界面自由エネルギーの考え方、測り方、その応用

第1部 表面 (界面) 自由エネルギーとは何か? 利用法と解析法

(2017年4月6日 10:00〜11:30)

　表面自由エネルギーは、物質表面がもつエネルギーで、ぬれ性、付着性、接着性、離型性、乳化性、分散性等、表面・界面の様々な物性に影響する因子の一つです。 本セミナーでは、まず、ぬれ性と表面張力について概説し、それらのデータから表面自由エネルギーを解析する方法を説明します。

1. ぬれと接触角
   1. 接触角とは?
   2. 接触角から何がわかるか?
   3. 接触角測定の表面感度 ～膜厚と表面被覆率
2. 表面張力
   1. 表面張力とは?
   2. 表面張力から何がわかるか?
   3. 界面張力とは?
   4. 固体の表面張力の意味
   5. Youngの式～接触角と表面張力との関係
3. 表面張力の理解
   1. 表面張力の定義
   2. 表面自由エネルギーとは?
   3. 表面張力は何に由来するか?
4. 表面自由エネルギー解析
   1. 表面自由エネルギーの成分分けとは?
   2. 表面自由エネルギー解析から何がわかるか?
   3. Dupreの式
      ～界面分離でのエネルギー保存
   4. Young-Dupreの式
      ～付着性とぬれ性の関連づけ
   5. 表面自由エネルギー解析の注意点
• 質疑応答

第2部 微粒子/ナノ粒子の表面エネルギーと ぬれ・分散化への活用法

(2017年4月6日 11:40〜13:10)

　微粒子/ナノ粒子の表面エネルギーはぬれ・分散化を左右する重要なパラメータですが、信頼の置ける測定法はありませんでした。本講では、従来の接触角法に加えて、簡便で再現性のあるインバースガスクロマトグラフィー (IGC) 法による測定と応用例について紹介します。

1. 微粒子の表面エネルギーとぬれ・分散化
   1. 付着仕事と界面張力
   2. ぬれの形態と浸漬ぬれ
   3. 湿潤包囲線法による溶媒/樹脂の選択
2. 微粒子の表面エネルギーの測定法
   1. 接触角法による測定
      1. 両面接着テープ剥離法
      2. カラムおよび薄層浸透法
   2. インバースガスクロマトグラフィー法による測定
      1. IGC-ID法による表面エネルギーと酸・塩基項の測定
      2. IGC-FC法による表面不均質性の測定
3. 微粒子の表面エネルギーとぬれ・分散化への活用
   1. 湿潤包囲線による低誘電膜の表面改質評価
   2. 熱可塑性樹脂中のカーボンブラックの分散性
   3. 高分子コンポジット中のフィラーの局在性
   4. 高濃度スラリーにおける微粒子の表面改質と分散性
• 質疑応答

第3部 高分子設計やポリマーアロイ、フィラー・ 繊維配合組成物設計への応用

(2017年4月6日 13:50〜15:20)

　高分子関連産業において高分子材料の分子設計やポリマーアロイ、フィラー・繊維配合組成物材料設計が日常的に実施されてきた。しかし、2010年代以降、新規製品・新規事業の開発に着手する企業が増加してきており、1980年〜2000年代に進められてきた高分子材料設計の考え方にも再検討が求められてきている。 　本講では、異種高分子鎖間の界面エネルギーに着目した基礎的な複合高分子材料設計の考え方を解説するとともに、フィラーや繊維などの配合剤・充填剤の選定にも論及して、実用的な高分子材料の設計手法について述べる。

1. 高分子間の界面自由エネルギー
   1. 異種高分子間の相溶性と非相溶性
   2. 異種高分子の混合における界面エネルギーの変化
   3. 高分子の溶解性パラメーター
2. ポリマーアロイの基本的考え方
   1. 相溶性ポリマーアロイ
   2. 非相溶性ポリマーアロイ
   3. 界面活性化剤と相容化剤
3. 実用化されたポリマーアロイ材料
   1. 第一世代 (非相溶系) ポリマーアロイ
   2. 第二世代 (相溶系) ポリマーアロイ
   3. 第三世代 (非相溶系) ポリマーアロイとリアクティブプロセッシング
   4. 相容化剤と界面エネルギー低減
4. 新世代のポリマーアロイ
   1. 第四世代 (ミクロ/ナノ 制御) ポリマーアロイ
   2. 界面から離脱うる相容化剤の特異な挙動と材料物性への影響
5. 配合組成物への応用
   1. 充填剤 (フィラー) の影響と性能・機能制御
   2. 繊維系充填剤への適用
• 質疑応答

第4部 塗布、接着、コーティング分野への考え方とその応用

(2017年4月6日 15:30〜17:00)

　本講座では、コーティング膜のぬれ・接着等に注目し、表面・界面エネルギーを基本としたアプローチを丁寧に講習します。 　また、生産・研究開発・トラブルフォローといった実務上での取り組み方について、実例を交えて解説します。初心者にも分かりやすく、基礎から学んでいただけます。日頃のトラブルおよび研究開発相談にも応じます。

1. コーティングの基礎
   • 濡れ
   • 塗布
   • 乾燥
2. コーティング膜の接着・剥離現象
   • 接着
   • 破壊・剥離モード
3. 接着・剥離の試験評価法
   • 引張り
   • シェア
   • スクラッチ
   • DPAT法
4. 界面エネルギーの測定方法
   • 接触角
   • 接着仕事
   • 拡張仕事
5. 界面の接着仕事と溶液の浸透解析法
   • 接着性と密着性の差
6. 様々な接着トラブル事例と解決ノウハウ
   • 要因分析から解決策まで
• 質疑応答