易解体性材料 書籍
 
No.2351
プラスチックのリサイクルと再生材の改質技術
容器包装材料の環境対応とリサイクル技術
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★使用時に優れた接着性を発揮し、必要に応じてダメージを与えずに容易な剥離を可能にする各手法と材料開発技術、実装例を解説します!

易解体性材料の設計と応用事例

−光・熱超音波電気化学反応−

 
発刊予定 : 2026年5月末  体 裁 : A4判 約400頁   定 価: 製本版、USB版共に77,000円(税込) 
ISBN: 978-4-86798-153-5

 
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■ 本書のポイント

◎接着⇔剥離のメカニズム
・接着と剥離の基本特性
・各トリガーごとの剥離・解体メカニズム
・様々な外部刺激のメリット、デメリット
・適切な外部刺激の選択

◎様々な外部刺激の特徴
・光の照射条件(強度,波長,偏光)、加熱時間・温度の最適化
・熱膨張粒子による接着層の破壊
・電磁誘導加熱による熱損傷を与えない熱刺激での接着制御
・ポリマーへの可逆的な架橋・脱架橋反応の組み込み方
・刺激応答性、再接着性、自己修復性、長期安定性の両立

◎産業応用への展望
・半導体製造における仮固定接着
・金属配線や電極の接合への応用
・ラベル基材の高品質なリサイクル
・リワークの簡易化による貼合歩留まり向上
・光学レンズを含む精密部材のリサイクル性向上
・自動車の容易な解体、部品の再使用・再資源化
・取り外し可能な創傷被覆材・歯科接着への適用

 

■ 執筆者(敬称略) 

(国研)産業技術総合研究所 高 磊 芝浦工業大学 横井 秀樹
東レエンジニアリング(株) 岡田 達弥 電気通信大学 一色 秀夫
沖電気工業(株) 谷川 兼一 (国研)産業技術総合研究所 松本 怜典
上智大学 下村 和彦 大阪大学 三科 健
(国研)物質・材料研究機構 松村 亮 法政大学 藤澤 剛
東京都市大学 澤野 憲太郎 元 東海大学・マレーシア工科大学 三上 修
早稲田大学 志村 考功 東海大学 藤川 知栄美
東京科学大学 大澤 泰樹 公立千歳科学技術大学 福田 浩
東京科学大学 吉田 祥 早稲田大学 小西 毅
東京科学大学 八井田 朱音 (国研)産業技術総合研究所 渥美 裕樹
東京科学大学 沖野 晃俊 (国研)産業技術総合研究所 吉田 知也
早稲田大学 北 智洋 (国研)産業技術総合研究所   井上 崇 
三菱電機(株) 鈴木 純一 (国研)産業技術総合研究所 鴻池 遼太郎
東京大学 權 晋寛 (国研)産業技術総合研究所 池田 和浩
東京大学 荒川 泰彦 (国研)産業技術総合研究所 鈴木 恵治郎
東京科学大学 渡辺 正裕 (地独)大阪産業技術研究所 山根 秀勝
東京科学大学 庄司 雄哉 (国研)産業技術総合研究所 Cong Guangwei
兵庫県立大学 榎原 晃 金沢大学 砂田 哲
徳島大学 藤方 潤一 横浜国立大学 馬場 俊彦
日本大学 石澤 淳 横浜国立大学 荒川 太郎
東京農工大学 清水 大雅 広島大学 雨宮 嘉照
東京大学 宮武 悠人 豊橋技術科学大学 勝見 亮太
    香川大学 小野 貴史

■ 目  次

第1章 易解体・分解材料のトレンド

第2章 熱に応答する易解体材料の開発

第3章 光刺激応答性の易解体材料の開発

第4章 化学反応による易解体、分解材料の開発


◇第1章 易解体・分解材料のトレンド ◇

 

第1節 環境に優しい接着技術最新動向

1.接着のパラダイムシフトと持続可能な社会への要請
2.接着の基本原理と前提条件の整理
 1.1 粘接着の物理化学的メカニズム
3.日本および世界の接着剤市場動向
 3.1 産業別の成長要因
4.脱炭素を支えるバイオマス材料の開発
4.1 主要なバイオ系樹脂の種類と特徴
5.製造プロセスの低負荷化:無溶剤・低VOC技術
5.1 粘接着剤の形態変化
6.易解体・分解接着技術:サーキュラーエコノミーの技術
 6.1 的ブレイクスルー
 6.2 解体のトリガー(解体スイッチ)
 6.3 評価とトレードオフの管理
7.欧州の規制動向とサプライチェーンへの影響
 7.1 欧州バッテリー規則(2023/1542)
 7.2 ESPRとデジタルプロダクトパスポート
8.メーカー各社の得意技術と環境ソリューション

第2節 易解体性接着のための接着・剥離の基本とシステム設計

1.はじめに
2.接着に関連する用語と定義
3.代表的な接着の機構(機械的相互作用を中心に)
4.易解体性接着と外部刺激
5.易解体性接着技術の開発例


第3節 易解体性接着剤の技術開発動向とリサイクルの取り組み

1.易解体接着剤とは
 1.1 易解体接着剤設計の考え方
 1.2 解体のための作用
2.易解体性接着剤の刺激による分類
 2.1  熱エネルギーによる解体
  2.1.1 相転移とは
  2.1.2 電磁波誘導加熱を利用したホットメルト接着剤(相転移)
  2.1.3 熱膨張フィラーによる接着層の破壊(相転移+破壊)
  2.1.4 熱による結合の解離(分解)
 2.2  光エネルギーによる解体
  2.2.1 光による異性化(相転移)
  2.2.2 光による結合切断(分解)
 2.3 電気エネルギーによる解体
  2.3.1 電気パルスによる解体(破壊)
  2.3.2 電気化学反応による解体(分解)
  2.4 化学反応による解体
2.4.1 酸化剤の添加(分解)

 

◇第2章 熱に応答する易解体材料の開発◇

第1節 安定性と分解性を両立する熱応答型易解体性接着材料の開発


1.はじめに
2.刺激応答ポリマーを用いる易解体性接着材料の開発
3.BOC基を含むポリマーの熱分解挙動
4.熱酸発生剤(TLA)の特徴と添加効果
5.重合性TLAからのポリマーの熱分解挙動
6.BHEMAと重合性TLAのコポリマーの熱分解挙動
7.おわりに

第2節 SS結合を含む熱解体性光接着剤の開発


1.水素結合と多重水素結合
2.ヒドロキシピリジン
3.ヒドロキシピリジル基を組み込んだ光接着材料
 3.1 光接着用モノマーの設計
 3.2 光接着
 3.3 熱解体のための予備実験と再接着試験


第3節 ミドリムシ由来接着剤の易解体性と自動車接着剤への応用


1.背景
2.ミドリムシとパラミロン
 2.1 ミドリムシを使う理由
 2.2 ミドリムシとは
 2.3 ミドリムシの2つの培養方法
 2.4 パラミロン
3.ミドリムシ接着剤の合成
4.ミドリムシ接着剤の評価
 4.1 ミドリムシ接着剤の強さ
 4.2 加熱による易解体と再利用
5.易解体性接着剤に関する欧州での声

第4節 高周波誘電加熱接着シートの材料設計と特徴


1. 高周波誘電加熱シートの接着原理
2. 高周波誘電加熱接着シートの材料設計
 2.1 高周波誘電加熱接着シートの基本構成
 2.2 誘電体セラミックスによる誘電加熱適性の付与
 2.3 異種素材接着への適用
3. 高周波誘電加熱接着シートの特徴と応用
 3.1 易施工性
 3.2 接着特性
 3.3 易解体性
 3.4 リサイクル性


第5節 セラミックス粒子を用いた易解体性接着接合

1.易解体性接着接合の現状
2.GFRPを対象とした易解体性接着接合
3.Al/GFRP異材接着接手の解体性評価
4.Al/CFRP異材接着接手の解体性評価


第6節 膨張黒鉛含有エポキシ樹脂系易解体性接着剤の構造制御と力学物性

1.CNTの樹脂中における分散制御
 1.1 CNTの分散方法
 1.2 エポキシ樹脂系接着剤における特定領域へのCNTの分散制御
2. CNT分散EG配合エポキシ樹脂系接着剤の力学物性
 2.1 接着物性
 2.2 破壊靱性
 2.3 解体性第5節 マイクロカプセルの刺激応答性、易崩壊性接着技術
1 マイクロカプセルの基礎事項
 1.1 マイクロカプセルの種類と粒径・構造
 1.2 シェル材種と刺激応答性
2.マイクロカプセル調製法
 2.1 懸濁重合法
 2.2 界面重合法
 2.3 in-situ重合法
 2.4 液中硬化法
 2.5 液中乾燥法
 2.6 コアセルベーション法
3.マイクロカプセルの易解体性接着剤への応用と実施例
 3.1 懸濁重合法による発泡粒子の調製
 3.2 エマルション重合・溶媒含浸法によるナノカプセルの調製
 3.3 液中乾燥法による発泡剤含有マイクロカプセルの調製
 3.4 in-situ重合法による接着剤溶解溶媒含有マイクロカプセルの調製

 

◇第3章  光刺激応答性の易解体材料の開発 ◇

第1節 フォトクロミズムを用いた解体性接着剤

1.光化学変化に基づく易解体性接着剤
2.熱特性変化を利用した光易解体性接着剤
3.液晶の熱特性変化を利用した光易解体性接着剤
4.N-ベンジリデンアニリン液晶を用いた光易解体性接着剤
5.架橋液晶高分子を利用した光易解体性接着剤
6.おわりに

第2節 超音波照射によって剥離可能となる易解体性粘着剤の開発

1.分解による易解体と粘着剤への適用
2.酸発生剤のマイクロカプセル化
3.超音波照射による易剥離粘着剤
4.超音波照射をトリガーとする易解体性粘着剤の易解体メカニズム



第3節 光と酸を用いた協働的結合開裂反応に基づく材料制御,易解体性光接着剤への応用
1.白金アセチリド錯体における光・酸協働反応性
2.白金アセチリド錯体型架橋材料における光・酸協働分解性
3.白金アセチリド錯体型架橋材料を用いた光接着剤の光剥離
4.ピレニルケイ素型架橋材料における光・酸協働分解性

第4節 光分解性ポリロタキサンを用いた易解体性歯科用接着剤の開発


1. 歯科治療における接着技術
2. 易解体性接着材料の歯科分野への適用
3. 分解性ポリロタキサン
4. 光分解性ポリロタキサンの設計と光解体性歯科用接着剤への適用
5. 近紫外光で分解する光分解性ポリロタキサン

第5節 遠隔的に剥離・解体可能な光応答性エラストマーの開発


1.導入
2.光刺激によって誘起される物理化学的現象の類型
3.架橋度の増大により剥離現象を生じる光応答性エラストマー
4.光反応による網目構造の解体によって剥離・解体現象を生じる光応答性エラストマー
 4.1 光開裂に着目した光応答性エラストマー
 4.2 光二量化に着目した光応答性エラストマー
  4.2.1 クマリンを導入した光応答性エラストマー
  4.2.2 アントラセンを導入した光応答性エラストマー
 4.3 光異性化に着目した光応答性材料
5.光開始剤による化学反応・光熱効果に着目することで間接的な光応答性を実現したエラストマー
6.光刺激の限界
7.総括と今後の展望

第6節 可逆的な光反応に基づく光解体性接着剤


1.はじめに
 2.1 ABを用いた光解体性接着剤
 2.2 DAEを用いた光解体性接着剤
 2.3 SPを用いた光解体性接着剤
 2.4 DASAを用いた光解体性接着剤
 2.5 HZを用いた光解体性接着剤
2.光スイッチを用いた光解体性接着剤
3.光二量化反応および二量体の光解離反応を用いた光解体性接着剤
4.おわりに

第7節 光付加環化反応を用いた環境配慮型可逆ポリマーの開発


1.易解体材料と高分子材料設計の新潮流
 1.1 従来型高分子材料の設計思想とその限界
 1.2 易解体材料の基本概念
2.光[2+2]付加環化反応の反応原理と材料科学的意義
 2.1 光[2+2]付加環化反応の基礎
 2.2 波長選択性と反応制御
3.光付加環化反応を用いた易解体高分子の分子設計
4.光応答型易解体高分子の応用事例
 4.1 自己修復材料への応用
 4.2 可逆接着剤および再利用可能接着システム
 4.3 ガス透過膜・機能性膜材料
5.自然界由来資源を用いた環境配慮型易解体材料

第8節 光分解性架橋剤の開発と易剥離粘着剤への応用


1.はじめに
2.光分解性架橋剤の最近の進展
3.オキシムエステルの光反応
4.オキシムエステル型光分解性架橋剤の応用例
5.おわりに

 

◇第4章 化学反応による易解体、分解材料の開発 ◇

第1節 高い分解性と高い化学的安定性・機械的強度の両立と易解体性接着剤への応用


1.酸化分解性ポリマー
2.酸化分解性エポキシ樹脂
3.酸化的脱架橋可能な架橋体とCFRP
4.酸化分解性ビニルポリマー
5.酸化分解性ポリウレタン

第2節 主鎖にアクリル骨格を導入した不飽和ポリエステルの合成と硬化・分解
1.側鎖を起点とするドミノ反応を利用した主鎖切断
 1.1 分子設計とその理由
 1.2 反応設計と主鎖切断の検証
 1.3 UV硬化性解体性接着剤としての応用9)
2.環状アクリレートを主鎖エステル源に用いた分子設計
3.おわりに

第3節 可動性架橋を用いた安定接着と刺激応答性の易解体接着


1. 世界的な易解体接着研究の動向と代表例
1.1. 刺激応答性による解体:熱・光・化学・電気刺激
1.2 分子認識・超分子化学を利用した可逆架橋
1.2.1. 水素結合ネットワーク
1.2.2. 金属-配位子配位作用
1.2.3. ホスト-ゲスト相互作用
2. 可動性架橋(Movable Crosslinks)による接着制御の基本概念
2.1 可動性架橋とは何か
2.2. 可動性架橋構造と機械的連結ネットワーク
2.3. 可動架橋材料による安定接着と易解体接着の両立設計
3. 安定接着と易解体・リサイクルを志向した可動架橋粘接着材料の進歩
3.1. ストレス緩和による強接着化のメカニズム
3.2 刺激応答性を導入した易解体の基本戦略
3.3 リサイクル可能でタフな可動架橋接着シート
3.4. ポリマー編み込み及び金属配位架橋エラストマーを基盤とする強靭で凹凸埋め込みと易剥離性に優れるPSA
4. 実装例および産業応用への展望

第4節 アセタール結合含有エポキシ樹脂の熱硬化性CFRPマトリックス、サイジング剤への応用と分解性


第5節 ポリジチオウレタンを基盤とする易解体性接着剤の開発


1. はじめに
2. ポリジチオウレタンの特徴
 2.1 合成と構造
 2.2 自己修復性
 2.3 解重合とリサイクル
 2.4 光学特性
3. ジチオウレタン系接着剤の特徴
 3.1 触媒
 3.2 接着特性
 3.3 易解体性
4. 光学接着剤への応用
 4.1 透明基板の接着およびリサイクル
 4.2 自己触媒型PDTU接着剤とリワーク性

第6節 高分子鎖の絡み合いを利用した易解体型接着技術


1. コーティング膜の表面におけるポリマー鎖の表面偏析
2. ポリマー鎖の絡み合いを利用した接着・脱着表面の提案
3. 親水性の側鎖を有するグラフトポリマーの設計
4. グラフトポリマーをコーティングした基板の表面特性
5. ポリマー鎖の絡み合いによる接着と脱着試験

第7節 アルギン酸由来接着材料の易除去性


1. はじめに
2. カテコール誘導体を側鎖に有するAlg接着剤XX),YY),ZZ)
 2.1 Alg由来接着剤の合成および接着性XX),YY),ZZ)
 2.2 Alg由来接着剤の易除去性
3. 動的相互作用部位を有するAlg誘導体の合成と分解挙動NN),MM)
4. さいごに

第8節 ポリロタキサン含有エポキシ系ビトリマーの特徴、強靭性、自己修復性


1. エポキシ樹脂ビトリマー
2. ポリロタキサン
3. ポリロタキサン含有エポキシ樹脂の強靭化
4. ポリロタキサン含有によるビトリマー樹脂の強靭性と結合交換性の両立
5. ポリロタキサン含有ビトリマーの異種材料接着剤への応用

第9節 熱処理下での分解と結合交換によるポリエステルのアップサイクルとビトリマー化


1. はじめに
2. ビトリマーとは
3. ポリエステルを出発物質としたビトリマー調製
4. ポリエステルの分解を伴うビトリマー変換機構
5. おわりに

第10節 湿潤オゾンを用いたレジスト除去

第11節 イオン注入レジストの湿潤オゾンによるレジスト除去

第12節 水素ラジカルによるレジスト除去

第13節 酸素マイクロバブル(MB)水による芳香族化合物の分解

第14節 レーザを用いたレジスト除去

第15節 アンモニア水を用いた高分子分解と新しい高分子循環

第16節 ケミカルリサイクル指向の解架橋・解重合高分子の特徴

第17節 精密熱分解によるポリオレフィンのアップサイクル

第18節 ポリマーの熱分解、解重合とケミカルリサイクル

第19節 水素を用いた難分解性樹脂のケミカルリサイクル

第20節 光触媒によるプラスチック分解とケミカルリサイクルへの展開

第21節 機能性生分解性高分子による循環型材料の開発

第22節 バイオベース生分解性接着剤の設計と機能

第23節 生分解性ポリエステルの分子設計と生分解開始スイッチ機能の導入

第24節 PP、PEの自然分解用添加剤の作用機構と応用事例


1.序論
1.1 研究背景
1.2 既存研究の課題
1.3 本研究の目的および論文構成
2.分解促進添加剤の分類
2.1 酸化促進型添加剤
2.2 生物親和性付与型添加剤
2.3 バイオマス由来共添加成分
3.酸化主導型分解機構
3.1 ラジカル生成および自動酸化反応
3.2 分子量低下および分子量分布の変化
3.3 高次構造の再編成および結晶化度の変化
4.機械的劣化および脆化挙動
5.評価手法およびその限界
5.1 促進劣化試験
5.2 生分解試験
5.3 実環境挙動との乖離
6.分解過程における微生物関与の位置付け
7.適用範囲および実用上の限界
7.1 農業用フィルムへの適用事例
7.10 経済的利点と技術的限界の両立的理解
7.11 生分解性樹脂との比較に基づく技術的位置付け
7.12 マイクロプラスチック問題との関係に関する考察
7.13 技術選択における現実的判断基準
7.2 建設・土木分野における仮設用途
7.3 包装用途における問題事例
7.4 リサイクル工程における影響
7.5 分解促進添加剤導入による経済的利点の位置付け
7.6 回収・処理コスト低減の観点からの経済性
7.7 環境対応コストの抑制とリスク低減
7.8 材料置換に伴うコスト抑制効果
7.9 分野横断的視点における経済的意義
8.分解促進添加剤研究における位置付け、解釈上の留意点、および社会的意義に関する総合考察
8.1 研究の新規性および既存研究との差異
8.10 規制および社会的受容性
8.11 今後の研究課題
8.12 本研究の社会的意義
8.2 対象材料および研究手法の選択理由
8.3 分解機構および物性劣化の支配因子に関する整理
8.4 生物学的過程の位置付け
8.5 評価手法の信頼性と適用範囲
8.6 生分解性樹脂との比較および技術選択の妥当性
8.7 Oxo系添加剤に関する評価と解釈上の留意点
8.8 マイクロプラスチック問題との関係
8.9 経済性および社会実装の観点からの評価