(57)【要約】【課題】防汚性に優れた保護部材およびこれを用いた移動体、ならびに保護部材の形成方法を提供する。【解決手段】基材１上に形成される保護部材２は、水溶性高分子と防錆剤とからなり、保護部材２は、水溶性である。また、保護部材２を有する移動体は、保護部材２が、移動体を構成する基材１上に形成され、水溶性高分子と防錆剤とからなる。また、保護部材２の形成方法は、（ａ）基材１上に水溶性高分子および防錆剤を含む溶液を塗布する工程と、（ｂ）基材１上に塗布された溶液を乾燥させ、基材１上に保護部材２を形成する工程と、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に形成される保護部材であって、
前記保護部材は、水溶性高分子と防錆剤とからなり、
前記保護部材は、水溶性である、保護部材。
【請求項２】
請求項１記載の保護部材において、
前記防錆剤は、酸化防止剤である、保護部材。
【請求項３】
請求項２記載の保護部材において、
前記酸化防止剤は、ポリフェノールである、保護部材。
【請求項４】
請求項２記載の保護部材において、
前記酸化防止剤は、没食子酸またはアスコルビン酸である、保護部材。
【請求項５】
請求項１記載の保護部材において、
前記保護部材における前記防錆剤の含有量は、０．１〜２０質量％である、保護部材。
【請求項６】
請求項１記載の保護部材において、
前記水溶性高分子は、温度またはｐＨによって溶解度が変化する、保護部材。
【請求項７】
保護部材を有する移動体であって、
前記保護部材は、前記移動体を構成する基材上に形成され、水溶性高分子と防錆剤とからなり、
前記保護部材は、水溶性である、移動体。
【請求項８】
請求項７記載の移動体において、
前記移動体は、鉄道車両である、移動体。
【請求項９】
（ａ）基材上に水溶性高分子および防錆剤を含む溶液を塗布する工程と、
（ｂ）前記基材上に塗布された前記溶液を乾燥させ、前記基材上に保護部材を形成する工程と、
を有し、
前記保護部材は、水溶性である、保護部材の形成方法。
【請求項１０】
請求項９記載の保護部材の形成方法において、
（ｃ）前記基材を、水を含む液体により洗浄し、形成された前記保護部材を除去する工程と、
（ｄ）前記基材上に前記溶液を塗布する工程と、
（ｅ）前記基材上に塗布された前記溶液を乾燥させ、前記基材上に新たに保護部材を形成する工程と、
をさらに有し、
前記基材上に新たに形成された保護部材は、水溶性であり、
前記（ｃ）〜（ｅ）工程は、前記（ｂ）工程の後に行われ、
前記（ｃ）〜（ｅ）工程は、必要に応じて繰り返し行われる、保護部材の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護部材、移動体および保護部材の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両や自動車等の移動体においては、その表面における汚れの付着や堆積が発生している。
【０００３】
例えば、特開２０１３−１６３８５５号公報（特許文献１）には、リン酸をドープしたポリアニリンまたはポリアニリン誘導体と、ヒドロキシプロピルセルロースとを含んでなる防錆組成物およびその組成物を含有する防錆塗料に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１６３８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、鉄道車両や自動車等の移動体における防汚性について、検討している。その過程において、防汚性を向上させるためには、付着した汚れを容易に除去できる保護部材を、移動体の基材に形成する必要があることがわかった。
【０００６】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
代表的な実施の形態に係る保護部材は、基材上に形成され、水溶性高分子と防錆剤とからなる。保護部材は水溶性である。
【発明の効果】
【０００８】
代表的な実施の形態によれば、保護部材を設けた基材の防汚性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る保護部材の構成例を示す断面図である。
【図２】鉄道車両の側面図である。
【図３】実施例１〜１０の評価結果のデータ図である。
【図４】比較例１〜３の評価結果のデータ図である。
【図５】検討例に係る保護部材の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態）
以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、その前に、本発明者の検討事項について説明する。
【００１１】
＜検討事項＞
鉄道車両や自動車等の移動体においては、その基材の表面に汚れの付着や堆積が発生し、問題となっている。例えば、鉄道車両では、昆虫・鳥類によるタンパク質・脂質、機械油、架線・すり板の摩耗粉、ブレーキ・車輪・レール間の摩耗物、砂塵、水垢等の汚れが付着する。特に、鉄道車両では、走行時に車輪とレールとの摩擦により発生した鉄を主成分とする金属粉が、移動体の基材表面に付着して堆積する。以下、検討例を基に、検討事項を詳細に説明する。
【００１２】
図５は、検討例における保護部材（保護膜）１０２の構成例を示す断面図である。図５に示すように、基材１０１の表面には、保護部材１０２が形成されている。基材１０１の表面を保護部材１０２によって長期に渡って保護するという観点から、保護部材１０２は非水溶性高分子からなるものを用いている。
【００１３】
例えば、基材１０１の周辺で、砂塵、金属粉等の硬質な異物が発生すると、これらの異物が保護部材１０２の表面に付着する。なお、高分子化合物からなる保護部材１０２は硬度が低いため、これらの異物が保護部材１０２の表面に突き刺さる。その結果、図５に示すように、突き刺さった異物が、汚れＤとして保護部材１０２に強固に付着する。
【００１４】
特に、保護部材１０２の表面に付着した金属粉は、錆を発生して褐色汚れとなり、体積膨張により保護部材１０２の表面に密着する。発生した錆は脆いため、保護部材１０２の表面に密着した錆を物理的に除去しようすると、錆の除去時に発生した細かい残渣が保護部材１０２の表面に残留してしまう。また、錆の成分は、微小なコロイド粒子として、保護部材１０２の内部に侵入し、保護部材１０２自体に着色汚れを生じさせる。このように保護部材１０２内部の錆および着色汚れを除去するには、保護部材１０２を基材１０１から除去するほかない。
【００１５】
以上より、保護部材１０２を損傷させることなく、錆やこれに伴う着色汚れを除去することは困難である。そのため、基材１０１上に錆が発生した場合には、基材１０１から保護部材１０２を除去し、基材１０１を洗浄した後に、基材１０１上に新たな保護部材（保護膜）を形成する必要がある。しかし、保護部材１０２の除去および新たな保護部材の形成には、多くのコストがかかる。特に、保護部材１０２は、非水溶性高分子からなるため、通常の洗浄工程では保護部材１０２を除去することはできず、保護部材１０２の除去が困難であるという問題があった。
【００１６】
また、保護部材１０２に付着した金属粉が錆の状態に至ると、保護部材１０２の内部からさらに基材１０１に侵入し、基材１０１自体に着色汚れを生じさせる可能性がある。この場合には、着色汚れを除去しようとすると、基材１０１の表面を傷つけるおそれがあり、基材１０１の着色汚れの除去が困難になる。
【００１７】
ここで、例えば、前記した特許文献１には、水溶性ポリウレタンにリン酸をドープしたポリアニリン誘導体を溶解または分散させた塗料を金属からなる基材の表面に塗布し、乾燥させ、塗膜を形成することが記載されている。リン酸をドープしたポリアニリン誘導体は防錆効果を有するため、基材上に付着した金属粉から錆が発生することを防止できることが期待される。しかしながら、特許文献１に記載の塗料は、長期に渡って基材を保護することを目的としているため、塗布時には塗料が水溶性であっても、乾燥して硬化すると耐水性を有するポリウレタンを採用している。そのため、基材の表面から塗膜を容易に除去することはできず、塗膜の着色汚れを除去することは困難である。
【００１８】
また、特許文献１に記載の塗料に含まれるリン成分は、富栄養化の原因となる成分である。そのため、特許文献１に記載の塗料にあっては、塗膜を除去する際に発生する廃液を処理する必要がある。その結果、廃液処理および処理設備にコストがかかるという問題もあった。
【００１９】
以上より、基材の表面から容易に除去できる保護部材であって、保護部材の表面に付着した金属粉からの錆の発生を防止できる保護部材が望まれる。さらに、対環境性に優れており廃液処理が必要のない保護部材が望まれる。
【００２０】
＜保護部材＞
以下、本実施の形態に係る保護部材について説明する。保護部材は、例えば、保護膜、保護部、保護フィルム、保護層、被覆部材、被覆部、被覆膜、膜材、コーティング膜、コーティング材、コーティング層等と表現されるものを全て含む概念である。実施の形態においては、保護部材を保護膜として説明する。
【００２１】
図１は、実施形態に係る保護膜２の構成例を示す断面図である。図１に示すように、保護膜２は、基材１の表面に形成され、基材１を被覆している。基材１は、特に限定されるものではないが、例えば、金属、セラミックス、樹脂またはこれらの複合体からなる。そして、保護膜２は、水溶性高分子と防錆剤とからなる。
【００２２】
ここで、水溶性高分子の「高分子」とは、単一または複数の成分からなる高分子（樹脂）材料を意味する。また、水溶性高分子の「水溶性」とは、高分子（樹脂）材料が水溶性であり、乾燥後に固体（塗膜）となるものであって、乾燥後も水溶性を維持するものを意味する。すなわち、水溶性高分子からなる塗膜（保護膜）は、水または水を含む洗浄剤等の液体に溶解して、その溶液が流動性を有する。
【００２３】
水溶性高分子は、例えば、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエチレングリコール系樹脂、ポリアミン系樹脂、ポリアミド系樹脂、および、これらの樹脂を構成する分子と同一または類似の分子構造を持つことで水溶性となる樹脂等を用いることができる。
【００２４】
さらに具体的には、水溶性高分子は、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のセルロース誘導体、（メタ）アクリル酸およびその塩を用いることができる。また、水溶性高分子は、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、ポリジメチル（メタ）アクリルアミド、ポリジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド塩化メチル４級塩、ポリヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミド、およびその共重合体を用いることができる。また、水溶性高分子は、部分けん化ポリビニルアルコール、完全けん化ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、およびエチレングリコールとプロピレングリコールの共重合体、ポリエチレンイミン、ポリビニルピロリドンおよびその共重合体等を用いることができる。水溶性高分子としては、保護膜としての基材上への形成容易性、膜としての安定性、または環境汚染性等の観点から、選択することができる。特に、水溶性高分子としては、環境汚染性の低いセルロース系樹脂、ポリアミド系樹脂を採用することが好ましい。なお、水溶性高分子を主成分とする保護膜は、無色透明である。
【００２５】
防錆剤は、金属製品の錆を防ぐ物質である。本実施の形態における防錆剤は、保護膜の表面に付着した金属粉の錆が生じるのを防ぐことが目的である。そのため、本実施の形態の防錆剤は、酸化防止剤を採用することが好ましい。酸化防止剤は、酸化を抑制する物質である。酸化防止剤としては、還元性の物質を用いることができるが、特に、環境汚染性の低い還元性の有機化合物を採用することが好ましい。また、本実施の形態における酸化防止剤は、水溶性高分子と混合して使用されるため、水に溶解するものが好ましい。そのため、酸化防止剤としては、自然界に存在し、水溶性であるアスコルビン酸（ビタミンＣ）や没食子酸等のポリフェノールが好ましい。
【００２６】
なお、酸化防止剤自体が濃色を発する場合には、酸化防止剤を含む保護膜により基材の意匠性を損なうおそれがある。特に、鉄道車両等の移動体の表面に、水溶性高分子と酸化防止剤とを含む液体を塗布することによって、保護膜を形成する場合には、移動体を構成する基材のみならず、窓ガラス等にも保護膜が形成される。酸化防止剤が濃色を発する場合、基材の意匠性ならびに窓ガラスの意匠性および視認性にも影響が出るおそれがある。そのため、酸化防止剤としては、ほぼ無色であるアスコルビン酸または没食子酸が特に好ましい。これらの酸化防止剤は、単一成分で用いてもよく、複数種の成分を混合して用いてもよい。
【００２７】
本実施の形態の保護膜２は、例えば、水溶性高分子と酸化防止剤と溶媒を混合した溶液を、基材１の表面に塗布または配置し、乾燥させることにより形成することができる。保護膜２の形成方法については、後に詳述する。
【００２８】
以上で説明したように、本実施の形態の保護膜２は、水溶性高分子を構成成分に含むため、基材１の表面に塗膜として形成することができる。従って、保護膜２は基材１の周辺で発生した砂塵、金属粉等の硬質な異物から基材１を保護することができる。また、本実施の形態の保護膜２は、防錆剤を構成成分に含むため、保護膜２に付着した金属粉の錆が生じるのを防ぐことができる。特に、防錆剤として酸化防止剤を採用した場合には、保護膜２に付着する金属粉の酸化を抑制し、保護膜２への錆の固着および錆による着色汚れの付着を防止することができる。
【００２９】
そして、本実施の形態の保護膜２は、水溶性高分子を構成成分に含むため、保護膜２は乾燥後も水溶性が維持される。すなわち、保護膜２は、水または水を含む洗浄剤等の液体に溶解して流動する。そのため、例えば基材１に対して散水程度の洗浄を行うことにより、保護膜２の主成分である水溶性高分子を水に溶解させ、保護膜２を除去することができる。これにより、保護膜２の表面に付着した異物や保護膜２に生じた着色汚れを、保護膜２と同時に除去することができる。
【００３０】
また、水溶性高分子および防錆剤に環境汚染性の低い還元性の有機化合物を採用した場合には、保護膜２の除去時に生じる廃液の環境汚染性が低く、廃液処理が不要となり、廃液処理に関するコストを削減することができる。
【００３１】
なお、本実施の形態の保護膜２において、防錆剤の添加量は、適宜調整可能である。ただし、保護膜における防錆剤の含有量は、０．１〜２０質量％の範囲であることが適正である。さらに、保護膜における防錆剤の含有量は、１．０〜１０質量％が好ましく、１．０〜５．０質量％であることがより好ましい。保護膜における防錆剤の添加量が２０質量％を超えると保護膜の塗膜としての特性（保護膜の柔軟性、基材への密着性、保護膜の透明度等）が低下する。また、保護膜における防錆剤の添加量が０．１質量％より少ないと、保護膜としての金属粉の防錆性能が低下し、基材１への金属粉の固着を引き起こす。
【００３２】
また、本実施の形態において、基材１上に形成する保護膜２を厚くしすぎると、保護膜２に亀裂や割れ等が生じやすくなる。一方、基材１上に形成する保護膜２を薄くしすぎると、基材１上の保護膜２に塗布ムラが生じ、砂塵、金属粉等が基材１の表面に接触する箇所が発生するおそれがある。そのため、保護膜２の厚さは、０．２〜５０μｍが好ましく、１〜１０μｍがより好ましい。
【００３３】
なお、基材１が風雨にさらされることによって、保護膜２が雨により除去され、基材１に汚れが付着するという懸念がある。しかしながら、後述するように、本実施の形態の保護膜２は、基材１の洗浄の一工程において容易に形成することができる。従って、例えば、鉄道車両において通常数日から数か月の間隔で行われる洗浄工程で基材１の汚れを落とし、保護膜を容易に再形成することで、前記懸念を解消することができる。
【００３４】
さらに、前記懸念を解消するという観点から、水溶性高分子としては、特定の条件で水に溶解し、その溶液が流動性を有する高分子が好ましい。特に、ｐＨや温度によって溶解度が変化する水溶性高分子が有用である。すなわち、降雨時の温度条件や雨のｐＨ条件で溶解しにくい水溶性高分子であれば、雨により保護膜が除去される可能性を低減することができる。一方、保護膜の形成時には、水溶性高分子が溶解しやすい温度条件またはｐＨ条件において、水溶性高分子を含む溶液を調製し、保護膜を形成することができる。また、基材の洗浄時には、水溶性高分子が溶解しやすい温度条件またはｐＨ条件において洗浄することにより、保護膜を容易に除去することができる。
【００３５】
このような条件を満たす水溶性高分子の具体例として、ポリアクリル酸が挙げられる。ポリアクリル酸は、酸性領域では水への溶解性が低いが、アルカリ性領域では水に溶解しやすい。雨は中性から弱酸性である。そのため、ポリアクリル酸を水溶性高分子として用いた場合には、保護膜が降雨により除去されにくい。一方、保護膜の形成時には、ポリアクリル酸が溶解しやすいアルカリ性条件にて、ポリアクリル酸を含む溶液を調製し、保護膜を形成することができる。また、基材の洗浄時にはアルカリ性条件にて洗浄を行うことによって、基材から保護膜を容易に除去することができる。
【００３６】
＜保護部材の形成方法＞
次に、実施形態に係る保護部材の形成方法について、図１を基に説明する。前述の通り、実施の形態においては、保護部材を保護膜として説明する。
【００３７】
保護膜の形成方法は、以下の（ａ）〜（ｄ）工程を含む。まず、（ａ）基材１を準備する。次に、（ｂ）水溶性高分子および防錆剤を含む溶液（以下、保護膜溶液と称する）を調製する。次に、（ｃ）基材１の表面に保護膜溶液を塗布または配置する。次に、（ｄ）基材１上の保護膜溶液を乾燥させる。以上の（ａ）〜（ｄ）工程により、図１に示すように、基材１上に保護膜２を形成することができる。
【００３８】
ここで、（ｂ）工程において調整する保護膜溶液の溶媒としては、種々のものを採用することができるが、環境への影響を考慮すると、水が最も好ましい。ここで、「溶液」には、水溶性高分子または酸化防止剤が完全に溶解している溶液のみならず、水溶性高分子または酸化防止剤が分散している溶液も含む。
【００３９】
また、（ｂ）工程において、水溶性高分子と防錆剤との混合方法は、特に制限されず、種々の混合方法を採用することができる。本実施の形態において、保護膜に付着した金属粉による錆を防止するためには、保護膜中に防錆剤が均一に含まれていることが好ましい。そのため、水溶性高分子と防錆剤を均一に混合させることが可能な混合方法を採用することが好ましい。混合には、例えば撹拌羽根を用いた混合機、スタティックミキサ、ボールミル、ビーズミル、ホモジナイザー等の混合機を使用することができる。
【００４０】
また、（ｃ）工程において、基材１上に、保護膜溶液を塗布または配置することによって、基材１上に保護膜２の前駆体となる膜または層構造が形成される。基材１への塗布方法は、特に制限されず、刷毛（ブラシ）による塗布やシャワーによる散布等、種々の塗布方法を採用することができる。例えば、鉄道車両や自動車等の移動体に対して、保護膜溶液をシャワーにより散布して、移動体の基材上に保護膜を形成することができる。
【００４１】
前述の通り、保護膜２の厚さは、塗布ムラが生じにくく、亀裂や割れ等が生じにくい０．２〜５０μｍが好ましく、１〜１０μｍがより好ましい。従って、保護膜２として前記範囲の厚さが得られるように、基材１に対して保護膜溶液の塗布量を適宜調整して塗布するか、保護膜溶液を数回に分けて塗布すればよい。
【００４２】
また、（ｄ）工程において、保護膜溶液の乾燥方法は、通常自然乾燥でよい。すなわち、保護膜溶液の膜を常温（約２７℃）で放置することで保護膜溶液に含まれる溶媒が蒸発し、保護膜２として硬化させることができる。また、保護膜溶液の膜は、適宜加熱して保護膜溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、保護膜２として硬化させることもできる。保護膜溶液を加熱により乾燥させる場合には、基材１を損傷させない程度の温度で行う。基材１は、前記したように、例えば金属、セラミックス、樹脂またはこれらの複合体により構成されるため、これらの材料を損傷させない程度の温度に適宜調整して、加熱を行うことが好ましい。
【００４３】
なお、保護膜溶液の膜の乾燥方法は、保護膜溶液に含まれる水溶性高分子または防錆剤の材料特性や保護膜を形成する対象に応じて、適宜変更してもよい。例えば、鉄道車両等の移動体の基材に保護膜を形成する場合であれば、保護膜溶液を基材１の表面に塗布した後に、鉄道車両等の移動体を走行させることで、基材１上の保護膜溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、保護膜２を形成することができる。なお、保護膜溶液の乾燥中に、異物や汚れ等が保護膜２に付着した場合であっても、前述のように、鉄道車両等の移動体の定期的な洗浄によって保護膜２を除去することを前提にしているため、問題にはならない。
【００４４】
以上で説明した本実施の形態の保護膜の形成方法によれば、基材１の表面に、防汚性および汚れの除去性に優れた保護膜２を形成することができる。特に、本実施の形態にあっては、保護膜２の主成分が水溶性高分子であるため、例えば、基材１に対して、保護膜溶液をシャワーにより散布して、基材１上に保護膜２を形成することができる。そのため、保護膜の形成において、専用の設備や特殊な塗装方法は必要なく、洗浄設備等があれば、洗浄とほぼ同等の作業により、容易に保護膜を形成することができる。具体的には、鉄道車両等の移動体の基材に保護膜を形成する場合において、例えば保護膜溶液を自動洗車機のリンス液として使用すれば、移動体の洗浄工程内の一工程として、移動体の基材に保護膜を形成することができる。
【００４５】
また、この際、鉄道車両等の移動体の表面に保護膜溶液を塗布した場合には、移動体を構成する基材のみならず、窓ガラス等にも保護膜が形成される。しかしながら、防錆剤にほぼ無色である物質を用いた場合には、窓ガラスの意匠性および視認性には影響がない。さらに、窓ガラスに保護膜が形成されることにより、砂塵、金属粉等の硬質な異物から窓ガラスを保護することもできる。また、前述のように、鉄道車両等の移動体の定期的な洗浄によって、窓ガラスに形成された保護膜を容易に除去することができる。
【００４６】
また、本実施の形態の保護膜の形成方法は、前述の（ａ）〜（ｄ）工程の後に、以下の（ｅ）〜（ｇ）工程を含んでもよい。（ｅ）基材１を、水を含む液体により洗浄し、保護膜２を除去する。次に、（ｆ）基材１の表面に保護膜溶液を塗布または配置する。次に、（ｇ）基材１上の保護膜溶液を乾燥させる。以上の（ｅ）〜（ｇ）工程により、基材１上に新たに保護膜を形成することができる。
【００４７】
前述のように、本実施の形態の保護膜２は水溶性高分子が主成分であるため、保護膜２は乾燥後も水溶性が維持される。そのため、（ｅ）工程により、保護膜２の主成分である水溶性高分子を、水を含む液体に溶解させ、保護膜２を除去することができる。また、保護膜の主成分が水溶性高分子であるため、（ｅ）工程における保護膜２の除去に引き続き、（ｆ）工程において、例えば、基材１に対して、保護膜溶液をシャワーにより散布して、基材１上に新たな保護膜を形成することができる。
【００４８】
このように、本実施の形態の保護膜の形成方法において、（ａ）〜（ｄ）工程の後に、（ｅ）〜（ｇ）工程を行うことによって、基材１に形成されていた保護膜２が除去され、基材１に新たな保護膜が形成される。その結果、保護膜２の表面に付着した異物や保護膜２に生じた着色汚れを除去することができる。さらに、基材１に対する保護機能を維持または回復することができると共に、保護膜に付着した金属粉に対する防錆効果も維持または回復することができる。
【００４９】
また、本実施の形態において、（ａ）〜（ｄ）工程と（ｅ）〜（ｇ）工程との間には、任意の期間を置くことができる。また、必要に応じて（ｅ）〜（ｇ）工程の後に、任意の期間を置いて、（ｅ）〜（ｇ）工程を繰り返し行うことができる。鉄道車両に適用する場合を例に説明する。前述のように、鉄道車両の洗浄は、通常数日から数か月の間隔で行われる。そのため、鉄道車両の基材に保護膜を形成する場合には、（ａ）〜（ｄ）工程の後に、数日〜数か月の期間を置き、（ｅ）〜（ｇ）工程を行い、また数日〜数か月の期間を置き、（ｅ）〜（ｇ）工程を行い、以降これを繰り返すことが一例である。この場合は、鉄道車両の洗浄サイクルごとに、鉄道車両の外壁表面に形成されていた保護膜を除去し、新たな保護膜を形成していくことができる。このように、本実施の形態の保護膜の形成方法を鉄道車両等の移動体に適用した場合には、通常の洗浄サイクルに合わせて、移動体の防汚性を維持することができ、移動体のメンテナンスコストを低減することができる。
【００５０】
なお、（ｅ）〜（ｇ）工程を繰り返すことによって、保護膜の除去時に廃液が生じるが、前述のように、水溶性高分子および防錆剤に環境汚染性の低い還元性の有機化合物を採用した場合には、保護膜の除去時に生じる廃液の環境汚染性が低く、環境への影響を低減することができる。
【００５１】
＜移動体＞
以下、保護膜を形成する対象が移動体であり、特に、移動体が鉄道車両である場合を例に、詳細に説明する。図２は、保護膜を有する鉄道車両の側面図である。図２に示すように、鉄道車両１１は、側面部１２、上面（天井）部１３および底面部１４に外壁（基材）を有し、この外壁は金属板を加工した加工材により形成されている。鉄道車両１１の側面部１２には、ドア（開閉扉）部１５や窓部１６が設けられている。また、鉄道車両１１の上面部１３には、パンタグラフ１７が設けられている。また、鉄道車両１１の底面部１４には、車輪１８が設けられている。
【００５２】
鉄道車両１１では、移動時の速度上昇に伴い、砂塵や金属粉等の硬質な異物が鉄道車両１１の外壁の表面に激しく衝突しやすく、異物が外壁の表面に強固に付着する。表面に固着した異物は、通常の洗浄では除去が困難である。
【００５３】
本実施の形態にあっては、鉄道車両１１の側面部１２（上面部１３または底面部１４）の外壁に、水溶性高分子と防錆剤とからなる保護膜が形成される。このため、鉄道車両１１の外壁に対して金属粉等の異物が飛来した場合でも、異物は保護膜に付着するにとどまり、外壁には直接付着しない。また、保護膜に含まれる防錆剤が金属粉の酸化による錆の発生を防止し、鉄道車両１１の外壁への錆の固着を防止することができる。さらに、鉄道車両１１の外壁に形成した保護膜は、保護膜に付着した異物等と共に、水等による簡易な洗浄によって容易に除去することができる。以上より、本実施の形態の保護膜を鉄道車両１１の外壁に形成することによって、優れた防汚性を得ることができる。
【００５４】
なお、鉄道車両１１の外壁の表面に公知の塗料を塗布する場合、塗装膜によって、若干の防汚性を得られるが、下記の問題がある。すなわち、一般に、塗料としては、有機樹脂中にミクロンサイズの顔料を添加したものが用いられる。この場合、顔料粒子を含む有機樹脂を固形化することで、有機樹脂を主体とする有機樹脂膜に、顔料粒子が分散された塗装膜が形成される。
【００５５】
塗装膜の表面は、顔料粒子間に存在する有機樹脂膜が占める面積が大きいため、全体的に軟らかく、低硬度となっている。このため、鉄道車両１１のように、屋外で使用される場合には、硬質な金属粉等の異物が塗装膜の表面に衝突し、これらが突き刺さって塗装膜に強く付着する。付着した金属粉は錆びることによって塗装表面に固着し、錆による着色汚れにより、表面の美観が損なわれやすい。美観維持のためには、塗装表面の洗浄や塗り直しの作業を行なう必要があり、経済的では無い。
【００５６】
これに対し、本実施の形態では、塗装膜の表面にさらに保護膜を形成することで、金属粉等の錆の発生を防止できる。このため、本実施の形態にあっては、従来の塗装膜を最表層とした場合と比較して、防汚性を向上させることができる。
【００５７】
また、従来の塗料等は絶縁体であって、塗装膜の表面は親水性が低く静電気を帯びやすい。この静電気により、塗装膜の表面に対して微細な異物や塵埃が吸着されやすくなっている。そこで、本実施の形態の保護膜を塗装膜の表面に形成することで、保護膜に含まれる水溶性高分子により塗装膜表面の親水性を高め、静電気の帯電を防止することができる。これにより、保護膜に対する微細な異物や塵埃の付着を低減し、防汚性を向上させることができる。
【００５８】
また、鉄道車両１１においては、塗装コストの削減や、意匠性の観点から、アルミニウム、ステンレス等の金属材を、表面に塗装を施さない状態で使用または運用することがある。表面塗装を行わない状態で金属材を使用すると、金属材に対して周辺環境に存在する鉄等の金属粉が付着する。この金属粉の錆が生じることによって、金属材に所謂もらい錆びが発生しやすい。
【００５９】
そこで、本実施の形態の保護膜により金属材の表面を被覆することで、金属材の表面が物理的に保護され、金属材表面での金属錆の発生や、これに伴う着色汚れを効果的に防止することができる。
【００６０】
また、鉄道車両１１においては、パンタグラフ１７が架線と接触しながら移動したときに発生する異物により、上面部１３に汚れが生じやすい。そこで、鉄道車両１１の上面部１３に保護膜２を形成することで、このような異物の付着やこれに伴う着色汚れを防止し、防汚性を向上させることができる。
【００６１】
また、鉄道車両１１の上面部１３に、着色汚れが固着すると、太陽光が吸収されやすくなり、鉄道車両１１の冷房効率が低下することがある。そのため、鉄道車両１１の上面部１３に保護膜２を形成することで、上面部１３における汚れの低減を図ることができる。これにより、鉄道車両１１における車内の冷房効率を向上させることができる。
【００６２】
なお、保護膜を形成する移動体の対象として、鉄道車両を例にして説明したが、例えば、自動車や飛行機等の移動体の外壁に保護膜を適用した場合にも、防汚性向上および接着性向上の効果を得ることができる。すなわち、保護膜２を自動車または飛行機等のコーティング材として形成した場合には、外壁の表面をブラシやシャワーで洗浄することで、保護膜２と汚れを一緒に除去することができる。前述のように、保護膜２の除去後には、再度簡易な方法で新たな保護膜を基材上に形成することで、基材そのものへの汚れの固着を防止することができる。そのため、これらの移動体のメンテナンスが容易となり、メンテナンス費用を低減することができる。また、前述のように、本実施の形態の保護膜は、その除去が容易であるため、人手を用いた入念な洗浄や、強酸・強アルカリ等の対環境に劣る洗浄剤を多量に用いることが無い。その結果、洗浄廃液の処理のための設備投資や洗浄廃液の処理作業が不要となる。
【００６３】
また、塗膜表面に汚れが固着した場合には、再塗装等のために鉄道車両、自動車または飛行機等を留め置く必要があり、その間は移動体を稼働できない。一方、本実施の形態の保護膜を塗膜の表面に形成すれば、汚れが塗膜表面に固着しない。そのため、再塗装の必要がなく、鉄道車両、自動車または飛行機等の稼動時間を多くとることができる。
【００６４】
以下に、本実施の形態に係る実施例を、比較例と対比しつつ、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００６５】
（実施例１）
基材としてアルミニウム板を準備した。具体的には、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金（６０００系アルミニウム合金)のうち、６Ｎ０１合金を用いた。アルミニウム板は、大きさが２００ｍｍ×３００ｍｍであり、厚さが２ｍｍのものを使用した。このアルミニウム板にヘアライン加工を施し、アセトンを含ませたウェスを用いてその表面を拭い脱脂した。
【００６６】
ヘアライン加工とは、金属の表面処理加工の一種であり、単一方向に細かい傷をつける加工法である。例えば、アルミニウム板の表面を金属ブラシ等で擦過して浅い傷を付けることで施される。ヘアライン加工を施すことにより、アルミニウム板の表面のつや消し効果が生じ、金属的な質感を強調することができる。
【００６７】
次に、保護膜を形成するための溶液を調製した。実施例１では、水溶性高分子としてカルボキシメチルセルロースを用い、防錆剤として没食子酸を用いた。カルボキシメチルセルロースが９５質量％、没食子酸が５質量％となるように混合し、この混合物の濃度が２質量％となるように水で溶解して、保護膜溶液を調製した。
【００６８】
次に、調製した保護膜溶液をスプレーにて、ムラを生じないようにアルミニウム板に塗布して、アルミニウム板上に保護膜溶液の膜を形成した。
【００６９】
次に、強制対流可能な乾燥炉を用いて、アルミニウム板上に形成された保護膜溶液の膜を乾燥させた。まず、乾燥炉の炉内温度を予め４０℃に余熱し、この炉内に、保護膜溶液の膜が形成されたアルミニウム板を入れ、３分間放置して乾燥させて、アルミニウム板上に、水溶性高分子と防錆剤とからなる保護膜を形成した。乾燥後、保護膜を有するアルミニウム板を常温まで冷却した。得られた保護膜を目視にて確認したところ、透明で割れのない膜であることが確認された。
【００７０】
以上の工程によって得られたアルミニウム板上の保護膜について、以下に示す方法により、防汚性を評価した。評価結果を図３に示す。図３の表１中の上矢印（↑）は、その一つ上の欄と同じであることを示す。これは、図４の表２においても同様である。
【００７１】
＜防汚性＞
防汚性については、次のようにして評価した。まず、前記工程により保護膜が形成されたアルミニウム板を、温度５０±１℃、相対湿度９５％以上の湿潤状態下において、２４時間放置した。この後、湿潤状態下に放置したアルミニウム板を、温度２３±２℃、相対湿度５０±５％の状態下において、乾燥させた。
【００７２】
次いで、乾燥後のアルミニウム板を水平面に置き、アルミニウム板上の保護膜の表面に、スプレーガンにより、粒径１０μｍの鉄粉を均一に吹きつけた。次いで、このアルミニウム板を垂直に立て、鉄粉を吹き付けた面の反対側の面を軽く叩いて、鉄粉の吹き付け面に付着している鉄粉を脱落させた。
【００７３】
次いで、保護膜に鉄粉を付着させたアルミニウム板を高温高湿環境下（６０℃、湿度９０％）に２４時間放置した後、アルミニウム板を室温まで冷却した。次いで、アルミニウム板および保護膜を水によるスプレーで洗浄した。洗浄後のアルミニウム板および保護膜表面の水分をエアブローで除去し、室温で乾燥した。
【００７４】
鉄粉の付着処理前と、付着状態で２４時間放置した後の保護膜の色彩（Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊）を、それぞれ色彩色差計（コニカミノルタ  センシング社製「色彩色差計  ＣＲ−４００」）にて測定した。得られた測定結果から色差（ΔＥ）を算出した。色差（ΔＥ）は、以下の（式１）により表される。
【００７５】
【数１】
2019049031.tif 000003
【００７６】
前記（式１）により算出された、鉄粉の付着前の色差（ΔＥ）と、鉄粉の付着後の色差（ΔＥ）との差分に基づき、以下の基準で防汚性の良否を判定した。色差（ΔＥ）の差が５未満の場合を「◎」、色差（ΔＥ）の差が５以上１５未満の場合を「○」、色差（ΔＥ）の差が１５以上２５未満の場合を「△」、色差（ΔＥ）の差が２５以上を「×」とした。
【００７７】
（実施例２）
防錆剤として、アスコルビン酸を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして保護膜溶液を調製し、実施例１と同様にして、アルミニウム板上に保護膜を形成した。
【００７８】
（実施例３）
水溶性高分子として、アクリル酸のアンモニウム塩とアクリル酸メチルの２：８（質量比）の共重合体を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして保護膜溶液を調製し、実施例１と同様にして、アルミニウム板上に保護膜を形成した。
【００７９】
（実施例４）
水溶性高分子として、ポリアクリルアミドを用いた。これ以外は、実施例１と同様にして保護膜溶液を調製し、実施例１と同様にして、アルミニウム板上に保護膜を形成した。
【００８０】
（実施例５）
水溶性高分子として、部分けん化ポリビニルアルコールを用いた。これ以外は、実施例１と同様にして保護膜溶液を調製し、実施例１と同様にして、アルミニウム板上に保護膜を形成した。
【００８１】
（実施例６）
水溶性高分子として、エチレングリコールとプロピレングリコール２：８（質量比）の共重合体を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして保護膜溶液を調製し、実施例１と同様にして、アルミニウム板上に保護膜を形成した。
【００８２】
（実施例７）
水溶性高分子として、ポリビニルピロリドンを用いた。これ以外は、実施例１と同様にして保護膜溶液を調製し、実施例１と同様にして、アルミニウム板上に保護膜を形成した。
【００８３】
（実施例８）
基材として、図２に示す鉄道車両１１の外壁を用いた。鉄道車両１１の外壁は、アルミニウム製の無塗装の板材に、ヘアライン加工を施したものを使用した。このような鉄道車両１１の外壁において、側面部１２において、ドア部１５を含む領域Ａに、実施例１と同様にして、保護膜を形成した。この鉄道車両１１を、通常の走行車両として社内の実験設備で３か月間使用した。３か月間使用している間、２日に一度の頻度でスプレーによる洗車を行い、また領域Ａに保護膜を形成することを繰り返した。３か月間使用した後の鉄道車両１１について、領域Ａの防汚性を評価した。防汚性については、走行前の時点と３か月間使用後の時点の色彩を、それぞれ実施例１と同様にして測定し、前記（式１）により色差（ΔＥ）を算出して、走行前の色差（ΔＥ）と３か月間の走行後の色差（ΔＥ）との差を算出した。
【００８４】
（実施例９）
実施例２の保護膜を用いた以外は、実施例８と同様にして保護膜２を形成し、実施例８と同様にして防汚性の評価を行った。すなわち、基材１としては、実施例８と同様、アルミニウム製の無塗装の板材に、ヘアライン加工を施した鉄道車両１１の外壁を使用した。
【００８５】
（実施例１０）
図示しないが、基材として、自動車の外壁を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして、保護膜を形成した。自動車は、外壁の表面が塗装材料により塗装されたものを使用した。すなわち、自動車の外壁の塗装面の一部に、実施例１と同様にして、保護膜を形成した。この自動車を、通常の走行車両として３か月間使用した。３か月間使用した後の自動車の保護膜について、防汚性を評価した。
【００８６】
以上の実施例１〜実施例１０の結果を、図３に示す。
【００８７】
（比較例１）
基材１として、実施例１と同様のアルミニウム板を使用し、このアルミニウム板に保護膜２を形成しない状態で、防汚性の評価を行った。防汚性の評価は、実施例１と同様にして行った。
【００８８】
（比較例２）
基材１として、実施例１で用いたのと同様のアルミニウム板を使用し、このアルミニウム板の表面にポリウレタン系塗料の塗膜を形成した。この塗装された塗装アルミニウム板に保護膜２を形成しない状態で、防汚性の評価を行った。防汚性の評価は、実施例１と同様にして行った。
【００８９】
（比較例３）
水溶性高分子に防錆剤を添加しなかったこと以外は、実施例１と同様にして保護膜を形成した。得られた保護膜について、実施例１と同様にして、防汚性の評価を行った。
【００９０】
以上の比較例１〜比較例３の結果を、図４に示す。
【００９１】
＜実施例と比較例の対比＞
実施例１〜１０では、鉄粉の付着前と比較して、付着後の色度差（ΔＥ）の値が小さく、防汚性が高い結果（全て「◎」）となった。これは、アルミニウム板等の表面上に水溶性高分子と防錆剤とからなる保護膜を形成したことにより、保護膜上に付着させた鉄粉の酸化を防止すると共に、付着した鉄粉が保護膜と共に除去されたことによるものと考えられる。
【００９２】
一方、比較例１，２では、鉄粉の付着前と比較して、付着後の色度差（ΔＥ）の値が大きく、防汚性が低い結果（いずれも「×」）となった。これは、アルミニウム板の表面または塗装表面上に水溶性高分子と防錆剤とからなる保護膜を形成していないため、アルミニウム板または塗装表面上に付着させた鉄粉が酸化して酸化鉄となり、錆による着色汚れが発生したことによるものと考えられる。
【００９３】
なお、比較例２では、アルミニウム板にポリウレタン塗装をしているが、前述のように、錆による着色汚れがポリウレタン塗装の内部に侵入したため、着色汚れが除去できなくなることを示している。特に、ポリウレタン塗装は、非水溶性であるため、水による洗浄では除去できないということも示している。
【００９４】
また、比較例３では、アルミニウム板の表面上に水溶性高分子のみからなる保護膜を形成しているため、比較例１，２に対して、鉄粉の付着前と付着後との色度差（ΔＥ）の値が小さく、防汚性が向上していることが判明した（「△」）。ただし、比較例３は、実施例１，２と比べると、防汚性が劣っている。これは、比較例３の保護膜に防錆剤が添加されていないため、保護膜に付着させた鉄粉の酸化が進行し、錆がアルミニウム板表面に達してしまったことによるものと考えられる。
【００９５】
従って、比較例１と比較例３とから、基材１に水溶性高分子のみからなる保護膜を形成した場合でも、防汚性を有することが判明した。そして、実施例１，２と比較例３とから、基材１上に防錆剤を含む保護膜を形成することにより、さらに優れた防汚性を示すことが判明した。
【００９６】
また、実施例１，２および実施例８，９から、防錆剤が没食子酸の場合のみならず、アスコルビン酸を用いた場合でも、優れた防汚性を示すことが判明した。
【００９７】
また、実施例１，３〜７から、水溶性高分子がカルボキシメチルセルロースの場合のみならず、アクリル酸のアンモニウム塩とアクリル酸メチルとの２：８（質量比）の共重合体、ポリアクリルアミド、部分けん化ポリビニルアルコール、エチレングリコールとプロピレングリコールとの２：８（質量比）の共重合体、ポリビニルピロリドンを用いた場合でも、優れた防汚性を示すことが判明した。
【００９８】
また、実施例１，８，１０から、基材がアルミニウム板の場合のみならず、実際の鉄道車両や塗装を施した自動車の場合においても、優れた防汚性を示すことが判明した。
【００９９】
以上より、実施例１〜１０と、比較例１〜３とから、基材１に水溶性高分子と防錆剤とからなる保護膜２を形成することで、優れた防汚性を示すことが判明した。
【０１００】
本実施の形態の保護部材（保護膜）の適用対象は、移動体に限られない。例えば、ビルや橋梁等のインフラ構造物、屋内において使用される機械設備、建築物、産業機器等の電気製品、サニタリー製品等も、適用対象とした場合にも、優れた防汚性を得ることができる。
【０１０１】
また、本実施の形態の移動体とは、鉄道車両や自動車を代表とする移動体のみならず、移動体の一種として、建設機械やエレベータにも適用可能である。すなわち、本実施の形態の移動体には、車輪等を動作させ自走する手段またはワイヤやモータ等を用いることで駆動する手段を有することで装置自体が移動するものも含む。
【０１０２】
さらに、本実施の形態の保護部材（保護膜）は、屋外で使用される太陽光発電装置、太陽光発電モジュールや風力発電機、風力発電モジュール等の発電機器の分野にも適用することが可能である。
【０１０３】
また、本実施の形態の保護部材（保護膜）は、屋外での使用に限定されることはなく、金属粉等が発生する工場等の設備において、インバータ、ホイスト、モータ等のアクチュエータ、圧縮機等を代表とする産業機器の分野にも適用可能である。
【０１０４】
このように、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１０５】
１  基材
２  保護部材（保護膜）
１０１  基材
１０２  保護部材（保護膜）
１１  鉄道車両
１２  側面部
１３  上面（天井）部
１４  底面部
１５  ドア（開閉扉）部
１６  窓部
１７  パンタグラフ
１８  車輪
Ａ  側面部の領域
Ｄ  汚れ
【図１】
2019049031.tif 000004
【図２】
2019049031.tif 000005
【図３】
2019049031.tif 000006
【図４】
2019049031.tif 000007
【図５】
2019049031.tif 000008