(57)【要約】【課題】安価で簡便に製造可能で、強度が高く、物体の保護等に活用可能な、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料及びその製造方法を実現する。【解決手段】ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に於いて、該ナノオーダー分散型水性塗料は溶剤等を含まない水性エマルジョン塗料であり、減圧脱気を行いながら撹拌分散を行うことによりエマルジョン径を１０μm以下に調製した塗料を用い、繊維に含浸させた後に硬化して複合材料を得るナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料及びその製造方法である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に於いて、
該ナノオーダー分散型水性塗料は溶剤等を含まない水性エマルジョン塗料であり、
減圧脱気を行いながら撹拌分散を行うことによりエマルジョン径を１０μm以下に調製した塗料を用い、
繊維に含浸させた後に硬化して複合材料を得たことを特徴とする、
ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項２】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に用いる繊維は、
紙、不織布、ネット状の繊維材料、グラスファイバー、グラスウール、カーボンファイバー、農業用シート、遮光シート或いはこれらの複合材料の何れかであることを特徴とする、
請求項１記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項３】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
建物、車両、船舶或いは航空機の内装材又は外装材、道路或いは橋梁等の構造物の保護補強、道路面、道路周辺或いは法面等の保護、補強或いは防草に用いられることを特徴とする、
請求項１又は２に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項４】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
建物、車両、船舶、航空機、道路或いは橋梁等の構造物、道路面、道路周辺或いは法面等の防水に用いられることを特徴とする、
請求項１又は２に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項５】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
予め成形された造形物の表面に用いられることを特徴とする、
請求項１又は２に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項６】
該造形物は、
塑像、庭石、擬岩、遊具、変形屋根、擬宝珠等の装飾物、の何れかであることを特徴とする、
請求項５記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項７】
該造形物は、
水槽、浮子、養殖籠、魚介運搬箱等の水産関連資材であることを特徴とする、
請求項５記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項８】
該造形物は、
筏、フローティングハウスを含む水上に浮遊する造形物であることを特徴とする、
請求項５記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項９】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
緩衝及び／又は安全性向上に用いられることを特徴とする、
請求項１乃至８の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項１０】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
遊具の表面に形成することにより安全性向上に用いられることを特徴とする、
請求項９記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項１１】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
船舶の接岸面或いは岸壁、桟橋等の接岸面の表面に形成することにより安全性向上に用いられることを特徴とする、
請求項９記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項１２】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
造形物、遊具、船舶の接岸面或いは岸壁、桟橋等の接岸面の表面に発泡材料による層を形成した表面に形成することにより安全性向上に用いられることを特徴とする、
請求項５、６、９、１０或いは１１記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項１３】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用する予め成形された造形物は、
射出成形により成形されたことを特徴とする、
請求項５乃至１２の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項１４】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
車両用車止め或いはブロック塀などの障壁・電柱・支柱等の緩衝用に用いられることを特徴とする、
請求項１乃至４或いは９記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項１５】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
歩道、遊歩道、走路、自転車道、横断歩道、歩道橋、スポーツ競技用トラック、スポーツ競技用フィールド、体育館床面或いは遊具の下面に形成することにより安全性向上に用いられることを特徴とする、
請求項９記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項１６】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
水タンク、貯水槽、オイルタンク、ガスタンク或いはボンベの表面に形成され、安全性向上に用いられることを特徴とする、
請求項１又は２に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項１７】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
建物の屋根、建物の外装、建物の内装、車両或いは船舶の補修に用いられることを特徴とする、
請求項１又は２に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項１８】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
道路周辺或いは法面等の補強、防水或いは防草用シートの全体或いは部分的補修に用いられることを特徴とする、
請求項１又は２に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項１９】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
使用するナノオーダー分散型水性塗料のエマルジョン径を５μm以下に調製したことを特徴とする、
請求項１乃至１８の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項２０】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
使用するナノオーダー分散型水性塗料のエマルジョン径を１μm以下に調製したことを特徴とする、
請求項１９記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項２１】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
使用するナノオーダー分散型水性塗料のエマルジョン径を０．５μm以下に調製したことを特徴とする、
請求項２０記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項２２】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料の調製時における減圧脱気の圧力は、
１Ｐａ乃至５００００Ｐａであることを特徴とする、
請求項１乃至２１の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項２３】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料の調製時における減圧脱気の圧力は、
１Ｐａ乃至５０００Ｐａであることを特徴とする、
請求項２２記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項２４】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料の調製時における減圧脱気の圧力は、
１Ｐａ乃至５００Ｐａであることを特徴とする、
請求項２３記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項２５】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料は、
塗料組成物原料として、少なくとも合成樹脂エマルジョンおよび／または樹脂を１００重量部、水を５０重量部乃至２００重量部の範囲で混合した塗料組成物原料エマルジョンを用いることを特徴とする、
請求項１乃至２４の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項２６】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料は、
さらに反射・呈色剤及び着色材料を０．１重量部乃至５０重量部及び／又は温度抑制剤を０．１重量部乃至４０重量部の範囲で追加混合した塗料組成物原料エマルジョンを用いることを特徴とする、
請求項２５記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項２７】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料は、
さらに増粘剤、分散剤、消泡剤、抑泡剤、成膜助剤、凍結防止剤、凍結安定剤、沈降防止剤、乾燥調製剤、からなる群より選ばれた１種または２種以上の補助剤を含んでなることを特徴とする、
請求項２５又は２６記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項２８】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料の調製時における撹拌分散は、
容器体中で減圧し、プロペラを用いて撹拌することにより行われたことを特徴とする、
請求項２５乃至２７の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項２９】
該撹拌分散工程中のプロペラの回転数は、
２００ｒｐｍ乃至５０００ｒｐｍの範囲で行われたことを特徴とする、
請求項２８記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項３０】
該撹拌分散時に、
さらに超音波を印加したことを特徴とする、
請求項２５又は２６記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項３１】
該印加超音波は、
２０ｋＨｚ以上の高周波であることを特徴とする、
請求項３０記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項３２】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料は、
さらにセルロースナノファイバーを含んでなることを特徴とする、
請求項１乃至３１の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項３３】
該セルロースナノファイバーは、
竹、針葉樹或いは広葉樹から得られるパルプを原料としたものを用いたことを特徴とする、
請求項３２記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項３４】
該セルロースナノファイバーは、
セルロース純度が７０％以上のものを用いたことを特徴とする、
請求項３２又は３３記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項３５】
該セルロースナノファイバーは、
セルロース純度が８０％以上９５％以下のものを用いたことを特徴とする、
請求項３４記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項３６】
該セルロースナノファイバーは、
結晶化度が６０％以上７５％以下のものを用いたことを特徴とする、
請求項３２乃至３５の何れか一に記載のナナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項３７】
該セルロースナノファイバーは、
分子量が２００，０００以下のものを用いたことを特徴とする、
請求項３２乃至３６の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項３８】
該セルロースナノファイバーは、
分子量が１００，０００以下のものを用いたことを特徴とする、
請求項３７記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項３９】
該セルロースナノファイバーは、
水中対向衝突法又は化学的変性法により製造したものを用いたことを特徴とする、
請求項３２乃至３８の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項４０】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料は、
該セルロースナノファイバーを、０．０２重量％以上含むことを特徴とする、
請求項３２乃至３９の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項４１】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料は、
該セルロースナノファイバーを、０．１重量％以上２重量％以下の範囲で含むことを特徴とする、
請求項４０記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項４２】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料は、
さらに反射・呈色剤として金属或いは金属化合物の微粒子を含むことを特徴とする、
請求項１乃至４１の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項４３】
該反射・呈色剤は、
プラチナ、銀、チタン、酸化銀或いは酸化チタンの微粒子のうち１種又は複数を含むことを特徴とする、
請求項４２記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項４４】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料は、
さらに着色材料を含むことを特徴とする、
請求項１乃至４３の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項４５】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料は、
さらに硬化材を含むことを特徴とする、
請求項１乃至４４の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項４６】
該硬化剤は、
シランカップリング剤であることを特徴とする、
請求項４５記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料。
【請求項４７】
ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法に於いて、
少なくともナノオーダー分散型水性塗料を塗布含浸させる繊維材料を用意する工程と、
減圧脱気を行いながら撹拌分散を行うことによりエマルジョン径を１０μm以下に調製したナノオーダー分散型水性塗料を用意する工程と、
該ナノオーダー分散型水性塗料を該繊維材料に塗布含浸させる工程と、
繊維に含浸させた後に硬化する工程と、
を経て複合材料を得たことを特徴とする、
ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項４８】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に用いる繊維は、
紙、不織布、ネット状の繊維材料、グラスファイバー、グラスウール、カーボンファイバー、農業用シート、遮光シート或いはこれらの複合材料の何れかであることを特徴とする、
請求項４７記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項４９】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
建物、車両、船舶或いは航空機の内装材又は外装材、道路或いは橋梁等の構造物の保護補強、道路面、道路周辺或いは法面等の保護、補強或いは防草に用いられることを特徴とする、
請求項４７又は４８に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項５０】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
建物、車両、船舶、航空機、道路或いは橋梁等の構造物、道路面、道路周辺或いは法面等の防水に用いられることを特徴とする、
請求項４７又は４８に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項５１】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
予め成形された造形物の表面に用いられることを特徴とする、
請求項４７又は４８に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項５２】
該造形物は、
塑像、庭石、擬岩、遊具、変形屋根、擬宝珠等の装飾物、の何れかであることを特徴とする、
請求項５１記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項５３】
該造形物は、
水槽、浮子、養殖籠、魚介運搬箱等の水産関連資材であることを特徴とする、
請求項５１記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項５４】
該造形物は、
筏、フローティングハウスを含む水上に浮遊する造形物であることを特徴とする、
請求項５１記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項５５】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
緩衝及び／又は安全性向上に用いられることを特徴とする、
請求項４７乃至５４の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項５６】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
遊具の表面に形成することにより安全性向上に用いられることを特徴とする、
請求項５５記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項５７】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
船舶の接岸面或いは岸壁、桟橋等の接岸面の表面に形成することにより安全性向上に用いられることを特徴とする、
請求項５５記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項５８】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
造形物、遊具、船舶の接岸面或いは岸壁、桟橋等の接岸面の表面に発泡材料による層を形成した表面に形成することにより安全性向上に用いられることを特徴とする、
請求項５１、５２、５５、５６或いは５７記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項５９】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用する予め成形された造形物は、
射出成形により成形されたことを特徴とする、
請求項５１乃至５８の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項６０】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
車両用車止め或いはブロック塀などの障壁・電柱・支柱等の緩衝用に用いられることを特徴とする、
請求項４７乃至５０或いは５５記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項６１】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
歩道、遊歩道、走路、自転車道、横断歩道、歩道橋、スポーツ競技用トラック、スポーツ競技用フィールド、体育館床面或いは遊具の下面に形成することにより安全性向上に用いられることを特徴とする、
請求項５５記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項６２】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
水タンク、貯水槽、オイルタンク、ガスタンク或いはボンベの表面に形成され、安全性向上に用いられることを特徴とする、
請求項４７又は４８に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項６３】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
建物の屋根、建物の外装、建物の内装、車両或いは船舶の補修に用いられることを特徴とする、
請求項４７又は４８に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項６４】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
道路周辺或いは法面等の補強、防水或いは防草用シートの全体或いは部分的補修に用いられることを特徴とする、
請求項４７又は４８に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項６５】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
使用するナノオーダー分散型水性塗料のエマルジョン径を５μm以下に調製したことを特徴とする、
請求項４７乃至６４の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項６６】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
使用するナノオーダー分散型水性塗料のエマルジョン径を１μm以下に調製したことを特徴とする、
請求項６５記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項６７】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は、
使用するナノオーダー分散型水性塗料のエマルジョン径を０．５μm以下に調製したことを特徴とする、
請求項６６記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項６８】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料の調製時における減圧脱気の圧力は、
１Ｐａ乃至５００００Ｐａであることを特徴とする、
請求項４７乃至６７の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項６９】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料の調製時における減圧脱気の圧力は、
１Ｐａ乃至５０００Ｐａであることを特徴とする、
請求項６８記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項７０】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料の調製時における減圧脱気の圧力は、
１Ｐａ乃至５００Ｐａであることを特徴とする、
請求項６９記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項７１】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料は、
塗料組成物原料として、少なくとも合成樹脂エマルジョンおよび／または樹脂を１００重量部、水を５０重量部乃至２００重量部の範囲で混合した塗料組成物原料エマルジョンを用いることを特徴とする、
請求項４７乃至７０の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項７２】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料は、
さらに反射・呈色剤及び着色材料を０．１重量部乃至５０重量部及び／又は温度抑制剤を０．１重量部乃至４０重量部の範囲で追加混合した塗料組成物原料エマルジョンを用いることを特徴とする、
請求項７１記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項７３】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料は、
さらに増粘剤、分散剤、消泡剤、抑泡剤、成膜助剤、凍結防止剤、凍結安定剤、沈降防止剤、乾燥調製剤、からなる群より選ばれた１種または２種以上の補助剤を含んでなることを特徴とする、
請求項７１又は７２記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項７４】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料の調製時における撹拌分散は、
容器体中で減圧し、プロペラを用いて撹拌することにより行われたことを特徴とする、
請求項７１乃至７３の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項７５】
該撹拌分散工程中のプロペラの回転数は、
２００ｒｐｍ乃至５０００ｒｐｍの範囲で行われたことを特徴とする、
請求項７４記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項７６】
該撹拌分散時に、
さらに超音波を印加したことを特徴とする、
請求項４７又は４８記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項７７】
該印加超音波は、
２０ｋＨｚ以上の高周波であることを特徴とする、
請求項７６記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項７８】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料は、
さらにセルロースナノファイバーを含んでなることを特徴とする、
請求項４７乃至７７の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項７９】
該セルロースナノファイバーは、
竹、針葉樹或いは広葉樹から得られるパルプを原料としたものを用いたことを特徴とする、
請求項７８記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項８０】
該セルロースナノファイバーは、
セルロース純度が７０％以上のものを用いたことを特徴とする、
請求項７８又は７９記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項８１】
該セルロースナノファイバーは、
セルロース純度が８０％以上９５％以下のものを用いたことを特徴とする、
請求項８０記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項８２】
該セルロースナノファイバーは、
結晶化度が６０％以上７５％以下のものを用いたことを特徴とする、
請求項７８乃至８１の何れか一に記載のナナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項８３】
該セルロースナノファイバーは、
分子量が２００，０００以下のものを用いたことを特徴とする、
請求項７８乃至８２の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項８４】
該セルロースナノファイバーは、
分子量が１００，０００以下のものを用いたことを特徴とする、
請求項８３記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項８５】
該セルロースナノファイバーは、
水中対向衝突法又は化学的変性法により製造したものを用いたことを特徴とする、
請求項７８乃至８４の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項８６】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料は、
該セルロースナノファイバーを、０．０２重量％以上含むことを特徴とする、
請求項７８乃至８５の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項８７】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料は、
該セルロースナノファイバーを、０．１重量％以上２重量％以下の範囲で含むことを特徴とする、
請求項８６記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項８８】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料は、
さらに反射・呈色剤として金属或いは金属化合物の微粒子を含むことを特徴とする、
請求項４７乃至８７の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項８９】
該反射・呈色剤は、
プラチナ、銀、チタン、酸化銀或いは酸化チタンの微粒子のうち１種又は複数を含むことを特徴とする、
請求項８８記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項９０】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料は、
さらに着色材料を含むことを特徴とする、
請求項４７乃至８９の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項９１】
該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料は、
さらに硬化材を含むことを特徴とする、
請求項４７乃至９０の何れか一に記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【請求項９２】
該硬化剤は、
シランカップリング剤であることを特徴とする、
請求項９１記載のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノオーダー分散型水性塗料により強化した繊維構造物及びナノオーダー分散型水性塗料により強化した繊維構造物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、安価で簡便に製造可能で、強度が高く、物体の保護等に活用可能な材料のニーズは高い。
【０００３】
発明者らは、従前から溶剤を用いることなくポットライフが長く、且つ実用的な塗膜形成条件でもって成膜出来、耐久性及び耐候性に於いても実用的な塗膜が得られる、ナノオーダー分散型水性塗料の開発を行って来ている。かかる塗料の応用研究を行う中で、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が強度と柔軟性を合わせ持つことに着目し、本発明を完成した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４ー３７４８３号公報
【特許文献２】特開２０１７ー７５４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする課題は、安価で簡便に製造可能で、強度が高く、物体の保護等に活用可能な、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料及びその製造方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらの課題を解決するため、筆者らは、塗料の調整工程を鋭意検討しベースのエマルジョンを調製後減圧脱気を行いながら撹拌分散を行うことにより、機能材料の分離沈降が抑制されてポットライフが長く、成膜特性に優れ、硬度の高い塗膜を得られるナノオーダー分散型水性塗料を繊維に含浸させ硬化することにより、安価で簡便に製造可能で、強度が高く、物体の保護等に活用可能な、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料及びその製造方法を実現することができることを見出した。
【０００７】
課題を解決するための手段として本発明は、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に於いて、該ナノオーダー分散型水性塗料は溶剤等を含まない水性エマルジョン塗料であり、減圧脱気を行いながら撹拌分散を行うことによりエマルジョン径を１０μm以下に調製した塗料を用い、繊維に含浸させた後に硬化して複合材料を得たことを特徴とする、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料である。
【０００８】
また本発明は、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法に於いて、少なくともナノオーダー分散型水性塗料を塗布含浸させる繊維材料を用意する工程と、減圧脱気を行いながら撹拌分散を行うことによりエマルジョン径を１０μm以下に調製したナノオーダー分散型水性塗料を用意する工程と、該ナノオーダー分散型水性塗料を該繊維材料に塗布含浸させる工程と、繊維に含浸させた後に硬化する工程と、を経て複合材料を得たことを特徴とする、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法である。
【０００９】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に用いる繊維が紙、不織布、ネット状の繊維材料、グラスファイバー、グラスウール、カーボンファイバー、農業用シート、遮光シート或いはこれらの複合材料の何れかであることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が建物、車両、船舶或いは航空機の内装材又は外装材、道路或いは橋梁等の構造物の保護補強、道路面、道路周辺或いは法面等の保護、補強或いは防草に用いられることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が建物、車両、船舶、航空機、道路或いは橋梁等の構造物、道路面、道路周辺或いは法面等の防水に用いられることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が予め成形された造形物の表面に用いられることを特徴とし、さらに本発明は該造形物が塑像、庭石、擬岩、遊具、変形屋根、擬宝珠等の装飾物、の何れかであることを特徴とし、或いは本発明は該造形物が水槽、浮子、養殖籠、魚介運搬箱等の水産関連資材であることを特徴とし、或いは本発明は該造形物が筏、フローティングハウスを含む水上に浮遊する造形物であることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が緩衝及び／又は安全性向上に用いられることを特徴とし、さらに本発明は該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が遊具の表面に形成することにより安全性向上に用いられることを特徴とし、或いは本発明は該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が船舶の接岸面或いは岸壁、桟橋等の接岸面の表面に形成することにより安全性向上に用いられることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が造形物、遊具、船舶の接岸面或いは岸壁、桟橋等の接岸面の表面に発泡材料による層を形成した表面に形成することにより安全性向上に用いられることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用する予め成形された造形物が射出成形により成形されたことを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が車両用車止め或いはブロック塀などの障壁・電柱・支柱等の緩衝用に用いられることを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が歩道、遊歩道、走路、自転車道、横断歩道、歩道橋、スポーツ競技用トラック、スポーツ競技用フィールド、体育館床面或いは遊具の下面に形成することにより安全性向上に用いられることを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が水タンク、貯水槽、オイルタンク、ガスタンク或いはボンベの表面に形成され、安全性向上に用いられることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が建物の屋根、建物の外装、建物の内装、車両或いは船舶の補修に用いられることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が道路周辺或いは法面等の補強、防水或いは防草用シートの全体或いは部分的補修に用いられることを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料のエマルジョン径を５μm以下に調製したことを特徴とする。さらに本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料のエマルジョン径を１μm以下に調製したことを特徴とする。さらに本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料のエマルジョン径を０．５μm以下に調製したことを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料の調製時における減圧脱気の圧力が１Ｐａ乃至５００００Ｐａであることを特徴とする。さらに本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料の調製時における減圧脱気の圧力が１Ｐａ乃至５０００Ｐａであることを特徴とする。本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料の調製時における減圧脱気の圧力が１Ｐａ乃至５００Ｐａであることを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料が塗料組成物原料として、少なくとも合成樹脂エマルジョンおよび／または樹脂を１００重量部、水を５０重量部乃至２００重量部の範囲で混合した塗料組成物原料エマルジョンを用いることを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料がさらに反射・呈色剤及び着色材料を０．１重量部乃至５０重量部及び／又は温度抑制剤を０．１重量部乃至４０重量部の範囲で追加混合した塗料組成物原料エマルジョンを用いることを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料がさらに増粘剤、分散剤、消泡剤、抑泡剤、成膜助剤、凍結防止剤、凍結安定剤、沈降防止剤、乾燥調製剤、からなる群より選ばれた１種または２種以上の補助剤を含んでなることを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料の調製時における撹拌分散が容器体中で減圧し、プロペラを用いて撹拌することにより行われたことを特徴とし、該撹拌分散工程中のプロペラの回転数が２００ｒｐｍ乃至５０００ｒｐｍの範囲で行われたことを特徴とする。
【００２７】
また本発明は、該撹拌分散時にさらに超音波を印加したことを特徴とし、該印加超音波は２０ｋＨｚ以上の高周波であることを特徴とする。
【００２８】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料がさらにセルロースナノファイバーを含んでなることを特徴とする。
【００２９】
また本発明は、該セルロースナノファイバーが竹、針葉樹或いは広葉樹から得られるパルプを原料としたものを用いたことを特徴とする。
【００３０】
また本発明は、該セルロースナノファイバーとしてセルロース純度が７０％以上のものを用いたことを特徴とし、さらに本発明は、該セルロースナノファイバーとしてセルロース純度が８０％以上９５％以下のものを用いたことを特徴とする。
【００３１】
また本発明は、該セルロースナノファイバーとして結晶化度が６０％以上７５％以下のものを用いたことを特徴とする。  また本発明は、該セルロースナノファイバーとして分子量が２００，０００以下のものを用いたことを特徴とし、さらに本発明は、該セルロースナノファイバーとして分子量が１００，０００以下のものを用いたことを特徴とする。
【００３２】
また本発明は、該セルロースナノファイバーとして水中対向衝突法又は化学的変性法により製造したものを用いたことを特徴とする。
【００３３】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料が該セルロースナノファイバーを、０．０２重量％以上含むことを特徴とし、さらに本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料が該セルロースナノファイバーを、０．１重量％以上２重量％以下の範囲で含むことを特徴とする。
【００３４】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料がさらに反射・呈色剤として金属或いは金属化合物の微粒子を含むことを特徴とし、さらに該反射・呈色剤がプラチナ、銀、チタン、酸化銀或いは酸化チタンの微粒子のうち１種又は複数を含むことを特徴とする。
【００３５】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料がさらに着色材料を含むことを特徴とする。また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料がさらに硬化材を含むことを特徴とし、さらに該硬化剤がシランカップリング剤であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料及びその製造方法は、安価で簡便に製造可能で、強度が高く、物体の保護等に活用可能な、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料及びその製造方法を実現するという利点があり、また、水性であり安全性が高く、低温で成膜使用可であり、もってさまざまな用途に活用出来、我が国産業の発展に資するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は本発明に用いるナノオーダー分散型水性塗料の製造方法の工程のフローチャートである。
【図２】図２は本発明に用いるナノオーダー分散型水性塗料の製造に用いる減圧撹拌分散装置の概念図である。
【図３】図３は本発明に係るナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の一例を示す図面代用写真である。
【図４】図４は本発明に係るナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の一例を示す図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明は、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に於いて、該ナノオーダー分散型水性塗料は溶剤等を含まない水性エマルジョン塗料であり、減圧脱気を行いながら撹拌分散を行うことによりエマルジョン径を１０μm以下に調製した塗料を用い、繊維に含浸させた後に硬化して複合材料を得たことを特徴とする、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料である。本発明のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料及びその製造方法は、安価で簡便に製造可能で、強度が高く、物体の保護等に活用可能な、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料及びその製造方法を実現するという利点があり、また、水性であり安全性が高く、低温で硬化使用可であり、もってさまざまな用途に活用出来る。
【００３９】
また本発明は、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法に於いて、少なくともナノオーダー分散型水性塗料を塗布含浸させる繊維材料を用意する工程と、減圧脱気を行いながら撹拌分散を行うことによりエマルジョン径を１０μm以下に調製したナノオーダー分散型水性塗料を用意する工程と、該ナノオーダー分散型水性塗料を該繊維材料に塗布含浸させる工程と、繊維に含浸させた後に硬化する工程と、を経て複合材料を得たことを特徴とする、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法である。本発明にかかるナノオーダー分散型水性塗料は、かかる条件で製造することによって分散性と安定性が向上し、緻密な複合材料を得ることができる。
【００４０】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に用いる繊維が紙、不織布、ネット状の繊維材料、グラスファイバー、グラスウール、カーボンファイバー、農業用シート、遮光シート或いはこれらの複合材料の何れかであることを特徴とする。本発明にかかる複合材料は、その用途に合わせてかかる繊維材料から適宜な材料を選択して使用する。
【００４１】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が建物、車両、船舶或いは航空機の内装材又は外装材、道路或いは橋梁等の構造物の保護補強、道路面、道路周辺或いは法面等の保護、補強或いは防草に用いられることを特徴とする。
【００４２】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が建物、車両、船舶、航空機、道路或いは橋梁等の構造物、道路面、道路周辺或いは法面等の防水に用いられることを特徴とする。
【００４３】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が予め成形された造形物の表面に用いられることを特徴とし、さらに本発明は該造形物が塑像、庭石、擬岩、遊具、変形屋根、擬宝珠等の装飾物、の何れかであることを特徴とし、或いは本発明は該造形物が水槽、浮子、養殖籠、魚介運搬箱等の水産関連資材であることを特徴とし、或いは本発明は該造形物が筏、フローティングハウスを含む水上に浮遊する造形物であることを特徴とする。
【００４４】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が緩衝及び／又は安全性向上に用いられることを特徴とし、さらに本発明は該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が遊具の表面に形成することにより安全性向上に用いられることを特徴とし、或いは本発明は該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が船舶の接岸面或いは岸壁、桟橋等の接岸面の表面に形成することにより安全性向上に用いられることを特徴とする。
【００４５】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が造形物、遊具、船舶の接岸面或いは岸壁、桟橋等の接岸面の表面に発泡材料による層を形成した表面に形成することにより安全性向上に用いられることを特徴とする。
【００４６】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用する予め成形された造形物が射出成形により成形されたことを特徴とする。
【００４７】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が車両用車止め或いはブロック塀などの障壁・電柱・支柱等の緩衝用に用いられることを特徴とする。
【００４８】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が歩道、遊歩道、走路、自転車道、横断歩道、歩道橋、スポーツ競技用トラック、スポーツ競技用フィールド、体育館床面或いは遊具の下面に形成することにより安全性向上に用いられることを特徴とする。
【００４９】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が水タンク、貯水槽、オイルタンク、ガスタンク或いはボンベの表面に形成され、安全性向上に用いられることを特徴とする。
【００５０】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が建物の屋根、建物の外装、建物の内装、車両或いは船舶の補修に用いられることを特徴とする。
【００５１】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料が道路周辺或いは法面等の補強、防水或いは防草用シートの全体或いは部分的補修に用いられることを特徴とする。本発明にかかる複合材料は、これら様々な用途に好適に用いることができる。
【００５２】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料のエマルジョン径を５μm以下に調製したことを特徴とする。さらに本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料のエマルジョン径を１μm以下に調製したことを特徴とする。さらに本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料のエマルジョン径を０．５μm以下に調製したことを特徴とする。
【００５３】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料の調製時における減圧脱気の圧力が１Ｐａ乃至５００００Ｐａであることを特徴とする。さらに本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料の調製時における減圧脱気の圧力が１Ｐａ乃至５０００Ｐａであることを特徴とする。また、本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料の調製時における減圧脱気の圧力が１Ｐａ乃至５００Ｐａであることを特徴とする。本発明にかかるナノオーダー分散型水性塗料は、かかる条件で製造することによってより分散性と安定性が向上し、緻密な複合材料を得ることができる。
【００５４】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料が塗料組成物原料として、少なくとも合成樹脂エマルジョンおよび／または樹脂を１００重量部、水を５０重量部乃至２００重量部の範囲で混合した塗料組成物原料エマルジョンを用いることを特徴とする。本発明にかかるナノオーダー分散型水性塗料は、かかる条件で製造することによって分散性と安定性が向上し、緻密な複合材料を得ることができる。
【００５５】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料がさらに反射・呈色剤及び着色材料を０．１重量部乃至５０重量部及び／又は温度抑制剤を０．１重量部乃至４０重量部の範囲で追加混合した塗料組成物原料エマルジョンを用いることを特徴とする。かかる材料を添加することにより、本発明にかかる複合材料に着色或いは機能性を付加することができる。
【００５６】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料がさらに増粘剤、分散剤、消泡剤、抑泡剤、成膜助剤、凍結防止剤、凍結安定剤、沈降防止剤、乾燥調製剤、からなる群より選ばれた１種または２種以上の補助剤を含んでなることを特徴とする。これらの補助剤により、さらにナノオーダー分散型水性塗料の分散性と安定性が向上し、緻密な複合材料を得ることができる。
【００５７】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料の調製時における撹拌分散が容器体中で減圧し、プロペラを用いて撹拌することにより行われたことを特徴とし、該撹拌分散工程中のプロペラの回転数が２００ｒｐｍ乃至５０００ｒｐｍの範囲で行われたことを特徴とする。
【００５８】
また本発明は、該撹拌分散時にさらに超音波を印加したことを特徴とし、該印加超音波は２０ｋＨｚ以上の高周波であることを特徴とする。本発明にかかるナノオーダー分散型水性塗料は、かかる条件で製造することによって分散性と安定性が向上し、緻密な複合材料を得ることができる。
【００５９】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料がさらにセルロースナノファイバーを含んでなることを特徴とする。
【００６０】
また本発明は、該セルロースナノファイバーが竹、針葉樹或いは広葉樹から得られるパルプを原料としたものを用いたことを特徴とする。
【００６１】
また本発明は、該セルロースナノファイバーとしてセルロース純度が７０％以上のものを用いたことを特徴とし、さらに本発明は、該セルロースナノファイバーとしてセルロース純度が８０％以上９５％以下のものを用いたことを特徴とする。
【００６２】
また本発明は、該セルロースナノファイバーとして結晶化度が６０％以上７５％以下のものを用いたことを特徴とする。  また本発明は、該セルロースナノファイバーとして分子量が２００，０００以下のものを用いたことを特徴とし、さらに本発明は、該セルロースナノファイバーとして分子量が１００，０００以下のものを用いたことを特徴とする。
【００６３】
また本発明は、該セルロースナノファイバーとして水中対向衝突法又は化学的変性法により製造したものを用いたことを特徴とする。
【００６４】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料が該セルロースナノファイバーを、０．０２重量％以上含むことを特徴とし、さらに本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料が該セルロースナノファイバーを、０．１重量％以上２重量％以下の範囲で含むことを特徴とする。セルロースナノファイバーの添加により、ナノオーダー分散型水性塗料の硬化後の硬度が向上し、緻密な複合材料を得ることができる。
【００６５】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料がさらに反射・呈色剤として金属或いは金属化合物の微粒子を含むことを特徴とし、さらに該反射・呈色剤がプラチナ、銀、チタン、酸化銀或いは酸化チタンの微粒子のうち１種又は複数を含むことを特徴とする。かかる材料を添加することにより、本発明にかかる複合材料に着色或いは機能性を付加することができる。
【００６６】
また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料がさらに着色材料を含むことを特徴とする。また本発明は、該ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用するナノオーダー分散型水性塗料がさらに硬化材を含むことを特徴とし、さらに該硬化剤がシランカップリング剤であることを特徴とする。かかる材料を添加することにより、ナノオーダー分散型水性塗料の硬化後の硬度が向上し、また硬化後の硬度を調整することが可能となり、緻密な複合材料を得ることができるとともに必要に応じて適当な柔軟性を得ることができた。
【実施例】
【００６７】
以下、本発明に係るナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料及びナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の製造方法を、実施例に基づいて説明する。
【００６８】
本発明に係るナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に用いるナノオーダー分散型水性塗料として、ナノオーダー分散法により調製されたナノオーダー分散型水性塗料を用いた。図１は本発明に用いるナノオーダー分散型水性塗料の製造方法の工程のフローチャートである。また、図２は本発明に用いるナノオーダー分散型水性塗料の製造に用いる減圧撹拌分散装置の概念図である。ナノオーダー分散法により調製されたナノオーダー分散型水性塗料は、水性であってポットライフが長く、且つ実用的な塗膜形成条件でもって成膜出来、耐久性及び耐光性に於いても実用的な塗膜が得られる。かかる水性塗料を用いることにより、水性であるため環境負荷が小さく、制作が容易かつ工数削減に寄与し、塗膜を含めた複合材料の強度が高い材料を実現することも可能となった。さらに、該ナノオーダー分散型水性塗料は、減圧脱気を行いながら撹拌分散を行うことによりエマルジョン径を１０μm以下に調製したものであることを特徴とし、さらに該エマルジョン径を５μm以下に調製することが望ましく、該エマルジョン径を１μm以下に調製することがより望ましく、該エマルジョン径を０．５μm以下に調製することがさらに望ましい。これにより、ポットライフがさらに長くなるとともに製造特性がさらに向上する。
【００６９】
また本実施例においては、該ナノオーダー分散型水性塗料は、該減圧脱気の圧力が１Ｐａ乃至５００００Ｐａとなるような工程により調製した。さらに、該減圧脱気の圧力が１Ｐａ乃至５０００Ｐａであることが望ましく、該減圧脱気の圧力が１Ｐａ乃至５００Ｐａであることがさらに望ましい。
【００７０】
以下、本実施例に於けるナノオーダー分散型水性塗料の製造工程を説明する。本実施例に於いては、ナノオーダー分散型水性塗料の原料エマルジョンとして、アクリル酸エステル共重合体エマルジョンを水に分散させて用いた。なお、本発明に用いられる原料エマルジョンとしては、本実施例に係る材料に限定されるものではなく、各種の合成樹脂エマルジョンおよび／または水溶性樹脂を好適に用いることが出来る。
【００７１】
本実施例に於いては、上記アクリル酸エステル共重合体エマルジョン１００重量部に水１１０重量部を加え、さらに消泡剤２．５重量部、湿潤剤及び抑泡剤各０．４重量部、乾燥調製剤２．５重量部を加えて撹拌を行った。ここで、添加剤としては求められる塗料の特性により、塗料組成物原料にはさらに増粘剤、分散剤、湿潤剤、消泡剤、抑泡剤、成膜助剤、凍結防止剤、凍結安定剤、防腐剤、沈降防止剤、付着防止剤、乾燥調製剤、からなる群より選ばれた１種または２種以上の補助剤を含んでもよい。
【００７２】
かかるエマルジョンに、さらに減圧撹拌分散工程によりナノ化を行って、ナノオーダー分散型水性塗料を得た。本実施例においては、前記エマルジョン１００重量部に対して平均粒径が１〜１０，０００nmの酸化物微粒子を２０重量部加え、また温度抑制剤として熱変換剤を１５重量部加えて撹拌することにより、ナノオーダー分散型水性塗料を得たが、本発明はこれら材料及びこれらの配合比に限定されるものではない。
【００７３】
本発明に用いるナノオーダー分散型水性塗料には、金属或いは金属化合物の微粒子を含んでも良い。金属或いは金属化合物の微粒子としては、平均粒径が１〜１０，０００nmの微粒子を用いることが特に効果的である。また、これら材料は、ナノオーダー分散型水性塗料に添加する前にコロイド化等の処理を行っても良い。また、配合比も水性エマルジョンに対して任意に設定することが出来る。
【００７４】
前記の混合組成物を十分に撹拌混合した後、エマルジョン塗料組成物をナノオーダー分散型水性塗料の製造に用いる減圧撹拌分散装置に投入して、減圧撹拌分散を行うことにより、本発明に係るナノオーダー分散型水性塗料が得られた。
【００７５】
本発明に係るナノオーダー分散型水性塗料の製造に用いる減圧撹拌分散装置の概念図が、図２に示される。本発明に係るナノオーダー分散型水性塗料の製造に用いる減圧撹拌分散装置は、フランジを有して容器部と蓋部が開閉出来るようになっており、前記塗料組成物原料を容器部に投入後フランジを密着させて容器部と蓋部を締め付け、容器体内を減圧出来るようになっている。
【００７６】
前記塗料組成物原料を容器部に投入後してフランジの締め付けを行った後、真空ポンプを作動させて容器体内を減圧し、またプロペラを回転させて撹拌分散を行った。なお、本発明に係るナノオーダー分散型水性塗料の製造方法に於いては、撹拌分散工程中の容器体内の圧力は１Ｐａ乃至５００００Ｐａに調整することが望ましい。容器体内の圧力は１Ｐａ乃至５０００Ｐａに調整することがさらに望ましく、１Ｐａ乃至５００Ｐａに調整することがより望ましい。本実施例においては、工程中でエマルジョン中に残留する空気の量により容器体内の圧力は変動するが、適宜容器体内のエマルジョンの発泡の程度を観察して、バルブにより減圧度を調整した。
【００７７】
容器体内に設置されたプロペラは、エマルジョン粒子を切断分散させる形状であることが撹拌分散に有効である。また、撹拌分散工程中のプロペラの回転数は２００ｒｐｍ乃至５０００ｒｐｍの範囲に維持することが望ましい。減圧及び／又は撹拌分散工程は、トータルで５分以上２４時間以下の範囲で行うことが望ましい。減圧及び／又は撹拌分散工程は、トータルで３０分以上１２時間以下の範囲で行うことがさらに望ましく、１時間以上６時間以下の範囲で行うことがより望ましく、２時間以上４時間以下の範囲で行うことがより望ましい。
【００７８】
容器体内に設置されたプロペラを回転させて撹拌分散を行う工程と減圧工程は交互に繰り返して行うか、或いは同時に行われる。特に好ましいナノ化工程は、減圧工程と撹拌分散工程を交互に繰り返すことである。本実施例においては、まずフランジを密封後、プロペラを１０００ｒｐｍ以下で低速回転させながら１０分間の減圧を行い、その後プロペラの回転速度を１５００ｒｐｍ以上に上げて３０分間の減圧撹拌分散を行った。その後、再度低速回転で１０分間の減圧を行い、さらに高速回転で１時間の減圧撹拌分散を行った。最後に、低速回転で１０分間の減圧撹拌分散を行い、ナノオーダー分散型水性塗料を得た。
【００７９】
ここで、本発明に係るナノオーダー分散型水性塗料は、前記の条件で撹拌分散することによりエマルジョン径を１０μm以下としたことにより、沈降速度が小さく、ポットライフが長い水性塗料であった。さらに、エマルジョン径を５μm以下にすることが望ましく、エマルジョン径を１μm以下にすることがさらに望ましく、エマルジョン径を０．５μm以下にすることがさらに望ましい。
【００８０】
一般の水性塗料に於いては、エマルジョンの径が大きいため沈降し易く、数日から数週間の保管において沈殿を生じて成膜性が悪化する。しかし、本発明に係るナノオーダー分散型水性塗料はエマルジョンの径が非常に小さいナノオーダーまで分散されているため、沈降速度が遅く、１年以上の保管期間を経ても十分に成膜性の良い塗料であった。
【００８１】
また、本発明に係るナノオーダー分散型水性塗料は環境負荷が低く、非常にエコロジカルな水性塗料として多様な用途に用いることが出来る。また、本発明に係るナノオーダー分散型水性塗料は、ナノオーダーの分散を行っているため、成膜性が良好で、塗布、スプレー等様々な成膜方法に於いて良好な塗膜を得ることが出来、良好な複合材料を得ることができる。また、塗膜及び複合材料としての付着強度、塗膜自身の強度、耐候性、耐光性等の特性も良好であった。さらに、重ね塗りにより厚膜を得ることも容易で、様々な用途に対応可能な特性を有している。このため、繊維材料に含浸させた後に硬化して複合材料を得ることにより、多様な用途に活用出来る複合材料を得ることができた。
【００８２】
図３は本発明に係るナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の一例を示す図面代用写真である。本図面代用写真はグラスファイバーによる基材に本発明に係るナノオーダー分散型水性塗料を含浸硬化した複合材料であり、強度が高く且つ柔軟性があり、屈曲も可能であることがわかる。
【００８３】
図４は本発明に係るナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料の一例を示す図面代用写真である。本図面代用写真は発泡スチロールの表面にグラスファイバーによる基材を配置し、本発明に係るナノオーダー分散型水性塗料を含浸硬化した複合材料である。本発明に係るナノオーダー分散型水性塗料を用いているため通常の溶剤を含む塗料のように発泡スチロールが溶けて変形するといった問題は生じない。また、塗料が発泡スチロールの空隙に侵入して硬化するためグラスファイバーによる基材を含めた複合材料と発泡スチロール間にも十分な密着性がある。さらに、複合材料は鋭利な刃物等で突いても貫通せず、非常に強度の高い被覆となっていた。
【００８４】
本実施例に於いては、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料を庭石に用いる擬岩に形成使用した。庭石として岩石を用いることは通常であるが、岩石は重量が非常に大きく、運搬設置にも多大なコストがかかる。しかし、これらは屋外に設置して使用するものであるから十分な強度と耐候性を有するものでなければならない。本発明にかかるナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料はナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料及びその製造方法は、安価で簡便に製造可能で、強度が高く、また、水性であり安全性が高く、低温で成膜使用可であり、かかる用途に最適である。
【００８５】
本実施例に於いては、まず必要な庭石の形状に塊状の発泡スチロールを加工成形し、これに繊維材料としてグラスファイバーを表面に被せた。これに本発明にかかるナノオーダー分散型水性塗料を塗布硬化して庭石に用いる擬岩を得た。本実施例にかかる擬岩は、ナノオーダー分散型水性塗料に添加された呈色剤により庭石として必要な色を表現することができ、且つ軽量低コストで、環境ストレスも低い複合材料であった。
【００８６】
ここで、本発明は本実施例に限定されるものではなく、同様に造形物として塑像、庭石、擬岩、遊具、変形屋根、擬宝珠等の装飾物、水槽、浮子、養殖籠、魚介運搬箱等の水産関連資材、筏、フローティングハウスを含む水上に浮遊する造形物などに好適に用いられる。
【００８７】
また、本発明は本実施例に限定されるものではなく、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に用いる繊維として紙、不織布、ネット状の繊維材料、グラスファイバー、グラスウール、カーボンファイバー、農業用シート、遮光シート或いはこれらの複合材料が好適に用いられる。
【００８８】
また、本発明は本実施例に限定されるものではなく、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は建物、車両、船舶或いは航空機の内装材又は外装材、道路或いは橋梁等の構造物の保護補強、道路面、道路周辺或いは法面等の保護、補強或いは防草に好適に用いられ、また、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は建物、車両、船舶、航空機、道路或いは橋梁等の構造物、道路面、道路周辺或いは法面等の防水に好適に用いられる。
【００８９】
また、本発明は本実施例に限定されるものではなく、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は緩衝及び／又は安全性向上に好適に用いられ、特に遊具の表面に形成することにより安全性向上に好適に用いられ、或いは船舶の接岸面或いは岸壁、桟橋等の接岸面の表面に形成することにより安全性向上に好適に用いられる。
【００９０】
また、本発明は本実施例に限定されるものではなく、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は造形物、遊具、船舶の接岸面或いは岸壁、桟橋等の接岸面の表面に発泡材料による層を形成した表面に形成することにより安全性向上に好適に用いられる。
【００９１】
また、本発明は本実施例に限定されるものではなく、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に使用する予め成形された造形物が射出成形により成形されてもよい。
【００９２】
また、本発明は本実施例に限定されるものではなく、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は車両用車止め或いはブロック塀などの障壁・電柱・支柱等の緩衝用に好適に用いられる。
【００９３】
また、本発明は本実施例に限定されるものではなく、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は歩道、遊歩道、走路、自転車道、横断歩道、歩道橋、スポーツ競技用トラック、スポーツ競技用フィールド、体育館床面或いは遊具の下面に形成することにより安全性向上に好適に用いられる。
【００９４】
また、本発明は本実施例に限定されるものではなく、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は水タンク、貯水槽、オイルタンク、ガスタンク或いはボンベの表面に形成され、安全性向上に好適に用いられる。
【００９５】
また、本発明は本実施例に限定されるものではなく、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料は建物の屋根、建物の外装、建物の内装、車両或いは船舶の補修に好適に用いられ、また、道路周辺或いは法面等の補強、防水或いは防草用シートの全体或いは部分的補修に好適に用いられる。
【００９６】
さらに、本発明にかかるナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料に用いるナノオーダー分散型水性塗料はセルロースナノファイバーを添加することも有効であり、セルロースナノファイバーの添加により、ナノオーダー分散型水性塗料の硬化後の硬度が向上し、緻密な複合材料を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明のナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料及びその製造方法は、安価で簡便に製造可能で、強度が高く、物体の保護等に活用可能な、ナノオーダー分散型水性塗料と繊維を含む複合材料及びその製造方法を実現するという利点があり、また、水性であり安全性が高く、低温で成膜使用可であり、もってさまざまな用途に活用出来、産業上の利用可能性は大であると言える。
【符号の説明】
【００９８】
１    容器体部
２    撹拌分散用プロペラ
４    回転軸
５    真空ポンプ
６    操作盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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