JP2017020074A - 金属表面処理剤及び金属表面処理方法 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
[1] セルロースナノファイバーを含有することを特徴とする金属表面処理剤。
[2] 前記セルロースナノファイバーの数平均繊維径が2nm以上500nm以下、繊維のアスペクト比が50以上、及びセルロースI型結晶構造を有することを特徴とする[1]に記載の金属表面処理剤。
[3] 前記セルロースナノファイバーがアニオン変性されている事を特徴とする[1]または[2]に記載の金属表面処理剤。
[4] pHが6以上12以下であることを特徴とする[1]ないし[3] に記載の金属表面処理剤。
[5] [1]ないし[4]に記載の金属表面処理剤を金属表面に塗布する工程、金属表面処理剤の皮膜を形成する工程、及び金属表面から前記皮膜を剥離する工程を含む金属表面処理方法。
の式(1)に従い算出した。
天然セルロースとN−オキシル化合物とを水(分散媒体)に分散させた後、共酸化剤を添加して、反応を開始する。反応中は0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを10〜11に保ち、pHに変化が見られなくなった時点で反応終了と見なす。ここで、共酸化剤とは、直接的にセルロース水酸基を酸化する物質ではなく、酸化触媒として用いられるN−オキシル化合物を酸化する物質のことである。
前記酸化セルロースは、前記酸化反応後に、さらに還元反応を行うことが好ましい。具体的には、酸化反応後の微細酸化セルロースを精製水に分散し、水分散体のpHを約10に調整し、各種還元剤により還元反応を行う。本発明に使用する還元剤としては、一般的なものを使用することが可能であるが、好ましくは、LIBH4、NaBH3CN、NaBH4等があげられる。なかでも、コストや利用可能性の点から、NaBH4が好ましい。
つぎに、未反応の共酸化剤(次亜塩素酸等)や、各種副生成物等を除く目的で精製を行う。反応物繊維は通常、この段階ではナノファイバー単位までばらばらに分散しているわけではないため、通常の精製法、すなわち水洗とろ過を繰り返すことで高純度(99重量%以上)の反応物繊維と水の分散体とする。
前記精製工程にて得られる水を含浸した反応物繊維(水分散体)を、分散媒体中に分散させ分散処理を行う。処理に伴って粘度が上昇し、微細化処理されたセルロースナノファイバーの分散体を得ることができる。その後、必要に応じて前記セルロースナノファイバーを乾燥してもよく、前記セルロースナノファイバーの分散体の乾燥法としては、例えば、分散媒体が水である場合は、スプレードライ、凍結乾燥法、真空乾燥法等が用いられ、分散媒体が水と有機溶媒の混合溶液である場合は、ドラムドライヤーによる乾燥法、スプレードライヤーによる噴霧乾燥法等が用いられる。なお、前記セルロースナノファイバーの分散体を乾燥することなく、分散体の状態で用いても差し支えない。
本発明の金属表面処理剤には、本発明の効果を損なわない範囲で他の添加物を添加することが出来る。
〔セルロース繊維A1(実施例用)の製造〕
針葉樹漂白クラフトパルプ(NBKP)50gを水4950gに分散させ、パルプ濃度1質量%の分散液を調整した。この分散液をセレンディピターMKCA6−3(増幸産業(株)製)で30回処理し、セルロース繊維A1を得た。
針葉樹パルプ100gを、イソプロパノール(IPA) 435gと水65gとNaOH9.9gの混合液中にいれ、30℃で1時間撹拌した。このスラリー系に50%モノクロル酢酸のIPA 溶液23.0gを加え、70℃に昇温し1.5時間反応させた。得られた反応物を80%メタノールで洗浄し、その後メタノールで置換し乾燥させ、カルボキシメチル化セルロース繊維を製造した。つぎに、前記セルロース繊維に純水を加えて2%に希釈し、高圧ホモジナイザー(三和エンジニアリング製、H11)を用いて圧力100MPaで1回処理することにより、セルロース繊維A2を製造した。
針葉樹パルプ2gに、水150ml、臭化ナトリウム0.25g、TEMPO0.025gを加え、充分撹拌して分散させた後、13重量%次亜塩素酸ナトリウム水溶液(共酸化剤)を、前記パルプ1.0gに対して次亜塩素酸ナトリウム量が12mmol/gとなるように加え、反応を開始した。反応の進行に伴いpHが低下するため、pHを10〜11に保持するように0.5N水酸化ナトリウム水溶液を滴下しながら、pHの変化が見られなくなるまで反応させた(反応時間:120分)。反応終了後、0.1N塩酸を添加して中和した後、ろ過と水洗を繰り返して精製し、繊維表面が酸化されたセルロース繊維を得た。つぎに、前記セルロース繊維に純水を加えて2%に希釈し、高圧ホモジナイザー(三和エンジニアリング製、H11)を用いて圧力100MPaで1回処理することにより、セルロース繊維A3を製造した。
原料の針葉樹パルプに替えて再生セルロースを使用するとともに、次亜塩素酸ナトリウム水溶液の添加量を、再生セルロース1.0gに対して27.0mmol/gとした以外は、セルロース繊維A3の製造に準じて、セルロースA´1を製造した。
X線回折装置(リガク社製、RINT‐UltIma3)を用いて、各セルロース繊維の回折プロファイルを測定し、2シータ=14〜17°付近と、2シータ=22〜23°付近の2つの位置に典型的なピークが見られる場合は結晶構造(I型結晶構造)が「あり」と評価し、ピークが見られない場合は「なし」と評価した。
セルロースの数平均幅を、透過型電子顕微鏡(TEM)(日本電子社製、JEM−1400)を用いて観察した。すなわち、各セルロース繊維を親水化処理済みのカーボン膜被覆グリッド上にキャストした後、2%ウラニルアセテートでネガティブ染色したTEM像(倍率:10000倍)から、先に述べた方法に従い、短幅の方の数平均幅を算出した。
セルロースを親水化処理済みのカーボン膜被覆グリッド上にキャストした後、2%ウラニルアセテートでネガティブ染色したTEM像(倍率:10000倍)から、セルロースの短幅の方の数平均幅、長幅の方の数平均幅を観察した。すなわち、各先に述べた方法に従い、短幅の方の数平均幅、および長幅の方の数平均幅を算出し、これらの値を用いてアスペクト比を下記の式(1)に従い算出した。
50mm×30mm×2mmの研磨した鉄板を10%食塩水に25℃で1時間浸漬した後、空気中に一週間放置して錆を発生させた。この鉄板を純水中で静置浸漬して塩分を除去した後、空気中で一昼夜放置して乾燥させることにより、テストピース(錆発生鉄板)を得た。
前記セルロース繊維A1を純水で固形分0.2%に希釈し、金属表面処理剤を調製した。これをテストピースに塗布した後、室温で24時間乾燥させた。乾燥後、セルロース繊維は皮膜状となっているため、これをテストピースから剥がし取り、純水でテストピースを洗浄した。除錆性、および防錆性を下記の方法で評価した。
(除錆性の評価)
試験前後の錆の付着量を目視で観察し、以下のように評価した。
+++:試験後の錆の量が試験前の10%以下。
++ :試験後の錆の量が試験前の10‐25%以下。
+ :試験後の錆の量が試験前の50%以下。
− :試験後の錆の量が試験前の50‐100%。
テストピースの除錆性評価後、温度40℃、湿度65%で、空気中に7日放置した後、錆の発生状態を目視にて評価した。なお、除錆後も錆が残存している場合は、その残存している錆と新たに発生した錆の合計量での評価である。
+++:試験後の錆の量が試験前の10%以下。
++ :試験後の錆の量が試験前の10‐25%以下。
+ :試験後の錆の量が試験前の50%以下。
− :試験後の錆の量が試験前の50‐100%。
前記セルロース繊維A1を純水で固形分0.4、および1.0%に希釈した以外は実施例1と同様の手法で金属表面処理剤を調製し除錆性、および防錆性を評価した。
前記セルロース繊維A1を純水で固形分0.2%に希釈した後、1%水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調製した。これを用いて実施例1と同様の手法で除錆性、および防錆性を評価した。
表2に示した条件で除錆剤組成物を調製し、これを用いて実施例1と同様の手法で除錆性、および防錆性を評価した。
前記セルロース繊維A1に代えてA´1、針葉樹由来クラフトパルプ、結晶セルロースを用いた以外は、実施例4と同様の手法で除錆性、および防錆性を評価した。
評価の結果、実施例の組成物はいずれも除錆性、防錆性ともに優れていた。一方、比較例の組成物はテストピースに塗布後、乾燥して剥がしても錆が除去できなかった。
Claims (5)
- セルロースナノファイバーを含有することを特徴とする金属表面処理剤。
- 前記セルロースナノファイバーの数平均繊維径が2nm以上500nm以下、繊維のアスペクト比が50以上、及びセルロースI型結晶構造を有することを特徴とする請求項1に記載の金属表面処理剤。
- 前記セルロースナノファイバーがアニオン変性されている事を特徴とする請求項1または2に記載の金属表面処理剤。
- pHが6以上12以下であることを特徴とする請求項1ないし3に記載の金属表面処理剤。
- 請求項1ないし4に記載の金属表面処理剤を金属表面に塗布する工程、金属表面処理剤の皮膜を形成する工程、及び金属表面から前記皮膜を剥離する工程を含む金属表面処理方法。
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