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No.R07Q0009

超親水・親油性表面の技術

出版日 2018年3月
価格
印刷タイプ 54,000円(税込)
ページ数 B5判 264ページ
発行<調査・編集> サイエンス&テクロノジー(株)

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レポート内容

~防汚・防曇・反射防止・接着性向上・塗膜の濡れ向上・低摩擦・潤滑性・冷却など~
機能的な表面を得るための表面処理プロセス・材料を解説

■ポイント■
超親水・親油性を付与する表面処理のための
            材料・処理プロセス開発の多様な事例を掲載
簡易・簡便な処理プロセス/効果の持続性・寿命が長い/基材との密着性が高い/
自己修復性や高耐久性を有する/耐薬品性や経時安定性に優れる/
処理効果の発現が早い/様々な形状の基材へ適用が可能....など

実用性に優れた表面処理技術の開発コンセプトや
              原理処理表面の機能、基材適用例を解説
超親水性表面の応用展開例、
    "超"親・撥液に対応する新しい濡れ性評価技術も解説します

■概要■
 基材表面の濡れ性を高める超親水・親油化処理は、防汚、防曇、反射防止、接着・密着性の向上、耐指紋性、油水分離、低摩擦・潤滑性向上など、幅広い分野においてニーズのある技術の一つであり、様々な用途で実用展開がなされています。
 一方で、超親水・親油化処理の方法として、その効果の持続性や、適用可能基材の制限、処理プロセスの煩雑さ等、より実用的な表面処理プロセスの実現が求められています。
 本書では、こうした課題の克服に向けて検討が進められている新しい表面処理技術の最前線を解説いたします。化学的なアプローチとその材料、物理的なアプローチの両面から技術動向を把握頂けるように様々なフィールドで活躍する専門家の皆様にご執筆頂きました。
 超親水・親油性に基づく機能表面を得るための材料・プロセス開発に取り組む技術者の方、自社製品の表面処理方法を探索されている技術者の方まで、ぜひお役立て頂きたい一冊です。

-CONTENTS-
<1>超親水・超親油表面の作製技術と産業応用
 はじめに
 ・固体表面における液滴の濡れを説明する理論
  -Youngの式
  -Wenzelの式
 ・超親水表面の作製手法概論
 ・超親油表面の作製手法概論
 ・超親水・超親油表面/ 処理の産業応用

<2>超親水性表面を形成する材料・表面処理技術
1.親水性ポリマーブラシの大面積処理技術
 はじめに
 ・ポリマーブラシの代表的な作製手法
  -ポリマーブラシの代表的な表面特性
 ・ポリマーブラシの簡易/大面積作製手法の開発と応用
 おわりに
2.ポリマーブラシの新展開:動的ポリマーブラシの創製と物性
 ・ポリマーブラシとは
  -ポリマーブラシとその性質
  -ポリマーブラシの作製方法
  -ポリマーブラシの形態
 ・動的ポリマーブラシとは
  -ブロックコポリマーの界面偏析と動的ポリマーブラシの創製
  -ブロックコポリマーの界面偏析と動的ポリマーブラシの特性
  -動的ポリマーブラシの形成ダイナミクスと自己修復性
 まとめ
3.自己修復機能を有する透明防曇皮膜の開発
 はじめに
 ・これまでに報告されている代表的な防曇処理
 ・自己修復機能を有する多機能透明防曇皮膜
 おわりに
4.シリカ系超親水性コーティング剤の開発
 はじめに
 ・シリカ系超親水性コーティング剤の概要
  -基本的な合成法
 ・シリカ系超親水性コーティング剤の親水性以外の機能性(密着性、防曇性等)付与
  -基板に対する密着性付与
  -防曇性付与
 ・シリカ系親水化剤の特性
  -水濡れ性
  -防汚性
  -防曇性
 ・シリカ系超親水性コーティング剤の塗布方法
 ・ケイ素系超親水性コーティング剤の概要
 おわりに
5.両性両親媒性高分子の吸着による簡便な親水性表面処理
 ・背景
 ・表面改質高分子の設計
 ・両性両親媒性高分子の機能
  -プラスチック表面の親水化高分子
  -ガラス表面の親水化高分子
 ・今後の展望
6.両性イオンポリマー表面偏析に基づく機械的強度に優れた超親水コーティング剤の開発
 はじめに
 ・両性イオンポリマーの合成と超親水性コーティングの作成
 ・両性イオンポリマーの表面偏析
 ・両性イオンポリマー表面偏析コーティングの耐久性
 ・まとめと将来展望
7.熱・UV硬化型超親水性4級アンモニウム塩アクリルポリマー添加剤の開発
 はじめに
 ・低分子型親水性添加剤
 ・高分子型親水性添加剤
 ・超親水性4級アンモニウム塩アクリルポリマー添加剤
  -熱硬化型
  -UV硬化型
 ・塗膜物性について
  -熱硬化型
  -UV硬化型
 おわりに
8.速い親水化速度・長期間の親水性の維持が可能な二酸化チタン(TiO2)光触媒の開発
 ・TiO2光触媒
 ・TiO2の光誘起親水化
 ・TiO2の結晶多形
 ・ブルカイト型TiO2の光誘起親水化
 ・ブロンズ型TiO2の光誘起親水化
 おわりに
9.フッ素系アイオノマーと光触媒を組み合わせた機能性コーティング剤の開発
 はじめに
 ・フッ素系アイオノマーを用いた光触媒コーティング剤
  -フッ素系アイオノマーとは
  -可視光応答型光触媒との組み合わせ
  -防カビ用途
  -フッ素系アイオノマーを用いた光触媒コーティングの特徴
 ・フッ素系アイオノマー応用コーティング剤
  -プレコートメタル用光触媒コーティング剤
  -理美容機器用光触媒コーティング剤
  -光触媒UVコーティング剤
  -光触媒フィルム用コーティング剤
 ・フッ素系アイオノマーの新しい用途
  -高耐久防曇コーティング剤
 おわりに
10.ゾル-ゲル法と温水処理法による超親水性膜の形成
 はじめに
 ・ゾル-ゲル法・温水処理法の技術概要
 ・ゾル-ゲル法と温水処理法による超親水性膜の形成
  -温水処理による超親水性ナノ微結晶析出膜
  -振動印加によるナノ微結晶の結晶構造および形態変化
  -電場印加によるナノ微結晶の結晶構造および形態変化
 おわりに
11.アノード酸化アルミナナノファイバーによるアルミニウム表面の高速超親水化技術
 はじめに
 ・アルミニウムのアノード酸化
 ・固体表面の親水性の基礎
 ・アノード酸化したアルミニウム表面が発現する超親水性
 おわりに
12.階層性ナノ多孔層ガラスが示す長寿命超親水性・光反射防止性
 ・超親水性表面
 ・防汚性
 ・防曇性
 ・超親水性の効果持続性と長寿命超親水性材料開発の課題
 ・階層性ナノ多孔層(HNL)ガラス
  -HNLガラスの超親水性とその長期持続性のメカニズム
  -濡れ性の評価方法
  -防曇効果
  -防汚効果
  -可視光反射防止
  -市場への普及拡大見通しと応用範囲について
13.アンモニア・水プラズマによる疎水性樹脂表面の超親水化
 はじめに
 ・親水性・撥水性と表面エネルギー
 ・表面エネルギーと凝集力
  -双極子-双極子相互作用(配向力)
  -双極子-誘起双極子相互作用(誘起力)
  -非極性原子・分子間の相互作用(分散力)
  -フォークスの式とオーウェンス- ウェントの拡張フォークス式
  -表面エネルギーと水滴の接触角
  -オーウェンス- ウェントの応用
   固体の表面エネルギーを求める
   ウェッティングエンビロープを求める
   固体の等接触角線
  -臨界表面張力
 ・超親水・超撥水表面を創出するために
  -ウェンゼルの表面と水滴
  -カッシー- バクスターの表面と水滴
 ・疎水性樹脂表面の超親水化とメカニズム
  -アンモニア・水プラズマによるPTFE表面の超親水化
  -アンモニア・水プラズマにより超親水化したPTFE表面の化学的変化
  -アンモニア・水プラズマにより超親水化したPTFE表面の形態学的変化
 おわりに
14.大気圧プラズマグラフト重合による疎水性樹脂表面の親水化
   ~フッ素樹脂PTFEと金属/ゴムとの接着~
 はじめに
 ・プラズマ表面処理とプラズマグラフト重合表面処理
  -プラズマ表面処理の電極系の例
  -プラズマ表面処理とプラズマグラフト重合表面処理の効果
  -プラズマグラフト重合表面処理の原理
 ・大気圧プラズマグラフト重合装置
  -装置の概要
  -二種類の蒸気発生方法とプラズマ処理方法
 ・フッ素樹脂フィルムの金属に対する接着性向上
  -T型剥離試験の方法
  -T型剥離試験の結果
 ・フッ素樹脂フィルムのブチルゴムに対する接着性向上
  -応用例:プレフィルドシリンジ
  -加硫(架橋)および接着の方法
  -フッ素樹脂フィルム-ブチルゴム複合体の剥離試験の様子と試験結果
 おわりに
15.電子線グラフト重合による高分子の親水化技術
 はじめに
 ・電子線照射の概要
  -電子線照射のパラメータ
  -電子線照射装置
 ・電子線グラフト重合の概要
  -前照射法と同時照射法
  -電子線グラフト重合による親水化の特長
  -電子線グラフト重合の利用事例
 おわりに
16.効果の持続性(半年以上)が高いフッ素ガス表面処理による親水化処理技術
 はじめに
 ・フッ素ガス表面処理の概要
 ・フッ素ガス表面処理の利点・特徴
  -常温、常圧、乾式の処理
  -試料形状を問わない
  -基材の形状・物性を保持
  -高経時安定性
 ・フッ素ガス表面処理の効果と適用
  -成形品への適用
  -微細流路製品への適用
  -フィルムへの適用
  -微多孔膜、不織布
 ・F技術支援センターの紹介と今後の取組み

<3>親油性表面を形成する材料・表面処理技術とその工業的応用
1.親水・親油・静電反撥機能に基づく耐汚染・指紋付着低減、及び除去性向上技術
 はじめに
 ・「親水+親油+両性電荷」表面技術の特色
 ・「親水+親油+両性電荷」膜を形成する造膜液の特色とその膜固定理論
  -造膜液の特色と造膜断面モデル
  -膜の固定理論
  -両性電荷表面に至る形成理論
 ・「親水+親油+両性電荷」膜の性能
  -親水性(水接触角)、親油性(サラダ油接触角)
  -両性電荷による膜の防汚機序とその防汚評価例
 ・「親水+親油+両性電荷」膜の造膜による光学特性の向上
 おわりに
2.親油性・撥油性の制御が可能な感光性親撥材の開発
 はじめに
 ・親撥パターン形成技術について
 ・感光性親撥材の特性
 ・感光性親撥材の応用例
  -微細パターン形成
  -積層パターン形成
  -アルカリ可溶性親撥材
 おわりに
3.3D形状・貫通穴形状への処理も可能なナノ凹凸表面加工による親水性、親油性表面の技術
 ・NAP処理について
 ・NAP処理によるナノ凹凸表面の形成
 ・NAP処理による親水性、親油性付与の効果
  -親水性、親油性について
  -親水性の評価
  -親油性の評価
 ・NAP処理の用途実績
  -ダイカスト成形の3D放電加工金型
  -射出成形金型
  -ゴムジョイント成形金型
  -マシニング加工刃物のNAP処理
  -市販刃物のNAP処理
 ・NAP処理による親水性、親油性向上の用途展望
4.短パルスレーザ照射によるアルミニウム合金の超親水・親油化
 はじめに
 ・実験方法
 ・実験結果および考察
  -レーザ照射によるADC12表面の接触角の変化
  -表面および断面の観察
 おわりに

<4>親水性表面の応用展開・活用事例
1.親水性表面を活用した流体の流動性制御
 ・円管内に界面処理を施した際の流体摩擦低減効果
  -光誘起超親水化した固体表面上での水膜
  -水中下における親水性の維持性
  -円管の流体摩擦を考慮する際の基礎方程式
  -超撥水性表面と超親水性表面の流体摩擦の比較
  -部分的に光誘起超親水性を施した円管内の流動状態
 ・光誘起超親水性を用いたマイクロ流路内における流動制御
 まとめ
2.真空紫外光照射と極薄架橋形成による有機・無機材料の低温大気圧混載接合の要素技術
 はじめに
 ・極薄架橋層を用いた低温大気圧ハイブリッド接合手法の提案
 ・極薄架橋層を形成する際の留意点
 ・接合事例紹介と今後の課題
 まとめ
3.親水・吸水性塗膜を用いた蒸発冷却ルーバーの開発
 はじめに
 ・パッシブクーリング手法の適用事例
 ・親水性・吸水性塗膜の開発
  -基材と表面塗膜の分離
  -ガラスビーズの選定
  -吸水性の評価
  -親水性の評価
 ・蒸発冷却ルーバーの設計
  -ルーバーの選定
  -水の流れのデザイン
  -断面のデザイン
  -蒸発冷却ルーバーの構成
 ・蒸発冷却ルーバーの冷却性能評価
 ・今後に向けて
4.親水性表面を活用した住宅材料の防汚技術
 はじめに
 ・水使用量と防汚技術による環境負荷低減
 ・カタツムリと防汚技術
 ・タイルの防汚技術
 おわりに

<5>新しい濡れ性評価法-非接触濡れ性評価システム-
 はじめに
 ・非接触濡れ性評価システムの概要
 ・バイオ界面と濡れ性
 ・非接触濡れ性評価システムを用いた評価方法
 ・一般材料への応用
 おわりに

■著者■
穂積 篤
(国研)産業技術総合研究所
横山 英明
東京大学
佐藤 正洋
(株)KRI
椛島 真一郎
ライオン(株)
須賀 健雄
早稲田大学
朝田 泰広
大成ファインケミカル(株)
小川 隼人
大成ファインケミカル(株)
冨田 恒之
東海大学
松川 輝紀
(株)ピアレックス・テクノロジーズ
河村 剛
豊橋技術科学大学
松田 厚範
豊橋技術科学大学
菊地 竜也
北海道大学
中島 大希
北海道大学
藤間 卓也
東京都市大学
矢嶋 龍彦
埼玉工業大学
田中 信行
(国研)理化学研究所
大久保 雅章
大阪府立大学
奥村 康之
(株)NHVコーポレーション
江口 敦
高松帝酸(株)
緒方 四郎
サスティナブル・テクノロジー(株)
浜口 仁
JSR(株)
山下 和之
(株)M&T
横山 義之
富山県工業技術センター
水戸岡 豊
岡山県工業技術センター
酒井 宗寿
明治大学
中島 章
東京工業大学
重藤 暁津
(国研)物質・材料研究機構
平山 由佳理
(株)ミサワホーム総合研究所
井須 紀文
(株)LIXIL
春園 嘉英
(株)北川鉄工所
田中 信行
(国研)理化学研究所

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