2017 Fiscal Year Research-status Report
導電性・防汚性を有する高硬度プラスチック窓材の開発
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16K06754
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| Research Institution | Kanagawa University |
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Principal Investigator |
野尻 秀智 神奈川大学, 付置研究所, 客員教授 (70546233)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
萩原 健司 神奈川大学, 公私立大学の部局等, 教務技術職員 (60409951)
中村 先男 神奈川大学, 付置研究所, 客員研究員 (60772069)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | エキシマランプ / F2レーザー / 樹脂窓 / シリコーン樹脂 / 光改質 / 超撥水性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
透明ポリカーボネート（PC)基板を従来の無機ガラスに替えて、車両用の樹脂製窓材として使用することを目的とし、PC基板上に形成したシリコーン樹脂膜表面の、波長172nmおよび2222nmのエキシマランプ照射による光改質により、SiO2を主成分とする酸化物層の形成を可能としてきた。
これを波長157nmのF2レーザー照射により形成したSiO2膜と比較し、物性に差異のない硬質膜の形成を認めた。しかし、SiO2膜の形成による表面硬度の向上に伴い、車両用窓材として使用した場合の実用上の傷付き耐性を向上できたが、SiO2膜の膜厚増加に伴うクラックの発生が問題となった。
クラックの抑制方法として、メッシュマスクを使用することによる、光照射領域の細分化が有効であることを見出した。しかし、耐熱性試験を行うと、再びクラックが生ずるという結果となった。SiO2改質層の表面に生ずる引張応力がクラックの形成に寄与していると想定し、改質表面にサブミクロンスケールのテクスチャ構造を形成した。テクスチャ構造の形成方法を種々検討したが、結果的に、スチールウールによるラビング処理法が最も耐熱性の向上に寄与した。そして、120℃3hの耐熱性試験においてクラックを抑制することができた。また、SUV(SuperUV)超促進耐候性試験を行い、メッシュマスクを使用し、かつラビング処理を行った試料の実用性の高さを確認した。
次に、上記シリコーン樹脂膜上に形成したサブミクロン厚のシリコーンゴム表面に、波長193nmのArFレーザーを照射し位置選択的な光化学開裂を誘起し、周期的な微細隆起構造を形成した。隆起高さは、ArFレーザーの照射エネルギーやシリコーンゴムの厚さに依存し、水滴接触角が150°を超える疎水性の発現を見出した。波長の異なる光源を組み合わせ、硬質で撥水性（防汚性）を有する車両用樹脂窓の実現につながる結果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
波長172nmのエキシマランプと157nmのF2レーザーによるSiO2改質膜を比較し、両者により得られるSiO2の機械的物性に差異はないことがわかった。これにより、光源の種類を適宜選択することにより、応用範囲が広げられる可能性が示された。SiO2改質膜に生ずるクラックの抑制方法を明らかにし、また、耐摩耗性のみならず、耐熱性や耐候性においても実用性の高さを明らかにした。さらに、波長193nmのArFレーザーによる光化学的開裂により、新たな機能として超撥水性（防汚性）の発現が明らかにされた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究において、エキシマランプやエキシマレーザーを用いてシリコーン樹脂（PC基板上ハードコート）の表面にSiO2改質層を形成し、その耐久性の高さを明らかにできた。これまでは、1cm×1cm～10cm×10cm程度の比較的小面積の基板上への光改質を行い、その機能性を個別に評価したが、今後は製品（車両用窓）に近い大きさのPC樹脂成形体に対して、均一な光照射方法を見出すことや、表面の硬質性と防汚の機能両立性をさらに高める検討を進めていく。
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| Causes of Carryover |
1名の研究分担者が、海外研修のため1年間不在になったため、経費支出を一部変更し次年度に繰り越すこととしたため。
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Research Products
(8 results)
