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Combination of Fine Bubbles and Low Concentration Ozonated Water as an Environmentally Low Impact Method of Modifying Plastic Surfaces

Research Project

Project/Area Number 16K05873
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Green/Environmental chemistry
Research InstitutionKanto Gakuin University

Principal Investigator

Tashiro Katsuhiko  関東学院大学, 総合研究推進機構, 教授 (70727536)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 梅田 泰  関東学院大学, 材料・表面工学研究所, 研究員 (70772086)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsファインバブル / 低濃度オゾン / クロム酸フリー / 環境対応型 / 密着強度 / 環境配慮型 / 表面改質法 / 汎用プラスチック / クロムフリー / ウルトラファインバブル / サステイナブルケミストリー
Outline of Final Research Achievements

The optimum conditions of the present ultra-fine bubble low ozonated water were as follows. The ozone concentration was 1.5 to 2.0 ppm, the microbubbles were about 30 to 70 particles / mL, and the ultra-fine bubbles having a center diameter of about 90 to 100 nm were about 30 million particles / mL. The addition of inorganic buffer to the neutral solution resulted in plating with the highest adhesion strength, and was effective because the reduction in the adhesion strength with the extension of the treatment time was also suppressed. Furthermore, as a result of changing the amount of ABS resin introduced at the time of this treatment, it was confirmed that there were no problems, even with loads several times higher than the currently used harmful hexavalent chromium containing etching treatment.
Therefore, this process showed the potential to be used as an alternative to chromic acid etchant. It was also found that recycling of the treated water is possible.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現状、水回り部品や自動車等の装飾用外装部品にめっきをする場合、有害物質の6価クロムと高濃度の硫酸を含むエッチング液でプラスチック表面を数~十数μm(=0.001㎜)粗化することが行われている。しかし、各種の環境規制から世界的に代替法が望まれている。本処理法は、1mL中に約3000万個の低濃度のオゾンを含む約0.1μmの微細気泡が充満している水中にプラスチックを浸漬することで、表面をほとんど荒らさずに従来法と同等の密着強度の得られる最適条件を見出した。
本法が世界的に普及すれば、人にも環境にも優しく、社会的に大きく貢献できると考えている。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (26 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] マイクロ及びファンバブル低濃度オゾン水による立体成形ABS樹脂上へのめっき法2019

    • Author(s)
      梅田 泰、渡辺沙織、田代雄彦、本間英夫、坂本幸弘
    • Journal Title

      材料の科学と工学

      Volume: 56 Pages: 71-76

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 環境に優しいUFB低濃度オゾン水によるABS樹脂の表面改質2018

    • Author(s)
      田代雄彦
    • Journal Title

      工業材料

      Volume: Vol.66,No.2 Pages: 52-57

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  • [Journal Article] Metallisation on ABS plastics using fine-bubbles low ozonated water complying with REACH regulations2016

    • Author(s)
      T. NOMURA, H. NAKAGAWA, K. TASHIRO, Y. UMEDA, H. HONMA, O. TAKAI
    • Journal Title

      Transactions of the IMF

      Volume: Vol.94, No.6 Issue: 6 Pages: 322-327

    • DOI

      10.1080/00202967.2016.1223805

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] ウルトラファインバブルと低濃度オゾン水を使用したABS樹脂の高密着めっき法2016

    • Author(s)
      梅田 泰,野村太郎,中川陽代,中林祐稀,田代雄彦,本間英夫,高井 治
    • Journal Title

      エレクトロニクス実装学会誌

      Volume: Vol.19,No.7 Pages: 492-500

    • NAID

      130005398340

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 低濃度オゾンのウルトラファインバブル水処理によるポリイミド樹脂への直接無電解めっき2019

    • Author(s)
      渡邉健治、小林由佳、中川陽代、田代雄彦、梅田泰、本間英夫
    • Organizer
      2019年日本材料科学会学術講演大会
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  • [Presentation] Modification on the ABS resin by Acidic Ozonated Fine Bubble Water2018

    • Author(s)
      Yuki Nakabayashi,Yasushi Umeda,Katsuhiko Tashiro,Hideo Honma,Hiroaki Kouzai
    • Organizer
      International Union of Materials Research Societies International Conference on Electronic Materials 2018
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  • [Presentation] Influence of sulfuric acid addition in the fine bubble low ozonated water treatment2018

    • Author(s)
      Yuki Nakabayashi,Yasushi Umeda,Katsuhiko Tashiro,Hideo Honma,Hiroaki Kouzai
    • Organizer
      The 7th International Symposium on Materials Science and Surface Technology 2018
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  • [Presentation] Influence on pH in Fine Bubble Low Ozonated Water for Plating Pretreatment2018

    • Author(s)
      Shun Tsujino, Yuki Nakabayashi, Yasushi Umeda, Katsuhiko Tashiro, Hideo Honma, Hiroaki Kouzai
    • Organizer
      The 7th International Symposium on Materials Science and Surface Technology 2018
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 酸性ファインバブルオゾン水によるABS樹脂のエッチング効果2018

    • Author(s)
      中林祐稀,梅田 泰,田代雄彦,本間英夫,香西博明
    • Organizer
      マテリアルライフ学会第29回研究発表会
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  • [Presentation] 酸性ファインバブルオゾン水を用いたABS樹脂の改質2018

    • Author(s)
      中林祐稀,梅田 泰,田代雄彦,本間英夫,香西博明
    • Organizer
      表面技術協会第138回講演大会
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  • [Presentation] ABS樹脂に対するファインバブル低濃度オゾン水処理の最適化2018

    • Author(s)
      辻野峻, 中林祐稀, 梅田泰, 田代雄彦, 本間英夫, 香西博明
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      表面技術協会第138回講演大会
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  • [Presentation] ウルトラファインバブルと低濃度オゾン水を融合したABSの樹脂表面改質2018

    • Author(s)
      辻野峻, 中林祐稀, 梅田泰, 田代雄彦, 本間英夫, 香西博明
    • Organizer
      2018年日本化学会中国四国支部大会
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  • [Presentation] ウルトラファインバブルと低濃度オゾン水を融合した環境に優しいABS樹脂改質法2018

    • Author(s)
      田代雄彦
    • Organizer
      2018年関西表面技術シンポジウム
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    • Invited
  • [Presentation] 硫酸添加により酸性化させたオゾンファインバブル水の改質効果2018

    • Author(s)
      中林 祐稀, 辻野 峻, 梅田 泰, 田代 雄彦, 本間 英夫, 香西 博明
    • Organizer
      日本化学会 第98春季年会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 各種改質処理法を適用した平滑なABS樹脂表面へのめっき2017

    • Author(s)
      田代雄彦,中林祐稀,辻野 峻,梅田 泰,本間英夫
    • Organizer
      マテリアルライフ学会 第 10 回ケミルミネッセンス研究会
    • Place of Presentation
      早稲田大学 西早稲田キャンパス(東京都新宿区)
    • Year and Date
      2017-03-14
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 外装部品に対応したファインバブル低濃度オゾン水のABS樹脂への適用2017

    • Author(s)
      辻野 峻,中林祐稀, 梅田 泰, 盧 柱亨, 田代雄彦, 本間英夫, 香西博明
    • Organizer
      マテリアルライフ学会第21回春季研究発表会
    • Place of Presentation
      関東学院大学 関内メディアセンター(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2017-02-24
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 樹脂材料へのファインバブルオゾン水処理2017

    • Author(s)
      田代雄彦
    • Organizer
      水の先進理工学第183委員会 第35回定例研究会 粕谷記念研究会(公開シンポジウム)
    • Place of Presentation
      東京理科大学森戸記念館(東京都新宿区)
    • Year and Date
      2017-02-13
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Formation of High Adhesion Metal Films on ABS Resin Using Fine Bubbles Low Ozonated Water Treatment2017

    • Author(s)
      Shun Tsujino, Yuki Nakabayashi, Yasushi Umeda, Katsuhiko Tashiro, Hideo Honma and Hiroaki Kozai
    • Organizer
      The 6th International Symposium on Materials Science and Surface Technology (MSST) 2017
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigate of Surface Modification layer and Adsorption Catalyst of Plating Process for ABS Resin using Ultrafine Bubble with Low Ozonated Water2017

    • Author(s)
      Kenj Watanabe, Shun Tsujino, Yuki Nakabayashi, Yuka Kobayashi, Taro Nomura, Katsuhiko Tashiro, Yasushi Umeda, and Hideo Honma
    • Organizer
      The 6th International Symposium on Materials Science and Surface Technology (MSST) 2017
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      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 低濃度オゾン・ウルトラファインバブル水処理を用いたABS樹脂上へのめっき工程における表面改質層と触媒吸着挙動の解析2017

    • Author(s)
      渡邉健治,辻野 峻,中林祐稀,野村太郎,田代雄彦, 梅田 泰,本間英夫,小林由佳
    • Organizer
      2017年度 関東学院大学理工/建築・環境学会 研究発表講演会
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  • [Presentation] ABS 樹脂上めっき工程に適用した低濃度オゾンのウルトラファインバブル水処理による改質層の解析2017

    • Author(s)
      渡邉健治,辻野 峻,中林祐稀,野村太郎,田代雄彦, 梅田 泰,本間英夫
    • Organizer
      表面技術協会 第136回 講演大会
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  • [Presentation] Fblow処理を前処理に用いたABS樹脂上めっきへの応用2017

    • Author(s)
      辻野峻,中林祐稀,梅田泰,田代雄彦,本間英夫, 香西博明
    • Organizer
      第5回表面・界面のメゾスコピックサイエンスとプロセッシング研究会
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  • [Presentation] ファインバブル低濃度オゾン水処理工程におけるプリエッチング処理の検討2017

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      辻野峻,中林祐稀,梅田泰,盧柱亨, 田代雄彦,本間英夫, 香西博明
    • Organizer
      2017年度 関東学院大学理工/建築・環境学会 研究発表講演会
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  • [Presentation] Application of Ozone Micro-nano Bubbles Water for Industrial Materials and Environmental Conservation2017

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      K. Sano, Y. Umeda K. Tashiro and H. Honma
    • Organizer
      IUMRS-ICAM 2017 The 15th International Conference on Advanced Materials
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    • Invited
  • [Presentation] ABS樹脂へのファインバブル低濃度オゾン水の適用2016

    • Author(s)
      辻野 峻,中林祐稀, 梅田 泰, 盧 柱亨, 田代雄彦, 本間英夫, 香西博明
    • Organizer
      2016年度関東学院大学理工/建築・環境研究発表講演会
    • Place of Presentation
      関東学院大学 六浦キャンパス(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-11-26
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  • [Presentation] ファインバブル低濃度オゾン水を用いたプラスチック上のめっき技術2016

    • Author(s)
      梅田 泰,田代雄彦
    • Organizer
      第18回「微細気泡の応用技術」講演会
    • Place of Presentation
      千葉工業大学 津田沼キャンパス(千葉県習志野市)
    • Year and Date
      2016-11-18
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] ウルトラファインバブル低濃度オゾン水処理によるABS樹脂の表面改質2016

    • Author(s)
      田代雄彦
    • Organizer
      表面科学交流会
    • Place of Presentation
      城南センター(PIO)3F会議室(東京都大田区)
    • Year and Date
      2016-11-16
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  • [Presentation] ウルトラファインバブル低濃度オゾン水によるABS樹脂への高密着めっき法2016

    • Author(s)
      田代雄彦
    • Organizer
      電気学会「第6回 非ノイマン型世代に求められる回路実装技術調査専門委員会」
    • Place of Presentation
      自動車会館(東京都市ヶ谷)
    • Year and Date
      2016-09-16
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  • [Presentation] ファインバブル低濃度オゾン水処理によるABS樹脂の改質効果2016

    • Author(s)
      田代雄彦
    • Organizer
      神奈川表面技術研究会 定例研究会
    • Place of Presentation
      関東学院大学 関内メディアセンター(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-09-15
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  • [Presentation] 絶縁樹脂材料への新しい表面改質法‐ファインバブル低濃度オゾン水処理2016

    • Author(s)
      田代雄彦
    • Organizer
      表面分析研究会 第47回研究会
    • Place of Presentation
      島津製作所東京支社(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2016-06-23
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      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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