成果報告書詳細
管理番号20140000000524
タイトル平成20年度-平成22年度成果報告書 SBIR技術革新事業 繊維基材上への超撥水・高撥油表面形成技術の調査研究
公開日2014/10/29
報告書年度2008 - 2010
委託先名株式会社SNT
プロジェクト番号P08015
部署名イノベーション推進部
和文要約件名:平成20年度-平成22年度成果報告書 SBIR技術革新事業 繊維基材上への超撥水・高撥油表面形成技術の調査研究

株式会社SNT(以下、当社)はナノコーティングによる薄膜形成技術を追求した「ハスの葉構造」による超撥水技術を保有する。物理的処理方法、化学的処理方法又は両処理方法の組み合わせにより得られるハスの葉構造を真似た超撥水構造が、防護衣への要素技術の可能性について調査研究を行った。技術が求められる理由は、危険薬品環境下で活動する個人用防護衣に液状化学物質が付着して、当該物質の防護衣内への浸透を防ぎたいためである。本事業を通じて技術の実現可能性を検証し、超撥水・高撥油表面処理技術を基礎とする防護衣の実用化に向けた課題及び論点を抽出し、仕様をクリアする可能性を見出すことができた。
既存の撥水・撥油繊維に関する技術の調査および評価として、当社開発品と市販品の撥水撥油性を比較した。当社開発品は菜種油について転落する点で、優位性を有していることが分かった。
 撥油性を付与させる材料に、フッ素系処理剤を使用することを決定した。ハスの葉構造の形成については、±40℃の範囲の環境で十分に熱安定性の高い無機微粒子を選択した。
微粒子をコーティングする際に、局在化してしまうのでごわつくという課題があった。物理的な揉み叩きによる方法の検討により繊維上に微粒子を均一に付着させ改善できた。また化学的な表面改質により繊維基材表面を制御することでも改善できた。ユーザーにヒアリングを行い、ごわつきは気にならない程度にまで柔軟性の課題を改善した。
耐久性に関しては、±40℃の範囲の環境において超撥水・高撥油表面の性能維持を示すことが分かった。バインダーによる撥水撥油構造の固定化を試み、洗濯を5回行っても撥水撥油性を維持する耐久性ある表面を得た。スプレーで簡便にコーティングできる液剤であるため、撥水撥油性能が落ちた場合に回復可能であることを確認した。
液体を弾く難易度を確かめるために表面張力の調査を行った。液の表面張力の値は水、菜種油、含リン有機化学物質、含フッ素有機化学物質の順に低い。含フッ素有機化学物質が難易度の高い液体であることが分かった。含フッ素及び含リン有機化学物質に対するコーティング基材の撥液の効果は、十分に良好だった。トリフルオロエタノール60vol%水溶液で接触角は130°だった。またトリメチルリン酸では接触角は147°だった。水と菜種油の接触角はそれぞれ150°、140°だった。
構造因子を増大させる工夫「ハイブリッドコーティング法」により、フッ素処理剤の高スペック材料(C8)の代替で低スペック材料(C6)にて技術課題が達成可能であること確認した。
撥水撥油性能を再復帰させる際のスプレーミストの安全性について調査したところ、当社から試作を依頼したものについてはミスト粒径が10マイクロメートル以上で安全基準を満たしていた。
超撥水・高撥油表面処理技術による防護衣の事業性の検証を行ったところ、化学防護衣だけでなく防汚用途で、建築土木作業、医療・介護、農業(農薬散布)という市場が想定されることが分かった。これら市場で700億円以上が期待されることが分かった。加工処理技術開発および実用化に向けて、5社の企業にコンタクトを取り、ヒアリングを行った。既製品の作業着に対して当社の開発した撥水撥油剤を加工する工程を見出した。
(まとめ)現場では水系溶媒を求められることが分かった。当社ではアルコール系を主体に開発してきたが、水系も同時に開発を進め、広く市場に展開できる製品化を目指す。
英文要約Title : Technology Innovation Program for Small Business Innovation Research (SBIR) / Research and development of coating agent and coating technique to establish super-water-repellent and highly-oil-repellent surface on fabric (FY2008-FY2010) Final Report

The objective of this research and development is to find out coating agent and coating technique to fabricate a super-water-repellent and highly-oil-repellent surface. According to our researches, fluoromethyl functional group (CF3-) had a lowest surface free energy 6.7 mN/m. A fluoric agent was selected to prepare a water and oil repellent surface. Inorganic particles were chosen to obtain a surface roughness and thermal stability. It was demonstrated to be able to apply our coating agent to textile. A prepared sample showed a super-water-repellency and a high-oil-repellency. A droplet of water and oils was easily rolled off the textile surface. Any commercial products did not show high-oil-repellency. This coated sample had a thermal durability of a super-water-repellency and high-oil-repellency from -40 to +40 degrees C by the observation in a thermal controlled box. CA (Contact Angle) of some liquids such as water, rapeseed oil, trimethyl phosphate, and trifluoro-ethanol 60 vol% aqueous was measured on the samples. CA of water, rapeseed oil, trimethyl phosphate, trifluoro-ethanol was 150 deg.,150 deg., 147 deg., and 130 deg., respectively. It was demonstrated that CA of liquid on the sample was increased by using the newly developed coating agent.
In order to fix a super-water-repellency and high-oil-repellency on fabric, spray coating was successfully carried out. It was demonstrated that a super-water-repellency and high-oil-repellency can be recovered by using the spray method.
Next, in order to obtain a flexibility of a coating fabric, both coating processes and coating agent were improved. A hardness tests were carried out by using a tension meter. From the results of the hardness tests, it was indicated that the modifications of coating processes and coating agent successfully improved the flexibility of a coated fabric to the level that is almost similar to a non-coated one. Both improvements were successful. Considering mass production process, it can be said that one dip process was more useful than the multi-coating processes, however, high quality fabric with super-water-repellency and high-oil-repellency was fabricate in this project.
A coating agent was newly developed in this project. It contained several compounds, which were a fluoric coating agent, inorganic particles, binder as coating materials, and solvent. A fabric was easily soaked in the newly developed coating agent. It was demonstrated that our coating agent was successfully applied to various textile such as cotton, mixture fabric of cotton and nylon, that of cotton and polyester fabric. The repeatability of the fabricated coating sample was excellent.
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