JP7206442B1 - 塗料組成物、塗装部材及び塗装部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
本開示の塗料組成物は、エポキシ樹脂を主成分として含む樹脂と、グルコース単位中の水酸基の部分に水酸基とは異なる官能基を導入した導入率が０％以上１０％以下であるセルロースナノファイバと、を含み、固形分に対する前記セルロースナノファイバの濃度が０．０５質量％以上１０質量％以下であり、粘度が２．８ｄＰａ・ｓ以上３５０ｄＰａ・ｓ以下である。前記セルロースナノファイバの含有量が塗料組成物の全体に対して０．０３質量％以上１０質量％以下になるように、前記エポキシ樹脂又は溶媒の少なくとも一方の量が調整される。
Description
本開示は、塗料組成物、塗装部材及び塗装部材の製造方法に関する。
特許文献１の要約書には、「本発明のエポキシ樹脂塗料組成物は、エポキシ樹脂と、該エポキシ樹脂の硬化剤と、セルロースナノファイバーと、を含むことを特徴とする。また、本発明の塗料補強剤は、セルロースナノファイバーがポリエステル系樹脂に分散されてなることを特徴とする。そして、本発明の塗料補強剤の製造方法は、ポリエステル系樹脂とセルロース繊維の粉体との混合物を加圧混練することを特徴とし、本発明のエポキシ樹脂塗料組成物の製造方法は、当該塗料補強剤を配合することを特徴とする。」ことが記載されている。
塗料組成物が塗装される部材のうち、例えばプロペラシャフトのような、様々な方向に延在する面を有する部材が知られている。このような部材のうち、水平方向に対して角度を有する面に塗料組成物を塗装する際、塗装された塗料組成物が面に沿って垂れ易い。しかし、特許文献１に記載の技術では、塗装された塗料組成物の垂れについては考慮されていない。一方で、垂れを抑制するために粘度を単に向上させれば、塗工性が低下する。
本開示が解決しようとする課題は、塗装時の垂れの抑制と良好な塗工性とを両立可能な塗料組成物、塗装部材及び塗装部材の製造方法の提供である。
本開示が解決しようとする課題は、塗装時の垂れの抑制と良好な塗工性とを両立可能な塗料組成物、塗装部材及び塗装部材の製造方法の提供である。
本開示の塗料組成物は、鉛直下方に延在する面を有する基材に塗布される塗料組成物であって、エポキシ樹脂を主成分として含む樹脂と、グルコース単位中の水酸基の部分に水酸基とは異なる官能基を導入した導入率が０％以上１０％以下であるセルロースナノファイバと、を含み、固形分に対する前記セルロースナノファイバの含有量が０．０５質量％以上０．３質量％以下であり、粘度が２．８ｄＰａ・ｓ以上３５０ｄＰａ・ｓ以下である。その他の解決手段は発明を実施するための形態において後記する。
本開示によれば、塗装時の垂れの抑制と良好な塗工性とを両立可能な塗料組成物、塗装部材及び塗装部材の製造方法を提供できる。
以下、図面を参照しながら本開示を実施するための形態（実施形態と称する）を説明する。以下の一の実施形態の説明の中で、適宜、一の実施形態に適用可能な別の実施形態の説明も行う。本開示は以下の一の実施形態に限られず、異なる実施形態同士を組み合わせたり、本開示の効果を著しく損なわない範囲で任意に変形したりできる。また、同じ部材については同じ符号を付すものとし、重複する説明は省略する。更に、同じ機能を有するものは同じ名称を付すものとする。図示の内容は、あくまで模式的なものであり、図示の都合上、本開示の効果を著しく損なわない範囲で実際の構成から変更したり、図面間で一部の部材の図示を省略したり変形したりすることがある。
本開示の塗料組成物は、エポキシ樹脂を主成分として含む樹脂と、セルロースナノファイバ（ＣＮＦ）と、を含む。本開示の塗料組成物は、例えば基材２（図１）に塗布されるものである。塗布及び乾燥により、塗装部材１（図１）が得られる。
エポキシ樹脂は、本開示の塗料組成物中において、全樹脂中で最も多く含まれる。本開示の塗料組成物における全ての樹脂がエポキシ樹脂でもよい。エポキシ樹脂は、例えば変性エポキシ樹脂であり、一液硬化型のエポキシ樹脂であることが好ましい。エポキシ樹脂は、例えば、ビスフェノールＡとエポクロルヒドリンとから製造できる。エポキシ樹脂の数平均分子量は任意であるが、例えば１００以上５０００以下にできる。樹脂は、エポキシ樹脂以外にも、本開示の効果を著しく損なわない範囲で、任意の樹脂を含んでもよい。
ＣＮＦは、例えば、グルコースをβ－１，４結合させたセルロース繊維を細かく裁断して得られるものである。ＣＮＦは天然由来材料であることが好ましく、例えば、広葉樹から得られるパルプ中のセルロース繊維を機械的に解繊することで得られる。
本開示のＣＮＦでは、グルコース単位中の水酸基の部分に水酸基とは異なる官能基を水酸基の部分に導入した導入率が０％以上１０％以下である。このようなＣＮＦを含むことで、水酸基とは異なる官能基に起因するＣＮＦの物性変化を抑制でき、ＣＮＦの物性変化に伴う塗料生成物への影響を抑制できる。天然由来のＣＮＦでは、通常は、導入率が０％以上１０％以下であり、好ましくはほぼ０％（即ち、ほとんど置換されていない）である。導入され得る官能基としては、例えば、－ＣＨ２ＯＨ基の酸化により生成し得る例えばカルボキシル基であるが、これに限定されない。セルロールに由来する官能基以外の官能基が導入されているか否かは、例えば赤外吸収分光法に基づくスペクトル解析によって判断できる。
ＣＮＦの平均繊維径は、特に制限されないが、例えば４ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。４ｎｍ以上にすることで、ＣＮＦへの化学的な修飾を抑制でき、当該修飾に起因するＣＮＦの物性変化を抑制できる。更には、塗膜３（図１）による耐水性を向上できる。一方で、１００ｎｍ以下にすることで、塗料組成物において均一に分散させ易くでき、基材１（図１）への塗装を容易に実行できる。また、塗装後には、塗料組成物の全域においてＣＮＦによる効果を発揮できる。平均繊維径は、例えば、ＣＮＦの断面を撮影したＴＭＥ画像における任意の１０本のＣＮＦを抽出し、夫々の径の平均値を算出することで、決定できる。
本開示の塗料組成物では、樹脂及びＣＮＦは、通常は、固形分として含まれる。ここでいう「固形分」とは、乾燥後の塗膜形成に寄与する物（固体として残る物。塗膜としての機能を発揮させるもの。）をいう。従って、固形分は、通常は、本開示の塗料組成物における揮発性成分（溶媒等）を除く成分である。塗料組成物が、樹脂、ＣＮＦ及び溶媒のみを含有する場合、固形分は、樹脂及びＣＮＦの合計量に一致する。また、塗料組成物が、更に、任意の成分（揮発性成分を除く。例えば、顔料、金属粒子等）を含む場合、固形分は、樹脂、ＣＮＦ及び当該任意の成分の合計量に一致する。任意の成分は、溶媒に溶解してもよく、溶媒に分散してもよい。また、樹脂及びＣＮＦも、それぞれ、溶媒に溶解してもよく、溶媒に分散してもよい。
当該固形分に対するＣＮＦの濃度が０．０５質量％以上、上限として９質量％以下、好ましくは０．３質量％以下である。０．０５質量％以上にすることで、塗装時の液だれを抑制できるとともに、塗料組成物の粘度を小さくできる。これにより、塗装し易くでき、良好な塗工性を発揮できる。一方で、１０質量％以下にすることで、塗料組成物の粘度が過度に大きくなることを抑制でき、良好な塗工性を向上できる。また、０．３質量％以下にすることで、塗膜３（図１）の耐酸性を向上できる。
本開示の塗料組成物では、粘度が２．８ｄＰａ・ｓ以上３５０ｄＰａ・ｓ以下である。この範囲にすることで、塗装時の垂れの抑制と良好な塗工性とを両立できる。粘度は例えばＢ型粘度計を用いて測定できる。
ＣＮＦ濃度と粘度との関係について説明する。本開示の塗料組成物では、粘度は、塗料そのものが持つ粘度と、ＣＮＦが形成するネットワークによる高粘度化に起因する粘度と、の合計値によって決まる。従って、塗料単体の粘度が低ければ、ＣＮＦを加えた後も相対的に終粘度は低下する。このため、ＣＮＦを入れる効果として、ＣＮＦのネットワーク構造による垂れの抑制と、塗料組成物の終粘度による垂れの抑制との効果は、それぞれ異なる作用である。このため、ＣＮＦ濃度と粘度の間には、必ずしも相関があるものではない。
固形分に対するＣＮＦの含有量が０．１２質量％以上、上限として６質量％以下、好ましくは０．３質量％以下になるように、エポキシ樹脂又は溶媒の少なくとも一方の量が調整されることが好ましい。０．０３質量％以上１０質量％以下にすることで、塗料組成物を塗装したときの塗装時の垂れの抑制と良好な塗工性とを両立できる。特に、０．０３質量％以上にすることで、ＣＮＦが有する３次元網目構造により静置時の流動性を低下でき、塗膜３（図１）の偏り抑制を期待できる。このような３次元網目構造による補強効果によって、チッピング性の向上、塗膜の硬さの向上、耐衝撃性の向上等も期待できる。また、０．３質量％以下にすることで、塗膜３（図１）の耐酸性を向上できる。
使用可能な溶媒は、エポキシ樹脂を溶解でき、かつ、ＣＮＦを分散できれば、特に制限されない。溶媒としては、例えば、トリエチルアミン、エチレングリコールモノプロピルエーテル、３－メチル－３－メトキシブタノール、エチレングリコールモノエチルエーテル等の有機溶媒が挙げられる。溶媒としては、有機溶媒に加えて、水系溶媒を併用してもよい。水系溶媒は、例えば、水、任意の水溶液等の少なくとも１種が挙げられる。溶媒は１種のみを使用してもよく、２種以上を任意の比率及び組み合わせで使用してもよい。
図１は、本開示の塗装部材１の断面図である。塗装部材１は、基材２と、基材２の表面に配置される塗膜３とを備える。詳細は後記するが、基材２は、これに限定されないが例えばプロペラシャフトである。図１には、一例として、プロペラシャフトの回転軸（図１の紙面垂直方向）に垂直な方向の断面視が図示される。
塗膜３は、上記樹脂と上記ＣＮＦとを含む。樹脂は、上記のように、エポキシ樹脂を主成分として含む。ＣＮＦは、上記のように、グルコース単位中の水酸基の部分に水酸基とは異なる官能基を導入した導入率が０％以上１０％以下であり、塗膜３に対する濃度が０．０５質量％以上９質量％以下である。塗膜３は、本開示の塗料組成物を基材２に例えば塗装及び乾燥させることで得られる。これらの樹脂及びＣＮＦの詳細は、上記塗料組成物の説明した事項と同様であるため、説明は省略する。
基材２は、例えば曲面を含み、塗膜３は、曲面の表面に配置される。本開示の塗料組成物は、上記のように、塗装時の垂れの発生が抑制される。このため、基材２での曲面に塗装した場合でも垂れを抑制でき、均一な膜厚の塗膜３を得易くできる。ただし、基材２は、平面を含んでもよく、平面に対して塗膜３が形成されてもよい。特に、詳細は後記するが、例えば水平方向に傾斜を有するように配置された平面に塗装することでも、垂れの発生を抑制できる。このような基材２は、上記のように例えばプロペラシャフトである。
塗膜３の厚さは、例えば３０μｍ以上である。塗膜３０をこの厚さにすることで、例えば耐食性等の、樹脂及びＣＮＦの起因する機能を発揮し易くできる。塗膜３の厚さの上限は特に制限されないが、例えば１００μｍ以下にできる。
図２は、本開示の塗装部材１（図２）の製造方法（以下、本開示の製造方法という）を示すフローチャートである。本開示の製造方法は、塗装工程Ｓ１と、乾燥工程Ｓ２とを含む。
塗装工程Ｓ１は、本開示の塗料組成物を、静止した基材２（図１）の表面に塗装する工程である。塗料組成物中での固形分に対するＣＮＦの濃度は、塗膜３（図１）におけるＣＮＦの含有量と一致する。塗装の方法は特に限定されないが、塗装は、例えばスプレー、刷毛等の任意の方式を用いて実行できる。中でも、塗装工程Ｓ１は、スプレー又は刷毛の少なくとも一方を用いた方式により行われることが好ましい。上記のように、本開示の塗料組成物は塗装時に垂れを生じ難いため、簡便な方法によって垂れを抑制できる。特に、上記粘度を有する本開示の塗料組成物はスプレー方式が難しいが、ＣＮＦはチキソトロピー性を有するため、スプレー塗装時に流動性が上昇するため、スプレー塗装を実行できる。
基材２の配置形態としては、基材２の表面が水平方向に延在するように基材２を配置してもよく、基材２の表面が水平方向に対して角度を有して配置されてもよい。中でも、塗装工程Ｓ１は、水平方向に対して角度θを有する面に対して本開示の塗料組成物を塗装することで行われることが好ましい。これにより、従来の塗料組成物であれば垂れを生じさせる形態で配置された基材２に対しても、垂れの発生を抑制できる。ここでいう角度θは、０°より大きく、上限としては例えば９０°未満、好ましくは４５°以下、より好ましくは３０°以下である。
なお、平面に対して塗装する場合、当該平面が水平方向に対して角度θを有するように平面を配置することが好ましい。例えば上記図１に示すように、曲面に対して塗装する場合、当該曲面が有する接線を基準として、角度θは、当該接線が水平方向に対してなす角度である。角度θは、塗装面全域で同じであってもよく、異なっていてもよい。曲面に対して塗装する場合、角度θは、塗装位置によって通常は異なる。
塗装工程Ｓ１は、乾燥後に形成される塗膜３（図１）の厚さが例えば２０μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上になるように本開示の塗料組成物を塗装することで行われることが好ましい。このようにするこで、本開示の塗料組成物の塗装及び乾燥により形成される塗膜３の機能を十分に発揮できる。なお、どの程度の厚さに本開示の塗料組成物を塗装すれば所望の厚さになるかどうかは、例えば、本開示の塗料組成物における固形分濃度に基づき決定できる。即ち、固形分濃度が大きいほど厚さは厚くなり、小さいほど厚さは薄くなる。
乾燥工程Ｓ２は、本開示の塗料組成物を塗装した基材２を、静止した状態で乾燥させる工程である。乾燥工程Ｓ２は、常温で行われることが好ましく、具体的には１５℃以上３０℃以下の雰囲気で行われることが好ましい。これにより、塗料組成物中の樹脂及びＣＮＦへの影響を抑制した状態で、塗料組成物中の溶媒を除去できる。
基材２が鉛直下方に延在する面を有する場合、従来の塗料組成物を用いて塗装すると、塗装直後に重力が作用して塗料組成物が垂れ易い。塗料組成物の垂れは、塗膜３の厚さの減少を招き、耐食性が低下する。一方で、塗膜３の厚さ確保のために塗料組成物の塗装量を増やせば、塗装部材１の質量の増加、製造のための工数増加、乾燥までの時間の増大化が生じる。更には、乾燥時に、時間短縮のために温風を使用して乾燥を促進することも考えられるが、温風の使用により、製造設備の大型化及び工数の増大が生じる。しかし、本開示の塗料組成物では、上記のように、塗装時の垂れの抑制と、良好な塗工性とが両立される。これにより、耐食性を十分に確保しながら塗装部材１の軽量化でき、更には、製造時の工数の増加を抑制できる。
以下、実施例を参照しながら、本開示を更に具体的に説明する。なお、以下に示す作成及び評価は、いずれも２３℃の条件下で行った。また、ＪＩＳ Ｚ８７０３の規定では、温度に±２℃の幅が存在する。
＜本開示の塗料組成物の作製＞
使用したＣＮＦの物性は以下のとおりである。
平均繊維径：１０ｎｍ～１００ｎｍ
化学修飾：なし（導入率０％）
組成：セルロース単体
主原料：広葉樹（天然由来）
解繊方法：機械解繊（物理的解繊）
製造メーカ：大王製紙社製
使用したＣＮＦの物性は以下のとおりである。
平均繊維径：１０ｎｍ～１００ｎｍ
化学修飾：なし（導入率０％）
組成：セルロース単体
主原料：広葉樹（天然由来）
解繊方法：機械解繊（物理的解繊）
製造メーカ：大王製紙社製
使用した樹脂は、変性エポキシ樹脂である。塗料組成物全体に対する樹脂の濃度は１５～２５質量％のうちの所定濃度である。溶媒としては、水及び有機溶媒の混合溶媒を使用した。塗料組成物全体にする水の濃度は３０～４０質量％のうちの所定濃度、有機溶媒の濃度は１０～１５質量％のうちの所定濃度にした。有機溶媒は、トリエチルアミン、エチレングリコールモノプロピルエーテル、３－メチル３－メトキシブタノール、エチレングリコールモノエチルエーテルの混合溶媒である。
以上説明したＣＮＦ、樹脂及び溶媒を十分に混合し、本開示の塗料組成物を作製した。塗料組成物の固形分に対するＣＮＦ濃度、及び、塗料組成物の粘度を下記表１の数値に調整した場合の、液垂れ性及び塗工性を、下記の表１に示す。液垂れ性及び塗工性の評価方法は、以下において特に断らない限り、以下の実施例１と同様に行った。
表１において、液だれ性及び塗工性における各記号の意味は下記のとおりである。
・液垂れ性
○ 液垂れしなかった。
△ 基本的には液垂れしなかったが、膜厚が大きくなると液垂れした。
× 塗装直後から液垂れした。
・塗工性
○ 擦れが生じることなく、塗装できた。
△ 擦れが生じ易い傾向であり、塗膜にははけ目の凹凸があるが、外観上素地が透けることなく、塗装できた。
× 大きな擦れが生じ、又は、刷毛から塗料組成物が離れず、塗装できなかった。
・液垂れ性
○ 液垂れしなかった。
△ 基本的には液垂れしなかったが、膜厚が大きくなると液垂れした。
× 塗装直後から液垂れした。
・塗工性
○ 擦れが生じることなく、塗装できた。
△ 擦れが生じ易い傾向であり、塗膜にははけ目の凹凸があるが、外観上素地が透けることなく、塗装できた。
× 大きな擦れが生じ、又は、刷毛から塗料組成物が離れず、塗装できなかった。
＜ＣＮＦ濃度及び粘度に基づく垂れ及び塗工性の評価＞
上記の表１に示す組成の塗料組成物のうち、一部の塗料組成物を使用して以下の評価を行った。
上記の表１に示す組成の塗料組成物のうち、一部の塗料組成物を使用して以下の評価を行った。
・実施例１（上記表１における試験番号１２に相当）
固形分に対するＣＮＦの濃度が８．０５質量％、Ｂ型粘度計により測定される粘度が３２０ｄＰａ・ｓである塗料組成物を作製し、プロペラシャフトを模した円柱に刷毛で塗装した。乾燥は、１５℃以上３０℃以下の所定温度で行った。乾燥前の膜厚（ウェット膜厚）は１９０μｍであった。塗装後、静止させた状態で乾燥させた。乾燥後の膜厚は１２８μｍであった。塗装の結果、擦れが生じ易い傾向ではあったが、塗装できた。また、粘度が大きいため、液垂れも生じなかった。
固形分に対するＣＮＦの濃度が８．０５質量％、Ｂ型粘度計により測定される粘度が３２０ｄＰａ・ｓである塗料組成物を作製し、プロペラシャフトを模した円柱に刷毛で塗装した。乾燥は、１５℃以上３０℃以下の所定温度で行った。乾燥前の膜厚（ウェット膜厚）は１９０μｍであった。塗装後、静止させた状態で乾燥させた。乾燥後の膜厚は１２８μｍであった。塗装の結果、擦れが生じ易い傾向ではあったが、塗装できた。また、粘度が大きいため、液垂れも生じなかった。
・実施例２（上記表１における試験番号１１相当）
ＣＮＦの濃度を６．７１質量％、粘度を２６０ｄＰａ・ｓに変えたこと以外は実施例１と同様に塗装した。乾燥前の膜厚（ウェット膜厚）は２５０μｍ、乾燥後の膜厚は１３８μｍであった。塗装の結果、擦れが生じ易い傾向ではあったが、塗装できた。また、粘度が大きいため、液垂れも生じなかった。
ＣＮＦの濃度を６．７１質量％、粘度を２６０ｄＰａ・ｓに変えたこと以外は実施例１と同様に塗装した。乾燥前の膜厚（ウェット膜厚）は２５０μｍ、乾燥後の膜厚は１３８μｍであった。塗装の結果、擦れが生じ易い傾向ではあったが、塗装できた。また、粘度が大きいため、液垂れも生じなかった。
・実施例３（上記表１における試験番号２相当）
ＣＮＦの濃度を０．０８質量％、粘度を２．８ｄＰａ・ｓに変えるとともに、刷毛に代えてスプレーにより塗装したこと以外は実施例１と同様に塗装した。乾燥前の膜厚（ウェット膜厚）は８０μｍ、乾燥後の膜厚は４５μｍであった。塗装及び乾燥の結果、擦れが生じることなく、均一に塗装できた。また、乾燥前の膜厚が８０μｍ以下迄は垂れが生じることなく、塗装できた。
ＣＮＦの濃度を０．０８質量％、粘度を２．８ｄＰａ・ｓに変えるとともに、刷毛に代えてスプレーにより塗装したこと以外は実施例１と同様に塗装した。乾燥前の膜厚（ウェット膜厚）は８０μｍ、乾燥後の膜厚は４５μｍであった。塗装及び乾燥の結果、擦れが生じることなく、均一に塗装できた。また、乾燥前の膜厚が８０μｍ以下迄は垂れが生じることなく、塗装できた。
・比較例１（上記表１における試験番号１３相当）
ＣＮＦの濃度を９．６８質量％、粘度を３８０ｄＰａ・ｓに変えたこと以外は実施例１と同様に塗装した。比較例１は、粘度が本開示の塗料組成物の範囲から外れるものである。評価の結果、高粘度のために刷毛から塗料組成物が離れず、塗装が不可能であった。また、物理的な力をかけて刷毛から離して塗装したところ、大きな擦れが認められた。ただし、粘度が大きいため、液垂れは生じなかった。
ＣＮＦの濃度を９．６８質量％、粘度を３８０ｄＰａ・ｓに変えたこと以外は実施例１と同様に塗装した。比較例１は、粘度が本開示の塗料組成物の範囲から外れるものである。評価の結果、高粘度のために刷毛から塗料組成物が離れず、塗装が不可能であった。また、物理的な力をかけて刷毛から離して塗装したところ、大きな擦れが認められた。ただし、粘度が大きいため、液垂れは生じなかった。
・比較例２（上記表１における試験番号１に相当）
ＣＮＦの濃度を０．０３質量％、粘度を２．７ｄＰａ・ｓに変えるとともに、刷毛に代えてスプレーにより塗装したこと以外は実施例１と同様に塗装した。比較例２は、固形分に対するＣＮＦの濃度が本開示の塗料組成物の範囲から外れるものである。乾燥前の膜厚（ウェット膜厚）は最大８０μｍ、乾燥後の膜厚は３７μｍであった。塗装及び乾燥の結果、塗装直後から垂れが発生した。ただし、スプレー塗装によって均一に塗工できた。
ＣＮＦの濃度を０．０３質量％、粘度を２．７ｄＰａ・ｓに変えるとともに、刷毛に代えてスプレーにより塗装したこと以外は実施例１と同様に塗装した。比較例２は、固形分に対するＣＮＦの濃度が本開示の塗料組成物の範囲から外れるものである。乾燥前の膜厚（ウェット膜厚）は最大８０μｍ、乾燥後の膜厚は３７μｍであった。塗装及び乾燥の結果、塗装直後から垂れが発生した。ただし、スプレー塗装によって均一に塗工できた。
＜ＣＮＦ含有量に基づく垂れの評価＞
・実施例４
ＣＮＦ濃度（固形分基準）を０．１質量％にしたこと以外は実施例１と同様にして垂れの有無を評価した。この結果、乾燥前の膜厚（ウェット膜厚）は１９０μｍまで、垂れが発生しなかった。また、乾燥後には、１０８μｍの膜厚で、光沢を有する塗膜３（図１）が得られた。
・実施例４
ＣＮＦ濃度（固形分基準）を０．１質量％にしたこと以外は実施例１と同様にして垂れの有無を評価した。この結果、乾燥前の膜厚（ウェット膜厚）は１９０μｍまで、垂れが発生しなかった。また、乾燥後には、１０８μｍの膜厚で、光沢を有する塗膜３（図１）が得られた。
・実施例５
ＣＮＦの平均繊維径を１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下にしたこと以外は実施例４と同様にして評価した。この結果、実施例４と同様に１９０μｍまで垂れが発生しなかったが、質感がマット調に変化した。乾燥後の膜厚は９１μｍであった。
ＣＮＦの平均繊維径を１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下にしたこと以外は実施例４と同様にして評価した。この結果、実施例４と同様に１９０μｍまで垂れが発生しなかったが、質感がマット調に変化した。乾燥後の膜厚は９１μｍであった。
・実施例６
ＣＮＦ濃度（固形分基準）を０．５質量％にしたこと以外は実施例４と同様にして評価した。この結果、実施例４と同様に１９０μｍまで垂れが発生しなかった。また、乾燥後には、１０１μｍの膜厚で光沢を有する塗膜３が得られた。
ＣＮＦ濃度（固形分基準）を０．５質量％にしたこと以外は実施例４と同様にして評価した。この結果、実施例４と同様に１９０μｍまで垂れが発生しなかった。また、乾燥後には、１０１μｍの膜厚で光沢を有する塗膜３が得られた。
・比較例３
ＣＮＦを使用しなかったこと以外は実施例４と同様にして評価した。この結果、１３０μｍまで塗装した時に垂れが発生した。また、乾燥後には、光沢を有する塗膜３が得られた。
ＣＮＦを使用しなかったこと以外は実施例４と同様にして評価した。この結果、１３０μｍまで塗装した時に垂れが発生した。また、乾燥後には、光沢を有する塗膜３が得られた。
＜分散性評価＞
・実施例７
実施例１の塗料組成物を目視で確認したところ、ＣＮＦの沈殿物は確認できなかった。従って、ＣＮＦは均一に分散していることが確認された。
・実施例７
実施例１の塗料組成物を目視で確認したところ、ＣＮＦの沈殿物は確認できなかった。従って、ＣＮＦは均一に分散していることが確認された。
・参考例１
ＣＮＦの平均繊維径を１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下にしたこと以外は実施例７と同様にして評価した。この結果、ＣＮＦが沈殿しており、ＣＮＦが均一に分散していないことがわかった。従って、ＣＮＦの均一分散のためには、ＣＮＦの平均繊維径は１００ｎｍ以下が好ましいことが分かった。
ＣＮＦの平均繊維径を１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下にしたこと以外は実施例７と同様にして評価した。この結果、ＣＮＦが沈殿しており、ＣＮＦが均一に分散していないことがわかった。従って、ＣＮＦの均一分散のためには、ＣＮＦの平均繊維径は１００ｎｍ以下が好ましいことが分かった。
＜耐水性評価＞
次に耐水性試験を行った。
次に耐水性試験を行った。
・実施例８（上記表１における試験番号６に相当）
固形分濃度としてＣＮＦ濃度が１．１３質量％になるように、実施例の冒頭に記載したＣＮＦ及び樹脂を使用し、粘度３．５Ｐａ・ｓに調整した。これにより、本開示の塗料組成物を作製した。そして、作製した塗料組成物を使用して、塗装部材１（図１）を作製した。作製中、塗料組成物の垂れは発生しなかった。また、塗装し易く、塗工性も良好であった。乾燥前の膜厚（ウェット膜厚）は６０μｍ、乾燥後の膜厚は２４μｍであった。作製した塗装部材１に対して耐水性試験を行った。耐水性試験は、所定温度の水中に所定時間浸漬することで行った。耐水性試験の結果、塗膜３（図１）の外観には、膨れ、剥がれ、錆等は観察されなかった。
固形分濃度としてＣＮＦ濃度が１．１３質量％になるように、実施例の冒頭に記載したＣＮＦ及び樹脂を使用し、粘度３．５Ｐａ・ｓに調整した。これにより、本開示の塗料組成物を作製した。そして、作製した塗料組成物を使用して、塗装部材１（図１）を作製した。作製中、塗料組成物の垂れは発生しなかった。また、塗装し易く、塗工性も良好であった。乾燥前の膜厚（ウェット膜厚）は６０μｍ、乾燥後の膜厚は２４μｍであった。作製した塗装部材１に対して耐水性試験を行った。耐水性試験は、所定温度の水中に所定時間浸漬することで行った。耐水性試験の結果、塗膜３（図１）の外観には、膨れ、剥がれ、錆等は観察されなかった。
・参考例２
ＣＮＦを使用しないこと以外は実施例８と同様にして評価した。この結果、塗膜３の外観には、膨れ、剥がれ、錆等は観察されなかった。
ＣＮＦを使用しないこと以外は実施例８と同様にして評価した。この結果、塗膜３の外観には、膨れ、剥がれ、錆等は観察されなかった。
ＣＮＦは親水性を有するため、ＣＮＦを含む塗料組成物では吸水性が増し、耐水性が低下し易い。しかし、ＣＮＦを含んでいても、本開示の塗料組成物によれば、ＣＮＦを使用しない参考例２の塗料組成物と同程度に優れた耐水性が奏された。この理由は、ＣＮＦの繊維径と配合量との調整により、ＣＮＦを配合していながら塗膜が本来持つ疎水性を大きく阻害しないためである。
＜耐酸性評価＞
次に耐酸性試験を行った。
次に耐酸性試験を行った。
・実施例９（上記表１における試験番号４に相当）
固形分濃度としてＣＮＦ濃度が０．１５質量％になるように、実施例の冒頭に記載したＣＮＦ及び樹脂を使用し、上記の混合溶媒を用いて粘度２．８ｄＰａ・ｓに調整した。これにより、本開示の塗料組成物を作製した。そして、作製した塗料組成物を使用して、塗装部材１（図１）を作製した。作製中、塗料組成物の垂れは発生しなかった。また、塗装し易く、塗工性も良好であった。乾燥前の膜厚（ウェット膜厚）は５０μｍ、乾燥後の膜厚は２５μｍであった。作製した塗装部材１に対して耐酸性試験を行った。耐酸性試験は、所定温度の強酸水溶液中に所定時間浸漬することで行った。耐酸性試験の結果、塗膜３（図１）の外観には、膨れ、剥がれ、錆等は観察されなかった。
固形分濃度としてＣＮＦ濃度が０．１５質量％になるように、実施例の冒頭に記載したＣＮＦ及び樹脂を使用し、上記の混合溶媒を用いて粘度２．８ｄＰａ・ｓに調整した。これにより、本開示の塗料組成物を作製した。そして、作製した塗料組成物を使用して、塗装部材１（図１）を作製した。作製中、塗料組成物の垂れは発生しなかった。また、塗装し易く、塗工性も良好であった。乾燥前の膜厚（ウェット膜厚）は５０μｍ、乾燥後の膜厚は２５μｍであった。作製した塗装部材１に対して耐酸性試験を行った。耐酸性試験は、所定温度の強酸水溶液中に所定時間浸漬することで行った。耐酸性試験の結果、塗膜３（図１）の外観には、膨れ、剥がれ、錆等は観察されなかった。
・実施例１０
ＣＮＦの濃度を０．５質量％に変更したこと以外は実施例９と同様にして、本開示の塗料組成物を作製した。乾燥前の膜厚（ウェット膜厚）は５０μｍ、乾燥後の膜厚は２４μｍであった。作製した塗装部材１について耐酸性試験を行ったところ、塗膜３の外観には、膨れが観察された。
ＣＮＦの濃度を０．５質量％に変更したこと以外は実施例９と同様にして、本開示の塗料組成物を作製した。乾燥前の膜厚（ウェット膜厚）は５０μｍ、乾燥後の膜厚は２４μｍであった。作製した塗装部材１について耐酸性試験を行ったところ、塗膜３の外観には、膨れが観察された。
・実施例１１
ＣＮＦの濃度を０．３質量％に変更したこと以外は実施例９と同様にして、本開示の塗料組成物を作製した。乾燥前の膜厚（ウェット膜厚）は５０μｍ、乾燥後の膜厚は２７μｍであった。作製した塗装部材１について耐酸性試験を行ったところ、塗膜３の外観には、膨れが観察された。
ＣＮＦの濃度を０．３質量％に変更したこと以外は実施例９と同様にして、本開示の塗料組成物を作製した。乾燥前の膜厚（ウェット膜厚）は５０μｍ、乾燥後の膜厚は２７μｍであった。作製した塗装部材１について耐酸性試験を行ったところ、塗膜３の外観には、膨れが観察された。
実施例９及び参考例２及び３の結果から、固形分に対するＣＮＦ濃度を０．３質量％以下にすることで、耐酸性能力が向上することがわかった。
１ 塗装構造物
２ 基材
３ 塗膜
２ 基材
３ 塗膜
Claims (14)
- 鉛直下方に延在する面を有する基材に塗布される塗料組成物であって、
エポキシ樹脂を主成分として含む樹脂と、
グルコース単位中の水酸基の部分に水酸基とは異なる官能基を導入した導入率が０％以上１０％以下であるセルロースナノファイバと、を含み、
固形分に対する前記セルロースナノファイバの含有量が０．０５質量％以上０．３質量％以下であり、
粘度が２．８ｄＰａ・ｓ以上３５０ｄＰａ・ｓ以下である
塗料組成物。 - 固形分に対する前記セルロースナノファイバの含有量が０．１２質量％以上０．３質量％以下になるように、前記エポキシ樹脂又は溶媒の少なくとも一方の量が調整される
請求項１に記載の塗料組成物。 - 前記基材はプロペラシャフトである
請求項１に記載の塗料組成物。 - 前記セルロースナノファイバの平均繊維径が４ｎｍ以上である
請求項１に記載の塗料組成物。 - 前記セルロースナノファイバの平均繊維径が１００ｎｍ以下である
請求項４に記載の塗料組成物。 - 鉛直下方に延在する面を有する基材と、前記基材の表面に配置される塗膜とを備え、
前記塗膜は、
エポキシ樹脂を主成分として含む樹脂と、
グルコース単位中の水酸基の部分に水酸基とは異なる官能基を導入した導入率が０％以上１０％以下であり、前記塗膜に対する含有量が０．０５質量％以上０．３質量％以下であるセルロースナノファイバと、を含む
塗装部材。 - 前記塗膜の厚さが３０μｍ以上である
請求項６に記載の塗装部材。 - 前記基材は曲面を含み、
前記塗膜は前記曲面の表面に配置される
請求項６に記載の塗装部材。 - 前記基材はプロペラシャフトである
請求項８に記載の塗装部材。 - エポキシ樹脂を主成分として含む樹脂と、グルコース単位中の水酸基の部分に水酸基とは異なる官能基を導入した導入率が０％以上１０％以下であるセルロースナノファイバと、を含み、固形分に対する前記セルロースナノファイバの含有量が０．０５質量％以上０．３質量％以下であり、粘度が２．８ｄＰａ・ｓ以上３５０ｄＰａ・ｓ以下である塗料組成物を、静止した、鉛直下方に延在する面を有する基材の表面に塗装する塗装工程と、
前記塗料組成物を塗装した前記基材を、静止した状態で乾燥させる乾燥工程と、を含む
塗装部材の製造方法。 - 前記塗装工程は、スプレー又は刷毛の少なくとも一方を用いた方式により行われる
請求項１０に記載の塗装部材の製造方法。 - 前記塗装工程は、乾燥後に形成される塗膜の厚さが３０μｍ以上になるように前記塗料組成物を塗装することで行われる
請求項１０に記載の塗装部材の製造方法。 - 前記塗装工程は、水平方向に対して角度を有する面に対して前記塗料組成物を塗装することで行われる
請求項１０に記載の塗装部材の製造方法。 - 前記乾燥工程は、１５℃以上３０℃以下の雰囲気で行われる
請求項１０に記載の塗装部材の製造方法。
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