トップ :: B 処理操作 運輸 :: B27 木材または類似の材料の加工または保存;釘打ち機またはステ−プル打ち機一般

【発明の名称】 木材の表面処理方法
【発明者】 【氏名】安永 真也

【氏名】住友 将洋

【氏名】山田 順治

【氏名】鷲尾 方一

【氏名】大島 明博

【氏名】三浦 喬晴

【氏名】仁木 元宣

【氏名】水口 栄作

【氏名】川西 啓晴

【氏名】豊栖 佳代子

【要約】 【課題】溶剤系の樹脂塗料を使用することなく、簡単な方法で木材表面に艶消し表層の表面硬化塗装膜を設けて自然で暖かい風合いに仕上げる。表面硬化塗装膜を強靱な膜に硬化することできわめて優れた耐久性を実現する。

【解決手段】木材の表面処理方法は、5重量%以上の無機質粉末を混合してなる未硬化な電子線硬化樹脂を木材表面に塗布して10μmよりも厚く500μmよりも薄い塗膜を設ける塗布工程と、この塗膜に電子線を照射して電子線硬化樹脂を硬化する電子線照射工程とからなる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
5重量%以上の無機質粉末を混合してなる未硬化な電子線硬化樹脂を木材表面に塗布して10μmよりも厚く500μmよりも薄い塗膜を設ける塗布工程と、この塗膜に電子線を照射して電子線硬化樹脂を硬化する電子線照射工程とからなる艶消し表層の表面硬化塗装膜を設ける木材の表面処理方法。
【請求項2】
無機質粉末に石英粉末を使用する請求項1に記載される木材の表面処理方法。
【請求項3】
無機質粉末の平均粒径が1μmないし100μmである請求項1に記載される木材の表面処理方法。
【請求項4】
木材がスギである請求項1に記載される木材の表面処理方法。
【請求項5】
表面硬化塗装膜の膜厚が100μmよりも厚い請求項1に記載される木材の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、木材表面に艶消し表層の表面硬化塗装膜を設ける木材の表面処理方法に関し、とくに、スギのように表面が柔らかい木材の表面に艶消し表層の表面硬化塗装膜を設けるのに最適な表面処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
スギ等の木材は、天然木に独特の暖かい風合いがあることから内装用の床材や壁材に好んで使用される。ただ、天然スギを表面処理することなく内装材に使用すると、表面が汚れやすく、また汚れがしみ込んで簡単に除去できない欠点がある。さらに、表面が柔らかいので、床材に使用すると少しの衝撃で表面に傷が付く欠点もある。表面が汚れやすい欠点は、木材表面にウレタン系やポリエステル系の溶剤系の樹脂塗料を厚く塗布して防止できる。また、厚く塗布された樹脂塗膜は木材表面の損傷も防止できる。ただ、この方法は、溶剤系の樹脂塗料を使用するので、長い年月にわたって溶剤が放出されることから室内環境を悪くする欠点がある。
【0003】
溶剤系の樹脂塗料の欠点を解消する木材の表面処理方法として、電子線を照射して硬化する電子線硬化樹脂を使用する方法が開発されている。(特許文献1及び2参照)
【特許文献1】特開2003−278363号公報
【特許文献2】特開2003−278364号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
これらの特許文献は、表面硬度に優れ、耐傷性、耐摩耗性、耐クラック性能及び耐汚染性能に優れ、かつ意匠的にも一般木質床材と同等以上の良好な外観を得ることを目的とする床材の製造方法を記載する。この方法は、電子線硬化型樹脂含浸床材として、表面にMDF層を設けている基材を使用する。MDF層の表面にはバリア層が設けられる。さらにバリア層表面には、電子線硬化型樹脂の含浸された木質薄単板層が接着され、さらにこの表面に2層以上の塗膜層が設けられる。
【0005】
この方法は、溶剤系の樹脂を使用することなく表面の硬化された床板を製造できる。ただ、この方法は、製造方法が複雑で製造コストが高くなる欠点に加えて、床板表面を天然木材に独特の柔らかい風合いに表面処理できず、溶剤系の樹脂塗膜を塗布した床材と同じように冷たい風合いとなる。それは、MDF層の表面に木質薄単板層を接着し、さらに、その表面に2層以上の塗膜層を設けて表面処理することから、表面がガラスのような平滑面となるからである。また、この方法で製造された床材は、表面を十分に耐久性のある状態に表面処理することができず、たとえば床材に使用して優れた耐久性を実現するのが難しい。
【0006】
本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、溶剤系の樹脂塗料を使用することなく、簡単な方法で木材表面に艶消し表層の表面硬化塗装膜を設けて自然で暖かい風合いに仕上げることができ、さらに表面硬化塗装膜を強靱な膜に硬化することできわめて優れた耐久性を実現する木材の表面処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の木材の表面処理方法は、前述の目的を達成するために以下の方法で木材表面に表面硬化塗装膜を設ける。
本発明の請求項1の表面処理方法は、5重量%以上の無機質粉末を混合してなる未硬化な電子線硬化樹脂を木材表面に塗布して10μmよりも厚く500μmよりも薄い塗膜を設ける塗布工程と、この塗膜に電子線を照射して電子線硬化樹脂を硬化する電子線照射工程とからなる。
【0008】
本発明の木材の表面処理方法は、無機質粉末として石英粉末を使用することができる。また、この無機質粉末は、好ましくは、平均粒径を1μmないし100μmとする。また、本発明の表面処理方法は、スギの表面処理に最適である。また、表面硬化塗装膜は、その膜厚を好ましくは100μmよりも厚くして、木材表面を硬く強靱な状態に表面処理する。
【発明の効果】
【0009】
本発明は、溶剤系の樹脂塗料を使用することなく、簡単な方法で木材表面に艶消し表層の表面硬化塗装膜を設けて自然で暖かい風合いに仕上げることができる。それは、本発明の方法が、5重量%以上の無機質粉末を混合してなる未硬化な電子線硬化樹脂を木材表面に塗布することで、10μmよりも厚く500μmよりも薄い塗膜を設け、さらに、この塗膜に電子線を照射して電子線硬化樹脂を硬化して、木材の表面に艶消し表層の表面硬化塗装膜を設けるからである。また、本発明の方法は、表面硬化塗装膜を強靱な膜に硬化して、きわめて優れた耐久性を実現する特徴も実現する。
【0010】
本発明の表面処理方法が以上の優れた特徴を実現するのは、無機質粉末を添加している電子線硬化樹脂を木材表面に塗布して、電子線で硬化するからである。電子線硬化樹脂に添加している無機質粉末は、硬化された表面硬化塗装膜の表面を艶消し表層として自然な風合いとすることに加えて、電子線硬化樹脂の塗膜を強靱な状態に硬化させる。それは、無機質粉末が照射される電子線を吸収し、吸収したエネルギーを電子エネルギーとして周囲に放射して無機質粉末に接する電子線硬化樹脂と強固に結合されながら電子線硬化樹脂を架橋重合反応させて強靱な状態に硬化させるからである。すなわち、無機質粉末は、表面硬化塗装膜を強靱な膜に硬化させることに加えて、表面を艶消し表層として、木材表面を理想的な状態に表面処理する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明の実施例を説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための木材の表面処理方法を例示するものであって、本発明は表面処理方法を以下の方法や条件には特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【0012】
本発明の木材の表面処理方法は、スギの表面処理に適している。とくに、スギの床材に最適である。それは、表面を硬化しながら艶消し表層に表面を硬化できるからである。ただし、スギの壁材の表面処理にも適している。ただし、本発明の表面処理方法は、処理する木材をスギには特定しない。スギ以外の木材、たとえばキリやヒノキ等の表面が柔らかい木材の表面処理にも利用できるからである。
【0013】
本発明の木材の表面処理方法は、電子線硬化樹脂を塗布して所定の厚さの塗膜を設ける工程と、この塗膜に電子線を照射して硬化させる工程とからなる。電子線硬化樹脂は、溶剤を含有しない塗料であって、電子線を照射して硬化する塗料でエトキシ変性トリメチロールプロパントリアクリレート「[CH2=CHCO-(OC2H4)n-OCH2]3・CCH2CH3」である。だたし、電子線硬化樹脂には、電子線を照射して硬化できる塗料であって溶剤を含まない他の塗料も使用できる。この電子線硬化樹脂は、硬化状態で表面を艶消し表層とし、さらに高硬度とするために無機質粉末を混合している。
【0014】
無機質粉末は、主成分をSiOとする石英粉末である。ただし、無機質粉末には石英粉末に代わって、主成分をSiOとAlとする他の無機質粉末も使用できる。無機質粉末の添加量は、5重量%よりも多く、好ましくは10重量%よりも多く、さらに好ましくは15重量%よりも多くする。無機質粉末の添加量が少な過ぎると、表面を艶消し表層にできず、また表面硬化塗装膜を硬く硬化できなくなるからである。また、無機質粉末の添加量は60重量%よりも少なく、好ましくは50重量%よりも少なく、さらに好ましくは45重量%よりも少なくする。無機質粉末の添加量が多すぎると表面硬化塗装膜の表面を綺麗な艶消し表層とするのが難しく、また硬化した状態で亀裂が発生しやすくなるからである。
【0015】
無機質粉末は、平均粒径を1μmよりも大きく、好ましくは1.5μmよりも大きく、さらに好ましくは3μmよりも大きくする。無機質粉末が小さ過ぎると、表面硬化塗装膜の表面を艶消し表層とするのが難しくなり、また硬化した状態で硬度を高くするのが難しくなるからである。さらに、無機質粉末は平均粒径を100μmよりも小さく、好ましくは80μmよりも小さく、さらに好ましくは75μmよりも小さくする。無機質粉末が大き過ぎると表面硬化塗装膜の艶消し表層が荒くなって綺麗な表面にできなくなるからである。
【0016】
無機質粉末を添加している電子線硬化樹脂は、表面を平滑に仕上げている木材の表面に、ロールコータやフローコータでもって、たとえば100μmよりも厚く、好ましくは150μmよりも厚い塗膜として塗布される。電子線硬化樹脂は、1回の塗布で、あるいは複数回の塗布で所定の厚さの塗膜として塗布される。複数回に分けて電子線硬化樹脂を塗布する方法は、各々の塗膜に電子線を照射して硬化し、あるいは複数回に電子線硬化樹脂を塗布して所定の厚さの塗膜とした状態で、電子線を照射して塗膜の全体を硬化させる。
【0017】
電子線硬化樹脂を複数回に分けて木材表面に塗布する方法は、好ましくは、すべての電子線硬化樹脂に無機質粉末を混合する。ただ、無機質粉末を混合している電子線硬化樹脂と、無機質粉末を混合しない電子線硬化樹脂を積層するように塗布して塗膜を設けて、塗膜を電子線で硬化することもできる。また、無機質粉末を含む電子線硬化樹脂とプラスチックビーズを含む電子線硬化樹脂とを積層して塗布することもできる。この場合、プラスチックビーズには、アクリルビーズやウレタンビーズを使用する。無機質粉末を混合する電子線硬化樹脂と、無機質粉末を混合しない又はプラスチックビーズを混合する電子線硬化樹脂を積層して塗布する方法は、無機質粉末やプラスチックビーズで表面を艶消し表層とする。また、電子線硬化樹脂に添加される無機質粉末でもって硬化された表面硬化塗装膜を硬くする。無機質粉末を含む電子線硬化樹脂と無機質粉末を含まない電子線硬化樹脂を積層して塗布する方法は、最後に無機質粉末を含む電子線硬化樹脂を塗布して、表面硬化塗装膜の表面をより硬くする。ただ、最後に無機質粉末を含まない電子線硬化樹脂を、たとえば下層に塗布する電子線硬化樹脂に含まれる無機質粉末の平均粒径よりも薄く塗布しても、表面を艶消し表層とすることができる。無機質粉末を含まない層の下面に積層される無機質粉末を含む層で表面に凹凸を設けて艶消し表層にできるからである。
【0018】
電子線硬化樹脂は、好ましくは、2回ないし3回に分けて木材の表面に塗布される。この方法は、最初に無機質粉末を含む電子線硬化樹脂を木材表面に塗布して第1の塗膜を設けた後、この第1の塗膜に電子線を照射してハーフキュア(手を押しつけて指紋が付く程度に硬化)して第1の表面硬化塗装膜を設ける。第1の塗膜は、電子線の照射エネルギーと酸素濃度でコントロールできる。電子線硬化樹脂は、電子線の照射エネルギーを弱くし、さらに酸素濃度を高くしてキュアを抑制する。
【0019】
その後、さらに無機質粉末を含む電子線硬化樹脂を第1の表面硬化塗装膜の表面に塗布して第2の塗膜を設け、この第2の塗膜に電子線を照射して完全キュアして第2の表面硬化塗装膜を第1の表面硬化塗装膜に積層して設ける。第2の塗膜は、以下の電子線照射の条件で完全にキュアされる。
【0020】
第2の塗膜は、照射される電子線でキュアされて第1の表面硬化塗装膜に完全に結合される。さらに、ハーフキュア状態にある第1の塗膜は、第2の塗膜を硬化させる電子線で完全にキュアされる。この状態で第1と第2の表面硬化塗装膜を積層状態に結合して設ける。第1の表面硬化塗装膜をハーフキュア状態として、この上に第2の塗膜を積層して電子線で第1と第2の塗膜を硬化させる方法は、硬化時の亀裂を防止しながら速やかに表面硬化塗装膜を設けることができる。この方法で、表面を艶消し表層とする硬い表面硬化塗装膜を木材の表面に設けることができる。
【0021】
さらに、第2の表面硬化塗装膜の上に、無機質粉末を含む電子線硬化樹脂を塗布して、表面硬度をさらに硬くすることができる。この方法は、完全にキュアした第2の表面硬化塗装膜の上に、無機質粉末を含む電子線硬化樹脂を塗布して第3の塗膜を設け、この塗膜に電子線を照射して完全にキュアした第3の表面硬化塗装膜を設ける。第3の塗膜は、以下の条件で電子線照射されて完全にキュアされる。硬化された第3の表面硬化塗装膜は、第2の表面硬化塗装膜に積層状態に結合される。
【実施例1】
【0022】
以下の方法で表面を平滑仕上げしたスギに表面硬化塗装膜を設ける。
[第1の塗布工程]
木材の表面に、30重量%の無機質粉末を混合している電子線硬化樹脂をロールコータで100μmの厚さに塗布して第1の塗膜を設ける。無機質粉末には平均粒径を4μmの石英粉末を使用する。電子線硬化樹脂にはエトキシ変性トリメチロールプロパントリアクリレート「[CH2=CHCO-(OC2H4)n-OCH2]3・CCH2CH3」を使用する。
【0023】
[第1の電子線照射工程]
第1の塗膜に、以下の条件で電子線を照射してハーフキュアする。
加速電圧:250kV
ビーム電流:2.9mA
搬送速度:10m/min(基材が100mm角の時、照射時間は0.6秒)
照射線量:50kGy
酸素濃度:1〜10%
装置と第1の塗膜との間隔:25mm
【0024】
[第2の塗布工程]
ハーフキュアされた第2の表面硬化塗装膜の表面に、第1の塗布工程で使用するのと同じ電子線硬化樹脂をロールコータで100μmの厚さに塗布して第2の塗膜を設ける。この電子線硬化樹脂は、平均粒径を4μmとする石英粉末を30重量%含有する、エトキシ変性トリメチロールプロパントリアクリレート「[CH2=CHCO-(OC2H4)n-OCH2]3・CCH2CH3」である。
【0025】
[第2の電子線照射工程]
第2の塗膜に、以下の条件で電子線を照射してハーフキュアすると、表面硬度を2Hとする、艶消し表層の表面硬化塗装膜ができる。
加速電圧:250kV
ビーム電流:5.8mA
搬送速度:10m/min(基材が100mm角の時、照射時間は0.6秒)
照射線量:100kGy
酸素濃度:300ppm未満
装置と第1の塗膜との間隔:25mm
【実施例2】
【0026】
実施例1で設けた第2の表面硬化塗装膜の表面に、30重量%の無機質粉末を混合している電子線硬化樹脂をロールコータで50μmの厚さに塗布して第3の塗膜を設ける。無機質粉末には平均粒径を4μmの石英粉末を使用する。電子線硬化樹脂にはポリエーテルアクリレートを使用する。
【0027】
その後、第3の塗膜に以下の条件で電子線を照射して完全にキュアすると、表面硬度を3Hとする艶消し表層のの表面硬化塗装膜ができる。
加速電圧:200kV
ビーム電流:2.6mA
搬送速度:10m/min(基材が100mm角の時、照射時間は0.6秒)
照射線量:50kGy
酸素濃度:300ppm未満
装置と第1の塗膜との間隔:25mm
【実施例3】
【0028】
実施例1で設けた第2の表面硬化塗装膜の表面に、30重量%のアクリルビーズを混合している電子線硬化樹脂をロールコータで50μmの厚さに塗布して第3の塗膜を設ける。アクリルビーズの平均粒径を5μmとし、電子線硬化樹脂にはポリエーテルアクリレートを使用する。
【0029】
その後、第3の塗膜に以下の条件で電子線を照射して完全にキュアすると、表面硬度を2Hとする艶消し表層のの表面硬化塗装膜ができる。
加速電圧:200kV
ビーム電流:2.6mA
搬送速度:10m/min(基材が100mm角の時、照射時間は0.6秒)
照射線量:50kGy
酸素濃度:300ppm未満
装置と第1の塗膜との間隔:25mm
【産業上の利用可能性】
【0030】
本発明の表面処理方法は、スギなどの表面が柔らかい木材の表面に表面硬化塗装膜を設けて、木材表面を艶消し表層として硬く硬化でき、天然スギの美しい木目模様の床材であって、傷が付き難く、また表面には暖かい木目模様があって汚れ難い理想的な床材が実用化できる。
【出願人】 【識別番号】592197108
【氏名又は名称】徳島県
【識別番号】899000068
【氏名又は名称】学校法人早稲田大学
【識別番号】594009335
【氏名又は名称】株式会社アルボレックス
【識別番号】391017931
【氏名又は名称】株式会社山本鉄工所
【識別番号】505325556
【氏名又は名称】財団法人とくしま産業振興機構
【出願日】 平成19年3月24日(2007.3.24)
【代理人】 【識別番号】100074354
【弁理士】
【氏名又は名称】豊栖 康弘

【識別番号】100104949
【弁理士】
【氏名又は名称】豊栖 康司


【公開番号】 特開2008−238418(P2008−238418A)
【公開日】 平成20年10月9日(2008.10.9)
【出願番号】 特願2007−78027(P2007−78027)