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超撥水コーティングとは

超撥水コーティングは衣類等の防水スプレーや潤滑油にじみ防止、マイグレーション防止など日用品から工業分野まで広く利用・研究が進められています。

超撥水とは

普段我々が何気なく認識している「濡れる」という状態は、液体と個体の表面が相互に作用する現象のことで、撥水性が高いと弾きが良い。撥水性が低いとなじみが良い。という表現をされます。

超撥水とは表面撥水性が非常に高い状態を指す言葉です。
撥水性のレベルは対象となる表面に水滴を落として、その水滴と表面の接触角がどのくらいかで判断します。

超撥水のイメージ

表面に水滴を静置した状態で、接触角が140°以上の状態が超撥水と呼ばれます。 上図で言うと、超撥水状態なのは右のみということになります。

撥水レベルは、液体の種類と液体が触れる個体表面の性質によって異なります。
液体の場合分子間力作用(分子間にはたらく引力)が高いものは内側に引っ張られる力が強いため、固体表面に触れても弾かれやすくなります。

個体表面の場合は逆に分子間力が低いと、分子同士が引かれ合わないので液体を弾きます。
フッ素加工した個体表面は分子間力が低く、多くの撥水加工に用いられています。

超撥水コーティング剤 商品ラインナップ


シリーズ型番 用途 水接触角 水滑落角 膜厚 溶剤 絶縁抵抗値 外観
FG-3660 汎用 150°以上 2°以下 4-10μ 不燃性速乾 >1015Ω 白色艶消し
FG-3661 プリント配線板 150°以上 2°以下 4-10μ 不燃性速乾 >1015Ω 白色艶消し
 
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撥水との違い

撥水と超撥水の違いは、固体表面に液体が触れた時の接触角の差です。
接触角が140度以上だと超撥水、90度以上だと撥水と呼ばれています。

超撥水で求められる性能

超撥水で求められる性能は、

  • 液体を高レベルに弾き、表面に付着させないこと
  • 精密機械などを水分、電気から守ること
  • が挙げられます。

    一般的な撥水よりも高いレベルが求められる分野や現場で、超撥水コーティングが利用されています。

    超撥水が利用されている分野

    超撥水は、以下の分野での利用・研究が進められています。

  • 日用品
  • 建築
  • 工業製品の表面加工(車や船など)
  • 精密機械や電線の表面加工
  • 工場の生産ラインの設備

  • しかし、超撥水コーティングは微細構造が外力により破壊されやすいので、実用化が進んでいるのは、一過性の用途や摩擦や外力のかからない機械内部のパーツの保護などです。

    超撥水が利用されている分野

    超撥水の例
    一過性の超撥水コーティングの用途としては、身近な所で言うとヨーグルトの蓋にも用いられています。

    超撥水コーティングの用途

    超撥水コーティングは先述のように、日用品から工業分野まで広く利用・研究が進められています。
    研究段階にある用途もありますが、現在の実際の用途としては以下のようなものがあります。

    【撥水】
  • 衣類等の防水スプレーとして
  • ペンのインクリフィルの残量を目視で分かりやすくする
  • 各種基板の防水として

  • 【撥油】
  • HDD(ハードディスク装置)マイクロモーター流体動圧軸受けの潤滑油にじみ防止
  • 時計の回転軸に使用する潤滑油にじみ防止

  • 【防湿耐酸】
  • 多層実装基板/LED搭載基板のマイグレーション防止
  • リチウム電池電解液が漏洩した際の発火防止

  • 超撥水コーティング材「フロロサーフ」のより詳しい用途については、導入事例のページからご覧ください。

    フロロサーフは用途や使用する素材に応じて成分の配合を変えているため、様々な環境に適した超撥水コーティングが可能です。

    超撥水コーティングの使い方

    フロロサーフで超撥水コーティングをする際の方法は、

  • スプレーで塗布
  • 対象物をフロロサーフに浸ける
  • などがあります。超撥水の重要な因子として表面の立体形状があります。立体形状を崩さないように塗布することが要求されます。

    コーティングする物の大きさや材質によって最適な方法は異なりますが、作業前に表面の油分や汚れをきれいにふき取ってください。
    油分が残った状態でコート剤を塗布すると、白く濁ったり、コーティング剤がむらになってしまいます。
    コーティング前の洗浄には、脱脂材・エタノール・洗剤などが使われます。コートする素材に合ったものを使いましょう。

    事例1
    ユーザー業種 防水スプレー
    使用用途 防水スプレー原液
    利用製品 FS-2060
    事例2
    ユーザー業種 文房具
    使用用途 油性ペン インクの切れ
    利用製品 FS-1620

    事例の詳細についてはこちら

    超撥水コーティング剤 フロロサーフ®

    弊社製品にはPFOS・PFOAに該当する成分は使用されておりません。

    【 超撥水の理論=接触角と立体構造のマジック 】

    超撥水の理論
    超撥水を発現する表面構造は植物の葉や花弁をモデルに開発されています。基本的な構造としては、繊毛など先端が鋭利で微細な凹凸構造+低エネルギー表面という2点の組み合わせによって、水の接触角140°以上、滑落角5°以下の超撥水効果が得られます。
    マクロな目で見ると超撥水なのですが、凹凸の先端部分を拡大してみると、実は通常の接触角が部分の先端で発揮されているだけであるということがわかります。
    (拡大図 θ)
     

    【 超撥水表面の問題点 】

    (1)超撥水表面の微細な凹凸構造は小さな力でたやすく破壊されます。なので、人間の手が触れる場所や機械的な摩擦がある箇所には使用できません。凹凸構造が破壊された箇所は水接触角で100-120°くらいの通常の撥水表面レベルとなります。
    超撥水表面の問題点
    (2)凹凸の凹部分には、使用されるにつれ、砂ぼこり、ばい煙、水に含まれる様々なコンタミなどの汚れ成分が徐々にたまってしまいます。これらの凹部分に残留した物質が水を引きこむことにより超撥水性能が劣化することがあります。(下図)
    (3)前項(2)の凹部分にたまった汚れにより表面全体が薄汚れて見えることがあります。この汚れは凹部分の奥深く入り込んでいるため簡単に取り去ることができません。超撥水の目的としては、単に水をはじくというよりは、本質的には汚れ防止としての機能を求めていることも多いので、この目的においては逆効果といえます。
    超撥水汚れ防止
    (4)表面の凹凸により光が乱反射されるため、超撥水表面はつや消し、もしくは、白っぽくなってしまいます。
    これらの問題点をクリアでき、超撥水性が有効な用途は?
    1. 機械的な摩擦がない
    2. 外観への要求が厳しくない
    3. 水を嫌う

    フッ素系超撥水コーティングはプリント配線板の保護用途に最適!

    その理由は・・・

    1. ① プリント配線板にとっては、水分が最大の敵です。結露水や機器筐体外部から侵入してくる雨や電池から漏れた電解液などの液体を弾き飛ばしてしまいますので、基板を強力に守ることができます。
    2. ② プリント配線板は機器筐体内部に設置されるため、上記の超撥水の問題点を生じる環境にありません。
    3. ③ フッ素系のコーティング膜は高い防湿性と絶縁性能を持ちます。もし、超撥水構造が破壊されたとしても基板を保護する性能は衰えません。

    プリント基板の保護用途に関する詳細はこちらをクリック!

    ご留意いただきたい事項

    *本商品の超撥水性は表面の立体構造により生じる性能です。
     塗布方法によっては本来の性能を得られないことがありますのでご注意ください。

    *弊社推奨の塗布方法はスプレー法(スプレーガンによる手塗、またはスプレー法コーティングマシン)となります。

    超撥水コーティング剤 フロロサーフ®

    弊社製品にはPFOS・PFOAに該当する成分は使用されておりません。

    【 超撥水の理論=接触角と立体構造のマジック 】

    超撥水の理論
    超撥水を発現する表面構造は植物の葉や花弁をモデルに開発されています。基本的な構造としては、繊毛など先端が鋭利で微細な凹凸構造+低エネルギー表面という2点の組み合わせによって、水の接触角140°以上、滑落角5°以下の超撥水効果が得られます。
    マクロな目で見ると超撥水なのですが、凹凸の先端部分を拡大してみると、実は通常の接触角が部分の先端で発揮されているだけであるということがわかります。
    (拡大図 θ)
     

    【 超撥水表面の問題点 】

    (1)超撥水表面の微細な凹凸構造は小さな力でたやすく破壊されます。なので、人間の手が触れる場所や機械的な摩擦がある箇所には使用できません。凹凸構造が破壊された箇所は水接触角で100-120°くらいの通常の撥水表面レベルとなります。
    超撥水表面の問題点
    (2)凹凸の凹部分には、使用されるにつれ、砂ぼこり、ばい煙、水に含まれる様々なコンタミなどの汚れ成分が徐々にたまってしまいます。これらの凹部分に残留した物質が水を引きこむことにより超撥水性能が劣化することがあります。(下図)
    (3)前項(2)の凹部分にたまった汚れにより表面全体が薄汚れて見えることがあります。この汚れは凹部分の奥深く入り込んでいるため簡単に取り去ることができません。超撥水の目的としては、単に水をはじくというよりは、本質的には汚れ防止としての機能を求めていることも多いので、この目的においては逆効果といえます。
    超撥水汚れ防止
    (4)表面の凹凸により光が乱反射されるため、超撥水表面はつや消し、もしくは、白っぽくなってしまいます。
    これらの問題点をクリアでき、超撥水性が有効な用途は?
    1. 機械的な摩擦がない
    2. 外観への要求が厳しくない
    3. 水を嫌う

    フッ素系超撥水コーティングはプリント配線板の保護用途に最適!

    その理由は・・・

    1. ① プリント配線板にとっては、水分が最大の敵です。結露水や機器筐体外部から侵入してくる雨や電池から漏れた電解液などの液体を弾き飛ばしてしまいますので、基板を強力に守ることができます。
    2. ② プリント配線板は機器筐体内部に設置されるため、上記の超撥水の問題点を生じる環境にありません。
    3. ③ フッ素系のコーティング膜は高い防湿性と絶縁性能を持ちます。もし、超撥水構造が破壊されたとしても基板を保護する性能は衰えません。

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    *本商品の超撥水性は表面の立体構造により生じる性能です。
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    矢印ボタン

    プリント配線板を水に浸けたり、上方から勢いよく水をかけた時の様子がご覧いただけます。
    フッ素コーティング剤「フロロサーフFG-3661」を塗布することでプリント配線板を水から完全に保護することが出来ます。




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    フッ素コーティング剤「フロロサーフFG-3661」を塗布することでプリント配線板を水から完全に保護することが出来ます。



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    シリーズ型番 用途 水接触角 水滑落角 膜厚 溶剤 絶縁抵抗値 外観
    FG-3660 汎用 150°以上 2°以下 4-10μ 不燃性速乾 >1015Ω 白色艶消し
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