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出版物

各種技法による撥水・親水性表面の作製法と応用展開を詳説。

撥水・親水・防汚剤

開発とコーティングおよびぬれ性の制御

発刊・体裁・価格

→配布用PDFパンフレットを見る

発刊  2006年12月  定価  69,000円 + 税
体裁  B5判 371ページ  ISBN 4-901677-63-2  詳細、申込方法はこちらを参照

 


◎超撥水・親水化をふくめ、表面ぬれ性制御の実際と利用の最新事例!

●"汚れないガラス"の実現…超撥水・超親水化による防汚性付与
●ナノテクノロジーの導入により期待される新展開
●ぬれ性の指標である接触角から何がわかるか?どう測るか?
●ぬれ現象の実際 動的接触角測定法、浸潤張力、転落角の測定、耐久性試験と測定法、表面張力・表面エネルギー…
●各種コーティング剤の調製法 シリコーン・フッ素・酸化チタン・高分子ポリマー…
●コーティング技術 ゾルゲル法・LB法・スピンコート…
●プラズマ照射法をはじめ多様な表面改質の技法と特長を解説
●光学フィルムへの防汚コーティング、防曇性コーティング、紙・繊維の撥水・撥油化など幅広い応用事例

執筆者一覧(敬称略)

●酒井 英樹(大阪市立大学) ●かせ村 知之(岐阜大学)
●福山 紅陽(協和界面科学(株)) ●竹永 満(山口東京理科大学)
●赤沼 正信(北海道立工業試験場) ●今井 秀秋(旭化成(株))
●木本 正樹(大阪府立産業技術総合研究所) ●大畑 正敏(日本ペイント(株))
●好野 則夫(東京理科大学) ●野中 史子(旭硝子(株))
●松田 厚範(豊橋技術科学大学) ●稲垣 訓宏(静岡大学)
●大久保 雅章,山本 俊昭(大阪府立大学) ●加藤 千尋(神奈川県産業技術センター)
●神田 一浩(兵庫県立大学) ●中井 康二((株)NHVコーポレーション)
●井上 陽一((株)日立製作所) ●田部井 雅利((株)アルバック)
●井上 稔(松下電工(株)) ●安崎 利明(日本板硝子(株))
●忠永 清治(大阪府立大学) ●高橋 紳矢(岐阜大学)
●永井 秀典(産業技術総合研究所) ●福田 聖(前東京大学)
●渡邊 修((株)INAX) ●朝倉 浩一(慶應義塾大学)
●丁野 良助,桑原 厚司(東レ(株)) ●諸貫 信行,金子 新(首都大学東京)
●細野 英司,周 豪慎(産業技術総合研究所) ●辻井 薫(北海道大学)

目次


第1章 ぬれ性の評価

第1節 ぬれ性評価の基礎−接触角・表面張力・表面エネルギー
1. ぬれとはなにか
 1.1 表面張力の直感的な説明
 1.2 表面張力と表面自由エネルギー
2. どうして濡れたり,濡れなかったりするのか
 2.1 ぬれの3つの型
 2.2 濡れるための条件
 2.3 ヤングの式とラプラスの式の意味
3. ぬれ性の指標である接触角から何がわかるか
 3.1 複合面のぬれ ~カシーの式~
 3.2 凸凹面のぬれ ~ウェンゼルの式~
 3.3 超撥水性の発現はなぜ難しいのか
4. いろいろな接触角
 4.1 真の接触角,見かけの接触角,平衡接触角,前進接触角,後退接触角
 4.2 接触角の文献値はなぜアテにならないか

第2節 表面の物性・動的接触角の測定法
1. 動的接触角
 1.1 動的接触角の測定法
 1.2 動的接触角の測定例
  1.2.1 高分子の動的接触角と静的接触角の比較
  1.2.2 動的接触角による撥水・撥油性の評価
  1.2.2 a)パーフロロアルキル基による撥水性の付与
  1.2.2 b)エポキシ樹脂の表面改質
  1.2.3 動的接触角への側鎖の影響
  1.2.4 動的接触角の浸漬速度依存性
  1.2.5 プラズマ処理した高分子表面の動的接触角
2. 浸潤張力の緩和現象
 2.1 浸潤張力緩和の測定方法
 2.2 浸潤張力緩和の測定例

第3節 接触角、表面張力の測定原理と測定上の注意
1. 接触角、表面張力
 1.1 接触角と表面張力の関係
 1.2 静的概念と動的概念
 1.3 静的接触角と動的接触角
 1.4 静的表面張力と動的表面張力
2. 接触角測定の基本原理と解析手法
 2.1 液適法
 2.2 拡張収縮法
 2.3 転落法(滑落法)
 2.4 V-r法
 2.5 その他
 2.6 接触角測定の特徴
 2.7 測定上の注意点・問題点
3. 表面張力測定の基本原理と注意点
 3.1 Wilhelmy法(垂直板法、プレート法)
  3.1.1 基本原理
  3.1.2 測定上の注意点
 3.2 du Nouy法(輪環法、リング法)
  3.2.1 基本原理
  3.2.2 測定上の注意点
  3.3 縣滴法(pendant drop法)
  3.3.1 基本原理
  3.3.2 測定上の注意点
 3.4 最大泡圧法
  3.4.1 基本原理
  3.4.2 測定上の注意点
4. 適用分野
 4.1 接触角
 4.2 表面張力

第4節 分子レベルで制御された薄膜表面のぬれ性
1. 拡張係数
2. 表面エネルギーと接触角
3. 固体表面のぬれ易さ
4. 固体の表面エネルギー
5. 接触角ヒステリシス
 5.1 前進接触角と後退接触角
 5.2 不均一な表面
 5.3 粗さのある表面
  5.3.1 粗さのある親水性表面
  5.3.2 粗さのある疎水性表面
6.ぬれ研究のための液体および基板の性質
 6.1 ぬれ研究のための液体
 6.2 滑らかな基板
 6.3 LB膜のための疎水性基板

第5節 酸化チタン薄膜の防汚機能評価法
1. 防汚性能の実験室評価試験
 1.1 親水性能試験
 1.2 湿式分解性能試験
2. 屋外暴露試験の実施例
 2.1 試験環境
 2.2 試料の種類
 2.3 実験室評価と屋外暴露試験結果の対比

第6節 撥水親水性機能表面の耐久性評価法
1. 建材外壁用塗膜の耐久性評価法
 1.1 建材外壁用塗膜の耐久性評価法
 1.2 撥水性・親水性の耐久性評価
 1.3 建材外壁用塗膜の耐久性と濡れ性
  1.3.1 撥水性塗膜評価
  1.3.2 親水性塗膜評価
2. 建材外壁用塗膜の耐久性評価
 2.1 表面分析法
 2.2 アクリル系建材外壁用塗膜の耐久性評価
 2.3 表面の劣化状態評価

第2章 撥水・親水性実現のためのコーティング剤の開発

第1節 アクリルシリコーン/シリカ・ナノコンポジットを用いた超撥水表面
1. アクリルシリコーン/シリカ・ナノコンポジットを用いた超撥水剤の調整
 1.1 CAS添加の効果
 1.2 撥水性シランカップリング剤添加の効果
2. 撥水性シリカ複合微粒子合成時における水分含有率の影響
 2.1 塗膜のSEM像、接触角と水分含有率の関係
 2.2 水分含有率、コロイド溶液の粒度分布と接触角の関係
 2.3 水分含有率、塗膜表面の粗さと接触角の関係

第2節 シリコーン・アクリルブロック共重合体による(超)撥水塗料の開発と応用
1. 熱硬化型ブロック共重合体の合成
2. 各種架橋膜のミクロ相分離
3. 撥水機能とミクロ相分離
4. 超撥水機能の発現と劣化
5. (超)撥水コーティング剤の応用事例

第3節 フッ素系コーティング剤の開発と性能向上
1. フッ素系芳香族シランカップリング剤
 1.1 Rf-C6H4-SiX3
  1.1.1 Rf-C6H4-SiX3の合成
  1.1.1 (1) F(CF2)8-C6H4-Br (8FBr)の合成
  1.1.1 (2) F(CF2)8-C6H4-SiCl3 (8F3C)の合成
  1.1.1 (3) F(CF2)8-C6H4-Si(OCH3)3 (8F3M)の合成
  1.1.1 (4) F(CF2)8-C6H4-Si(NCO)3 (8F3I)の合成
  1.1.2 ガラス表面の改質
  1.1.2 (1) 最適改質溶液濃度の決定
  1.1.2 (2) 最適改質時間の決定
  1.1.2 (3) 改質ガラス表面の耐熱性の評価
  1.1.2 (4) 改質ガラス表面の耐酸化性,耐酸性の評価
 1.2 Rf-C6H4-CH2CH2-SiX38)
 1.3 Rf-C6H4-C6H4-CH2CH2-Si(OCH3)320)
  1.3.1 Rf-C6H4-C6H4-CH2CH2-Si(OCH3)3の合成
  1.3.1 (1) F(CF2)8-C6H4-C6H4-COCH3 (8F2PK)の合成
  1.3.1 (2) F(CF2)8-C6H4-C6H4-CH(OH)CH3 (8F2PA)の合成
  1.3.1 (3) F(CF2)8-C6H4-C6H4-CH=CH2 (8F2PV)の合成
  1.3.1 (4) F(CF2)8-C6H4-C6H4-CH2-CH2-Si(OCH3)3 (8F2P2S3M)の合成
  1.3.2 ガラスの表面改質
  1.3.2 (1) 改質ガラス表面の耐熱性評価
  1.3.2 (2) 改質ガラス表面の耐酸化性ならびに耐酸性評価

第4節 透明フッ素樹脂とコーティング特性
1. CYTOPの合成法
 1.1 モノマー合成
 1.2 重合
2. CYTOPの表面特性
 2.1 末端グレードと表面特性
 2.2 膜厚と表面特性
3. コーティング特性
4. CYTOPの物理特性と用途

第5節 ゾル−ゲル法による撥水・親水表面の作製と応用
 1. SiO2-TiO2系化学修飾ゲル膜を用いたフォトリソ撥水−親水パターニング
 2. RSiO3/2-TiO2系ハイブリッドゲル膜を用いた撥水−親水パターン
 3. 撥水−親水パターンとPhSiO3/2ゲル膜の軟化・流動を利用したマイクロレンズの作製
 4. 撥水−親水パターンを用いた電気泳動電着マイクロパターニング

第6節 分子レベルで制御されたフッ素化アルカン単分子膜のぬれ性評価
1. 有機薄膜:LB膜とSA膜
 1.1 LB膜ファブリケーション
 1.2 SA膜ファブリケーション
2. 分子レベルで鎖長の制御された終端フッ素化アルカンSA膜のぬれ性
 2.1 分子鎖長の異なる終端フッ素化アルカン分子
 2.2 表面組成
 2.3 膜厚のモデル計算
 2.4 表面エネルギーと接触角
  2.4.1 接触角の偶奇性
  2.4.2 表面エネルギー評価法
 2.5 SA膜表面の不均一性と粗さ
3. 分子レベルでフッ素分子数の制御されたフッ素化アルカンSA膜のぬれ性
 3.1 フッ素分子数の異なる分子複合系SA膜
 3.2 有効ハマカー定数の理論的取り扱い
 3.3 分子複合系SA膜の表面エネルギーの計算

第3章 表面改質による撥水・親水性付与

第1節 プラズマ照射によるプラスチック表面改質
1. プラズマによる表面改質の原理
2. プラズマを照射するとポリマー表面に何が起こるか?(化学的変化)
3. プラズマを照射するとポリマー表面に何が起こるか?(物理的変化)
4. インプランテーションとエッチングプロセス
5. インプランテーションにはプラズマの何が寄与しているのか
6. リモートプラズマを利用した表面改質技術

第2節 プラズマ複合プロセスによるガラスの親水性及び撥水耐久性の改良
1. 接触角の定義
2. 実験装置ならびに方法
3. 実験結果ならびに考察
 3.1 親水化アプローチ
  3.1.1 プラズマパラメータの影響 
  3.1.2 耐久性試験
 3.2 撥水化アプローチ
  3.2.1 サンプルの準備
  3.2.2 耐久性試験
  3.2.3 非熱プラズマが撥水耐久性向上に果たす役割

第3節 真空紫外光を用いた高分子の表面改質
1. 高分子の表面化学構造と撥水性・親水性
2. 真空紫外光を用いた高分子の表面改質
 2.1 真空紫外光の「光励起の効果」を用いた表面改質
 2.2 真空紫外光の「活性酸素種の効果」を用いた表面改質
3. キセノン・エキシマ・ランプを用いた表面改質の特色
 3.1 エキシマ・レーザとの比較
 3.2 キセノン・エキシマ・ランプの光照射強度と表面改質速度の見積もり
 3.3 プラズマ処理法などとの比較
4. ポリエチレンの光表面改質

第4節 放射光の照射によるぬれ性の制御
1. 放射光励起プロセスの特徴
2. PTFE表面ぬれ性の制御
 2.1 放射光照射実験装置
 2.2 放射光照射によるPTFE表面の接触角の変化
 2.3 接触角の変化のメカニズム
 2.4 ガス雰囲気照射による親水化

第5節 EB硬化技術の応用による防汚処理
1. EBとは
2. 硬化技術(キュアリング)の応用
3. EB硬化の反応機構
4. EB硬化の特長と利用分野
5. EB硬化装置
6. EB硬化技術の基礎
 6.1 線量の影響
 6.2 線量率の影響
 6.3 温度の影響
 6.4 照射雰囲気の影響
 6.5 残留溶剤の影響
 6.6 電子線照射と紫外線照射の相違
7. 防汚機能等を付与した高機能応用技術
 7.1 フッ素モノマーの配合量
 7.2 溶剤添加の効果
 7.3 電子線照射と紫外線照射の相違
 7.4 フッ素モノマー添加量の削減
 7.5 ハードコート性の向上と防曇機能の付与

第6節 イオン照射による樹脂の超撥水処理
1. イオンビームと固体表面との相互作用
 1.1 イオンと固体原子との衝突における現象について
 1.2 イオン注入(イオン照射)による表面改質の特徴
2. イオン照射によるフッ素樹脂の超撥水化
 2.1 試料と改質条件
 2.2 表面形態に及ぼすイオン照射条件の影響
 2.3 表面の結合状態分析
 2.4 接触角の測定
 2.5 表面粗さの測定
 2.6 粗さ負荷曲線による解析
3. 超撥水性を形成する表面形態,表面粗さに関する考察

第4章 新しい撥水・親水化技術とその応用事例

第1節 LCD光学フィルムへの防汚コーティング技術
1. 各種コーティング技術の特徴
2. 光学薄膜および防汚材料コーティング技術
 2.1 LCD用光学フィルム基板
 2.2 光学膜成膜
 2.3 メタモードスパッタプロセス
 2.4 防汚剤コーティング技術
  2.4.1 真空蒸着法
  2.4.2 ロールウエットコーティング法
3. コーティング膜の厚み測定

第2節 親水、撥水、及び光触媒超親水コーティング剤
1.光触媒超親水性コーティング材「フラッセラP」
 1.1 特長
 1.2 欠点
 1.3 コーティング工程
2. 親水性コーティング材「フラッセラR」
 2.1 特長
 2.2 欠点
 2.3 コーティング工程
3. 撥水・撥油性コーティング材
 3.1 特長
 3.2 欠点
 3.3 コーティング工程
 
第3節 スパッタ光触媒ガラスの非加熱結晶化コーティング技術とその防汚性
1. 汚れない窓ガラスへの要望
2. 光触媒結晶化シード層技術
3. 光触媒活性の評価
4. 膜の特徴

第4節 ゾル−ゲル法によるアルミナ透明超撥水膜の作製
1. ガラス基板上への超撥水・超親水膜の作製
 1.1 表面に微細な凹凸を持つ薄膜のガラス基板上への作製
 1.2 ガラス基板上への超撥水膜の作製
2. 高分子基板上での超撥水・超親水膜の作製
 2.1 低温化の検討
 2.2 表面に微細な凹凸を持つ薄膜のPET基板上への作製
 2.3 PET基板上への超撥水コーティング膜の作製
3. 二成分系
4. まとめ

第5節 親水性ポリマーによるガラス表面の防曇性コーティングとその動的濡れ性解析
1. MMA/MPEGMA共重合体のSurface Dynamics
 1.1 MMA/MPEGMA共重合体とその表面処理(UV硬化)
 1.2 動的接触角
 1.3 湿潤張力緩和
 1.4 X線光電子分光
 1.5 Surface Dynamics
 1.6 防曇性能
2. MMA/MPEGMA/VS三元重合体の防曇性

第6節 ぬれ性制御によるマイクロバルブの開発
1. ぬれ性制御によるマイクロバルブの基本原理
2. 可逆的表面ぬれ性制御
 2.1 酸化チタン膜の超親水化
 2.2 ポリジメチルシロキサンの光脱着を用いた疎水化
 2.3 光触媒作用による再親水化
3. 光制御型マイクロバルブによる流体制御
 3.1 T型流路における流体制御の検討
 3.2 光制御型マイクロバルブによる溶液の分配

第7節 表面改質処理による紙の撥水・撥油化
1. 紙の撥水・撥油化処理の概要
 1.1 紙の撥水化(サイズ)処理
 1.2 紙の撥油化処理
 1.3 これまでのフッ素系撥水・撥油化剤を導入した紙パルプ製品の概要
2. 紙による撥水・撥油挙動の考え方とその評価方法
 2.1 紙の液体浸透挙動のモデル
 2.2 基本的な濡れの理論と表面張力
 2.3 紙の撥水(サイズ)・撥油性の評価方法
  2.3.1 紙の撥水(サイズ)性の評価方法
  2.3.2 紙の撥油性の評価方法
 2.4 紙中のフッ素系化合物の定量分析
 2.5 紙表面上におけるフッ素成分の凝集・分散状態の解析
3. リン酸塩型フッ素系化合物を添加した紙の撥水・撥油性の発現機構
 3.1 内添処理でフッ素系化合物DPFPを添加した紙の撥水・撥油性
  3.1.1 内添処理におけるカチオン性定着剤の役割
  3.1.2 パルプ紙料の攪拌時間による影響
  3.1.3 抄紙後の加熱温度による影響
  3.1.4 DPFP内添紙の撥水・撥油挙動のまとめ
 3.2 含浸処理でフッ素系化合物DPFPを添加した紙の撥水・撥油性
  3.2.1 カチオン性定着剤内添紙をDPFP溶液に含浸した場合
  3.2.2 カチオン性定着剤無添加紙をDPFP溶液に含浸した場合−親水性かつ撥油性を示す紙−
 3.3 PAE~DPFP間における化学反応の可能性と紙の撥水・撥油性との関係
  3.3.1 何故PAEを併用するとDPFP添加紙の撥水性が向上するのか?
  3.3.2 加熱によるPAEの自己架橋化とDPFPとの反応性
  3.3.3 PAEによる湿潤紙力効果が紙の撥水性向上に寄与している可能性
4. フッ素系化合物を添加した紙の撥水・撥油処理のまとめと今後の課題
 4.1 フッ素系化合物で処理した紙の撥水・撥油性の特徴と利点
 4.2 フッ素系化合物で処理した紙の撥水・撥油性の問題点
 4.3 紙パルプ製品の撥水・撥油化処理のこれからの課題

第8節 ナノ親水によるセルフクリーニング性能の実現
1. なぜ超親水化が必要なのか
2. 超親水化技術
3. 超親水化によるセルフクリーニング効果
4. ステンレス表面の親水化

第9節 非平衡系の自己組織化(散逸構造)による周期凹凸構造の形成を利用した撥水表面処理
1. 散逸構造とは
2. 周期凹凸構造の自発的形成
 2.1 ヴィスコスフィガリング
 2.2 スピノーダルディウェッティング
3. 周期凹凸構造の形成による高撥水性表面の作製

第10節 ナノテクを用いた防汚・撥水・撥油素材の開発
1. 衣服の汚れの種類と汚れの付着
 1.1 汚れの種類と汚れの付着
 1.2 防汚加工の分類
2. 防汚加工の設計
 2.1 布帛設計
 2.2 防汚加工
3. ナノテクノロジーの繊維加工への応用
 3.1 繊維のナノテク加工
 3.2 東レの繊維ナノテク加工技術の考え方
 3.3 ナノマトリックス
4. ”ナノマトリックス”加工技術による防汚加工商品の開発
 4.1 化粧品防汚加工素材”ボーラバージュ”
 4.2 花粉付着抑制機能素材“アンチポラン”NT
 4.3 撥水・撥油・防汚加工素材”タップガード”NT
 4.4 砂付着防止 水着素材“sandproof”

第11節 テクスチャによる濡れ性の制御とその応用
1. テクスチャによる濡れ性の制御
 1.1 接触角の制御
 1.2 転落角の制御
2. 濡れ性パターンを利用した液滴の形状制御
3. 選択的な濡れ広がりを利用した微粒子の自己整列

第12節 ナノ構造制御による親水性表面の超撥水化
1. 撥水性への化学的因子と構造的因子
2. 化学溶液析出法
 2.1 不均一核生成による基板からの成長
 2.2 形態の制御
3. 超撥水に最適な形態
4.まとめ

第5章 今後の課題と展望 −自己組織化ナノテクノロジーへの期待−
1. 濡れを決める二つの因子
2. 微細凹凸構造の作製戦略
 2.1 フラクタル構造表面の濡れ
 2.2 その他の凹凸構造表面
3. 自己組織化ナノテクによる新展開
 3.1 自己組織化フラクタル構造による超撥水表面
  3.1.1 アルキルケテンダイマー(AKD)
  3.1.2 耐久性超撥水フラクタル表面を求めて
 3.2 自己組織化フラクタル表面による高撥油表面
 3.3 自己組織的に形成される各種凹凸表面

番号:BC061201

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