多機能性を付与したスギ内装材の開発( 第４報)
- 草木染め塗装の耐水性向上と混色-
大野善隆
＊
・豊田修身
＊
・山本幸雄
＊
・兵頭敬一郎
＊ ＊
＊
日田産業工芸試験所
・
＊ ＊
産業デザイン担当
Dev el opm
ent of Sugi I nt er i or St uf f t hat Add M
ul t i f unc t i on ( 4t h Repor t )
-
Dyeing Plants Painting to Improve Water Resistance and Mix Colors
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Hi t a I ndus t r i al Ar t Res ear c h Di vi s i on
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I ndus t r i al Des i gn Di vi s i on
要
旨
草木染め着色塗装製品の中に，着色剤が水に溶脱しやすいものが含まれていることが判明した．そこで，耐水性 試験により植物染料，媒染剤，溶解剤，油性自然系塗料等の影響を明らかにするとともに，耐水性を向上させる着 色方法や塗装処理を検討した．さらに，耐水性が良好な茶系3原色（黄色，赤色，黒色）を基にし，色表現の拡大を 目的とした茶系混色を試みた．その結果，耐水性は自然塗料を塗布した場合，塗料の種類や媒染剤の有無より異な るとともに溶解剤を混入しないことで向上することが分かった．また，上塗りでウレタン塗料を用いるか，或いは 全てウレタン塗料を用いれば，十分な耐水性を確保できることが分かった．茶系混色では，鉄媒染の濃度を調整す ることでバランスが良い混色が可能となることが分かった．
1.
はじめに
昨年度，スギ材の草木染めとして，色の発色や安定性 の良い染織用市販植物染料のラックダイやロックウッド と金属塩媒染剤5種の組み合わせからなる染色液をスギ 材に塗布し，発色の違いや染色性と色の安定性との関係 について検討した．ラックダイやロックウッド染液によ る着色は媒染剤との組合せにより，発色が異なること， 一部は，木工用に市販されている染料や顔料の着色剤と 同程度の色の安定性を示すものがあり，これらはスギ内 装材に充分利用可能な着色であることが分かった．
１ )
その後，草木染め着色塗装製品の中に，着色剤が水に 溶脱しやすいものが含まれていることが判明した．そこ で，耐水性試験により植物染料，媒染剤，溶解剤，油性 自然系塗料等の影響を明らかにするとともに，耐水性を 向上させる着色方法や塗装処理を検討した．さらに，耐 水 性 が 良 好な茶系3原色（黄色，赤色，黒色）を基にし， 色表現の拡大を目的とした茶系混色を試みたので報告す る．
2.
実験方法
2. 1 草木染め塗装の耐水性向上
まず，耐水性の良好な自然塗料を選定するために，供 試木材に植物染料と金属媒染剤との組み合わせによる着 色剤を塗布し，その後，自然塗料と比較汎用塗料とを塗
布した試料を作製し，耐水性試験に供した．
次に，耐水性を向上させる塗装処理や着色方法を探索 するために，植物染料の着色後にセラックニスやウレタ ンオイルで捨て塗りした試料と，植物染料と水性自然塗 料とを混合したもので着色した試料とを作製し，耐水性 試験に供した．
また，植物染料に混合する溶解剤が耐水性に与える影 響を把握するために，着色剤に溶解剤を混合しない試料 を作製し，耐水性試験に供した．
2. 1. 1 試料の作製
スギ材（赤太，白太，寸法：70mm× 150mm× 10mm）を 超仕上げ研削後，ワイドベルトサンダー（研磨紙＃240 ）で素地調整したものを供試木材とした．
( a) 自然塗料を塗布した試料
蒸留水に市販の植物染料（ラックダイ，ロックウッド : T社）と金属塩媒染剤（錫液，アルミ液，銅液，チタン 液，鉄液: T社）と染料溶解剤（T社）を10％濃度に混合 調整した染液を供試木材に刷毛で１回塗布した．24時間 乾燥後，その上に，市販自然塗料（5種：4社）を塗料メ ーカーの標準仕様に準じ，下塗り，中塗り，上塗りの順 で3回塗布（刷毛塗り→拭き取り）したものを試料（E， C，A，L，O，E- U）とした．E- Uは，Eの特別仕様で上塗 りのみ専用ウレタン塗料をスプレー塗装したもの．各塗 料の乾燥時間は24時間とした．
大分県産業科学技術センター 平成１９年度 研究報告
( b) 比較汎用塗料を塗布した試料
( a) と同様に染液の着色後に，市販ウレタン塗料（1 種：U社）を下塗り，上塗りの順でスプレー塗布し，比 較汎用塗料を塗布したものを試料（U）とした．
( c ) 植物染料の着色後に捨て塗りした試料
( a) と同様に染液の着色後に，捨て塗りとしてセラッ クニス（1種：B社）やウレタンオイル（1種：K社）を塗 布し，24時間乾燥後，その上に，市販自然塗料（E）を 中塗り，上塗りの順で2回塗布（刷毛塗り→拭き取り） したものを試料（S- E, O- E）とした．
( d) 植物染料と水性自然塗料とを混合した試料 市販水性自然塗料（2種：A社）に植物染料と金属塩媒 染剤と染料溶解剤を10％濃度に混合調整した塗料を供試 木材に刷毛で1回塗布した．24時間乾燥後，その上に， 同種の水性自然塗料を1回塗布したものを試料（W1， W2）とした．
( e) 着色剤に溶解剤を混合しない試料
( a) と同様に，溶解剤を混合しない染液を塗布し，自 然塗料（E）を塗布したものを試料とした．
2. 1. 2 耐水性試験
耐水試験は，J I S A 1531: 1998( I SO 4211: 1979) 家具 の常温液体に対する表面抵抗試験に準じて行った．使用 した試験液は蒸留水で，試験片に試験液を接触させる試 験時間は1，6，24時間とした．
2. 2 草木染め塗装の茶系混色
まず，黄色，赤色，黒色の3色からなる茶系混色の試 料を作製したが，染料と同濃度の鉄媒染剤を使用したた め，鉄媒染剤を混入したものは黒色に偏ったので，次に 鉄媒染剤の濃度を減量調整した試料を作製した．
2. 2. 1 試料の作製
スギ材（柾目: 赤太，白太，寸法：50mm× 50mm× 10mm）を超仕上げ研削後，ワイドベルトサンダー（研磨 紙＃240）で素地調整したものを供試木材とした．
( a) 3色による混色試料
2. 1. 1( a) と同様に，5%濃度の黄色：ロックウッド- 媒 染無( RW- BR) ，赤色：ラックダイ- 媒染無( RD- BR) ，黒 色：ロックウッド- 鉄媒染( RW- Fe) の3色を用いて，20%刻 みで調合した21色の染液と，市販自然塗料（E）とで試 料を作製した．
( b) 鉄媒染濃度を減量調整した混色試料
( a) と同様に，5%濃度の黄色：ロックウッド- 媒染無 ( RW- BR) ，赤色：ラックダイ- 媒染無( RD- BR) の2色を用い て，20%刻みで調合した6色の染液に，鉄媒染剤（1，0. 5， 0. 25， 0. 1， 0. 05， 0%）を加えて調合した36色の染液と， 市販自然塗料（E）とで試料を作製した．
2. 2. 2 測色方法
分 光 測 色 計 （ ミ ノ ルタ製：CM- 508d）で試料を測色し， ＣＩＥL*a*b*表色系の色度図で表示するとともに，色差 ⊿E*ab等を求めた．
3.
結果及び考察
3. 1 草木染め着色塗装の耐水性向上 3. 1. 1 塗料の違いによる耐水性への影響
塗料の違いによる耐水性への影響（1時間）をFi g. 1に 示 す ． 耐水性試験の評価値は，自然塗料の場合E，C，A， L，Oの順に評価値が下がった．これは塗料中の油脂，樹 脂 ， WAXな ど の成分組成等が影響していると考えられる． また，媒染剤の有無や種類によって異なり，媒染無，鉄 媒染，銅媒染，アルミ媒染，錫媒染，チタン媒染の順に 評価値が下がった．これは，染料と媒染剤との化学反応 等が木材への吸着力に影響していると考えられる．E- U とUの評価値はともに，1，6，24時間いずれにおいても 評価値5で，上塗りでウレタン塗料を用いるか，或いは 全てウレタン塗料を用いれば，十分な耐水性を確保でき ることが分かった．
3. 1. 2 耐水性の経時変化
ウレタン塗料を使用したものを除いた試料の中で，最 も良好なE塗料の耐水性の経時変化をFi g. 2に示す． Fi g. 1と同様に媒染剤の有無や種類によって異なり，媒 染無，鉄媒染，銅媒染，アルミ媒染，錫媒染，チタン媒 染の順に評価値が下がった．また，時間経過とともに若
Fi g. 1 塗 料 の 違 い に よ る 耐 水 性 へ の 影 響 ( 1 時
0 1 2 3 4 5
E C A L O E - U U
塗 料
評
価
値
B R - B R
R D- B R
R D- S n
R D- A l
R D- C u
R D- T i
R D- F e
R W- B R
R W- S n
R W- A l
R W- C u
R W- T i
R W- F e 染 料 − 媒 染
Fi g. 2 耐水性の経時変化（E 塗料）
0 1 2 3 4 5
B R
-B R R
D-B R R
D-S n R
D-A l R
D-C u R
D-T i R
D-F e R
W-B R R
W-S n R
W-A l R
W-C u R
W-T i R
W-F e
着 色 剤
評
価
値
1H
6H
24H 大分県産業科学技術センター 平成１９年度 研究報告
干下がった．RD- BR( ラックダイ- 媒染無：赤色) ，RW- BR( ロックウッド- 媒染無：黄色) ，RW- Fe( ロックウッド- 鉄 媒染：黒色) の3色は，食事時間程度の1時間で変化が認 められない評価値５，仕事時間程度の6時間でわずかな 変化が認められる評価値4におさまることから，これら はテーブル天板等に使用できるものと考えられる．
3. 1. 3 耐水性を向上させる塗装処理や着色方法によ る耐水性への影響
耐水性を向上させる塗装処理や着色方法による耐水性 の影響をFi g. 3に示す．セラックニスやウレタンオイル による捨て塗り塗装処理と，植物染料と水性自然塗料と を混合した着色方法のいずれにおいても，Fi g. 1のEを越 える耐水性を得ることができなかった．また，乾燥時間 が遅延するなど作業性にも悪影響を及ぼした．
3. 1. 4 溶解剤による耐水性の影響
溶解剤による耐水性の影響（1時間）をFi g. 4に示す． おおむね溶解剤を混入しないことで耐水性が向上するこ とが分かった．また，評価値が5となったRD- Al （ラック ダイ- アルミ媒染：赤紫色）, RW- Sn（ロックウッド- 錫 媒染：紫色）, RW- Cu（ロックウッド- 銅媒染：緑色）な どは，テーブル天板等に使用できるものと考えられる．
3. 2 草木染め塗装の茶系混色
3. 2. 1 3色による混色
3色による混色の画像をFi g. 5，色度図（L*a*b*）を Fi g. 6に示す．A群に隣接するB群の試料間の色差（⊿ E*ab）は最大38，最小16，平均24，隣接するB群同士の 試料間の色差は最大11, 最小1, 平均5で，鉄媒染剤を混入 していないA群（明るい黄色∼赤色，L*：71∼59，a*: 11 ∼19，b*: 46∼24）と，混入したB群（暗い茶色，L*：52 ∼43，a*: 6∼2，b*: 21∼9）に偏った．Ｂ群が暗い茶色
Fi g. 3 耐水性を向上させる着色方法や塗装処理に
よる耐水性への影響( 1 時間)
0 1 2 3 4 5
S - E O- E W1 W2
塗 料
評
価
値
B R - BR
R D- BR
R D- S n
R D- A l
R D- C u
R D- T i
R D- F e
R W- B R
R W- S n
R W- A l
R W- C u
R W- T i
R W- F e 染 料 − 媒 染
黄色%
赤色% 100
80
60
40
20
0
Fi g. 5 ３色による混色の画像 黒色%
0
100 80
60 40
20 100 80 60 40 20 0
B 群 A 群
Fi g. 6 ３色による混色の色度図（L*a*b*） A 群
B 群
B 群 A 群
a*
R D -S
n
R D -A
l
R D -C
u
R D -T
i
R D -F
e
R W
-S n
R W
-A l
R W
-C u
R W
-T i
R W
-F e
0 1 2 3 4 5
評
価
値
着 色 剤
媒 染 入 媒 染 無
Fi g. 4 溶解剤による耐水性への影響( 1 時間)
染 料 媒 染
大分県産業科学技術センター 平成１９年度 研究報告
に偏ったのは，鉄媒染剤を過剰に混合したためと考えら れる．
3. 2. 2 鉄媒染濃度を調整した混色
鉄媒染濃度を調整した混色の画像をFi g. 7，色度図（ L*a*b*）をFi g. 8に示す．隣接する試料間の色差は最大 14, 最小1, 平均6で，鉄媒染剤を混入していないA群（明 るい黄色∼赤色，L*：73∼55，a*: 10∼19，b*: 48∼23）， 1%混入したＢ群（暗い茶色，L*：56∼43，a*: 9∼2， b*: 24∼11），0. 5∼0. 05%混入したＣ群（茶色，L*：63 ∼49，a*: 16∼4，b*: 39∼17）となり，鉄媒染濃度を 0. 05∼１%に調整することでバランスが良い混色が可能 となることが分かった．
４.
まとめ
( 1) 耐水性は自然塗料を塗布した場合，塗料の種類や媒 染剤の有無より異なるとともに溶解剤を混入しないこと で向上することが分かった．また，上塗りでウレタン塗 料を用いるか，或いは全てウレタン塗料を用いれば，十 分な耐水性を確保できることが分かった．
( 2) 黄色（ロックウッド- 媒染無），赤色（ラックダイ-媒染無），黒色（ロックウッド- 鉄媒染）の3色を用いた 茶系混色では，鉄媒染の濃度を調整することでバランス が良い混色が可能となることが分かった．
参考文献
1）大野善隆：大分県産業科学技術センター平成18年度 研究報告（2006）
鉄媒染% 黄色%
赤色% 100 0
80 20
60 40
40 60
20 80
0 100
0 0. 05 0. 1 0. 25 0. 5 1
Fi g. 7 鉄 媒 染 濃 度 を 調 整 し た 混 色 の 画
A 群 C 群 B 群
Fi g. 8 鉄媒染濃度を調整した混色の色度図（L*a*b*） B 群
A 群
C 群
C 群
B 群 A 群
a* 大分県産業科学技術センター 平成１９年度 研究報告
