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親水 撥水 書籍
 
No.1678
 

目的・用途に応じた“表面ぬれ性”のコントロール 最新事例!!
  タッチパネル、光学フィルム・レンズ、回路基板、太陽電池、リチウム電池、燃料電池
エレクトロニクス・エネルギー分野における
超撥水・超親水化技術

−ナノレベルでの微細凹凸形成、コーティング、低温プロセス、材料設計、評価技術−

発 日 2012年5月31日   体 裁 B5判 418頁   定 価 80,000(税抜)

■ 本書のポイント(こんな疑問、問題点に迫ります)

○ 化学的手法

・含フッ素コーティング剤による超撥水表面の作製方法
・含フッ素シランカップリング剤を用いた超撥水
・ゲル化剤による超撥水表面の作製
・シリカ系コーティングによる超撥水・超親水技術
・酸化チタン光触媒による微細パターニング技術
・ゾル−ゲル法による超撥水・超親水化技術
・複合微粒子による親水・撥水性表面の調製



○ 微細凹凸制御

・バイオミメティック材料による
・超撥水・超親水性表面の形成技術
・自己組織化単分子膜による超撥水
・超親水化技術
・化学吸着技術による超撥水化
・カーボンナノチューブによる超撥水性表面の形成
・ナノ粒子塗布による超撥水表面の作製
・ポリマーブラシによる親水性表面の調製
・マイクロ−ナノ微細構造膜の作製



○ 撥水性・親水性の評価技術

・ぬれ性制御に活用できる接触角、表面張力の評価
・接触角から何を読み取るのか
・接触角測定の注意点
・動的撥水性の評価



○ 撥水・親水技術の最新応用例

・リチウム電池電極材料の表面処理による親水化・疎水化
・燃料電池拡散層の撥水・親水化技術と発電性能向上
・燃料電池セパレータ表面の親水化技術
・太陽電池フェイス表面への超親水表面の形成と防汚
・耐指紋性・防汚性のためのコーティング技術
・反射防止膜への撥水性・防汚性の付与
・カラーフィルタにおける撥水化技術
・プリント基板用感光性フィルムの撥水・親水性制御
・熱交換機への親水性付与技術と防汚コーティング

■ 執筆者【敬称略】
埼玉工業大学 矢嶋龍彦 豊橋技術科学大学 吉田絵里
FIA 代表 福山紅陽 香川大学 小川一文
神戸大学 西野孝 慶應義塾大学 白鳥世明
京都工芸繊維大学 川瀬徳三 兵庫県立大学 鈴木道隆
名古屋市工業研究所 中野万敬 (独)物質・材料研究機構 中西尚志
名古屋市工業研究所 山中基資 東京工業大学 荻原仁志
日華化学(株) 南保幸男 (財)川村理化学研究所 加藤愼治
神奈川科学技術アカデミー 中田一弥 慶應義塾大学 朝倉浩一
山梨大学 入江寛 大阪大学 堀内悠
東京大学 橋本和仁 大阪大学 山下弘巳
大阪府立産業技術総合研究所 木本正樹 (株)フロロテクノロジー 伊藤隆彦
豊橋技術科学大学 松田厚範 山口大学 大佐々邦久
佐賀大学 大津康徳 JX日鉱日石リサーチ(株) 池松正樹
(独)産業技術総合研究所 松本壮平 九州大学 北原辰巳
岩手大学 山口昌樹 昭和電工(株) 飯野匡
(独)産業技術総合研究所 穂積篤 サスティナブル・テクノロジー(株) 緒方四郎
名古屋大学 寺島千晶 ソニーケミカル&インフォメーション
                 デバイス(株)
近藤洋文
名古屋大学 齋藤永宏
九州大学 小林元康 ダイキン工業(株) 森田正道
九州大学 高原淳 日立化成工業(株) 遠藤昌樹
神奈川大学  小出芳弘 三菱電機(株) 吉田育弘
■ 目 次 

第1章 超撥水・超親水現象の原理と発現メカニズム

1. 化学的手法による撥水・親水化の原理とメカニズム
 1.1 撥水・親水の原理
 1.2 凝集力と界面エネルギー
 1.3 撥水・親水現象‐水滴の接触角と界面エネルギー‐
 1.4 臨界表面張力と撥水・親水性向上のための化学的制御
2. 微細凹凸構造制御による超撥水・超親水化の原理とメカニズム
 2.1 ウェンゼルの表面  2.2 カッシー‐バクスターの表面
 2.3 超撥水・超親水の発現とメカニズム
 2.4 フラクタル構造と超撥水・超親水


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第2章 撥水性・親水性の評価技術

1.緒言
2.ぬれ性と接触角
3.表面張力
  3.1 液体の表面張力
  3.2 固体の表面張力
  3.3 界面張力
4.ぬれ性と表面張力
5.接触角測定
  5.1 静的接触角と動的接触角
  5.2 接触角の解析方法
  5.3 動的撥水性の評価
  5.4 接触角測定の注意点
    5.4.1 接触角のばらつき
    5.4.2 表面汚染の影響
    5.4.3 表面帯電の影響
    5.4.4 液量の影響
6.結言

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第3章 超撥水・超親水化技術とその制御

第1節 コーティング技術による超撥水・超親水化技術


[1] 含フッ素官能基による高分子の撥水化技術

 1.化学的な撥水化の極限   
 2.撥水化に及ぼすシークエンスの影響
 3.撥水化に及ぼすフィルムの作製法の影響
 4.ポリマーブレンドと撥水性表面


[2] 含フッ素シランカップリング剤による超撥水・撥油加工
 1.鎖型含フッ素シランカップリング剤による撥水性
 2.含フッ素シランカップリング剤と超撥
 3.含フッ素シランカップリング剤と超撥油


[3] 含フッ素ゲル化剤による超撥水表面の作製技術
 
 1.ゲル化剤による超撥水表面形成のコンセプト
 2.含フッ素ゲル化剤の分子構造と組織構造
  2.1 含フッ素ゲル化剤の分子構造 
  2.2 分子構造とゲル化能との関係
  2.3 電子顕微鏡観察
 3.ゲル化剤を利用した超撥水表面の作製と評価
  3.1 超撥水表面の作製方法  
  3.2 接触角とファイバー径との関係
  3.3 ポリマーとの複合化


[4] シリカ系超親水・超撥水化剤による
                  コーティング加工とその機能性について

 1. 開発の経緯と製品特徴について
 2. 超親水化加工---アビオシリーズの開発
 3. 超撥水化加工---アデッソシリーズの開発


[5] 酸化チタン光触媒による微細パターニング技術

 1.酸化チタン光触媒によるパターニング
 2.光触媒による超親水・超撥水パターンの作製と応用
 3.光触媒オフセット印刷板の開発
  3.1.従来のオフセット印刷の問題点  
  3.2. 光触媒の適用
  3.3. インクジェット技術の適用およびカラー印刷
  3.4.PS版の再利用   
  3.5. チタン基板を用いたオフセット印刷


[6] 酸化チタン表面の超親水−撥水可逆制御

 1.撥水酸化チタンの設計
 2.実験
  2.1 酸化チタン薄膜の作製
  2.2 酸化チタン表面の評価,水接触角変化
 3.結果と考察
  3.1 
酸化チタン表面の評価
  3.2 水の濡れ性変化と可逆性
  3.3 疎水化挙動の考察
  3.4 疎水化速度の高速化
 4.まとめ


[7] ゾル−ゲル法による超撥水・超親水化技術

 1.ゾル−ゲル法による超撥水化技術
  1.1 花弁状アルミナ/フルオロアルキルシラン 
  1.2 花弁状アルミナ/ナフィオン
 2.ゾル−ゲル法による超親水化技術
  2.1 温水処理によるナノ微結晶分散薄膜
  2.2 振動温水処理によるナノ微結晶析出形態制御
  2.3 電場温水処理によるナノ微結晶析出形態制御
 3.撥水・親水パターニング
  3.1 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
  3.2 RSiO3/2-TiO2系ハイブリッドゲル膜を用いた撥水−親水パターニング


[8] 複合微粒子による表面の親水・撥水化

 1.表面のぬれ性、評価と機能化
  1.1 固体と液体の相互作用
  1.2 表面凹凸の影響
  1.3 表面の改質による機能化の原理
 2.複合微粒子による親水性表面の調製方法
  2.1 親水性表面の調製 ‐概念と一般的な調製法‐
  2.2 親水性高分子-シリカ分散溶液による親水性塗膜の調製
  2.3 コア‐シェル型高分子微粒子による親水性塗膜
 3.撥水性表面の調製
  3.1 撥水性表面の調製 ‐概念と一般的な調製法‐
  3.2 疎水性ブロックを有する高分子-シリカ分散溶液による撥水性塗膜の調製

[9] プラズマコーティングによる超撥水性薄膜の合成技術

 1.水滴接触角とヤングの式との関係
 2.高周波プラズマCVD法による超撥水性膜合成
 3.低電子温度プラズマCVDによる撥水膜の密着性改善
  3.1 グリッドバイアス法による低電子温度プラズマ生成
  3.2 基板バイアスによる撥水膜の密着性改善


第2節 微細構造制御による超撥水・超親水表面の形成技術

[1] MEMS技術による表面テクスチャリングとぬれ性制御

 1.MEMS加工技術と表面テクスチャリング
 2.MEMS表面テクスチャによる撥水性強化
 3.ぬれ性の電気的制御への応用
 4.MEMS表面テクスチャによる流動抵抗低減


[2] モールド表面への微細周期構造の形成と撥水化

 1. 切削と射出成形による樹脂成形
 2. フェムト秒レーザーとホットエンボスによる樹脂フィルム成形


[3] アルミニウムのはっ水/超はっ水処理

 1. アルミニウムのはっ水処理
 2. アルミニウムの超はっ水処理
  2.1 熱水を利用した表面構造制御
  2.2 ナノファイバー/ナノ粒子を利用した表面構造制御
  2.3 陽極酸化を利用した表面構造制御
  2.4 化学処理を利用した表面構造制御
  2.5 ゾルーゲル法を利用した表面構造制御
 3. 真のはっ水性評価


[4] バイオミメティック材料プロセッシングによる超撥水・超親水性表面の形成技術

 1. マイクロ波プラズマCVD法による超撥水化技術
 2.超撥水膜の光学特性ならびに機械特性
 3.プラズマ処理と自己組織化単分子膜による超撥水化技術


[5] 高分子固体表面の超撥水化、超親水化技術

 1. 固体表面の濡れ性と化学構造
 2.ポリマーブラシによる親水性表面の調製
 3.表面のミクローナノ形状と接触角


[6] 自己組織化単分子膜を用いた超撥水加工

 1. 基礎
  1.1 自己組織化単分子膜(Self-Assembled Monolayer, SAM)とは
  1.2 超撥水性を示すSAM
 2. 応用
  2.1 超撥水性SAMによる基板表面処理の応用
   2.1.1 SAMによる超親水性/超撥水性パターンの構築
   2.1.2 可逆的な親水性/疎水性スイッチングを可能にするSAM
   2.1.3 3次元微細構造を持つ金属表面に構築したSAMによる超撥水性の発現


[7] 自己組織化単分子膜による超撥水・超親水化技術

 1.高分子電解質ブラシによる超親水化技術
  1.1 高分子電解質ブラシとは 1.2 高分子電解質ブラシの作製方法
  1.3 高分子電解質ブラシの水滴接触角
 2. 高分子相分離膜による超撥水化技術
  2.1 高分子相分離膜を利用した表面微細構造の形成
  2.2 相分離膜形状のスピンコーティング回数依存性
  2.3 相分離膜形状のPS/PMMA混合比依存性
  2.4 相分離膜の表面疎水化処理
  2.5 撥水処理した相分離膜での水滴接触角


[8] 自己組織化を利用した機能性高分子微粒子の開発と超撥水表面処理

 1. 超臨界二酸化炭素中での自己組織化による球状ナノ粒子の製造
 2. 超撥水表面処理
  2.1 球状ナノ粒子による超撥水表面処理 
  2.2 タンパク質の表面撥水処理


[9] 微細凹凸の形成と化学吸着技術による超撥水化

 1. 超撥水表面の理論 
 2.超撥水表面の作製 
 3.透明超撥水表面の実現


[10] ウェットプロセスによる微細凹凸構造制御と超撥水・超親水化

 1. 表面構造と濡れ理論
 2.表面親水性の制御
 3.表面疎水性の制御


[11] ナノ粒子を用いた透明超撥水剤の開発

 1.ナノ粒子の必要性
 2.ナノ粒子の分散・塗布
 3.水の接触角
 4.表面凹凸状態の観察
 5.透明性の確保
 6.ナノ粒子付着層の剥離
 7.ナノ粒子による粉塵付着防止効果


[12] フラーレンからの超撥水膜の創製

 1. 自己組織化C60超撥水膜
 2. 電子機能性を持つC60超撥水膜
 3. 構造転写による超撥水/超親水性基板の形成


[13] ナノ粒子懸濁溶液のスプレーコーティングによる超撥水表面の創成

 1. 超撥水性が発現するためのふたつの条件
 2. 超撥水表面形成技術の課題
 3. ナノ粒子懸濁溶液のスプレーコーティング
 4. カラー超撥水コーティング 5. 超撥水性の修復 6. 超撥水ペーパー


[14] カーボンナノチューブによる超撥水性表面の形成

 1.薄膜表面でのCNT合成
 2.Co-Moナノ触媒担持Ti-MS薄膜の評価
 3.カーボンナノチューブの評価
 4.表面濡れ性の評価
 5.ポリエチレン合成による超撥水性表面の形成


[15] 超撥水性発現を指向したマイクロ-ナノ微細構造膜の作製技術

 1.微細構造ポリマー膜の作製
 2.微細構造ポリマー膜の超撥水膜としての展開
  2.1 超撥水膜作製のための条件最適化
  2.2 透明超撥水膜作製のためのアプローチ
  2.3 任意形状基材に対する超撥水膜の作製−繊維シートの例


[16] 空間周期凹凸構造による高撥水化技術と構造制御

 1. 凹凸構造の形成による表面の高撥水化
 2. 非平衡系における散逸構造としての空間周期構造の自発的発生
 3. デイレクショナルヴィスコスフィンガリングによる
                      空間周期ストライプパターン形成
 4. スピノーダルディウェッティングによる
                 空間周期ディウェッティングパターン形成
 5. 非平衡条件下で形成された空間周期凹凸構造による高撥水性の実現


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第4章 エレクトロニクス・エネルギー分野における超撥水・超親水技術の応用

第1節 リチウムイオン電池材料の親水化・疎水化と電極スラリーの分散安定性

 1.電極合剤スラリーの調製
 2.ぬれと接触角 
  2.1 接触角とぬれの改善 
  2.2  接触角の測定法 
 3. 固体の表面エネルギーと溶媒の選択
  3.1 臨界表面張力と溶媒の選択
  3.2 固体表面の極性度とwetting envelope法による溶媒の選択
  3.3 電極塗布層におけるぬれとバインダーの選択
 4. 電極材料の表面処理による親水化・疎水化
  4.1 正極用スラリーの分散化
  4.2 負極用スラリーの分散安定化

第2節 燃料電池技術とその応用可能性について

 1.燃料電池の原理と特徴
 2.燃料電池技術開発の経緯
 3.燃料電池の位置づけと今後の普及見通し
 4.固体高分子形燃料電池(PEFC)への超撥水技術の応用可能性について


第3節 固体高分子形燃料電池の 発電性能向上のための親水・撥水技術

 1.MPL付き拡散層の細孔径,空隙率,透気度,並びに接触角の評価
 2.MPL付き拡散層による耐フラッディング性と耐ドライアップ性の向上
 3.親水・撥水複合MPL付き拡散層による耐ドライアップ性の向上


第4節 固体高分子形燃料電池用カーボン樹脂モールドセパレータ表面の親水化技術

 1.フラッディング     
 2.カーボンセパレータ
 3.親水化処理法
  3.1 表面の粗面化効果  
  3.2 セパレータ親水処理技術
 4.セパレータの親水性評価法   
 5.親水表面の持続性
 6.水管理の方向性

第5節 太陽電池フェイス表面への超親水表面の形成と防汚技術

 1.「光酸化」技術とは何か
 2.「光酸化」防汚技術の太陽電池への応用
  2.1 太陽電池用の光高透過・防汚機能化表面の特性
  2.2 太陽電池フェイスガラス表面での実曝露、防汚評価例
 3.その他の評価例


第6節 反射防止膜用防汚膜の撥水性発現メカニズム

 1.AR (Anti reflection)フィルム   
 2.防汚材料
 3.撥水性発現メカニズム      
 4.指紋付着性能の評価
 5.表面分析手法


第7節 指紋を目立たせない防汚性、耐指紋性の評価技術

 1. 防汚性の評価について
 2. 耐指紋性の評価につい −各種汚染物によるスポット試験−
  2.1.1汗成分 2.1.2 皮脂成分 2.1.3. 酸、アルカリ性成分
  2.2. 耐久性、耐候性試験での評価
  2.3. 実使用条件との汚れ具合の相関性、まとめ 
 3.付着防止のための機能性コーティング剤について
  3.1.機能性膜成分の評価   3.2.機能性塗膜の評価
  3.3.要求される機能の評価 3.4.耐指紋性評価の考え方について
  3.5.汚れ防止機能の持続性の評価
 4.ナノシリカ系コーティングによる表面改質について
 5. 使用時想定での加速・促進試験とその試験装置について
 6. 実際の塗膜での防汚機能の劣化と保証に関するまとめ
 <試験方法と結果>
 1. 防汚機能 汚れの付着防止の評価
 2. 耐指紋、耐久性試験の実施について


第8節 フッ素系コーティング剤による指紋低減の原理・評価方法・使用のノウハウ

 1. フッ素系コーティング剤の防汚メカニズム
  1.1 表面張力の基礎
  1.2 防汚性のメカニズム
 2. フッ素系コーティング剤の種類と特徴・用途
  2.1 フッ素系コーティング剤の種類と特徴
    2.1.1 従来型撥水撥油剤
    2.1.2 保護・防湿コーティング剤
    2.1.3 反応型防汚コーティング剤 (シランカップリング型)

    2.1.4 UV硬化型防汚コーティング剤
    2.1.5 アモルファス型フッ素コーティング剤
 3. フッ素コーティング剤の磨耗性評価
  3.1 防汚性の評価
    3.1.1 拡張収縮法
    3.1.2 滑落法
    3.1.3 ウイルヘルミィ法(吊り板法)
 4. 耐摩耗性の評価
  4.1 ディスプレイメーカーでの評価方法例
  4.2 弊社の提案
  4.3 簡易評価 (油性インキ・テスト)
 5. 実際の評価例と基準
  5.1 滑落法接触角と摩擦試験を組み合わせた評価例
    5.1.1 試料作成条件
    5.1.2 試験条件
    5.1.3 摩擦条件
  5.2 簡易防汚試験と滑落法接触角を組み合わせた評価例
  5.3 判定基準
    5.3.1 接触角についての判断基準
    5.3.2 簡易試験についての判断基準
 6. フッ素系防汚コーティング剤(反応型)使用上のノウハウ
  6.1 塗布方法
  6.2 乾燥方法


第9節 プリンテッドエレクトロニクスにおける基板上への撥液-親液パターニング技術

 1.撥液レジストの定義
  1.1 インクジェットプロセスを採用することの工業的目的
 2. Rf(C4)α-Clホモポリマーの特性
 3.フッ素系撥液レジスト中のF Polymerのα位構造とRf基鎖長が撥液性に及ぼす効果
 4.レジスト/トップコート組成物 二層コーティングによる撥液-親液パターニング

第10節 プリント配線板回路形成用感光性フィルムにおける撥水性・親水性制御技術

 1.感光性フィルムとは?
 2.感光性フィルム中の親水性/疎水性成分と現像スラッジとの関係
 3.D/Fの低膨潤化によるPKG基板用ファインパターン形成法

第11節 熱交換機への親水性付与技術と防汚コーティング

 1.熱交換器アルミフィンの必要特性
 2 .防汚コーティングの構成
  2.1 防汚性発現の原理   
  2.2 コーティングの概要
 3.ハイブリッドナノコーティングの親水性
  3.1 コーティングの親水性  
  3.2 コーティングの耐久性
 4.防汚効果
  4.1 粉塵付着抑制効果   
  4.2 アルミフィンにおける防汚特性
  4.3 油汚染の影響  
  4.4 ルームエアコン室内機での防汚効果


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