JP4484567B2 - 新規な木材用撥水剤組成物 - Google Patents

Description

本発明は、建築用木材や合板を屋外に一時保管する際に好適な水系木材用撥水剤組
成物に関するものである。詳しくは木材や合板の木口を処理することにより水による寸法変化の防止に利用できる木材用水系撥水剤組成物に関するものである。

従来から、建築物用の木材や合板は、建築現場に運ばれて使用に供されるが、建築現場における保管場所は屋外であることが多く風雨等により吸水して含水率が上がりふくれや反りが生じたりすることがある。

そこで、その対策として防水シートで覆ったり、シリコーン系、アクリル系、ウレタン系、エステル系の樹脂やモノマーを溶剤や水に希釈溶解させたものを塗布乾燥する方法が知られている。

しかしながら、防水シートは使用後に産業廃棄物となるため、環境への配慮から大量に使い続けるには問題があった。溶剤希釈型ではその溶剤の環境に対する負の影響が水希釈型よりも一般的に大きく、また地球環境の保護や資源の活用の面から溶剤を使用しない高性能の水系撥水剤の開発が強く要望されている。

水系撥水剤としてはシリコ−ン系の組成物が知られている（特許文献１）。またアクリル樹脂系エマルジョン及びワックスからなる組成物も開示されている（特許文献２）が、これらを合板の木口に塗工した場合には吸水防止性やふくれ防止性が十分でない。またアクリル樹脂系エマルジョン及びワックスからなる組成物を塗工した場合には対ブロッキング性が悪い等の問題があり、吸水防止性やふくれ防止性及び対ブロッキング性の良好な木材用撥水剤が要望されている。

特開平４−２４９５８８号公報 特開２００１−２４７８５４号公報

本発明が解決しようとする課題は、吸水防止性能及びふくれ防止性能が良好で塗工時のブロッキング性の少ない木材用水系撥水剤組成物を提供することである。

本発明者は上記課題を解決するために鋭意種々の研究を行った結果、ワックス系エマルジョンに、シリコーン系化合物及び平均粒子径が1μm以上１００μm以下である有機または無機の充填剤を添加することを特徴とした組成物を木材、合板またはそれらの木口に対し塗装することにより吸水防止性能、ふくれ防止性能や塗工時の対ブロッキング性が大きく向上することを見出したものである。

本発明の木材用水系撥水剤組成物を木材や合板の小口に塗装するとそれらの対ブロッキング性、吸水防止性能及びふくれ防止性能を大きく改善できる。

本発明の木材用撥水剤は、ワックス系エマルジョン、シリコーン系化合物及び平均粒子径が1μm以上１００μm以下である有機または無機の充填剤からなる組成物であり、合成樹脂エマルジョンを添加することが好ましい。さらに好ましくはその合成樹脂がアクリル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂（以下ＳＢＲという）及びアクリル−ブタジエン系樹脂（以下ＭＢＲという）である。

本発明で用いられるワックス系エマルジョンにおいては、ワックス成分の種類は特に制限されず、たとえば鉱物油系ワックス（パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、モンタンワックスなど）、植物系ワックス（カルナバワックス、キャンデリンワックスなど）などの天然ワックス、合成ワックス(エチレン低重合体系合成ワックス、ポリエチレンワックス、ポリエチレンーパラフィンワックスなど)、油脂系合成ワックスなどが挙げられる。これらワックスは単独または二種以上組み合わせて使用できる。

ワックスの融点は５０〜７０℃のものが乾燥時の造膜性や他の成分との相溶性から好ましい。ワックス系エマルジョンはワックスを溶融し、界面活性剤などの分散剤を用いて水中に分散せしめることや、合成樹脂エマルジョン等にワックスを融点以上に加熱して添加することによって得られる。この時、ワックスの分散性を良好にするためポリオキシアルキレン等の相溶化剤を添加することが好ましい。相溶化剤を選択する場合には合成樹脂エマルジョン及びワックス相互の親水性と疎水性の兼ね合いから決定すればよい。

本発明で用いられるシリコーン系化合物は特に限定されず、例えばジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチル水素シリコーンオイルなどのストレートシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、アルキルアルケニル変性シリコ−ンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、シリコーンポリエーテル共重合体、アミノ変性シリコーンオイルなどの変性シリコーンオイル；前記シリコーンオイルを更に高分子量にしてグリース状にしたもの（以下、シリコーングリースという）；前記シリコーンオイル、シリコーングリースをエマルジョン化や溶液化したもの等が挙げられる。これらシリコーン系化合物は単独で用いても良く２種以上を組み合わせて用いても良い。

前記シリコーン系化合物には、液状、油状、グリース状、固状のものがあり、限定なく使用し得るが、特にエマルジョン化したものなどが使用しやすく好ましい。

本発明で用いられる平均粒子径が1μm以上１００μm以下である有機または無機の充填剤は特に限定されず、例えば有機充填剤としては樹脂ビーズ、無機充填剤としてはグラスバブルス、シラスバルーン等が挙げられる。これらの中でも撥水剤の液状成分のかさ比重とほぼ同等のかさ比重を有し、対吸水性の良い粒状充填剤が好ましい。特に好ましいものとしてはアクリルビーズ、高密度ポリエチレンビーズ、低密度ポリエチレンビーズ、スチレンビーズ、ウレタンビーズ等の樹脂ビーズが挙げられる。

平均粒子径が1μm以上１００μm以下である有機または無機の充填剤のかさ比重は０．８ｇ／cｍ^２〜２．０ｇ／ｃｍ^２、好ましくは０．９ｇ／cｍ^２〜１．５ｇ／ｃｍ^２である。かさ比重が０．８ｇ／ｃｍ^２未満の場合には撥水剤中で乖離してしまい、また２．０ｇ／ｃｍ^２を越える場合には撥水剤中で沈殿しまって攪拌時に均一に混合されがたく、塗布作業が困難になる。

本発明に用いられる合成樹脂エマルジョンは本発明の撥水剤から形成される皮膜に適度な硬さを与えたり、密着性の向上を目的に使用されることによりその性能を増強させる。その合成樹脂の種類には特に制限はなく、例えばアクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、ブタジエン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、エチレン酢酸ビニル系樹脂の樹脂エマルジョンが挙げられる。なおブタジエン系樹脂としてはＳＢＲ、ＭＢＲ、ＮＢＲ（ブタジエン−アクリロニトリル系樹脂）等ブタジエンを含む高分子が挙げられる。対吸水性等からアクリル系樹脂またはブタジエン系樹脂が好ましい。前記合成樹脂エマルジョンは単独で用いても良く２種以上を組み合わせて用いても良い。合成樹脂エマルジョンの最低造膜温度は特に限定されないが造膜形成性を考量すれば０℃以下が好ましい。

本発明の木材用撥水剤組成物において合成樹脂エマルジョンを用いる場合には、ワックス、合成樹脂エマルジョンの混合割合（固形分換算）としてはワックスエマルジョン １００部（重量部、以下同様）に対して合成樹脂エマルジョン１０００部以下、好ましくは３００部以下である。シリコーン系化合物の混合割合としてはワックス系エマルジョン又はワックス系エマルジョンと合成樹脂エマルジョンの混合物 １００部に対して０．１部以上１０部以下である。好ましくは０．５部以上５部以下で使用される。充填剤の混合割合としてはワックス系エマルジョン又はワックス系エマルジョンと合成樹脂エマルジョンの混合物 １００部に対して０．１以上１０部以下、好ましくは０．５部以上５部以下で使用される。

ワックス系エマルジョン １００部に対する合成樹脂エマルジョンの割合が１０００部を越えると吸水防止性、ふくれ防止性及び対ブロッキング性が低下する。ワックス系エマルジョン又はワックス系エマルジョンと合成樹脂エマルジョンの混合物 １００部に対し、シリコーン系化合物の混合割合が０．１部未満の場合対ブロッキング性が低下し、１０部を越える場合は吸水防止性及びふくれ防止性が低下する。ワックス系エマルジョン又はワックス系エマルジョンと合成樹脂エマルジョンの混合物 １００部に対し、充填剤の使用割合が０．１部未満の場合は対ブロッキング性や吸水防止性が低下する。１０部を越える場合は吸水防止性が低下する。

本発明の木材用撥水剤組成物は、必要に応じて他の成分、例えば顔料分散剤（例えば、ポリカルボン酸塩、ノニオン系界面活性剤など）、湿潤剤（例えば、ノニオン系界面活性剤など）、増粘剤、消泡剤、紫外線防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、増膜助剤などの添加剤を混合して用いることもできる。

本発明の木材、合板用撥水剤組成物は通常の方法で製造できる。例えばワックスエマルジョンに合成樹脂エマルジョン、シリコーン系化合物及び平均粒子径が1μm以上１００μm以下である有機または無機の充填剤又はそれらの分散液を一括で又は分割して又は一成分ずつ混合攪拌する方法があげられる。

本発明の木材用水系撥水剤組成物を木材又は合板又はそれらの木口に適用する場合、撥水剤をスプレー塗装、浸漬、はけ塗りなどの通常の方法で１ｍ^２当り２０〜４００ｇ（固形分）を塗装し乾燥すればよい。

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、特に断りがない限り、「部」は「重量部」を表す。

なお下記実施例で用いた評価方法及び原材料を以下にまとめて示す。
［評価方法］
（ａ）撥水性
合板（５０×５０×２４ｍｍ）の木口面に撥水剤をはけで２００〜３００ｇ／ｍ^２になるように塗布し、室温で２〜３日乾燥して試験片を作成した。供試体の表面に０．５ｃｃの水滴を落とし、状態観察を行った。評価基準は下記のとおりである。
○ ：接触角大（撥水性良好）
△ ：接触角中
× ：吸水される
（ｂ）吸水率（吸水防止性能）
上記（ａ）試験と同様に作成した試験片を水道水中に２４時間浸漬させ、次式にて吸水率を算出した。
吸水率（％）=（W2−W1）／W1×１００
Ｗ１：試験片の初期重量
Ｗ２：２４時間水道水に浸漬後の重量
（ｃ）ふくれ率
上記（ａ）試験と同様に作成した試験片を水道水中に２４時間浸漬させ、各辺の中心の厚さ４点を測定し、次式によりふくれ率を算出しその平均値を求めた。
ふくれ率（％）=（L2−L1）／L1×１００
L1：試験片の初期の厚さ
L2：水道水に２４時間浸漬後の試験片の厚さ
（ｄ）ブロッキング゛性
２ｋｇの荷重を乗せた試験片（50mm×50mm×24mm）３枚重ねの小口４面に撥水剤を刷毛で約２００〜３００ｇ/ｍ^２塗布し、室温で１日乾燥した後、試験片を手ではがして、そのはがし易さからブロッキング性の強さを測定した。評価基準は下記のとおりである。
◎ ほとんど力をかけずに剥がれる ブロッキング性良好
○ 少しの力で剥がれる
△ 剥がすのにかなりの力がいる
× 剥がれない ブロッキング性不良

［原材料］（ワックス系エマルジョン）
１） セロゾール４２８
不揮発分 ５０％のパラフィンワックス（融点 ５３℃、乳化剤：アニオン）エマルジョン（中京油脂株式会社製）
２） セロゾール６８６
不揮発分 ５０％のパラフィンワックス（融点 ５４℃、乳化剤：ノニオン）エマルジョン（中京油脂株式会社製）
（シリコ−ン系化合物）
３） ＳＭ７００１ＥＸ
有効成分 ５３％ アルキルアラルキル変性タイプのシリコーンエマルジョン（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）
４） ＳＭ４９０ＥＸ
有効成分３８％ アルキル変性タイプのシリコーンエマルジョン（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）
(充填剤)
５） ケミスノーＳＰＧ−７０Ｃ
ポリスチレン架橋体 平均粒子径 ２０μm（綜研化学株式会社製）
６） シラスバルーンＥＡ−２０
シラスバルーン（昭和化学工業株式会社製）
(合成樹脂エマルジョン)
７） ＡＥ３３７
全固形分 ４８．５％のアクリルエマルジョンＴｇ −３０℃（ＪＳＲ株式会社製）
８） ＡＥ３４３
全固形分 ５５％のアクリルエマルジョン Ｔｇ ０℃（ＪＳＲ株式会社製）
９） ＡＥ３７３Ｂ
全固形分 ５０％のアクリルエマルジョン Ｔｇ １０℃（ＪＳＲ株式会社製）
１０） ０６９６
全固形分 ４８％のＳＢＲ系エマルジョン Ｔｇ −１２℃（ＪＳＲ株式会社製）
１１） Ｎｉｐｏｌ ＬＸ４３０
全固形分 ４９％のＳＢＲ系エマルジョン Ｔｇ １２℃（日本ゼオン株式会社製）
（合板）
表裏単板がラジアータパインで、ラジアータパイン単板厚さ２．４ｍｍ、心板が国産杉単板厚さ３．３ｍｍ、 ９プライ、２５ｍｍ厚（単板構成２．４＋３．３＋２．４＋３．３＋２．４＋３．３＋２．４＋３．３＋２．４ｍｍ）幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍを用いた。
（実施例１及び比較例１〜３）

表１に記載の割合でワックス系エマルジョンに対してシリコ−ン系エマルジョン及びスチレンビーズ（充填剤）を混合攪拌し木材用水系撥水剤組成物を製造した。

合板（５０×５０×２５ｍｍ）の木口面４面に木材用水系撥水剤組成物をはけで２００〜３００ｇ／ｍ^２になるように塗布し、室温で３日間乾燥して試験片を作成した。

試験片につき撥水性、吸水率、ふくれ率及びブロッキング性の評価を行った結果を表１に記載した。
*フ゛ランク：無塗工品
＜評価結果＞
実施例１のワックス系エマルジョンに対してシリコーン系エマルジョン及びスチレンビーズを配合した撥水剤組成物はスチレンビーズを配合しないもの(比較例１)及びワックス系エマルジョン単独（比較例３）に比べ良好な対ブロッキング性を示した。また吸水率及びふくれ率が小さく良好な吸水防止性能及びふくれ防止性能を示した。シリコーンエマルジョン単独（比較例２）に比べ良好な撥水性を示した。また吸水率及びふくれ率が小さく良好な吸水防止性能及びふくれ防止性能を示した。
（実施例２〜４及び比較例４．５）

表２に記載の割合でワックス系エマルジョンに対してシリコ−ン系エマルジョン、スチレンビーズ又はシラスバルーン（充填剤）及び合成樹脂エマルジョンを配合し実施例１と同様に木材用撥水剤組成物を製造し、評価を行った。

表３に記載の割合でワックス系エマルジョンに対してシリコ−ン系エマルジョン、スチレンビーズ（充填剤）及び種々合成樹脂エマルジョンを配合し実施例１と同様に木材用撥水剤組成物を製造した。

実施例１と同様に試験片を作成し、撥水性、吸水率、ふくれ率及びブロッキング性の評価を行った結果を表３に記載した。
＜評価結果＞
実施例５〜９の撥水剤組成物はいずれも良好な対ブロッキング性や吸水防止性能及びふくれ防止性能を示した。

本発明組成物は木材や合板又はその木口に処理することにより良好な吸水防止性能、ふくれ防止性能や塗工時の対ブロッキング性が得られ、木材、合板、建築産業等に利用できる。

Claims (3)

1. ワックス系エマルジョン、合成樹脂エマルジョン、シリコーン系化合物及び平均粒子径が１μｍ以上１００μｍ以下である有機または無機の充填剤を含有してなり、ワックス系エマルジョン１００重量部に対して合成樹脂エマルジョンの混合割合が１０００重量部以下であり、ワックス系エマルジュンと合成樹脂エマルジョンの混合物１００重量部に対し、シリコーン系化合物の混合割合が０．１重量部以上１０重量部以下であり、充填剤の使用割合が０．１重量部以上１０重量部以下であることを特徴とする木材または合板の木口を処理するための木材用撥水剤組成物。
2. 合成樹脂エマルジョンがアクリル樹脂またはブタジエン系樹脂からなることを特徴
   とする請求項１に記載の木材または合板の木口を処理するための木材用撥水剤組成物
3. 充填剤が樹脂ビーズであることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の木材または合板の木口を処理するための木材用撥水剤組成物。