金沢高分子ラボ｜高分子材料・漆の加工・評価をサポート

金沢高分子ラボ

企業や大学で40年以上にわたって高分子や漆を扱ってきた経験を基にこれらのあらゆる問題についてアドバイス。
特に以下の問題については、詳しい知識、経験あり。

1.表面処理

高分子関係の表面処理や接着でお困りではありませんか？

現代は多様な材料を組み合わせて使う時代です。
プラスチック同士、プラスチックと金属、プラスチックと繊維などいくらでも組み合わせがあります。
それには接着剤が必要ですが、接着剤だけでは満足な接着ができません。

多くの場合、表面処理が必要です。たとえば、以下の方法があります。

コロナ処理
低圧プラズマ処理
大気圧プラズマ処理
火炎処理
紫外線処理
シランカップリング剤処理
グラフト化処理
化学的処理

これらの方法について、当方はすべて実施経験があります。また、関連論文も多数発表しています。
高分子材料に関しては、特に以下の材料について扱った多くの経験を有しています。

ポリエチレン
ポリプロピレン
ナイロン
ポリエチレンテレフタレート
芳香族ポリイミド
ポリアセタール
エチレン/ビニルアセテートコポリマー
ポリスチレン
アラミド繊維
超高分子量ポリエチレン繊維
炭素繊維

問題の例

表面処理法はどの方法がよいか、材料や目的に合わせてアドバイスいたします。
表面処理条件はどのように設定すればよいか。
表面処理が十分できたかどうか、どのように判定したらよいか。
過去にどんな研究報告例があるか。

2.表面の評価、分析法

表面処理をしても、それが十分行われているかどうか、前もって確認しておく必要があります。それには、いろいろな方法で処理面を調べる必要があります。例えば、以下の方法が考えられます。

表面張力または接触角の測定（表面張力測定装置の使用）
表面処理による表面官能基の生成状態の観察
1. X線光電子分光法（XPS）による表面分析
2. 全反射赤外分光法（ATR法）による表面分析
表面粗さ測定（AFM）
電子顕微鏡（SEM）による表面観察

これらの方法での測定は外部の研究機関などに外注してもデータを出していただくことはできますが、データの解釈は自分で行わねばなりません。ところが、データの解釈は装置を実際に使用した者でないと、なかなか容易でない場合が多いのです。
当方ではこれらに適切なアドバイスをいたします。

問題の例

XPS法で測定したスペクトルから表面の元素量はわかります。
また、拡大スペクトルから、官能基の種類も推定できます。ところが、それらの値はどの程度信頼したらよいかわからない場合が多いです。当方の研究室ではそのような分析は頻繁に行っていましたので、適切なアドバイスができます。
赤外分析装置で表面処理面の全反射赤外吸収スペクトルが測定できます。
未処理のスペクトルとは違っていたが、どのように解釈したらよいかわからない。また、XPSスペクトルとATRスペクトルを対比して全体としてどう解釈すればよいか不安である。これらの問題はそれぞれの方法の深い知識なしでは不可能です。データをお示しいただければ、当方で適切なアドバイスをいたします。
表面処理をしたら官能基も生成している。接触角計で水の接触角を測定したら、濡れ性もかなりよい。
しかし、実際に接着実験をしてみると、それほどの剥離強度が得られない。どうしてかわからない。データをお示しいただいたら、適切なアドバイスをいたします。

3. 高分子の耐候性予測

高分子は屋外でも大変多く使用されています。例えば、建物の壁、雨樋、また、ハウス栽培ではポリエチレンやポリ塩化ビニルフィルムが大量に使われています。さらに、最近大きな広がりを見せている太陽光パネルでは直接太陽光に曝される場所に多くの接着剤やプラスチックが使用されています。これら高分子材料がどの程度で劣化するのか、しかも使用している地域によって劣化の程度にどのような違いが生ずるのか知ることは重要です。
金沢高分子ラボでは、ある地点（例えば東京）で耐候性試験結果が得られれば、他の地域（例えば札幌、や沖縄）における耐候性が気象データを利用する事によってかなりの精度で予測できる方法を提案しています。図１は石川県で得られたポリイミドフィルムの耐候性試験結果を大阪における耐候性について予測したものです。数パーセントの誤差で予測できていることがわかります。ご希望があれば、この方法をご指導致します。

図1　ポリイミドフィルム(Kapton)の屋外暴露試験結果と予測曲線の比較
（予測曲線は石川県のデータより作成し、図上の屋外爆試験結果は大阪におけるデータ）