JP7248234B2 - 木材防護塗料の製造方法 - Google Patents

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特許法第３０条第２項適用 平成３０年１１月２０～２２日東京ビックサイトにおいて開催されたジャパンホームショーでの公開

本願発明は、木材を白蟻その他の害虫から防護するために使用する木材防護塗料（防虫塗料）の製造方法に関するものである。白蟻は木材に対する害虫の代表であるが、他に、木材を食い荒らしたり木材に生息して人体に害を及ぼしたりする害虫として、キクイ虫、キクイゾウ虫、シンクイ虫、ケブカシバン虫、ダニ、蚤、虱などが挙げられ。

木造住宅において、白蟻対策は多く提案され、或いは実施されている。白蟻対策は多方面から提案及び実施がなされているが、おおまかには、白蟻が建物に侵入することを阻止する環境を作る方法と、建物に侵入しても構造材に到達する前に駆除する方法、及び、構造材に到達しても食害に至らせることなく駆除又は撃退する方法に大別されると云える。

建物への侵入を阻止する方法としては、例えば、ヤマトシロアリやイエシロアリは６０％程度の高い湿度の環境を好んで乾燥環境は嫌う性質があることから、床下空間を換気して湿度を低下させることが行われている。建物に侵入しても構造材に到達する前に駆除する方法としては、床下の地面や捨てコンリート面に防蟻シートを張ったり、床下の地面に防蟻剤を塗布することが行われている。

構造材まで到達した白蟻を駆除する方法としては、防蟻剤を構造材に含浸又は塗布したり、防蟻シート（或いは防蟻フィルム）を構造材の外周面に貼り付けたりすることが行われている。

他方、木材に直接適用する防蟻処理剤も提案されている。例えば、特許文献１には、粉末状の炭、消石灰又は漆、ポリビニルアルコール、水で構成された防蟻塗装剤が開示されており、特許文献２には、ポリビニルアルコールに天然ヒバ油を配合した塗料組成物が開示されている。更に、特許文献３には、処理剤を、変形ポリビニルアルコールと水溶性ホウ素化合物とコロダイルシリカとが配合された組成として、この処理剤を木材に含浸させることが開示されている。

特開２００４－２４４４３１号公報 特開２００９－１４９７９７号公報 特開２００１－２７７２０７号公報

特許文献１～３の処理剤は、木材に直接適用するものであるため、白蟻対策として合理的であるが、防蟻性能を担う木炭や消石灰、漆、天然ヒバ油、ホウ素化合物は、人体やペットへの安全性は高いが、公報に記載された添加割合で高い防蟻効果を長期に亙って維持できるか否か、不安は否めない。

本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、防虫性能に優れた木材防護塗料をできるだけ安価に提供せんとするものである。

本願発明は防虫塗料の製造方法に係るもので、この製法は、
「ペレット状又は他の状態の固形ポリビニルアルコールと５０～６０℃の温水とを混ぜ合わせてポリビニルアルコール水溶液を製造する工程と、
エトフェンプロックスをイソプロピルアルコールにて希釈した防虫液を製造する工程と、前記防虫液を、界面活性剤と一緒に、３５℃よりも低い温度に降温させた前記ポリビニルアルコール水溶液に混ぜ合わせる工程とを備えている」
という構成になっている。

請求項２の発明は、請求項１において、
「前記ポリビニルアルコールは非変性ポリビニルアルコールを主体としている」 という構成になっている。

請求項３の発明は防虫剤に特徴を有するものであり、請求項１又は２において、
「前記防虫液を製造する工程で、前記エトフェンプロックスと同量のチアメトキサムが配合されている」
という構成になっている。

エトフェンプロックスは即効性でチアメトキサムと遅効性である。

本願発明では、防虫剤の他に、助剤として、防腐剤・防カビ剤を添加することは可能である。この場合の添加量は、木材防護塗料の全体に対して、内掛けで約０．５～２．０重量％とすることができる。防腐剤・防カビ剤としては、例えばメチル= ベンゾイミダゾール- ２- イルカルパマートと有機窒素硫黄系化合物との混合体が挙げられる。

界面活性剤は、アニオン性界面活性剤を使用できる。例えば、アルキルナフタレンスルポネート（Ｃ４．６，Ｎａ・ＮＨ４・Ｃａ・アミン塩）、ドデシルベンゼンスルホネート（Ｎａ・ＮＨ４・Ｃａ・Ｍｇ・アミン塩) 、ジアルキルスルポサクシネート（Ｃ６．８，Ｎａ・Ｃａ・Ｍｇ塩）、脂肪酸塩（Ｃ１２－１８，Ｎａ・ＮＨ４塩）、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルサルフェート（Ｃ８－９，Ｎａ・ＮＨ４・Ｃａ・アミン塩）、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルポスフェート（Ｃ８－９，Ｎａ・ＮＨ４・アミン塩) 、フェノールスルポネート（Ｃａ・アミン塩) 、アルカンスルポネート（Ｃ１２－１８，Ｎａ・Ｃａ・アミン塩) などを使用できる。界面活性剤の添加量は、木材防護塗料の全体に対する内掛けで１～１０重量％でよい（好適には、２～５は重量％）。

ポリビニルアルコール（ＰＶＡ，ＰＶＡＯＨ，ＰＶＡＬ：ポバール）は接着剤の基剤としても使用されており、木材に対して高い接着力を持っている。従って、木材防護塗料が外部に露出している場合であっても、木材に付着した状態を長期に亙って維持して、木材を害虫から保護できる。そして、本願発明では、化学系の防虫剤であるエトフェンプロックスを使用するものであるため、天然ヒバ油やホウ素化合物などに比べて、高い防虫性能を長期に亙って維持することができる。

従って、本願発明によると、木材を白蟻等の害虫から長期に亙って防護することの確実性を、著しく向上させることができる。木材に対する害虫の代表である白蟻は、木材の端面部から侵入して内部に食い進む性質を持っているため、本願発明の木材防護塗料を木口等の端面部に塗布しておくと、使用量をできるだけ少なくして費用を抑制しつつ、高い防虫効果を確保できる利点がある。

また、本願発明においては、主体となるポリビニルアルコールは水溶性であるため、例えば、床下に浸水したり雨水が流入したりして白蟻が侵入しやすい環境になると、基剤が軟化又は溶解して、毛細管現象によって防虫剤（防蟻剤）を木材に浸透させることができる。従って、白蟻が活発化する環境になると防蟻性能を高めて、白蟻の食害を確実かつタイムリーに防止することができる。従って、本願発明の木材防護塗料は、防蟻塗料として好適である。

ポリビニルアルコールは多くのメーカーから様々な種類のものが提供されているが、請求項２のように非変性ポリビニルアルコールを使用すると、シンプルな組成の市販品を使用できるため、コスト抑制に貢献できる。

さて、木材防護塗料は刷毛やローラのような塗布具で木材に塗布できるが、適量をダレなしで素早く塗布できる性状であるのが好ましい。すなわち、何回も重ね塗りせねばならないと手間が掛かるし、さりとて、１回の塗膜が厚すぎると過剰に消費してしまって不経済である。

従って、基剤には適度の粘度が必要であるが、粘度は重合度と正の相関関係にある。木材防護塗料については、湿気や水に過剰に溶け過ぎずに塗布状態を保持するという性状安定性も求められており、この性状安定性はけん化度と正の相関関係にあると云える。従って、防虫塗料については、塗布状態の安定性の点ではけん化度が重要な意味を持ち、塗布性の点においては粘度が重要な意味を持っていると云える。

そして、実施形態のように、けん化度を８５～９０ｍｏｌ％、粘度を２０～３０ｍＰａ・ｓ（４％，２０℃）に設定すると、長期に亙って塗布状態を維持する安定性を確保しつつ、ダレ現象を生じることなく必要な厚さに素早く塗布作業を行える性状を実現できる。なお、木材防護塗料の製造工程では、防虫剤を基剤に均等に分散させる必要があるが、けん化度が高くて水への溶解性が低下している場合は、イソプロピルアルコールのような有機溶媒を使用することにより、防虫剤が均等に分散した木材防護塗料を容易に得ることができる。

ポリビニルアルコールは、一般に、ペレット状等の固形の姿で化学メーカーから出荷されており、需要家はこれを購入して水と混ぜ合わせて液体化しているが、ポリビニルアルコールと水とを７５～８５重量％：２５～１５重量％の配合割合とすることにより、適度の粘度のものを得ることができる。特に、ポリビニルアルコールが約８０重量％、水が約２０重量％の割合に設定すると好適であった。

化学系の防虫剤は、農薬や殺虫剤として使用されているものが大半であり、人畜に対する毒性が高いものも多い。しかし、本願発明のようにエトフェンプロックスを使用すると、人体やペットへの安全性を確保しつつ、白蟻等の害虫に対しては高い忌避性（即効性）を発揮する。従って、防虫剤として好適である。

防虫剤を木材に単体の状態で塗布したり含浸させたりした場合は、時の経過と共に有効成分が徐々に放散・漏洩して防虫効果が低下していくおそれがあるが、本願発明では、防虫剤は基剤に封止されているため、防虫成分の放散は殆ど生じないし、上記のとおり、浸水等で湿潤状態になると、基剤が溶解して木材への防虫剤の浸透も促進されるため、害虫（特に白蟻）を、活発化する環境が生成されるとタイムリーに撃退できる。

既述のチアメトキサムは遅効性であり、白蟻は接触してもその場では死なずに帰巣してから死ぬが、巣において他の多くの白蟻と接触するため、巣において多くの白蟻にチアメトキサムが転移して、巣において他の白蟻を駆除することができる。そして、チアメトキサムの大きな特徴は、人体やペットに対する安全性が非常に高いということであり、チアメトキサムを使用することにより、人体及びペットへの高い安全性と防蟻性能とを両立させることができる。

チアメトキサムは単体でも使用可能であるが、請求項３のように、エトフェンプロックスとチアメトキサムとを併用すると、即効性と遅効性とのダブル効果により、防虫効果（特に防蟻効果）をより確実化できて好適である。いずれの防虫剤も、添加量は１０００ＰＰＭ程度でよい。

さて、ポリビニルアルコールは温水に良く溶ける性質があるが、エトフェンプロックスは３５℃で溶解するため、温水に添加することはできない。さりとて、水温が３５度以下になると、基剤へのイソプロピルアルコールの混合性が著しく低下する。そこで、請求項４のように、イソプロピルアルコールで希釈したエトフェンプロックスを界面活性剤と一緒に基剤と混ぜ合わせることにより、３５℃よりも低い温度に降温した基剤にイソプロピルアルコールをまんべんなく混ぜ合わせることができる。従って、本願発明の製法を採用すると、ポリビニルアルコール水溶液にエトフェンプロックスが均等に分散しつつ適度の粘度を有する木材防護塗料を、容易に得ることができる。

本願発明の木材防護塗料は、建物の施工現場で木材に塗布することも可能であるが、スペースや人手の面から、現場での塗布は面倒である。また、塗布忘れも発生しやすいし、乾燥には多少の時間が掛かるため、施工能率を低下させるおそれもある。

この点、木材を加工してから現場への搬入前に塗布しておくと、現場では単に組み立てるだけでよいため、施工をスムースに行える。塗布工程を加工工場で行うと、建築現場とは違ってスペースの制約も少ないため、塗布作業を楽に行えると共に、塗布忘れのチェックも容易である。木材防護塗料に顔料を添加して色を付けておくと、木材防護塗料が塗布されているか否かを目視で確認できるため、塗布忘れの防止に効果的である。敢えて述べるまでもないが、施工現場においても、塗布忘れがあった部位に塗布するなど、塗布作業を行うことができる。

建物（木造住宅）の軸組構造の一例を示す斜視図である。 木材の例の部分斜視図である。

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１では、木造住宅の軸組構造体の一例を示している。軸組構造体は、コンクリート製基礎１の上面に寝かせた状態に配置した土台２の群と、土台２から立設した１階主柱３及び通し柱４並びに１階間柱５の群と、１階主柱３や通し柱４や間柱５で支持された桁６及び梁７とを備えている。

桁６及び梁７で２階主柱８や２階間柱９が支持されている。交叉した土台２は火打ち土台１０で連結されており、桁６と梁７は火打ち梁１１で連結されている。柱３，４，５，８，９は筋交いで連結されていることが多いが、図では省略している。

柱３，４，５，８，９や桁６，梁７は木製角材で構成されており、交叉した姿勢の角材はホゾとホゾ穴との組み合わせで連結されているが、図２（Ａ）では、平ホゾ１２と平ホゾ穴１３とを表示して、図２（Ｂ）では、蟻ホゾ１４と蟻ホゾ穴１５とを表示している。一般に、柱３，４，５，８，９と土台２や桁６，梁７と連結には平ホゾ１２と平ホゾ穴１３との組み合わせが使用されており、水平に配置した角材の連結には、蟻ホゾ１４と蟻ホゾ穴１５との組み合わせが使用されている。

本実施形態の木材防護塗料は、非変性ポリビニルアルコールを主体としており、けん化度８５～９０ｍｏｌ％の原料を使用して、粘度が２０～３０ｍＰａ・ｓ（４％，２０℃）に調整した。具体的には、まず、けん化度が８５～９０ｍｏｌ％のペレット状のポリビニルアルコールの市販品を購入して、ポリビニルアルコールを８０重量％、水２０重量％となるように温水（５０～６０℃）を添加して攪拌して、ポリビニルアルコールの水溶液である基剤を製造した。

他方、防虫剤としてエトフェンプロックスを使用して、これを溶剤としてのイソプロピルアルコールで希釈して防虫液を作り、この防虫液を、界面活性剤（乳化剤）と共に、３５℃よりも低い温度に降温した基剤に添加して攪拌し、基剤を乳化（エマルジョン化）することにより、エトフェンプロックスが約１０００ＰＰＭの濃度で均等に分散した木材防護塗料を得た。界面活性剤としてアルキルナフタレンスルポネート(C4. 6, Na・NH4 ・Ca・アミン塩) を使用し、これを、内掛けで３重量％添加した。

また、防腐・防カビ剤として、メチル= ベンゾイミダゾール- ２- イルカルパマートと有機窒素硫黄系化合物の混合体を、内掛けで約１％添加した。

けん化度が高くなると耐水性は高くなり、湿度が多少高くなっても、木材に付着した状態を維持できる。従って、長期に亙って木材をガードすることができるが、その反面、防虫剤を添加するに際しては、防虫剤を水溶液化しても、基剤と混ぜ合わせにくくなるおそれがある。この点、防蟻剤の溶液としてイソプロピルアルコールを使用すると、イソプロピルアルコールはポリビニルアルコールのけん化度が高くても混合性が高いため、防蟻剤を均等に配合できる。なお、基材に対する防虫液の割合は僅かであるので、防虫液を添加することによる粘度変化は殆どないと云える。

そして、ポリビニルアルコールは温水に良く溶ける性質があるが、エトフェンプロックスは３５℃で溶解するため、温水に添加することはできない。さりとて、水温が３５度以下になると、基剤へのイソプロピルアルコールの混合性が著しく低下する。そこで、エトフェンプロックスをイソプロピルアルコールで希釈してなる中間液を界面活性剤と一緒に基剤と混ぜ合わせることにより、３５℃よりも低い温度に降温した基剤にイソプロピルアルコールをまんべんなく混ぜ合わせることができる。これにより、ポリビニルアルコール水溶液にエトフェンプロックスが均等に分散した木材防護塗料を得ることができる。

木材防護塗料は、図２（Ａ）に示すように、刷毛１６を使用して、土台２などの木材の端面（木口）やホゾ１２，１４の端面、ホゾ穴１３，１５の内面に塗布できる。図２では、塗布した箇所を網かけ表示している。図には表示していないが、土台２にはアンカーボルトに嵌まるボルト穴が空いており、このボルト穴には、座金及びナットが入り込む座繰り穴が形成されている。そこで、ボルト穴や座繰り穴の内面に防護塗料を塗布してもよい。

更に、火打ち土台１０及び火打ち梁１１にも、ボルト締結するための穴１７が空いているが、この穴に防護塗料を塗布しておくことも可能である。また、建物には、根太や胴縁、垂木、軒桁などの角材や、床板、壁板、天井板などの板材も多く使用されているが、これらにも木材防護塗料を塗布しておくのがよい。

木材防護塗料は、角材や板材のような木材の表面全体に塗布することも可能であるが、既に述べたように、白蟻は木口等の端面から食い進む性質があるため、外面全体に塗布しなくても、木口等の端面部やホゾ穴の内面に塗布しておくだけで、白蟻による食害を防止できると云える。

木材防護塗料を刷毛１６で木材に塗布するにおいて、実施形態のように粘度が２０～３０ｍＰａ・ｓ（４％，２０℃）のものを使用すると、ダレ現象を生じることなく適度の厚さに塗布できるため、均しながら何回か重ね塗りすることにより、ダレ現象を生じることなく、適量を素早く塗布することができる。

本実施形態の木材防護塗料は、木材の木口等の端面の他、木材同士の接合部の隙間や、木材の表面の割れ目などにも使用できる。また、建物用の構造材、内装材、外装材のような建物用木材のみでなく、例えば、畳の芯板（基板）や家具、屋外装置品（例えばベンチなど）、木製防護柵の支柱やビーム、線路の枕木など、各種用途に使用されている木材に広く適用できる。畳の芯板に使用すると、ダニや蚤、虱等の小さい害虫の発生を防止して、快適な室内環境を形成することができる。

なお、本実施形態の木材防護塗料は、色塗り用として市販されているスプレー塗料に比べて粘度が高いため、圧縮ガスを使用したスプレーによる塗布は困難である。従って、刷毛を使用して塗布するのが好ましい。圧縮空気を使用したエアガンで塗布することは可能であるが、エアガンを使用すると、対象箇所の周囲にも防虫塗料が飛散するため、作業環境や経済性の点からは好ましくない。従って、刷毛（或いは筆）を使用して塗布するのが好適である。

本願発明は、実際に木材防護塗料に具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ コンクリート製基礎
２ 土台
３，４，５，８，９ 柱
６ 桁
７ 梁
１０ 火打ち土台
１１ 火打ち梁
１２，１４ ホゾ
１３，１５ ホゾ穴

Claims (3)

1. ペレット状又は他の状態の固形ポリビニルアルコールと５０～６０℃の温水とを混ぜ合わせてポリビニルアルコール水溶液を製造する工程と、
   エトフェンプロックスをイソプロピルアルコールにて希釈した防虫液を製造する工程と、前記防虫液を、界面活性剤と一緒に、３５℃よりも低い温度に降温させた前記ポリビニルアルコール水溶液に混ぜ合わせる工程とを備えている、
   木材防護塗料の製造方法。
2. 前記ポリビニルアルコールは非変性ポリビニルアルコールを主体としている、
   請求項１に記載した木材防護塗料の製造方法。
3. 前記防虫液を製造する工程で、前記エトフェンプロックスと同量のチアメトキサムが配合されている、
   請求項１又は２に記載した木材防護塗料の製造方法。

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