツ，カラマツでは140140℃‑60秒の転写条件のみであった。その他の樹〜150℃の加熱処理で転写 性の改善が認められた。

種は，いずれも目視による転写不良や碁盤目テープ

しかし，転写性改善の温度が樹種によってことなる剥離が認められ，特にアカマツ，カラマツでは全てことについてはその理由は明らかでなく，今後の検の条件でフイルムを良好に転写することができなか討が必要である。

った。

転写不良となった材は，写真−１および図−４に３．３ロール式転写装置による試作と性能評価
３．３．１適正製造条件示すように，熱圧締直後にＰＥＴシートが気泡状に１）前加熱処理：表−４に加熱処理温度とワィル

盛り上がっており，その下でフイルムの縮み，溶解ム転写性の関係を示す。これより材の表面到達温度等の異常が観察された。ＰＥＴシートやフィルムからの気体の揮発は考えられないことから，この現象はメタン抽出（TappiT204)５１を行った結果，全ての樹種で転写性の改善が認められ，転写不良に対する揮発成分の関与が示唆された。そこで，加熱による揮発成分の除去の妥当性を検討するため，あらかじ‑‑‑←･‑ｽ湖リ

ｌ０１１１１００Ｑ１ｌＩｌ１

揮発成分を完全に除去する方法として，ジクロロ

加熱温度：１４０℃

１３．２前処理による転写性改善効果︵○○﹃Ⅱ割劃騨︶噸中僅潔麓

察された。

⑩印

木材中に含まれている揮発成分に起因していると推ー△一ｱｶﾏﾂ州‑‑‑ﾛｰｰｪﾏﾂ州
一▽一ｶﾗﾏﾂ州

め140℃で加熱した各供試材を密閉ガラス瓶中に入れ，140℃，６０分間再度加熱したときの揮発成分量をガスクロマトグラフ法3１（ガスクロマトグラフ：島津恩１６3０６０９０１８Ｃ

加熱時間(ｍｊｎ）

製作所製，カラム：PEG20M制;Ⅱ25ｍ×0.2ｍｍi､ｄ・キヤ

ピラリーカラム，キャリアーガス：Ｈｅ，検出器：FID）で測定した結果を図−５に示す。挿発成分量

図−５揮発成分量の変化

１９

富林技研報１２，９９

表−３各種前処理によるフイルム転写性改善効果
アカマツ

エゾマツ

カラマツ

辺材

心材

心材

心材

心材

無処理

○(６点）

××××

有機溶媒抽出処理(ジクロロメタン）○(1０○(１０○(１０占い占い○(10点）○○

150℃○(1０×××６６○(１０点）

占い占へ

140℃

１１○(６点）

○○

○(６点）

130℃

○(１０点）

×××６
６
１Ｉ

○(６点）

120℃

占碑占州占州占心

加熱処理１１０℃
(１時間）

刺刺刺刺
×６６６６
○○○○

スギ×６６６６○○○○

スギ前処理方法注）転写条件：140℃，１０秒
碁盤目テープ剥離なし○：目視による転写良好，碁盤目テープ剥離'
碁盤目テープ剥離あり△：目視による転写良好，碁盤目テープ剥離Ｅ

×：転写不良（転写フイルムの縮み等が発生）

180℃以上の場合，フイルムの転写 性は，転写圧縮ある硬質ゴムがつぶれ，木材表層が選択的に圧縮さ量にかかわりなく良好であった。前述の平板プレス

れ，鉄ロールの熱と圧力が，効率良く伝えられたた転写による検討で明らかとなったスギ心材の転写性めと考えられる。また，鉄／鉄では，主ロールと木改善温度（120℃,１時間）よりも60℃も高い温度と材との間に滑りが生じ，転写圧縮量0.5ｍｍ以上で材なった理由は，加熱時間が約90秒と極めて短時間でをロール部に挿入することができなかった。
３）転写速度：転写可能な速度は２．５〜１２．５あったことが要因と思われる。

２）転写ロール：表−５に転写ロールの組み合わせｍ/minであった。２．５ｍ/ｍin未満では，熱による縮とフイルム密着性の関係を示す。その結果，フィルみがフイルムに発生し，１２．５ｍ/ｍinを越えると，フムの密着性はニップロール／主ロールが，鉄／硬質イルムを材表面に接着できなかった。

ゴムの組み合わせの場合，最も良好であった。これ

４）後加熱処理：転写木材の表面は，転写ＰＥＴは，図−６に示すように，鉄／硬質ゴムでは裏面にシートの表面が賦形されているため，極めて平滑で，高い光沢度を有しており，木材の持つ素地感仙は失表−４加熱処理による転写性変化われている。そこで，転写木材に木材表面の微細な凹凸を付与させるため，転写木材の表面をフィルムの軟化点以上の温度（140〜180℃，９０秒）で，再度転写圧縮量
表面到達温度
1.0ｍｍ

×△△△×××℃℃℃℃℃℃℃⑩帥１而１帥１卯２帥１釦
１１0.5ｍｍ

加熱（後加熱）した。その結果，転写木材の材感を無処理材のそれに近づけることができた。

(６点）

以上の結果を総合的に判断すると，適正製造条件(６点）

は，転写前の表面到達温度180℃，転写ロールは△(４点）

(６点）

○(６点）

○(６点）

○(６点）

○(６点）

○(６点）

○(６点）

鉄／硬質ゴム，転写ロール温度140℃，転写速度
lOm/min，転写後の表面到達温度140℃であった。
３．３．２フィルム転写木材の性能評価

注）試供材：スギ心材
転写温度：140℃

上記の適正製造条件で作製した転写木材のフイル

評価：○；転写良好，△；転写浮きあり，×；転ム密着性を特殊合板JASに準拠し評価した。平面引

写不良

張り強さは，平均17.5kgf7cm2あり，塗膜付着力の１ｍｍ碁盤目テープ剥離試験（JISK5400）

適合基準である４kgf7cm2以上の値を示した。また，

2０

表−５転写ロール材質によるフィルム密着性変化
転写圧縮並
ニップロール／主ロール

餅ﾛｰﾙ

0.5ｍｍ

1.0ｍｍ

軟質ゴム／硬質ゴム

０〜２点

２〜４点

2〜４点

軟質ゴム／鉄

0〜２点

２〜４点

２〜４点

鉄／硬質ゴム

0〜４点

４〜６点

6点

鉄／鉄

０〜４点

ＮＧＮＧ§'墨…＝でン

鷺
ホｉｉ
雛…･戸一

暇．Ｉ

０ｍｍ

蕊鑑講鶏Ｉ一＞勺冠yｊ

随ﾑﾛｰﾙ注）供試材：スギ辺材

転写条件：140℃

図−６鉄／硬質ゴムの組合せによる
表肘圧縮（模式図）

１ｍｍ碁盤目テープ剥離試験（JISK5400）

ｌ類浸漬剥離試験，耐水Ｄ試験，寒熱繰り返しＤ

４．まとめ試験および退色Ｂ試験を行った結果，フィルムの剥県産スギ，シベリア産のアカマツ，エゾマツおよ離，ふくれ，縮みなどは観察されず，ＪＡＳ特殊合びカラマツを用い，フイルム転写による住宅用内装板一SＷ（特殊壁面）の適合基準を満たした。

材の製造について検討した結果，以下の結論を得

転写木材の光沢度の変化を図−７，８に示す。繊た。

維方向および接線方向の光沢度とも，フィルム転写

１）スギ辺材を除き，転写不良が認められた。

直後の高い光沢度が，後加熱処理により低下してい２）転写前に木材表面を140℃で１時間加熱処理た。

することにより，転写不良が改善された。

乾湿繰り返し試験の結果を図−９に示す。転写木３）ロール式転写装置によるフイルム転写木材の材は，無処理材と同程度の吸湿量を示し，フィルム適正な製造条件は，前加熱処理温度180℃，転転写により木材の吸湿性が阻害されていないことが

写ロール材質は鉄／硬質ゴム，転写ロール温度明らかとなった。また，ウレタン塗装材に比べて２140℃，転写速度ｌＯｍ/min，後加熱温度140℃で倍を越える吸湿量を示した。

あった。

転写木材の表面を顕微鏡で観察すると，フイルム

４）上記の条件で作製したフィルム転写木材は，に微細な孔が多数存在していることが確認された。

フイルム密着性に優れ，特殊合板JASの特殊壁

転写木材の高い吸湿性能は，これらの微細な孔が関面の適合基準を満たした。また，木材が持つ素与していると思われるが詳細は不明である。なお，地感および吸湿性を有していた。

これらの微細な孔は，フィルム転写直後には認められず，後加熱処理後に多数認められるようになったことから，後加熱処理によって生じたものと考えられる。

以上のように，転写木材は，フイルム密着性に優れ，かつ木材が持つ素地感および吸湿性を保持していた｡転写するフィルムの構成を変えることにより，さらに耐汚染性，耐摩耗性などの性能を付与することも可能であり，転写木材は，住宅内装材料として他の材料にない優れた特性を持っている。また，近年，住宅建材のＶＯＣが問題になっているが，転写木材は，製造過程で溶剤を全く使川しないことから，喪全な住宅建材と言える2)。

富林技研報１２，９９2１4０︵◎ぬⅡこ︶遡騒

０２０１０３

口無処理材

囲転写木材（後加熱あり）
白転写木材（後加熱なし）

００１０２０３０４０５０６０７０８０９０１００
光沢度

図−７繊維方向の光沢度分布4０︵︒ゆⅡこ︶遡騒

０２０１０３ロ無処理材

函転写木材（後加熱あり）
国転写木材（後加熱なし）

００１０２０３０４０５０６０７０８０９０１００

光沢度
図−８接線方向の光沢度分布１１︵埴︒へ旨︶咽隠曹

５０５2０００１２３４５６７８９１０１１
ｻｲｸﾙ回数
図−９乾湿繰り返し試験｢20℃，RHlOO96,24ｈ→２０℃，ＲH6596,24h」の１０サイクル繰り返し

2２

文 献

１４３８（1993)．

l）乾徹雄：熱転写フイルム印刷，日本接着協会

4）増田稔：木材の視覚特性とイメージ，日本木誌１１，４５１−４５８（1988)．
２）高橋徹，鈴木正治ら：

材学会誌3８，１０７５−１０８１（1992)．
環境"，海青社，

5）日本木材学会編： 木材科学実験書Ⅱ，化学編''

1995,ｐｐ､99‑117.

1986,ｐｐ､242‑243.

3）寺内文雄，大平辰朗ら：木材および精油のヘッドスペース揮発分，日本木材学会誌39,1431‐

SummaryThefilm‑transferringprocessw
asstudiedfbr
potentialapplicationtoSugi（C7yptomeγ､
jajaPo?
zfcaDDon）
inToyamaprefecture,Akamatsu（Pj冗拠ss抑estγｊｓＬ.)，Ezomatsu（Pjceajezoe"sjsCarr.）andKaramatsu(Lαγ ｇｍｅｊ jKuzeneva.）inSiberiawithflatpress,Therollpressandappropriateconditionswere
establishedfbrthispurpose・Thefbuowmgresultswereobtained．

'）
Film‑transferr
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asnotapplicableinallcasesexceptfOr
Sugisapwood、2）Pre‑heatingbefbr
efnmtransfertothewoodsur
faceledtoimprovement、3）Appropriate
conditionsw
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e：
180℃
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mper
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e：
140℃‑
90sec，4）Undertheseconditions,filmadhesiontowoodsurfacewassuperiorandmetSuperiorwallstandardsin
JASsuperiorplywood、Brillianceandmoistureadsorptionwereessentiallythesameaswithnontreatment．