粒子分散液を利用するために知っておくべき必須知識

粒子分散液はインクや塗料を始めとして、導電材料やセラミックス材料など多方面で利用されているが、分散液そのものが最終製品ではなく、何かに塗布・塗工されたり、成型されたり、場合によっては焼成もしくは焼付硬化されて、最終的に機能を発現することがほとんどである。その間、粒子分散液には、バインダー樹脂や硬化剤、別の粒子分散液を混合、溶剤で希釈、貯蔵、乾燥、加熱など様々な操作 (分散液に対する刺激) が負荷され、それに伴って、増粘、凝集、沈降、分散度低下などの不具合現象が発生する。 　本講では、粒子分散液を使用する立場の技術者のために、粒子分散液配合を設計する際の基本的な考え方と配合中に含まれる (可能性のある) 成分について説明し、上述の操作で何故不具合が生じるのか、生じさせないためにはどのような点に注意すればよいのか平易に解説する。

1. 粒子分散液配合の設計に際しての基本的な考え方
   1. ブレークダウン法とビュルドアップ法
   2. 一次粒子と二次粒子、一次粒子のモルフォロジー
   3. 粒子分散の単位過程 (濡れ、機械的解砕、分散安定化)
      1. 良い濡れを実現するための条件 (粒子・ビヒクルの表面張力と接触角の関係)
      2. 分散を安定化するということと不安定性を低減するということ
      3. 分散安定化のメカニズム (静電斥力と高分子吸着)
   4. 溶剤の選び方
      1. 溶かす・混ぜるの制御因子 (溶解性パラメーター)
      2. 濡らす力の制御因子 (表面張力)
      3. 蒸発速度
      4. 溶剤にも酸と塩基がある
      5. 水の溶剤としての特異性
2. 粒子分散液の性質
   1. フロキュレートの形成と流動性 (サラサラ、ボテボテの差はなぜ生じる?)
   2. 光学的性質 (ヘイズ・被膜表面光沢と粒子径の関係)
   3. 分散安定性 (沈降、離漿、増粘の原因と対策)
3. 粒子分散液に含まれるもの
   1. 分散剤とその作用機構
      1. 界面活性剤 (水性ビヒクルへのぬれと界面の不安定性の改善)
      2. 高分子分散剤の分子構造と粒子分散性
   2. 増粘剤の種類
      • レオロジーコントロール剤
      • チクソ剤
      • 沈降防止剤
   3. 消泡剤
   4. コンタミネーション～装置コンタミネーションとクロスコンタミネーション～
   5. 過分散粒子
4. 粒子分散液に何かを混ぜる時の注意事項
   1. バインダー樹脂を添加する
   2. 溶剤で希釈する
   3. 別の粒子分散液と混合する ～ヘテロ凝集～
5. 粒子分散液を塗布・塗工する際の注意事項
   1. 塗布・塗工機によって異なる膜中の粒子分散状態
   2. ヘコミとハジキ、ブツ
   3. 密着不良
6. 粒子分散液を乾燥・固化させる際の注意事項
   1. 膜厚方向で異なる粒子分布
   2. 膜表面のまだら模様とベナードセル
   3. 水性粒子分散液が乾燥する際に生じる凝集
   4. 硬化不良
7. 質疑応答