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コーティングの基礎と工学
粘着剤、剥離剤、インキ（インク）、ハードコート剤、防汚剤、紫外線カット剤、 熱線反射材、抗菌剤、アンチグレア材、アンチリフレクション材、帯電防止剤、 導電性材料、色素増感剤、光触媒、ナノマテリアル、・・・、これら、われわれの 身の回りで大活躍している機能剤（材）に共通するのは、対象物にコーティング されて初めてその使用価値が生まれるということです。逆説的な言い方になりま すが、コーティングは、われわれ現代社会にとっては欠くべからざる技術の1つと も言えます。それは、自動車、フラットパネルディスプレイ、家電製品、携帯電話、 電池、ソーラーセル、医療品、包装、物流、建築など、あらゆる分野・製品セグメ ントに組み込まれているコーティング・プロダクツが証明してくれています。
コーティングに興味を抱き、その無限の可能性を追い求めたいと考える若い 人材が続々と業界に飛び込んできています。ところが、こうした意欲にあふれ、 真摯な考えをお持ちの人々にとってさえ、コーティングは大きな壁となって立ちは だかっています。それは、コーティングは、化学、物理、機械工学などの専門的 知見は勿論、それらを咀嚼した上で、現場のオペレートと商品開発の経験に 基づく実践的知見がなければ習得できないとされているからです。
原崎氏はこれまで、コーティングに関する著作を数多く手がけてきました。それ らは、本邦においてコーティングのバイブルと評価され、産業界、大学研究者の 間で活用されています。また、新たにコーティングを専門的に学びたいという方 にも最適な原崎氏の著作も幾つかあります。しかし、なかには出版社がもはや 存在せず、名著を手にすることが不可能な状況が生まれています。こうした状況 は、出版文化の危機のみならず、日本のモノづくりの源泉とされるコーティング技 術そのものの停滞、後退、退化にもつながりかねません。そこで小社では、 原崎氏が槇書店から出版された「コーティングの基礎科学」（1977年）、「新版コー ティング工学」（1978年）を合本し、「コーティングの基礎と工学」として出版す ることを企画しました。編集に際しては、原崎氏に内容を見直していただき、旧版 時の幾つかの誤りを修正するとともに、すべてをアナログからデジタルデータに 移し替える作業を行い、図表もすべて新規に作図・作表し直しました。なお、本 書は、30年以上前の著作の合本であるため、当時の表現をそのまま収録してい ることをあらかじめご理解ください。
2010年9月15日から書籍価格を改定しました
■コーティングの基礎科学■
第1章 高分子の構造
1．高分子の構造
1.1 化学組成
1.2 幾何構造
1.2.1 構造異性体
1.2.2 共重合体の種類
1.2.3 回転異性体
1.2.4 分子量と分子量分布
1.2.5 枝分かれ
1.2.6 橋かけ
1.3 結晶構造
1.4 組織構造
1.4.1 ポリマーブレンド
1.4.2 相互侵入網目
1.4.3 ブロックまたはグラフト共重合体の相分離
1.4.4 アイオノマーの相分離
1.4.5 非対称性膜
第2章 分子間の力
2．分子間の力
2.1 1次結合（化学結合）
2.1.1 イオン結合
2.1.2 共有結合
2.1.3 金属結合
2.2 2次結合（水素結合とファン・デル・ワールス力）
2.2.1 配向力
2.2.2 誘起力
2.2.3 分散力
2.2.4 水素結合
2.2.5 3種のファン・デル・ワールス力の重なりと比較
2.3 凝集力
第3章 溶解性
3．溶解性
3.1 溶解性の物理化学
3.1.1 混合の自由エネルギー
3.1.2 混合のエントロピー
3.1.3 溶解（または混合熱）
3.1.4 相互作用係数
3.1.5 相分離
3.1.6 共重合体の溶解性
3.1.7 SPとχの評価
3.1.8 カメレオン溶媒
3.2 溶解性パラメータの求め方
3.2.1 物理的特性からの計算
3.2.2 化学組成からの計算
3.2.3 相溶性または膨潤度からの実測
3.3 溶解性パラメータの多次元的表現
3.3.1 水素結合と双極子能率の導入と希釈価の求め方
3.3.2 SP成分からの溶解性の数値計算
3.3.3 3元溶解性パラメータ成分の単位の統一
3.3.4 3次元模型の簡素化
第4章 高分子の熱的性質と希薄溶液の物性
4．高分子の熱的性質と希薄溶液の物性
4.1 高分子の転移
4.2 熱伝導性
4.2.1 熱伝導率と温度伝導率
4.2.2 熱伝導の機構
4.3 高分子の希薄溶液の物性
4.3.1 理想状態
4.3.2 極限粘度の分子量依存性
4.3.3 高分子の溶液中での広がり
4.3.4 高分子鎖間の相互作用
4.3.5 粘度に対する枝分かれの影響
第5章 レオロジー
5．レオロジー
5.1 弾性
5.1.1 ヤング率
5.1.2 剛性率
5.1.3 体積弾性率
5.1.4 弾性率の逆数
5.1.5 ポアソン比
5.1.6 各種弾性率間の関係
5.1.7 エネルギー弾性とエントロピー弾性
5.2 粘性
5.2.1 粘度
5.2.2 粘性の機構
5.3 粘弾性
5.4 応力−ひずみ特性
5.5 緩和とクリープ
5.6 一般化された模型
5.7 線形性と非線形性
5.8 重ね合わせの原理
5.9 動的粘弾性
5.9.1 動的試験の特徴
5.9.2 測定
5.9.3 リサジュー図形
5.9.4 動的弾性率と動的損失
5.9.5 動的性質と他の性質との関係
5.10 弾性率および力学的減衰の温度依存性
5.10.1 5つの領域
5.10.2 力学的減衰
5.10.3 分散
5.11 高分子の破壊
5.11.1 引張破壊の変形速度（時間）依存性
5.11.2 疲れ
5.11.3 摩耗抵抗
5.12 その他の力学的性質
5.12.1 衝撃、引っ掻き
5.12.2 硬度
5.12.3 摩擦
5.12.4 化学レオロジー
5.13 非ニュートン粘性
5.14 流動の種類
5.14.1 ニュートン流動
5.14.2 擬粘性流動
5.14.3 塑性流動またはビンガム流動
5.14.4 擬塑性流動
5.14.5 チキソトロピー
5.14.6 フォールス・ボディ
5.14.7 逆チキソトロピー
5.14.8 レオペキシー
5.14.9 ダイラタンシー
5.14.10 その他の流動
5.15 一般化された流動曲線
5.16 流体の速度依存性の式
5.16.1 Cassonの式
5.16.2 Crossの式
5.17 流体の粘弾性
5.17.1 ワイセンベルグ効果
5.17.2 バラス効果
5.17.3 メルトフラクチュア
5.17.4 曳糸性
5.17.5 実用的表現とレオロジー
5.18 流体の弾性成分
5.19 流体の粘弾性関数
5.19.1 ゼロ剪断粘度η0
5.19.2 弾性係数AG
5.19.3 法線応力定数θ
5.19.4 定常状態コンプライアンスJe0
5.19.5 絡み合いコンプライアンスJeN0
5.19.6 擬平衡弾性率GeN0
5.20 分散系の特徴
5.20.1 降伏値
5.20.2 非線形粘弾性
5.21 非定常粘弾性
第6章 気体と蒸気の透過性
6．気体と蒸気の透過性
6.1 透過係数
6.1.1 定常状態での透過
6.1.2 非定常状態
6.2 Fick型の拡散
6.3 圧力の影響
6.4 温度の影響
6.5 濃度の影響
6.6 気体透過性の間接的データからの計算
6.7 混合気体および混合蒸気の透過性
6.8 有機蒸気の透過性
6.8.1 透過物質の濃度の影響
6.8.2 透過物質の寸法と形状
6.9 ラミネートにおける透過性
第7章 濡れ
7．濡れ
7.1 表面張力と表面エネルギー
7.2 付着と拡散の熱力学
7.2.1 付着の仕事
7.2.2 拡張の仕事
7.2.3 濡れの3つの型とその要因
7.2.4 接触角の経時変化とヒステリシス
7.2.5 二相界面における粉体の挙動と濡れの関係
7.2.6 粗面上の濡れ
7.3 臨界表面張力
7.3.1 Zismanプロット
7.3.2 γCとγSとの関係
7.4 γC（またはγS）と他の物性との関係
7.4.1 パラコールとの関係
7.4.2 溶解性パラメータとの関係
7.4.3 ガラス転移温度との関係
7.5 表面張力の成分の分解
7.5.1 Fowkesの式とその拡張
7.5.2 Wuの式とその拡張
7.6 自己疎媒性
7.7 接着の界面化学条件
7.8 溶融ポリマーの拡がり
7.9 粉体の接触角の測定
7.10 浸漬熱
7.10.1 浸漬熱の熱力学
7.10.2 粉体表面の性質と浸漬熱
第8章 吸着
8．吸着
8.1 吸着の熱力学
8.2 物理吸着と化学吸着
8.3 吸着等温線の型
8.3.1 気体／固体系の吸着
8.3.2 溶液／固体系の吸着
8.4 吸着等温式
8.4.1 基本的な吸着等温式
8.4.2 その他の吸着等温式
8.5 毛管凝縮
8.6 吸着の強さ
8.7 吸着層の厚さの決定
8.7.1 吸着量からの計算
8.7.2 ellipsometry
8.7.3 粘度法
8.7.4 電気泳動法
8.8 吸着と浸漬熱
第9章 分散系の安定性
9．分散系の安定性
9.1 粒子の種類
9.2 沈降
9.2.1 沈降速度
9.2.2 沈降体積
9.3 界面電気現象
9.3.1 電気二重層
9.3.2 電位の決定
9.3.3 等電点と電荷ゼロ点
9.4 静電効果による安定性
9.4.1 電気的反発ポテンシャル
9.4.1.1 表面電位および粒子径が等しい場合
9.4.1.2 表面電荷や粒子径が異なる場合
9.4.2 吸引ポテンシャル
9.4.3 全相互作用
9.5 凝析
9.6 再解こう
9.7 機械的安定性
9.8 立体効果による安定性
9.8.1 立体反発
9.8.2 吸引
9.8.3 全相互作用
第10章 接着の物性
10．接着の物性
10.1 概論
10.2 接着の速度過程
10.3 接着剤の流動（浸透）
10.4 接着力の経時変化
10.4.1 内部応力の発生
10.4.2 金丸の接着速度理論
10.5 引張接着強さ
10.6 剪断接着強さ
10.7 剥離と粘着
10.7.1 破壊過程の諸因子
10.7.2 接触過程の諸因子
10.8 接着と被着体の表面粗さ
第11章 塗膜の光学的性質
11．塗膜の光学的性質
11.1 Kubelka-Munkの理論
11.1.1 Kubelka-Munkの基本式
11.1.2 Kubelka-Munk理論の前提
11.2 Kubelka-Munk理論の修正
11.3 薄い塗膜の透過率と反射率
11.4 Kubelka-Munk理論の応用
11.4.1 散乱係数の算出
11.4.2 塗工剤の色合わせ
11.4.3 着色力の算出
11.4.4 隠蔽力の算出
11.4.5 塗膜の不透明度に影響を与える因子
11.5 色の数値化
■新版コーティング工学■
第1章 塗膜の構造と性質
1．塗膜の構造と性質
1.1 塗膜の溶解性
1.1.1 置換基
1.1.2 立体障害
1.1.3 分子鎖の屈曲性
1.1.4 分子量と橋かけ
1.1.5 枝分かれ
1.1.6 結晶性
1.1.7 溶媒分子の大きさ
1.1.8 混合溶媒による溶解性の改善
1.1.9 グラフトおよびブロック共重合体の溶解状態
1.1.10 ポリマーブレンド
1.2 塗膜の熱的性質
1.2.1 ガラス転移温度の構造要因
1.2.1.1 分子の屈曲性、置換基の有無と大きさ
1.2.1.2 分子鎖の対称性
1.2.1.3 凝集エネルギー密度
1.2.1.4 分子量
1.2.1.5 橋かけ
1.2.1.6 共重合
1.2.1.7 ポリマーブレンド
1.2.1.8 枝分かれ
1.2.1.9 構造異性
1.2.1.10 可塑剤、残存モノマー
1.2.2 融点
1.2.2.1 分子量
1.2.2.2 橋かけ
1.2.2.3 空間配座
1.2.2.4 延伸
1.2.2.5 共重合
1.2.2.6 可塑剤あるいは溶媒
1.2.3 副転移
1.2.3.1 側鎖、小セグメントによる副転移
1.2.3.2 結晶の副転移
1.2.4 高分子の膨張係数と熱伝導性
1.2.4.1 膨張係数
1.2.4.2 熱伝導率
1.2.4.3 温度伝導率
1.2.5 高分子の耐熱性
1.2.5.1 汎用耐熱ポリマー
1.2.5.2 特殊耐熱ポリマー
1.3 塗膜の耐久性
1.3.1 紫外線と酸化
1.3.1.1 光（または熱）酸化反応
1.3.1.2 化学組成の影響
1.3.2 耐久助剤
1.3.2.1 紫外線吸収剤
1.3.2.2 酸化防止剤
1.3.3 水の影響
1.4 塗膜の力学的性質
1.4.1 分子量および橋かけ
1.4.2 結晶性
1.4.3 共重合体とポリマーブレンド
1.4.4 衝撃強さ
1.4.5 可塑剤
1.4.6 皮膜形成条件の影響
1.5 複合塗膜の物性
1.5.1 複合効果の分類
1.5.2 界面相を考慮に入れた複合則
1.5.3 一般的事項
1.5.4 顔料体積濃度依存性
1.5.4.1 CPVC
1.5.4.2 PVCとTg
1.5.4.3 相補効果
1.5.4.4 形状効果
1.6 塗膜の光学的性質
1.6.1 粉体粒子径の影響
1.6.2 粒子の凝集の影響
1.6.3 摩砕の影響
1.6.4 ミクロボイドの影響
1.6.5 顔料の形状と配列の影響
1.6.6 結着剤中の酸の量と不飽和度の影響
1.6.7 金属石鹸の影響
1.6.8 カレンダー掛けの影響
1.7 塗膜の透過性
1.7.1 溶解
1.7.2 拡散
1.7.3 透過
1.7.3.1 透過物質
1.7.3.2 隔膜物質
1.7.3.3 結晶化の影響
1.7.3.4 グラフト重合、ブレンドの影響
1.7.3.5 延伸の影響
1.7.3.6 溶媒、支持体の影響
1.7.3.7 透過の方向の影響
1.7.3.8 顔料添加の影響
1.8 塗膜の界面的性質
1.8.1 高分子の表面張力
1.8.1.1 化学構造の影響
1.8.1.2 皮膜形成方法の影響
1.8.1.3 シリコーン
1.8.1.4 その他の剥離剤
1.8.2 高分子の接着性
1.8.2.1 分子量の影響
1.8.2.2 枝分かれの影響
1.8.2.3 橋かけの影響
1.8.2.4 共重合の影響
1.8.2.5 屈曲性の影響
1.8.2.6 顔料の影響
1.8.2.7 溶媒の影響
1.8.2.8 ドナー〜アクセプター相互作用
1.8.2.9 化学組成の影響
1.8.3 接着における表面前処理
1.8.4 1次結合による接着
1.8.4.1 銅または真鍮／加硫ゴム接着剤／ゴム系
1.8.4.2 水酸基／メチロール基
1.8.4.3 水酸基／イソシアネート
1.8.4.4 水酸基／ブチラール基
1.8.4.5 水酸基／エポキシ基
1.8.5 接着促進剤
1.8.5.1 シランカップリング剤
1.8.5.2 ケイ素過酸化物（silyl peroxide）
1.8.5.3 クロム系接着促進剤
1.8.5.4 有機チタン系接着促進剤
1.8.5.5 有機リン酸系接着促進剤
1.8.5.6 その他の接着促進剤
第2章 塗剤の構造と界面化学的性質
2．塗剤の構造と界面化学的性質
2.1 粉体の構造と性質
2.1.1 粉体の特徴
2.1.1.1 粒子径
2.1.1.2 粒子の形態
2.1.1.3 粉体の結晶
2.1.2 粉体表面の化学的性質
2.1.2.1 固体表面における酸と塩基
2.1.2.2 カーボンブラック
2.1.2.3 無機系酸化物
2.1.2.4 二酸化ケイ素
2.1.2.5 二酸化チタン
2.1.2.6 酸化アルミニウム（アルミナ）
2.1.2.7 酸化亜鉛
2.1.2.8 粘土鉱物
2.1.2.9 有機顔料
2.2 吸着
2.2.1 吸着を支配する因子
2.2.2 単分子の吸着
2.2.2.1 界面活性剤の吸着の特色
2.2.2.2 極性基の吸着
2.2.3 高分子の吸着
2.2.3.1 吸着量の分子量依存性
2.2.3.2 吸着における溶媒の影響
2.2.3.3 非水系における水分の影響
2.2.3.4 官能基の影響
2.2.3.5 粉体表面における重合反応
2.3 液状分散系の安定性
2.3.1 粒子の電荷の根源
2.3.2 静電効果
2.3.3 立体効果による安定化高分子の構造
2.3.3.1 幾何学的構造
2.3.3.2 化学組成
2.3.3.3 立体反発層の特性
2.3.4 静電効果と立体効果
2.3.5 高分子による凝集
2.3.6 高分子吸着における電解質の影響
2.3.7 非水系の安定性に及ぼす水の影響
第3章 塗剤のレオロジー
3．塗剤のレオロジー
3.1 高分子溶融体の粘弾性
3.1.1 分子量の影響
3.1.1.1 流動領域
3.1.1.2 ゴム状平坦領域
3.1.2 分子量分布の影響
3.1.2.1 流動領域
3.1.2.2 ゴム状平坦領域
3.1.3 共重合体の影響
3.1.4 ポリマーブレンド
3.1.5 流動の活性化エネルギー
3.1.6 非ニュートン流動
3.1.6.1 バラス効果
3.1.6.2 メルトフラクチュア
3.1.7 高分子の分子量分布と加工性との関係
3.2 高分子濃厚溶液の粘弾性
3.2.1 濃度依存性
3.2.2 粘度に及ぼす溶媒の影響
3.2.3 温度の影響
3.2.4 剪断応力の影響
3.2.5 溶解法と界面活性剤の影響
3.2.6 粘度低下剤と増粘剤
3.2.7 粘弾性
3.3 分散系の粘弾性
3.3.1 粘弾性の粒子濃度依存性
3.3.2 粘度と粒子径およびその形状との関係
3.3.3 剪断速度依存性
3.3.3.1 降伏値
3.3.3.2 ダイラタンシー
3.3.3.3 レオペシキー
3.3.3.4 チキソトロピー
3.3.4 チキソトロピー化
3.3.4.1 水系
3.3.4.2 非水系
3.3.5 粉体と分散媒との相互作用の影響
3.3.5.1 界面活性剤
3.3.5.2 ポリマー
3.3.5.3 pHの影響
3.3.5.4 粘度調節助剤
3.4 塗剤処理工程におけるレオロジー
3.4.1 塗剤の調製
3.4.2 湿潤塗膜の平坦化
第4章 塗剤の調製
4．塗剤の調製
4.1 基本的事項
4.1.1 吸油量
4.1.2 湿潤点と流動点
4.1.3 粒子の大きさ
4.2 分散工程
4.2.1 濡れと吸着の影響
4.2.2 不純物の影響
4.2.3 分散剤の影響
4.2.4 その他の塗剤助剤
4.2.5 顔料の表面処理とフラッシング
4.3 分散操作
4.4 最適ミルベース組成
4.4.1 塗剤の顔料、結着剤および溶媒の選択基準
4.4.2 直角座標による流動点曲線の利用
4.4.3 三角座標による流動点曲線の利用
4.4.4 最適なレオロジー的性質と顔料体積濃度
4.5 無溶剤化への方向
4.5.1 水系
4.5.2 液状無溶剤型
4.5.3 粉体系
4.5.3.1 材料
4.5.3.2 製造法
4.5.4 非水分散系
4.6 ミルベースの希釈
4.7 泡沫
4.7.1 泡沫の生成機構
4.7.2 消泡
4.8 マイクロカプセル
第5章 塗膜の形成過程
5．塗膜の形成過程
5.1 はじめに
5.2 溶媒の蒸発による乾燥機構
5.2.1 固体から液体蒸発の化学工学
5.3 溶媒蒸発の物理化学
5.3.1 単純表面蒸発
5.3.2 内部拡散蒸発
5.4 混合溶媒の配合決定法
5.4.1 2成分系の基礎理論
5.4.2 混合溶媒の組成を決定する理論的必要条件
5.4.3 3成分系
5.4.4 多成分系
5.5 塗膜形成過程における粘弾性の変化
5.5.1 不粘着性
5.5.2 粘弾性変化の例
5.6 皮膜形成温度とラテックスの皮膜形成
5.6.1 高分子の皮膜形成温度
5.6.2 ラテックスのコロイド的性質の影響
5.6.3 ラテックス皮膜形成の機構
5.6.4 ラテックス皮膜形成の支配因子
5.7 塗膜の内部応力
5.7.1 接着不良の原因
5.7.2 塗膜の内部応力
5.7.3 内部応力に影響を与える因子
5.7.4 顔料効果と経時変化
5.7.5 内部応力の対策
5.8 塗膜の欠陥
5.8.1 ゆず膚
5.8.2 渦巻対流の物理化学
5.8.3 渦巻対流の防止法
5.8.4 色むら
5.8.5 はじき（へこみ）
5.8.6 水の影響
5.8.7 乾燥速度の影響
5.8.8 ポリマー押出物の表面あれ（シャークスキン）
5.9 支持体への塗液の浸透
5.10 塗膜中の結着剤分布
5.11 粉体コーティングにおける塗膜の形成
5.11.1 半融
5.11.2 拡張
5.11.3 浸透
5.11.4 粉体塗剤の溶融粘度
5.12 高分子化過程
5.12.1 不飽和油の乾燥
5.12.2 ウレタン化
5.12.3 紫外線硬化
5.12.4 電子線硬化
5.13 新しい乾燥システム
5.13.1 赤外線乾燥
5.13.2 誘電加熱
5.14 ミクロボイド皮膜の形成
5.14.1 微細孔高分子フィルム
5.14.2 ミクロボイド分散系塗膜
