• ポリマーの特性評価

    ポリマーフィルムの物理的特性評価 – 表面特性、光学特性、バルク特性を測定する方法

  • ポリマーフィルム の用途が 梱包、ビニール袋、写真用フィルム、太陽電池の基板、フレキシブルディスプレイ、タッチパネル、回路基板のいずれであっても、その特性を決めるのは常に組成です。ポリマーフィルムが満たすべき要件はその応用分野と同じく多様です。配合の修正や品質試験を行うには、特性の徹底的な研究が必要です。

    薄いフィルムとナノフィルム(厚さ < 1 µm)の研究

    通常、非常に薄い(1 µm以下)のポリマーフィルムは複数の層で構成されています。多くの場合、その用途はプリント基板(PCB)やスマートフォン部品、光学レンズの屈折フィルムなどの電気部品の絶縁体や腐食保護です。湿度やリソグラフィーのセンサ、抗菌性ステントコーティング、ゲノムシーケンシングに使用することもできます。

    薄いフィルムとナノフィルムを試験するには、  ナノスクラッチ試験方式を使用して、 薄いフィルムまたは最終材料の 各層の粘着力と 耐引っかき性を 1つの装置で 測定します。

    粘着力と耐引っかき性の他に、 ナノ構造 も重要です。以下を行うことで、材料の大部分の特性を測定できます。

    • トポグラフィー測定
    • 機械的特性の測定
    • 電気的特性の測定 

    用途に最適な装置を見つける

    厚いフィルム(厚さ > 1 µm)の研究

    保護フィルムや装飾フィルム(車や白物家電の保護塗料、床ライニング用のエポキシ塗料など)には、主に引っかきによって発生する損傷への耐性が必要です。金属の場合は、塗料によって母材を主に腐食や引っかきから保護します。

    効率性と信頼性の最も高い  スクラッチ試験方式を使用して フィルムの耐引っかき性を 評価し、 正確に定義された条件下で コーティングがどの程度損傷に耐えるかを 調べましょう。これらの試験では、 弾性回復率に関する情報も得られます

    温度条件、湿度条件、応力条件などの 特定の環境条件下における フィルムの性能を調べるには、  動的機械分析 が最適です。最終的な製品品質を向上させ、ユーザーの期待に応えることができます。

    フィルムの開発時には、正確な表面仕上げが必要です。したがって、 ポリマー溶解の 特性を評価し、 それに応じて 加工作業を 設計 します。総合的な  粘弾性特性評価 では、これらが全て可能です。

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    粘着フィルムの研究

    接合、溶接、はんだ付け、ねじ込み、締め付けでなく粘着加工が施された工業製品やコンシューマ向け製品が増える中、粘着フィルムの前途は有望です。しかし同時に、非常に多様な需要に対応する必要があります。

    粘着フィルムの 強度弾性持続可能性、そして 伝導性抵抗などの特殊な特性も調査する必要があります。多くの可能性を持つ原子間力顕微鏡  を活用して、 粘着材をナノメートルのスケールまで分析しましょう。

      フォースカーブ分析 を行えば、粘着力に関する あらゆる情報を得ることができます。 粘着フィルムについてさらに詳しく調べるには、 弾性特性の定量的測定が効果的です

    粘着フィルムの製造では、液状粘着層による基層コーティングがよく行われます。この液状粘着層は、工程中に硬化する必要があります。

    粘弾性特性評価の利点を  活用すれば、 粘着層の硬化動態を調べて 製造プロセスの理想的な設計を 見つけることができます。

    特定の温度を下回った場合に 粘着フィルムの 粘性が失われるのを防ぐには、  動的機械分析(DMA) を行って フィルムが他の表面に 粘着する 温度範囲を 測定します。

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  • 最適なポリマー特性評価ソリューションを見つける

    薄いフィルムやナノフィルム、厚いフィルム、あるいは粘着フィルムであろうと、その特性を決めるのは常に構成成分です。重要なのは、これらの特性を徹底的に調べることです。これにより、ポリマーフィルムをあらゆる応用分野の具体的な要件に適合させることができます。徹底的な研究は、配合修正と品質管理の前提条件でもあります。 

    解決法 お客様にとってのメリット 装置

    製造したフィルムの表面品質が悪い(波形表面)。

    粘弾性測定を行って使用済み原材料の粘弾性を評価し、プロセス条件を最適化する。

    製造したフィルムの一貫した品質、表面に欠陥や不良がない

    熱帯気候、乾燥気候、寒冷気候で包装フィルムの欠陥率の増加がみられる。

    フィルムの機械的性能を湿度制御DMA試験で分析する。

    気候条件に関係なく、製品を良好な状態で顧客に届けることができる

    フィルムが使用中に断裂する。

    引張試験を実施して、ひずみまたは破断応力を評価する。動的機械測定(DMA)を実施してフィルムの脆弱性(測定減衰係数で示される)を調査する。

    製品の要件に合わせて適切に材料を選択することで製品品質が向上

    粘着テープを剥がした後、表面に粘着剤が残る(粘着材層の硬化が不完全)。

    温度と時間に応じた粘着剤の経時挙動を調査する。

    材料の配合と処理条件の最適化により製品品質が向上

    塗料に引っかき傷が付きやすい。

    正確に制御されたスクラッチ試験を行って耐引っかき性を測定する。

    新しく配合した塗料の耐引っかき性に関するフィードバック

    ポリマーフィルムと塗料の引っかき傷を修復する必要がある。

    正確に定義されたスクラッチ試験を行い、スクラッチ試験中の深さと回復後の深さを測定する。

    様々なフィルムとコーティングの試験を実施して配合を最適化することで、塗料やフィルムの引っかき傷を可能な限り修復する

    ポリマーフィルム/塗料に劣化耐性が必要である。

    フィルム/塗料のクリープ特性を測定するために、クリープセグメントを使用したインデンテーション測定を行う。

    様々なフィルム/塗料をクリープ特性に応じてランク付けし、最適なものを選択できる

    製造したフィルムの光学品質が不十分で、浅い(分散の変動が大きい)。

    屈折率測定を様々な波長で実施し、分散を調べる。

    製造したフィルムの品質に一貫性がもたらされる。浅いポリマーを新製品の開発段階で選別できる。

    粘着テープの特性評価を実施する必要がある。

    粘着材の分布の3Dマップを行う。

    粘着テープ製造のプロセスと品質の管理

    新しい粘着剤の開発または特性評価を行う必要がある。

    フォースカーブ測定を実施して粘着力の定量解析を行う。

    目的の仕様を達成するまでの開発サイクルを短縮

    多層ポリマーの実際のナノ構造と機械的特性を層ごとに調べる

    トポグラフィー測定とフォースディスタンスカーブ測定をAFMで行う

    粗さ情報と弾性率の定量値をサブナノメートルのスケールで得られる

    最終的な用途に最適な材料を見つけるために、様々なポリマーの薄いフィルムの混合比を定量化する

    様々なポリマーの分布を示すタッピングモードまたはCRAIモードの測定を行なって、混合比を求める

    様々なポリマーの分布をナノメートルスケールで示し、混合比の定量化により最適な材料特性評価が得られる

    お客様に当てはまる状況が見つからない場合はアントンパール社がお客様の課題を解決します。 詳細については、㈱アントンパール・ジャパンにお問い合わせください。 

  • ポリマー特性評価に関する詳細を同分野のエキスパートが解説

    ポリマー特性評価分野の学識経験者が日々の研究でアントンパール社の装置をどのように使用しているのかご覧ください。これらのインタビューでは、ポリマーについてより深く理解し、革新的なポリマー製品を開発するためにアントンパール社の装置が学術研究でどのように使用されているのかご紹介します。

    • スクラッチ試験によるシリコンコーティング分析

      「薄い部分から厚い部分へのスクラッチ試験を行い、傷の挙動(密着性、凝集性)が異なるということが分かりました。」

      サンディエゴ大学、James Kohl教授 

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    • 食品包装業界でのAFM

      「プラスチックフィルムの表面にコーティングが形成された後のナノ粒子の凝集現象を、AFMを使用して定量化しています。」

      ミラノ大学、Stefano Farris教授

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