第1部 塗膜のぬれ・広がり挙動、乾燥中の粒子挙動とその制御

(2020年6月29日 10:00〜13:40) (途中 昼食休憩を含みます)

　前半は基板上への安定な塗布膜形成プロセスの構築に必要な、塗布液の基板へのぬれ性・ぬれ広がり性やはじき性の定量的評価に必要な基礎的事項、各種分析法とぬれ性に響響を与える各種因子とそのメカニズム関して、最近の研究結果なども交えて説明する
　後半は塗膜、フィルム、粒子膜など液膜乾燥を経て薄膜を形成する工程における膜厚のムラや液滴からの乾燥過程において発生するコーヒーステインに影響を与えるレーリー対流、マランゴニ対流、ピンニング効果などについて説明し、基板のぬれ性、乾燥速度や塗布液の表面張力等の制御を通したムラ・コーヒーステイン防止について述べる。

1. ぬれ性・ぬれ広がり現象の基礎
   1. 接触角と表面張力の定義と特徴
   2. 表面自由エネルギーとぬれ性
   3. 表面張力とぬれ性・ぬれ広がり現象の関係
2. ぬれ性に影響する諸因子
   1. 表面官能基とぬれ性の関係
   2. 表面ラフネスとぬれ性の関係
3. ぬれ性・ぬれ広がりの評価法
   1. 接触角の測定方法
   2. 転落角・前進/後退接触角を通じた動的ぬれ特性評価
   3. Wilhelmyプレート法によるぬれ広がり評価
   4. ぬれ性評価のための表面分析 (XPS・AFM)
4. 化学的表面改質によるぬれ性・ぬれ広がり性制御
   1. 洗浄および親水化処理
   2. シランカップリング処理、ホスホン酸処理、チオール処理
   3. 表面へのぬれ性パターン付与方法
   4. インクジェット塗布への応用
5. 薄膜乾燥時の液中微粒子の流動
   1. レーリー対流とマランゴニ対流
   2. 濃度差マランゴニ対流
   3. 温度差マランゴニ対流
   4. 表面ぬれ性とマランゴニ対流
6. コーヒーステイン形成に影響を与える諸因子
   1. コーヒーステイン形成モデル
   2. 毛管力・表面張力差対流を考慮したモデル
7. ムラ・コーヒーステイン防止に向けた各種制御手法
   1. レベリング剤添加による蒸発速度の均一化
   2. 混合溶媒による表面張力・蒸発速度の抑制
   3. 基板ぬれ性制御を通じた液滴形状変化による蒸発速度の抑制
   4. 基板への微粒子の吸着を促進させる表面処理の利用
• 質疑応答

第2部 塗布膜乾燥のメカニズムとトラブル対策

(2020年6月29日 13:50〜17:00)

　乾燥操作は材料に熱を与えて水分あるいは溶剤を蒸発させる点から相変化を伴う熱と物質の同時移動現象の典型例である。
　本セミナーでは、塗布膜乾燥操作の予備知識として湿り空気の諸性質、熱と物質の同時移動の典型例である湿球温度の概念、湿度図表を解説する。含水率、材料中での水分の保持状態を解説し、乾燥のメカニズムを考える。乾燥のメカニズムに基づいて乾燥速度の定量的な捕らえ方を講義し、乾燥時間を短くするコツを紹介する。また、トラブル対策として、組成偏析、材料の変形やクラックの発生、材料の表面平滑性、残留溶媒の低減策に関する勘どころについて講述する。
　次に、粒子分散系塗布膜の乾燥を取り上げ、膜の平滑性に及ぼす乾燥条件の影響を解説し、乾燥の指針を提示する。講演の最後には塗布膜乾燥を含む乾燥操作全般に係るトラブルシューティングについての質問を受け付ける。

1. 乾燥操作の予備知識
   1. 乾燥操作の量的関係を知ろう
      1. 物質収支
      2. 熱収支
   2. 空気の性質を知ろう
      1. 湿度
      2. 諸物性値
   3. 材料温度を知るヒント
      1. 湿球温度の概念
      2. 断熱飽和温度の概念
   4. 乾燥中の空気の状態変化を知る武器
      1. 湿度図表の使い方
      2. 湿度図表の有用性
   5. 一般の気液系の取り扱い
      1. 湿度
      2. 諸物性値
      3. 湿球温度と断熱飽和温度
2. 乾燥操作の必須基礎
   1. 材料をどこまで乾燥できるか?
      1. 含水率の定義
      2. 平衡含水率と自由含水率
      3. 製品含水率の制御方法
   2. 材料は水分をどのような状態で含むか?
      1. 水分の保有状態と移動機構
      2. 液状水移動
   3. 乾燥の挙動を知る
      1. 乾燥特性曲線の概念
      2. 乾燥の3期間
      3. 限界含水率の重要性
   4. 乾燥速度を定量的に取り扱う
      1. 定率乾燥速度
      2. 減率乾燥速度
   5. 乾燥時間を短くするコツ
      1. 限界含水率に基づく方策
      2. 減率乾燥速度曲線の形の基づく方策
3. 塗布膜乾燥のメカニズムと品質保持
   1. 組成のムラはなぜ生じるか?
      1. 組成偏析とバインダーの移動
      2. バインダー移動の防止策
   2. 剥離,クラック,変形はなぜ生じるか?
      1. 乾燥応力と乾燥速度
      2. 乾燥収縮防止策
   3. 表面平滑性を保つには?
      1. 乾燥モデル
      2. 平滑性に及ぼす乾燥条件の影響
   4. 残留溶媒を効率よく低減したい
      1. 水蒸気の共存効果
      2. 水溶性溶媒の共存効果
4. 粒子分散系塗布乾燥の勘どころ
   1. 乾燥特性と表面平滑性を知る
      1. 塗布膜乾燥実験装置
      2. 表面平滑性の評価
   2. 乾燥速度曲線と表面平滑性の関係は?
   3. 表面平滑性に及ぼす乾燥条件の影響は?
   4. よりよい塗布膜乾燥の指針は?
5. 乾燥操作のトラブルシューティング
• 質疑応答