Development of Environmentally Friendly Coatings Using Cellulose Nanofiber and Biodegradable Resin

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本研究では、鋼構造物の表面に防食性を有する安定な錆層を形成させ、自身はその目的達成後に自然環境中で分解・消失する環境調和型塗料を開発している。具体的には、生分解性樹脂を母材とし、そこへセルロースナノファイバー（以下、CNFと記述）を分散させる。さらに、錆の構造を制御するための金属イオン（以下、有効イオン種と記述）を添加する。CNFは一般に強度が低いとされる生分解性樹脂の力学的特性の改善と同時に、鋼材表面への水、酸素の供給量を制御する役割を担う。 CNFを通じて供給される酸素、水と有効イオン種が反応し、鋼材表面に安定かつ防食性を示す錆を形成させる。一方で、CNFと母材である樹脂は錆の形成に伴い自然環境中で分解し、最終的に鋼材表面には安定な錆層のみが形成され、その後は生成した錆層が構造物を大気環境から保護する。従来の塗料による防食では、塗り替え時において多大な労力が必要であり、粉塵の排出など環境負荷も大きかった。また、長期間の使用における耐久性を要求されることから、生分解性樹脂の使用も困難であった。これに対し、本研究で開発する塗料は鋼材表面における安定な錆層を育成させるための環境調整を目的としており、最小限のエネルギーで鋼材の表面のみを熱力学的に安定な状態に到達させることを目的とした新規な防食技術である。本年度は、母材となる生分解性樹脂の選定、CNFの添加量および分散方法の検討および添加する有効イオン種の選定および添加量に関する検討を実施し、環境調和型塗料を試作した。