3/24 粘着性・粘着強さの発現メカニズムの解明・制御と 粘着・剥離挙動の観察・評価と応用

大阪工業大学　工学科　応用化学科　客員教授　学術博士　中村 吉伸　氏

　粘着強さはピール試験やタック試験で評価されるが、得られる値からは粘着剤相互の比較ができるのみで、その原因は明らかにできない。粘着強さは＜界面の密着性＞×＜粘着剤の弾性率＞で示される。さらに、界面の密着性には化学的な分子間力と物理的な投錨効果があり、弾性率には弾性項と粘性項がある。

　演者は、これらの粘着強さへの相対的な寄与を解明することから、粘着性発現メカニズムを解明してきた。界面の密着性と弾性率の向上は、粘着剤の特性として相反するものである。これらを同時に向上させる粘着剤設計が重要で、演者はパルスNMRを活用して界面の密着性と弾性率のバランスを評価してきた。パルスNMRは登場当初、材料中の水分の定量などの検査装置に留まっていたが、演者らの使いこなしによって粘着剤設計に有用なものになった。この活用法についても詳細に解説する。

　粘着剤は典型的な粘弾性体であるので、弾性率は速度依存性を有し、これが粘着特性に大きく影響する。また、粘着剤は配合でなく、モルフォロジーからのアプローチも必要である。タックの剥離挙動やピール試験の糸曳きのモルフォロジーのin-situ観察、タッキファイヤのモルフォロジーのパルスNMRによる解析、AFMフォースカーブから粘着の本質を見極めるための手法を紹介し、得られた結果を活用した粘着剤の設計について解説する。

1．粘着とは

　1.1 粘着テープの歴史

2．粘着テープとは
　2.1 ベースポリマーによる分類
　　　 ゴム，アクリル，シリコーン等の特性活用
　2.2 基材による分類
　　　 性能は基材とのコラボ
　2.3 製造法による分類
　　　 溶剤系，水系，ホットメルト等

3．なぜくっつく～粘着性発現メカニズム
　3.1 粘着強さは「界面の密着性×弾性率」
　3.2 接着との大きな違い
　3.3 界面の密着性とは　～化学的と物理的相互作用～
　3.4 弾性率　～弾性項と粘性項の効果～
　3.5 界面の密着性と弾性率のバランスが大事
　　　 パルスNMRにより容易に評価できる
　3.6 タッキファイヤによる粘着性発現
　　　 タッキファイヤとは　モルフォロジーがキー
　　　 パルスNMRによるモルフォロジー評価
　3.7 タッキファイヤのモルフォロジー予測
　　　 簡易相溶性試験
　3.8 粘着剤の速度依存性
　　　 くっつくときは軟らかく剥がすときは硬い二刀流
　3.9 モルフォロジーからの粘着剤設計
　　　 パルスNMR差スペクトルの活用

4．粘着特性の評価法
　　粘着の3大要素

5．ピール試験
　5.1 ピール試験は被着体の汚染に注意
　5.2 糸曳きからの粘性項の効果解明

6．タック試験
　6.1 プローブタック試験で濡れ性を評価
　6.2 プローブの形状や平滑性の利用
　6.3 プローブタック試験で粘性項の効果を解明
　6.4 ボールタック試験をより定量的に
　6.5 複数のタック試験比較が大事
　6.6 タック試験も様々なことに注意

7．界面の密着性と弾性率のバランスを知る
　7.1 パルスNMRの緩和スペクトル
　7.2 AFMフォースカーブ

8．まとめ

質疑応答

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