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高撥水技術の最新動向
−超撥水材料から最新の応用まで−
| 「超撥水性技術」は、滑水性、撥油性、防汚性、透湿性、帯電防止性などの表面特性をも併せ持つ新しい機能性材料として次々と実用化され始めています。その応用分野も当初の繊維やガラスの撥水処理からエレクトロニクス用部材を中心に、建築資材、工業材料、化粧品、日用品・レジャーなど様々な分野へと広がっています。本書は、撥水技術を応用した新しい商品を企画・開発される方々のお役に立てる技術調査レポートです。 ●理論的見地から、優れた撥水性に必須な要件を示す ●撥水特性の評価方法を解説 ●撥水剤、撥水性素材の商品化動向を示す ●各種素材別の撥水処理技術を紹介 ●過去7年間、3,700件超の特許を基に、撥水技術の新しい応用例を数多く紹介 □体裁 A4判 271ページ □税込価格 71,400円 □送料 弊社負担 □発行 2001.9 |
章 目 次
| 第1章 高撥水性発現の原理と測定方法 第2章 超撥水技術の現状と将来動向 第3章 高撥水性材料の技術動向 第4章 撥水性材料の商品化動向 第5章 撥水性・滑水性発現のための素材別処理技術の動向 第6章 撥水・滑水技術の産業別用途展開の動向 |
詳 細 目 次
| ページ数 | |
| 第1章 高撥水性発現の原理と測定方法 | |
| 1.1 なぜ高撥水性が発現するのか | 1 |
| 1.2 撥水性の向上に役立つファクター | 4 |
| 1.2.1 化学的因子 | 4 |
| 1.2.2 表面の構造的因子 | 6 |
| 1.3 撥水性はどこまで達成できているか−現状と課題− | 7 |
| 1.4 撥水性が要求される用途 | 8 |
| 1.4.1 自動車用撥水性ガラス | 8 |
| 1.4.2 雪害対策用超撥水性材料 | 8 |
| 1.4.3 繊維への撥水加工 | 9 |
| 1.4.4 高撥水性木材 | 10 |
| 1.4.5 撥水性触媒 | 11 |
| (1) 鉛バッテリ用の触媒栓 | 12 |
| (2) 重水製造プロセス用触媒 | 12 |
| (3) 燃料電池の電極触媒 | 13 |
| 1.4.6 高撥水性が要求されるその他の用途 | 14 |
| 1.5 撥水性の評価に有効な測定法 | 15 |
| 1.5.1 静的接触角の測定方法 | 15 |
| (1) 液滴法 | 15 |
| (2) 傾斜法 | 15 |
| (3) 佐々木の方法 | 15 |
| 1.5.2 動的接触角の測定方法 | 16 |
| (1) 転落法 | 16 |
| (2) 神戸大学法 | 17 |
| 1.5.3 繊維の撥水性評価方法 | 18 |
| (1) スプレー試験法 | 18 |
| (2) シャワー試験法 | 18 |
| (3) JIS以外の雨試験法 | 20 |
| 1.5.4 ガラス、プラスチック、セラミックス、金属基板の撥水性評価方法 | 20 |
| (1) 水滴残存性の評価 | 20 |
| (2) 耐煮沸性試験 | 20 |
| (3) 往復摩耗性試験 | 20 |
| 1.5.5 表面粗さの評価方法 | 21 |
| 第2章 超撥水技術の現状と将来動向 | |
| 2.1 超撥水技術の現状と課題 | 24 |
| 2.2 超撥水性の発現に必要な表面特性 | 26 |
| 2.2.1 超撥水性をもたらす微細凹凸構造 | 26 |
| (1) シリコンマイクロマシンニングによる超撥水性表面 | 26 |
| (2) 化学吸着法により実現された超撥水表面の凹凸寸法 | 28 |
| 2.2.2 パーフルオロアルキル基の最適化 | 30 |
| 2.2.3 フラクタル表面による超撥水 | 31 |
| 2.3 超撥水性材料の有する課題 | 32 |
| 2.4 企業および研究機関の取り組み | 35 |
| 2.4.1 フラクタル表面による超撥水性の発現技術（花王(株)） | 36 |
| (1) アルキルケテンダイマーによる超撥水性の発現 | 37 |
| (2) 凹凸のスケールが超撥水性に及ぼす影響 | 40 |
| 2.4.2 潤滑性を有する超撥水材料の開発（NTT） | 41 |
| (1) 超撥水剤「HIREC」シリーズの開発 | 41 |
| (2) 超撥水表面の「耐候性・防汚性」向上への取り組み | 43 |
| 2.4.3 ナノサイズ花弁状組織からなる透明超撥水性材料の開発（大阪府立大学） | 45 |
| (1) ゾル−ゲル法を用いた微細凹凸構造 | 45 |
| (2) 表面形状と濡れ性の解析 | 46 |
| (3) 透明な超撥水膜の機能材料への展開 | 47 |
| 2.4.4 滑水性または撥油性を併せ持つ超撥水材料 | |
| （東電環境エンジニアリング(株)、徳海明夫、ポリテック(株)、旭硝子(株)） | 47 |
| 2.4.5 没水表面に空気膜を形成する超撥水技術（三井造船(株)） | 50 |
| (1) 三井造船(株)の超撥水技術の原理と膜形成方法 | 50 |
| (2) 空気膜による超撥水性の効果 | 50 |
| 2.4.6 CF3基を高密度に配列させた超撥水材料の開発 | 51 |
| 第3章 高撥水性材料の技術動向 | |
| 3.1 高撥水性を発現できる元素組成とは | 55 |
| 3.2 フッ素系撥水材料の高性能化と将来動向 | 56 |
| 3.2.1 フッ素系高撥水材料の現状と課題 | 56 |
| (1) 繊維加工におけるフッ素系撥水剤の課題 | 56 |
| (2) ガラス・金属表面の撥水加工の現状 | 57 |
| 3.2.2 フッ素ポリマー系撥水材料に対する各社の取り組み | 58 |
| 3.3 シリコーン系高撥水材料の高性能化と将来動向 | 58 |
| 3.3.1 日本におけるシリコーン市場と主な用途 | 58 |
| 3.3.2 シリコーン系撥水材料の現状と課題 | 59 |
| (1) シリコーン系撥水材料の特長とそれを活かした用途展開 | 59 |
| (2) シリコーン系撥水材料の構造と特性 | 61 |
| (3) シリコーン系撥水材料の課題 | 62 |
| 3.4 フッ素含有オルガノポリシロキサンによる高性能化 | 63 |
| 3.4.1 低分子量含フッ素シロキサン合成への取り組み | 63 |
| 3.4.2 パーフルオロポリエーテル基含有シロキサンの開発 | 64 |
| 3.4.3 フルオロアルキル基鎖長の最適化 | 66 |
| 3.5 高撥水メッキ材料の現状と将来動向 | 67 |
| 3.5.1 高撥水性メッキ技術の現状 | 67 |
| 3.5.2 高撥水メッキ材料への各社の取り組み | 67 |
| (1) 分散メッキ法による超撥水性表面（上村工業(株)） | 67 |
| (2) メッキ用テトラフルオロエチレンオリゴマー（セントラル硝子(株)） | 68 |
| (3) 超撥水性を有するテトラフルオロエチレンオリゴマ／金属複合体 | |
| （（財）応用化学研究所） | 69 |
| (4) フッ素樹脂粒子共析に有効な界面活性剤の開発（岡山大学） | 69 |
| (5) フッ素樹脂粒子共析のための金属マトリックスの開発 | |
| （清川メッキ工業(株)） | 70 |
| (6) フッ化ピッチのメッキへの応用（上村工業(株)、大阪ガス(株)） | 70 |
| 第4章 撥水性材料の商品化動向 | |
| 4.1 フッ素系撥水材料の各社の商品化動向 | 72 |
| 4.1.1 フッ素系撥水剤商品化の概要 | 72 |
| 4.1.2 旭硝子(株) | 72 |
| 4.1.3 ダイキン工業(株) | 76 |
| 4.1.4 セントラル硝子(株) | 80 |
| 4.1.5 日本板硝子(株) | 81 |
| 4.1.6 日本メクトロン(株) | 82 |
| 4.1.7 (株)ネオス | 83 |
| 4.1.8 大日本インキ化学工業(株) | 84 |
| 4.1.9 日華化学(株) | 85 |
| 4.2 シリコーン系撥水剤の各社の商品化動向 | 87 |
| 4.2.1 シリコーン系撥水剤の商品化概要 | 87 |
| 4.2.2 信越化学工業(株) | 87 |
| 4.2.3 JSR(株) | 90 |
| 4.2.4 ジーイー東芝シリコーン(株) | 91 |
| 4.2.5 東レ・ダウコーニング・シリコーン(株) | 94 |
| 4.2.6 シーシーアイ(株) | 98 |
| 4.2.7 関西ペイント(株) | 98 |
| 4.2.8 チッソ(株) | 99 |
| 4.2.9 三菱化学(株) | 100 |
| 4.2.10 日華化学(株) | 100 |
| 第5章 撥水性・滑水性発現のための素材別処理技術の動向 | |
| 5.1 プラスチックのための撥水性・滑水性処理 | 103 |
| 5.1.1 プラスチック用表面改質剤の種類とその効果 | 103 |
| 5.1.2 表面改質剤を用いる各社のプラスチック撥水化技術 | 105 |
| (1) フッ素系表面改質剤によるフィルム表面の撥水化（ダイキン工業(株)） | 105 |
| (2) シリコーン系表面改質剤によるフィルム表面の撥水化 | |
| （五洋紙工(株)、武蔵塗料(株)） | 106 |
| 5.1.3 プラズマ処理による各社のプラスチック撥水化技術 | 108 |
| (1) プラズマ・エッチングによる表面粗化（松下電器産業(株)） | 108 |
| (2) ガスプラズマによる表面のフッ素化（神戸大学、積水化学工業(株)） | 109 |
| (3) プラズマCVDによる撥水性化合物の表面形成 | |
| （東洋メタライジング(株)、松下電器産業(株)） | 111 |
| (4) プラズマ重合による撥水性薄膜の形成 | |
| （本州製紙(株)、東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)） | 112 |
| 5.1.4 化学吸着によるプラスチック撥水化技術 | 112 |
| 5.1.5 グラフト重合によるプラスチック撥水化技術 | 113 |
| 5.1.6 パーフルオロアルケニル基を有する撥水性芳香族高分子の開発 | 114 |
| 5.2 繊維のための撥水性・滑水性処理 | 115 |
| 5.2.1 繊維用撥水加工の現状と課題 | 115 |
| 5.2.2 繊維の撥水加工技術と最近の特許出願傾向 | 118 |
| (1) 繊維用撥水加工の種類 | 118 |
| (2) 最近の特許出願傾向 | 119 |
| 5.2.3 繊維処理用撥水剤の研究開発動向 | 120 |
| (1) フッ素系撥水処理剤の開発動向 | 120 |
| (2) フッ素官能基導入シリコーン系撥水処理剤 | 126 |
| (3) シリコーン系撥水処理剤 | 126 |
| 5.2.4 コーティングタイプの高撥水性繊維加工技術 | 128 |
| (1) コーティングタイプ繊維加工技術の最近の動向 | 128 |
| (2) 合成繊維に用いられるコーティングタイプ撥水処理剤 | 129 |
| 5.2.5 撥水性繊維を用いた織物の開発動向 | 130 |
| (1) マイクロフト・レクタス（帝人(株)） | 130 |
| (2) ハステックス（東洋ポリマー(株)） | 132 |
| (3) 蓮の葉のような撥水性を求めた嵩高性高密度布帛（東レ(株)、ユニチカ(株)） | 135 |
| 5.2.6 通気性を兼ね備えた撥水性織物の開発 | 136 |
| (1) あめんぼうの足にヒントを得た防水衣服（帝人(株)） | 136 |
| (2) 微細孔を設た透湿防水布帛（ユニチカ(株)） | 136 |
| 5.2.7 制電性を兼ね備えた撥水性繊維の開発 | 137 |
| 5.2.8 無機繊維の撥水加工技術 | 139 |
| 5.2.9 繊維のSR加工技術 | 140 |
| 5.2.10 繊維メーカ各社の製品開発動向 | 143 |
| 5.3 ガラスのための撥水性・滑水性処理 | 158 |
| 5.3.1 撥水剤を用いたガラスの表面処理技術 | 158 |
| (1) 耐アルカリ性向上による撥水性低下防止 | 158 |
| (2) フッ素樹脂濃度勾配による撥水性向上 | 158 |
| (3) フルオロアルキル基の表面偏析配向を利用した撥水処理 | 159 |
| 5.3.2 表面粗化による高撥水性ガラス表面の創出 | 161 |
| (1) 撥水性酸化物ゾル溶液を用いた表面粗化 | 161 |
| (2) ドーパント利用によるフルオロアルキルシランの劣化防止 | 162 |
| (3) 粗面構造を下地とする撥水膜の最適化 | 162 |
| (4) ガラス表面に庇を形成する撥水処理 | 164 |
| (5) 凹凸表面の形成と撥水剤処理の組み合わせ | 165 |
| 5.3.3 ガラスの超撥水化技術 | 166 |
| (1) 低分子ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）の利用 | 166 |
| (2) 大きさの異なる凹凸構造の利用 | 167 |
| (3) マイクロメートルオーダーの大きな凹凸の利用 | 168 |
| 5.3.4 ガラスの滑水性（水滴転落性）向上技術 | 170 |
| (1) 滑水性処理とは | 170 |
| (2) 水滴−ガラス間の相互作用抑制による滑水性向上 | 171 |
| (3) 撥水性と滑水性の両立 | 172 |
| (4) 強密着アンダーコート膜による水滴−ガラス間の相互作用除去 | 173 |
| (5) 撥水性と滑水性を兼ね備えた凹凸表面 | 174 |
| 5.4 木材の撥水性処理 | 175 |
| 第6章 撥水・滑水技術の産業別用途展開の動向 | |
| 6.1 エレクトロニクス・機械分野における用途展開 | 180 |
| 6.1.1 熱交換機の撥水・防水技術 | 180 |
| (1) 撥水・防水化の必要性と特徴的技術 | 180 |
| (2) フラクタル構造を用いた熱交換機の撥水・防水 | |
| （(株)日立製作所、松下電器産業(株)） | 180 |
| 6.1.2 電池用部材の防水・撥水化技術 | 183 |
| (1) 燃料電池におけるガス拡散電極の撥水化と撥水性触媒 | 183 |
| (a) 触媒表面の部分撥水化とガス拡散電極層の撥水化 | |
| （PAFC研究組合、アイシン精機(株)、富士電機(株)、田中貴金属工業(株)） | 183 |
| (b) 燃料電池用に用いられる撥水剤と撥水性基材 | |
| （田中貴金属工業(株)、セントラル硝子(株)、トヨタ自動車工業(株)、 | |
| 松下電器産業(株)、アイシン精機(株)） | 186 |
| (2) 空気（亜鉛）電池の撥水化処理技術 | 187 |
| (a) ボタン型空気電池の撥水化処理（ソニー(株)） | 187 |
| (b) 円筒型空気電池の撥水化処理（松下電器産業(株)） | 188 |
| (3) 2次電池用水素吸蔵合金電極の撥水・防水化技術 | 189 |
| (a) ニッケル水素電池で行われている撥水化処理 | 189 |
| (b) 各社の水素吸蔵電極撥水化技術 | |
| （松下電器産業(株)、古川電池(株)、信越化学工業(株)） | 191 |
| 6.1.3 電気分解用電極の防水・撥水化技術 | 193 |
| (1) 撥水化処理の必要性と課題 | 193 |
| (2) 金属分散メッキによる電極の撥水化処理（ベルメレック電極(株)） | 193 |
| (3) 電解槽で用いられるガス拡散層の撥水化処理（ベルメレック電極(株)） | 194 |
| 6.1.4 その他エネルギ関連機器の防水・撥水化技術 | 194 |
| (1) 放電電極の撥水化処理（(株)タクマ） | 194 |
| (2) 電気二重層キャパシタの撥水化処理 | |
| （松下電器産業(株)、(株)東芝、三菱重工業(株)、昭和電工(株)、東邦レーヨン(株)） | 195 |
| (3) 太陽電池の撥水化処理（東陶機器(株)） | 197 |
| 6.1.5 プリント配線板の防水・撥水化技術 | 198 |
| (1) 露光により撥水性・親水性を制御する技術（(株)日立製作所／日立化成(株)） | 198 |
| (2) 剥離転写工程に利用される撥水化処理（松下電器産業(株)） | 198 |
| (3) 鋳型膜における撥水処理（ファインセラミックス技術研究組合） | 200 |
| (4) 撥水性堰によるショート防止（(株)東芝） | 201 |
| (5) 配線板用防水コーティング材（大日本インキ化学工業(株)、北陸電気工業(株)） | 202 |
| 6.1.6 電子機器筐体の防水・撥水化技術（ソニー(株)） | 203 |
| 6.1.7 電子部品用セラミックスの防水・撥水化技術 | 204 |
| (1) 洗浄用超純水中の溶存酸素の脱気（京セラ(株)） | 204 |
| (2) セラミックス原料製造工程における撥水化処理 | |
| （(株)村田製作所、(株)日立製作所、東京電力(株)） | 205 |
| 6.1.8 ダイシング装置の撥水・防水技術（(株)ニコン、ソニー(株)） | 206 |
| 6.1.9 光学素子の防曇・防汚技術 | 207 |
| (1) ディスプレイの反射防止膜における撥水処理の必要性 | 208 |
| (2) 真空蒸着法による反射防止膜の撥水化処理（オリンパス光学工業(株)） | 209 |
| (3) 凹凸転写による反射防止膜の撥水化（(株)日立製作所） | 209 |
| (4) 化学吸着単分子膜によるディスプレイ表面の撥水化処理（(株)日立製作所） | 210 |
| (5) 静電気防止効果も兼ね備えたディスプレイ表面の撥水化処理 | |
| （松下電子工業(株)、(株)日立製作所 他） | 211 |
| (6) 反射防止膜用撥水剤（ソニー(株)、日東電工(株)） | 212 |
| (7) 反射防止用フィルムの撥水化処理 | |
| （日本真空技術(株)、凸版印刷(株)、東洋メタライジング(株)） | 214 |
| (8) 電解液による酸化物半導体の腐食を防止する技術（三菱電機(株)） | 215 |
| 6.1.10 磁気ヘッドの防錆技術 | 217 |
| (1) ハードディスク用磁気ヘッドの防錆処理（アルプス電気(株)、(株)日立製作所） | 217 |
| (2) メタルテープ用磁気ヘッドの防錆処理（ソニー） | 219 |
| 6.1.11 電子写真用感光体の防汚技術 | 221 |
| (1) 帯電ロール、定着ロールの防汚処理（キヤノン(株)、日本電気(株)） | 221 |
| (2) 現像液に対する撥水剤の添加の効果（富士電気化学(株)） | 223 |
| 6.1.12 基板搬送装置の防汚技術（大日本スクリーン製造(株)） | 223 |
| 6.1.13 高周波発熱体の絶縁性向上技術（松下電器産業(株)） | 224 |
| 6.1.14 送電線の絶縁性向上技術 | 225 |
| (1) 架空送電線の絶縁性における課題 | 225 |
| (2) ギャロッピングの防止技術（古河電気工業(株)、(株)フジクラ、日立電線(株)） | 225 |
| (3) その他の送電線撥水化技術（東レ(株)、日立電線(株)、住友電気工業(株)） | 227 |
| 6.1.15 電子部品端子の絶縁性向上技術（ニチコン(株)、京セラ(株)） | 227 |
| 6.1.16 海水淡水化装置の透水性向上技術（(株)フジタ／ロンシール工業(株)） | 228 |
| 6.1.17 インクジェット用ノズルの透水性向上技術 | 229 |
| (1) 撥水処理による透水性向上の効果 | 229 |
| (2) インクジェットノズルに適用されている撥水化処理 | |
| （キヤノン(株)、シチズン時計(株)、リコー(株)） | 231 |
| 6.2 皮革・繊維・化粧品分野における用途展開 | 233 |
| 6.2.1 皮革・繊維の撥水・防汚・風合い向上技術 | 233 |
| (1) 撥水性付与による人工皮革の風合い向上（東レ(株)、帝人(株)） | 233 |
| (2) 人工皮革用撥水処理剤（ジーイー東芝シリコーン(株)） | 233 |
| (3) 撥水処理による天然皮革の風合い向上（デュポン(株)、テフコ(株)、 | |
| （有）北野化学、小林製薬(株)、日本チバガイギー(株)） | 234 |
| (4) 傘地の防水処理（旭化成工業(株)） | 235 |
| 6.2.2 化粧崩れのしない化粧品 | 235 |
| (1) 撥水剤が適用される化粧品の種類とその効果 | 235 |
| (2) ファンデーションへの撥水処理剤の添加効果 | |
| （ポーラ化成工業(株)、日本ユニカー(株)） | 236 |
| (3) 化粧品用撥水剤（ポーラ化成工業(株)、カネボウ(株)） | 239 |
| (4) スポーツ、日焼け止め化粧品用撥水剤（ポーラ化成工業(株)） | 240 |
| (5) 化粧品用機能性シリコーン粉体（カネボウ(株)、資生堂(株)、花王(株)） | 240 |
| 6.3 工業材料分野における用途展開 | 241 |
| 6.3.1 フィルタの防水・撥水化技術 | 241 |
| (1) 各種フィルタにおける防水・撥水化処理の必要性 | 241 |
| (2) フィルタ用途に用いられる撥水化処理剤 | 241 |
| 6.3.2 吸音材の防水性向上技術（(株)ブリヂストン、松下電器産業(株)、アルパイン(株)） | 242 |
| 6.3.3 電波吸収材の防水性向上技術 | |
| （(株)建材テクノ研究所、アスク、富士電気化学(株) 他） | 244 |
| 6.3.4 人工大理石の防汚技術（(株)イナックス、松下電器産業(株)） | 246 |
| 6.3.5 モルタル構造体の透水性向上技術（フクビ化学工業(株)、(株)栗本鐵工所、 | |
| 大日本インキ化学工業(株)、昭和電工(株)、旭化成工業(株)、アサヒ美装(株)） | 249 |
| 6.3.6 コンクリート用骨材の透水性向上技術（三菱マテリアル(株)、(株)フジタ） | 252 |
| 6.3.7 ヘルメット用緩衝材の透水性向上技術 | |
| （(株)シヨウエイ、和幸産業(株)、王子製紙(株)） | 253 |
| 6.4 日用品・レジャー分野における用途展開 | 254 |
| 6.4.1 風呂、厨房機器、トイレタリーの防汚技術 | 254 |
| (1) 撥水剤を用いた防汚処理 | |
| （松下電器産業(株)、東陶機器(株)、花王(株)、積水化学工業(株)、） | 254 |
| (2) 高硬度・耐摩耗性を有する撥水性セラミック膜（松下電器産業(株)） | 255 |
| (3) セラミック表面のエッチングによるフラクタル撥水化（(株)イナックス） | 256 |
| (4) 金属、セラミック基材の撥水化処理 | |
| （セントラル硝子(株)、ダイキン工業(株)、信越化学工業(株)） | 258 |
| 6.4.2 防水性粘着テープの性能向上技術 | |
| （ジョンソン・エンド・ジョンソン(株)、ニチバン(株)他） | 259 |
| 6.4.3 ボールペンインキ追従体の透水性向上技術（(株)壽） | 261 |
| 6.4.4 親展ハガキの非粘着化処理（王子製紙(株)） | 261 |
| 6.4.5 プリンタ用紙の撥水化技術 | 262 |
| (1) インクジェット用紙の撥水化処理（日本製紙(株)、王子製紙(株)） | 262 |
| (2) インクジェット用紙の重送防止（セイコーエプソン(株)） | 263 |
| (3) 包装紙、配送伝票の撥水化処理（三島製紙(株)） | 263 |
| (4) 写真類似印刷紙の撥水化処理（セイコーエプソン(株)） | 264 |
| (5) バックプリント用インクジェット紙の撥水化処理（三菱製紙(株)） | 265 |
| 6.4.6 釣り用浮きの浮力増強技術 （(株)ティムコ、（有）エクア） | 266 |
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