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豪雪地域の雪下ろし事故・落雪事故を防ぎ安全を守る!撥雪塗料の最終試験、実用化へ!

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現在の支援総額
23,000円
パトロン数
4人
募集終了まで残り
終了

現在6%/ 目標金額350,000円

このプロジェクトは、2017-12-28に募集を開始し、4人の支援により23,000円の資金を集め、2018-02-27に募集を終了しました

雪下ろし時の転落事故や屋根からの落雪事故などを防止することで豪雪地域の人により安全で快適な冬を過ごして頂くことを目的に「撥雪」塗料と「超滑雪」塗料の2種類の新規な屋根用塗料を開発致しました。実用化には豪雪地域現地での最終確認試験が必要です。いろいろな形での支援をお願い致します!

▼はじめまして

岸本と言います。宜しくお願いします。国内外の企業で長らく化学系エンジニアを勤めながら独自の新機能材料を開発してきました。現在は特定企業に属さずフリーの技術顧問を行っています。今回はじめてクラウドファンディングによるプロジェクトを起案しますが、その背景には本プロジェクトが営利よりも救命ボランティアを主目的としていることがあります。日本は世界的にも都市部の降雪量の多い国であり、雪害による被害者数も多い国です。毎年数十人(年によっては百人以上)の方が亡くなり数百人(年によっては千人以上)の方が重軽傷を負う大災害と言えます。そこで豪雪地域の人々にとって簡便かつ少ない費用負担で雪害防止が出来る手段として私が開発した新機能塗料が役立つのではないかと考えました。

本塗料は既に完了しているのですが、雪害対策としてはまだ上市していません。最終段階として実際の屋根に塗布し実際の降雪時に問題無く働くのか、という確認が必要です。その為の支援を求めるのが本プロジェクトです。

 

▼2種類の技術と塗料

ご紹介する塗料は2種類あり、それぞれ従来にない新規な技術をベースとしています。

 

▼1)超撥水技術を応用した撥雪塗料

撥雪?

「撥雪」とはほぼ私の造語です。相手が水の場合の「撥水」あるいは「超撥水」に対応した用語です。

「滑雪」とは一度屋根などに付着した雪が一定のサイズの塊となって滑り落ちる現象ですが、「撥雪」は降った雪が屋根などに付着せずそのまま屋根の傾きや風によって移動する現象を言います。自然界ではほとんど見られない現象です。

 

超撥水技術

雪が付着しないなんてそんな都合が良い材料なんて本当にあるのか?という疑問が湧くのではないでしょうか。当然です。撥雪のベースとなる超撥水技術もあまり知られていない技術です。

多少の技術的な小難しい話は http://www016.upp.so-net.ne.jp/KIES/#page-top にも書いてますのでここでは簡単に説明します。

 

撥雪の原理

本撥雪塗料表面は非常に多くの空気を含んだナノサイズの多孔質構造になっています。実は空気とは断熱性が高い上に最も撥水性が強く摩擦抵抗の小さい物質であり、その性質を利用して「雪を溶かさず」「粒状に保ったまま」「わずかな傾斜でも転がせる」事が出来るわけです。表面に空気層を持たない滑雪塗料との一番の違いがこの点です。

計算では、雪の粒は約1%の塗装材と99%空気に触れます。

 

対象となる雪質

含水分の少ない乾雪が対象です。 含水分の多い湿雪では超撥水表面でも雪が付着することがあります。べたついた湿雪に対しては後述する超滑水表面の方がより効果的と思われます。

 

▼従来の滑雪塗料と撥雪塗料の違い

 

従来の滑雪塗料

今までにも滑雪機能を持つ撥水性塗料は発売されていましたが、従来の屋根(=何もコートされていない屋根)よりは積もった雪が滑りやすい、という効果であり、雪下ろしの回数と危険は減らせても落雪事故の危険性は依然として残りました。もうひとつ、滑雪塗料はフッ素樹脂系が多く、価格は決して安いものではありませんでした。その為普及率は高いとは言えない状況です。

 

撥雪塗料

今回の新開発撥雪塗料は屋根に積雪させないことを目的としています。屋根に積雪が無ければ雪下ろし作業やそれに起因する転落事故も落雪事故も起きません。また、本件の撥雪塗料はフッ素樹脂型滑雪塗料よりもフッ素量を少なく設計出来た為、低価格で提供出来ます。それにより幅広く使ってもらえると考えています。

 

 ▼2)油層を表面に保持するLH(Liquid Holding = 保液)技術を応用した超滑雪塗料

従来の技術

雪かき用のスコップやスノーダンプに雪が付着して使いにくくなる場合に、それらの表面にシリコーンなどのスプレーを施すと雪が滑りやすくなる現象は広く知られています。これは固体の表面を液体層で覆うことで摩擦力を低減する効果に基づいています。

しかし、そういった表面の油は雪によって排されてしまい長時間の使用が難しいという問題があります。また、使用された油は雪に混ざり込み、雪解けとともに河川や海を汚染する懸念があります。

 

LH技術

LH技術は従来にない技術です。固体の表面に油などの液体流動層を保持する技術であり、これによって液体-固体間や固体-固体間での相互作用を低減し固体状の液体を滑りやすくします。

 

対象となる雪質

含水分の多い湿雪が対象です。湿雪は一旦はLH層上に付着しますが、液体-液体接触ですので非常に滑りやすい状態になります。従って屋根に応用した場合にはわずかな積雪量でも自重で滑り落ちるようになります。

 
▼従来の滑雪塗料と超滑雪塗料の違い

従来の滑雪塗料

従来の滑雪塗料は乾燥後の状態が固体であり、フッ素化しても液体の付着力低減には限界があります。

また、雪付着防止スプレーなどではオイルが雪と共に排されてしまい長持ちしない上に大量に使用すると環境汚染の懸念があります。

 

超滑雪塗料

前述したようにLH技術を応用した超滑雪塗料では湿雪は屋根に対して液体-液体接触になるため、わずかな力で動くようになります。

 

▼動画と画像

そもそも「超撥水」という材料は市場にはほとんどありません。科学的な定義の超撥水に該当しない通常の撥水材料を超撥水と名乗って売られている製品はありますが、それらでは撥雪効果は発現しません。超撥水とはどのようなものか、いくつかビデオを見て頂ければと思います。

1)ベランダに塗布した場合(コロニアル、和瓦などをイメージ)

↑上はベランダに塗布したケースです。かけているのが雪ではなく水で申し訳ありません。ベランダのわずかな傾きでも球状になった水滴が動きます。ベランダの材質はコロニアルや和瓦の屋根に近いですね。

2)PETフィルムに塗布した場合(トタンなどをイメージ)

↑これはPETフィルムに塗布したケースです。金属板系の屋根などでは既に有機系塗料が塗布されている場合が多く、直接撥雪塗料を金属に塗るケースは稀と思います。従ってこのビデオでは金属屋根に有機系塗料に塗った場合を想定して頂ければと思います。水滴は球状のまま塗布面をすごい勢いで転がり落ちます。

※それ以外にも超撥水性を試験したビデオをいくつかyoutubeにアップしていますので、時間があるときに見て頂ければ通常の撥水とは異なる機能だということをお分かり頂けると思います。画像か画像タイルをクリックして頂ければリンク先にジャンプします。

   マザーボード(1)    マザーボード(2)

   ベランダ         ガラス

   茶漉し          作業手袋(1)

   作業手袋(2)      タイル

 

3)ガラスに塗布し氷を振りかけた場合(湿雪をイメージ)

↑これは雪ではなく氷片なのですが、ガラスに撥雪塗料を塗布した状態でかき氷の雪をかけています。気温は20度以上で雪質的には湿雪をシミュレートしています。簡単そうに見えますが、実はガラスが室温の場合、氷片はガラスに付くと接触部分が溶けて付着してしまいます。しかし、撥雪塗料の上では氷は解けずにそのまま滑り落ちます。ガラス表面は全く濡れていません。また撥雪塗料は非常に薄膜で表面がスムースなのも湿雪の滑りに寄与しているようです。

4)ガラスに塗布し降雪下に置いた場合(乾雪)

 

↑この写真は撥雪塗料を塗布したガラスを窓のひさしに一晩置いてみた結果です。見事に塗布部分には雪が付いていません。ちなみにガラスには未塗布部分もあるのですが、そこはしっかり積雪しています。ひさしの角度はおそらく5度以内でしょう(それより傾きが大きいとガラスが落ちます)。試験を行った場所は新庄で、雪質は乾雪でした。

5)スレート材に塗布し降雪下に置いた場合(乾雪)

 

↑この写真はスレート材を屋外で置いてみた結果です。一番左の雪が付いていないスレート材に撥雪塗料が塗布されています。

ちなみに中央のスレート材は何も塗布されていないベア状態です。

また、右側は超滑雪塗料が塗布されています。超滑雪塗料は湿雪が対策対象なので乾雪は多少積もります。

試験を行った場所は札幌で、雪質は乾雪でした。

 ↑この写真は上記の写真のサンプルを日中数時間放置したものです。撥雪コートしたスレート材は元々雪が付いていませんが、超滑雪コートしたスレート材上では気温が上がると雪が融け始め、滑り落ちます。またスレート材表面は濡れていません。

一方で通常のスレート材の表面は融雪した水で濡れています。この状態で随分が凍るとスレート材に凍った雪が食い込んだ状態になり簡単には滑り落ちなくなります。その結果として屋根に大量の雪が積もった後に滑り落ちることで落雪事故が起こります。

 6)スレート材に塗布し水をかけた場合

 

 ↑これはスレート材の半分に超滑雪コートを施した後、水をかけた動画です。水滴が滑り落ちるさまが見られます。塗布部分のスレート材はLH技術によって撥水性の流動層が保持されています。流動層を形成する液体は雨が降ってもスレート材表面から離れることなく長期間性能を示します。

 

▼このプロジェクトで実現したいこと

1.北海道・東北・北陸など各豪雪地域で実地試験を行い実用化します

以上のように材料開発と基礎確認は完了しています。また、超撥水性塗料に撥雪効果があることは学会での発表やいくつかの実用例からも技術的に裏付けされています。従来の超撥水技術では出来なかった量産性・汎用性・低価格化も可能です。

それでも実際の屋根に塗って実際に雪が降ってみないと分からないことがあるはずです。例えば屋根の材質にもいろいろな種類があり、雪質も天候も様々です。その確認作業は実用化のために必須です。

特に雪質の違いは重要な因子なので、最低でも乾雪・湿雪についてはそれぞれ試験を行う必要があります。

 手順

冬場に豪雪地域で実際の屋根に塗布する場合、まず降雪・降雨の無い日に塗布部分の雪やほこりなどを除去 → 屋根材の乾燥 → 撥雪塗料の塗布 → 翌日まで放置(その間雪・雨が降らないこと)し乾燥・硬化 → 一旦別の地域に移動し同様の作業を行う → 降雪日に当地に戻り撥雪状態を確認 となりますので天候次第ではかなり日数を要します。

瓦など屋根材の小片がある場合は屋内で塗布 → ドライヤーなどが使えれば短時間で乾燥・硬化、そうでなければ屋内で一日放置して乾燥・硬化 → 降雪日に屋外に塗布済みの屋根材を設置して撥雪状態を観察 という流れになるので連日降雪であっても可能ですし、一カ所での試験は比較的短日数で完了します。 

2.撥雪塗料の性能試験を行うにあたりモニター(協力者)も募集します

製品の実地試験には金銭的な支援以外にも、例えば「うちの屋根の一部を使ってくれていいよ」「うちの屋上や駐車場・空地に塗布した屋根材を並べて観察しましょう」「瓦が数枚余っているので安く売ります」「コロニアルやトタンの小片があるので使ってください」といった個人様・企業様・行政様などによる試験場所や屋根材料などの提供があると本当に助かります。

屋根材はなかなかホームセンターなどでも扱っておらず、今の時期の試験は例え屋根の一部だけとしても「一度屋根の雪を取り去り屋根を露出させる」という作業が既に困難なので、屋内でも塗布の出来る屋根材の提供や入手方法の情報がありがたいのです。

 

▼なぜ高性能なのに塗料価格を安く提供出来るのか?

あまり低価格だとかえって技術の信憑性を問われそうですが、理由があるからこそ低価格で提供できるのです。

ずばり述べましょう。撥雪塗料の面積価格は500円/平方米を想定しています。これは通常の屋根用塗料の4分の1以下の価格です。利益追求ではなく安全を求める為に購入しやすい価格を目指しています。

1)フッ素量が少ない

市販のフッ素樹脂は概ね高価格なんですが、本塗料では少量のフッ素でもフッ素系樹脂同様の性能を得る技術を用いています。フッ素には大きく頼らずナノ構造を形成する技術を本質とするため安くなるということです。

2)膜厚が薄い

市販の超撥水塗料は平米あたり数千円の価格ですが、本塗料はそれらの数分の一の厚さで超撥水性を発現します。

厚みが薄い=面積当たりの使用する材料が少ない=低価格化 ということです。

3)低価格な溶剤

市販の撥水あるいは超撥水材料はフッ素系の高価な有機溶剤を用いているケースが多いのですが、塗料の中で溶剤の価格は意外と大きな比率を占めます。本塗料はアルコール類と水が溶剤ですので低価格になります。また余談ですが消防法の危険物に該当しないので保管や輸送などにおいて自由度が高いことも低価格化に繋がります。

4)製造工程費が安い

ここでは細かく記載しても場違い感がありますので簡単に言えば、製造の為の設備は複雑で高額なものを必要としません。従って減価償却費を抑えることで最終的には販売価格が安くなります。

 

▼資金の使い道

ほぼ前述してしまいましたが、現在はまだ国内に製造拠点が無いので、まとまった量の試験用材料の製作のための海外出張費、塗料の日本への輸送費、国内豪雪地域での実地試験の為の出張費などが大半です。海外は数日ですが、国内豪雪地域は天候次第では長期になるかも知れません。

 

▼これからの活動

 今回のプロジェクトは技術の確認ですが、最終的には雪害で困っている方々(法人なども含めて)に広く使ってもらわなくてはなりません。例えば

1)「モニターになるのでうちの屋根をガンガン使ってもいいよ」といった個人様・企業様によるご協力

2)「うちも塗料を扱ってる化学会社なんだが、製造を引き受けましょうか」といった塗料会社様のご協力

3)「豪雪地帯での販売は任せてくれ」といった商社様のご協力

4)「いつもは雪下ろし作業を受注しているんだがこの撥雪塗料の塗布作業も扱いたい」といった工務店様のご協力

5)「体育館やショッピングモールの屋根にも検討したい」といった公共機関様のご協力

6)「雪下ろし支援補助金の使い方のひとつに撥雪塗料購入支援も含めたい」といった行政レベルのご協力

 などのさらなる有形無形の支援が必要になります。今回の確認試験の結果が良好ならば改めて別プロジェクトで実用化を企画したいと思います。

 

▼リターンについて

金額や立場を問わずすべての支援者の方に「お礼のメール」と「パトロン様限定の活動報告」をお出しします。

また、時期は不確定ですが学会・展示会などで成果を発表する際にプレゼン資料にお名前を記載出来ます(希望される場合のみ)。

そして、

1)雪害に直面している個人様、商店様や企業様に

雪害に直面している個人様、商店様や企業様が支援者の場合は塗料そのもののご提供がリターンとして適しているのでしょう。塗料を販売したいという商社様や工務店様にも同様に塗料の提供が良いかと思います。

2)協力を希望される塗料会社様に

リターンという表現が少し似合わないですが、本塗料の製造を希望され支援して下さる塗料会社様には塗料のご提供以外にライセンス・技術の供与についても相談に応じます。

3)行政様に

私と同じ立場で雪害地域への支援をされている行政様に賛同して頂ける場合には技術サポートの提供ではいかがでしょうか。使用方法や取り扱い方法などの講演会やマニュアルの作成などが具体的な内容になります。

4)支援者の方々に

雪害のない地域に住んでるんだけどコンセプトに賛同するので支援したいという支援者の方々にも塗料を用意します。本塗料は撥雪以外に超撥水性能があるので石材、木材、雨傘などいろいろなものに塗布して楽しむ事が出来ます。実はこのようなホビー用途がアメリカで売られている超撥水材料の一番の市場なんです。ちなみに私も本塗料を雨傘に塗布して使っていますが、雨傘に水滴が残らず湿り気も無い為、たたんだ雨傘をすぐにバッグに入れる事が出来、快適な思いをしています。

※注意事項

本塗料は超撥水を目的として衣服、カバン、靴、手袋などにも塗布は出来ますが、白みがかる上、指で強く擦ると性能が落ちます。雨傘だけは例外で通常外面はあまり色合を気にしない上に強く擦るということもほとんど起こらない為上記に記載していますが、雨傘でも色合が重要な場合はお勧めしません。また、デモビデオには作業手袋が含まれていますが、あくまで性能確認が目的であり手袋用途での製品化を目指したものではありません。またカーウィンドゥ用途も視認安全性が若干落ちますので用いないで下さい。

写真のようにコンクリート塀の汚れ防止などに使用して頂くのが無難です。(写真中央部分が塗布部分で防カビ性があるため黒ずんでいません。)

リターン時期について

塗料を中心としたリターンは初秋になる予定です。屋根にコートする場合、台風シーズンの後&降雪シーズンの前が一番適した時期だからです。また、その時期までに製造拠点を日本に移せる予定です。一方、ライセンスなどについての相談はもっと早い時期から始めることが可能です。 

▼最後に

ここまで長文を読んで頂いてありがとうございました。

自分で開発した材料が社会の役に立つのはエンジニア冥利に尽きます。たとえ支援金額が目標に達しなくても雪害対策は何とか実現させたいです。そういった意味でも多くの賛同者が得られれば心強いです。

宜しくお願い致します。

 岸本泰一