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【特集】プラズマによる材料の表面改質技術の動向

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特集にあたって
Introduction to Special Issue

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大気圧プラズマによる樹脂・ガラスの表面処理技術
Atmospheric-pressure Plasma Technologies for the Surface Treatment of Plastics and Glass

　大気圧プラズマによる樹脂・ガラスの表面処理技術について,筆者らが開発したプラズマ複合処理またはプラズマハイブリッド処理の一例である「大気圧プラズマグラフト重合処理」の原理と装置の概要を説明する。本処理方法でフッ素樹脂に対して達成した5N/mm以上の剥離強度の値は,フッ素樹脂自体を変色させない方法としては他に類例を見ない高い値である。

【目次】
1　はじめに
2　プラズマ処理の方法
　2.1　プラズマ処理の電極系の例
　2.2　プラズマ処理の親水化原理
3　大気圧プラズマグラフト重合処理
　3.1　プラズマ表面処理とプラズマグラフト重合処理の効果
　3.2　プラズマグラフト重合と接着性向上の原理
　3.3　装置概要と接着可能なフッ素樹脂の製作方法
4　フィルム接着の性能試験
　4.1　T型剥離試験の方法と結果
　4.2　T型剥離試験の結果と考察
　4.3　各種フッ素樹脂に対するT型剥離試験の結果
5　フィルムとガラスの接着
　5.1　プラズマ複合処理によるガラスの表面改質
　5.2　PTFEと表面処理したガラスの接着ならびに剥離試験結果
6　おわりに

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プラズマ・表面加工による接触界面の機械的特性制御
Mechanical Property Control of Contact Interface by Plasma and Surface Processing

　摩擦や付着などの,相対運動する部材間の機械的応答特性を制御するために,プラズマ合成材料やプラズマ処理が活用される。本稿では,そのような目的のために高密度プラズマを有効活用した事例を紹介する。特にマイクロ波プラズマを活用した硬質炭素膜の超高速成膜やゴム材料表面の低付着化処理について論じる。

【目次】
1　緒言
2　マイクロ波励起・高密度プラズマによる基材包囲型・超高速成膜・表面処理技術
　2.1　プラズマ生成原理
　2.2　超高速DLC成膜への応用
　2.3　超高速成膜によるSi-DLC膜の摩擦特性評価
　2.4　実用成膜装置の開発
3　高密度酸素プラズマ処理による医療用ゴム材料(CIIRシート)とステンレス鋼との付着力低減
4　最後に

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プラズマ表面改質によるフッ素樹脂と銅の直接接着
Plasma-induced Surface Modification of Fluoropolymer for Direct Laminating Profile-free Cu Foil

　高周波向け高速通信用回路基板材料の製造に向けて,平滑界面を維持したまま低誘電樹脂と銅箔を直接接着する技術が求められている。本稿では,低誘電特性に優れたフッ素樹脂フィルムを減圧プラズマ処理により表面改質することで,無粗化の圧延銅箔と高密着強度で直接接着する方法について解説する。

【目次】
1　はじめに
2　フッ素樹脂の表面改質
3　フッ素樹脂のプラズマ表面改質
　3.1　プラズマ表面改質時のガス種の影響
　3.2　窒素系ガスを用いたプラズマ表面改質の効果
4　フッ素樹脂と銅の直接接着
　4.1　接着界面の粗さ
　4.2　90°剥離試験による密着強度評価
　4.3　プラズマ処理効果の持続性
5　まとめと今後への展望

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低電力大気圧マイクロ波プラズマ溶射による樹脂基材への金属・セラミックス成膜
Low Power Atmospheric Pressure Microwave Plasma Spray for Deposition of Metal and Ceramics on Resin Substrate

　溶射は金属やセラミックの厚膜の高速成膜を可能とするが,樹脂基材に対しては基材の溶融や皮膜の酸化などの問題がある。特にセラミックス成膜に用いられるプラズマ溶射は数十～数百kWもの電力で溶射を行うため,基材への入熱が大きく樹脂のような低融点基材に直接溶射するのは困難であった。このため,低電力で安定したプラズマ溶射が可能なプラズマ源が求められている。本報告では,筆者らが開発している1kW以下の低電力で溶射が可能な大気圧マイクロ波プラズマ溶射を紹介すると共に樹脂基材への金属やセラミックスの皮膜の成膜事例を紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　低電力大気圧マイクロ波プラズマ溶射
　2.1　プラズマ溶射法
　2.2　マイクロ波プラズマ溶射
3　樹脂基材への溶射成膜
　3.1　樹脂基材への溶射成膜の問題点
　3.2　マイクロ波プラズマ溶射による樹脂基材への成膜
4　おわりに

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ソリューションプラズマプロセスによるWO3へのCu2O担持技術の開発
Development of Supporting Technology of Cu2O to WO3 by Solution Plasma Process

　光触媒は光を吸収して有害物質を分解できるため,水質浄化,空気浄化やセルフクリーニング・防汚など環境分野で応用されている。本稿では,ソリューションプラズマ(SP)を利用して,可視光応答型光触媒の一つであるCu2O担持WO3を作製するための,WO3へのCu2Oの担持方法と作製したCu2O担持WO3の光触媒性能について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　SP法の原理
3　SPによるWO3へのCu2O担持方法
4　Cu2O担持WO3の物理化学的特性
5　光触媒特性評価
6　おわりに

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大気圧プラズマによる接着・接合前処理技術

Adhesion and Bonding Preprocessing Technology Using Atmospheric Pressure Plasma

　ものづくりの,接着・接合工程で関心が高い大気圧プラズマによる表面改質技術について,その原理からメカニズムを様々な評価や分析結果から説明する。大気圧プラズマは,樹脂や金属などに付着した有機汚れの分解除去と同時に官能基を付与させ表面改質を行う。本稿では実用時の注意事項も交えながら大気圧プラズマ技術について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　プラズマについて
　2.1　プラズマとは
　2.2　プラズマによる表面改質
3　樹脂の表面改質について
　3.1　水接触角での変化
　3.2　引張せん断接着強さ試験
　3.3　XPS表面分析
　3.4　接着メカニズム説明
　3.5　樹脂材料へのプラズマ照射時の注意事項
　　3.5.1　適正な処理条件
4　金属の表面改質
　4.1　金属の表面改質評価
　4.2　メカニズム説明
5 金属表面の有機物除去
　5.1　金属の表面洗浄
　5.2　表面分析による有機物除去の確認
6 異種材料への活用
　6.1　複合材料
　6.2　複合材料の水接触角評価
　6.3　異種材料の接合
7 おわりに
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[Material Report-R&Dー]

セルロース系バイオ素材NeCycleの特長と展開
Cellulosic Biomaterial NeCycle, Features and Development

　NECでは,非可食バイオマスであるセルロースをベースとするバイオ素材NeCycleを開発し,NECプラットフォームズ㈱による量産提供を開始した。本素材は,優れた環境調和性に加え,抗菌・抗ウイルス性,さらには日本伝統の漆器の美しさを塗装レスで実現する新たな付加価値を有している。

【目次】
1　はじめに
2　NeCycleの環境調和性
　2.1　非可食性バイオマスの利用
　2.2　自然環境中での長期的な生分解性
　2.3　二酸化炭素の排出削減効果とリサイクル性
　2.4　抗菌性・抗ウイルス性
3　漆ブラック調の光学特性の達成
4　NeCycle　の物性と今後の展開

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[Market Data]

印刷インキ工業の市場動向

　2020年の印刷インキ生産量は前年比87.9%の約27.9万トン,出荷量は前年比89.1%の約31.8万トン,出荷額は前年比92.7%の2,565億2,500万円と大幅に減った。新型コロナウイルスの影響による経済活動の停滞を受け,各種インキの減産,出荷減となっている。特にオフセットインキや新聞インキの減少は大きい。

1 需要動向
2 製品別動向
3 輸出入動向
4 メーカー動向
5 環境対応製品開発動向

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[Material Profile]

1,4-ジヒドロキシナフタレン
フッ化アンモニウム