防汚・抗菌の実際技術
Anti‐Soiling and Anti‐Bacterial Practical Techniques
［コードNo.2004T414］

■監修／	角田光雄（文化女子大学）
■体裁／	Ｂ５判・２８６頁
■発行／	２００４年　１０月　(株)シーエムシー出版
■定価／	６８,２５０円（税込価格）

★最近，注目の“防汚”“抗菌”に焦点を合わせ編集しました。 ★光触媒，及び帯電防止の技術などを項目に入れました。 ★防汚，抗菌の応用製品を目指すメーカーにとって最新の技術レポートです。

※　本書籍はご試読頂けません　※

はじめに

われわれをとりまくすべての物がまったく汚れないで新品のようでいたら，世の中の 景観は現在とまったく異なった様子を見せるであろう。また産業分野においても汚れに よる製品価格への負荷の軽減ははかりしれないものがある。したがって防汚技術は，わ れわれが求めている究極の理想技術の一つである。 　汚れるということは，物質あるいは材料の表面と汚れの物質間の相互作用の結果であ る。相互作用のうち反撥作用が引力作用に勝れば表面は汚染しない。さて物質はすべて の微粒子から構成されている。水やエタノールのような物質であれば水やエタノールの 分子が微粒子であり，ポリエチレンやテフロンなどは，ポリエチレンやポリ４ふっ化エ チレンなどの高分子が微粒子である。金やアルミニウムなどの金属は，それぞれの原子 が微粒子であり，塩化ナトリウムでは，ナトリウムイオンや塩素イオンなどのイオン微 粒子である。これらの微粒子がアボカドロ数（6.03×1023個）程度集まることによって 見ることのできる物質になっている。 　物質間の相互作用のうち汚染に深くかかわる表面と汚れ物質間には一例として次のよ うな引力作用が働く。炭素材料，たとえば黒鉛のような物質の表面とメタンやヘキサン のような炭化水素類（有機質汚れの１種）との間には非極性の分散力という引力作用が 働いている。またガラスと水蒸気（１種の汚れとして振る舞うこともある）との間には 極性の引力が作用する。 　汚染現象は熱力学的には次のように考察できる。汚染を変化と考えたとき，この課程 の自由エネルギー変化△Ｆは，△Ｆ＝△Ｈ−Ｔ△Ｓと表わせる。△Ｈは表面と汚れ物質 間の相互作用である。一例として上記したような作用があれば△Ｈは負の値となる。 Ｔは表面と汚れが相互作用しているときの温度である。△Ｓは表面と汚れ物質が作用す る前の状態におけるエントロピーと汚れ物質が表面に付着して汚染が起こったあとの状 態のエントロピーの差である。汚染が起こった場合にはエントロピー変化は負となる。 負の△Ｈの値が負のエントロピー変化量よりも大きい場合には汚染に関する自由エネル ギー変化は負となって汚染が起こる。（自然に起こる変化は，その自由エネルギーは減 少する方向に進む）。したがって汚染が起こらない条件，すなわち△Ｆ≧０のためには △Ｈが正であるかまたは負であればなるべく小さい値であることが望ましい。つまり表 面と汚れ物質に引力が作用しないようにするのが防汚となる。 　さてここで汚れ物質とは，その物質が表面にあるとき特性が劣化する物質である。表 面に存在しても全く影響がなければこのような物質は汚れ物質とは考えない。したがっ て清浄な表面を作製したあと直ちに無害な物質で表面を被覆する方法は現実的な防汚技 術となり得る。そこでどのような物質が表面に存在しても全体的な特性に影響しないか を知っておくことは非常に有益である。このためには，どのような表面が必要なのか， 表面についての理解をしておくことが重要である。 　現実には汚れが付着しない表面を作ることは困難である。そこで汚れ物質が付着して も簡単な方法で容易に除去することができれば，このような技術も防汚と考えることが できる。このためには表面と汚れ物質間の引力を小さくする（負の△Ｈの値を０に近い 値にする）ように表面を改質することも防汚の有力な技術になる。また光触媒機能を持 つ表面層を作り，有機質の汚れ物質が付着しても，太陽光などで付着した汚れが自然に 分解除去されるような技術も有望な防汚技術となり得る。 　　2004年10月　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　角田光雄

執筆者一覧（執筆順）

角田光雄 佐伯義光 高濱孝一 砂田香矢乃 橋本和仁 石崎有義 山下　貢 加藤大二郎 松尾陽一 園田　健 森田正道 村田雄司 板野俊明 稲葉　仁 藤江明雄 村中昌幸 平田順太 入倉　鋼 久禮得男 鈴木道夫 服部　毅 仙波裕隆 間宮富士雄 文化女子大学 服装学部 教授 東陶機器(株) 総合研究所 所長 松下電工(株) 新事業企画室 部長 (財)神奈川科学技術アカデミー 光科学重点研究室 橋本グループ 研究員 東京大学 先端科学技術研究センター 教授 東芝ライテック(株) 技術統括部 技監 (株)ダイキン空調技術研究所 主任研究員 荻野塗料(株) 開発部長 (株)カネカ 液状樹脂事業部 オリゴマー研究グループ 主任 (株)カネカ 液状樹脂事業部 オリゴマー研究グループ 主任 ダイキン工業(株) 化学事業部 基盤研究部 主任研究員 東京理科大学 理工学部 電気電子情報工学科 教授 ESD EMI エンジニアリング(株) 代表取締役 高砂熱学工業(株) 総合研究所 参事 (株)カイジョー 研究開発本部 コンサルタント ファインテック(株) 取締役；村中技術士事務所 所長 日立プラント建設(株) 空調システム事業本部 技術本部 クリーンテクニカルエンジニアリングセンタ 主任技師 (株)アルバック 筑波超材料研究所 有機材料部 主任 日立プラント建設(株) 空調システム事業本部 技術本部 主管技師 日立プラント建設(株) 空調システム事業本部 技術本部 主管技師長 ソニー(株) セミコンダクタテクノロジー開発本部 UCT研究室 統括部長兼 主幹研究員 太平洋セメント(株) 環境事業カンパニー 営業部 エコセメント灰水洗グループ サブリーダー 間宮技術士事務所 所長

構成と内容

第１章　防汚と技術の基礎　　　角田光雄 　１．汚れるということ 　　1.1　汚染のモデル 　　1.2　種々な例によって 　　　1.2.1　気相からの汚染の例 　　　1.2.2　液相からの汚染の例 　　　1.2.3　固相中からの汚染の例 　　1.3　気体の吸着に関する基礎（気相からの汚染に関して） 　　1.4　吸着等温線 第２章　光触媒技術を応用した防汚技術 　１．光触媒の機能と材料　　　佐伯義光 　　1.1　はじめに 　　1.2　光触媒の原理と機能 　　1.3　実用化のための機能設計とハイブリット化 　　　1.3.1　シリカ・シリコーン系蓄水性物質の添加 　　　1.3.2　Cu,Agなどの遷移金属の添加 　　　1.3.3　光触媒の複合化（TiO2/WO3） 　　1.4　光触媒の薄膜形成技術 　　1.5　光触媒の応用製品開発 　　1.6　おわりに 　２．加工技術　　　高濱孝一 　　2.1　はじめに 　　2.2　無機コーティング材 　　2.3　光触媒コーティング材 　　2.4　光触媒コーティング材のセルフクリーニング効果 　　2.5　光触媒コーティング材の実例 　　2.6　光触媒コーティング材の課題とその対策 　　2.7　まとめ 　３．抗菌効果とその評価方法　　　砂田香矢乃，橋本和仁 　　3.1　はじめに 　　3.2　光触媒による抗菌効果 　　3.3　抗菌効果の評価方法 　　　3.3.1　抗菌評価の対象サンプル作製 　　　3.3.2　評価方法 　　　3.3.3　評価結果 　　3.4　抗菌効果のメカニズム 　　　3.4.1　スフェロプラストの酸化チタン薄膜上での生存率変化 　　　3.4.2　細胞壁構成成分の濃度変化 　　　3.4.3　殺菌過程 　　3.5　微弱光下での抗菌効果 　　　3.5.1　酸化チタン薄膜と銅を組み合わせた材料の作製 　　　3.5.2　暗所下での抗菌活性 　　　3.5.3　微弱光（蛍光灯）下での抗菌活性 　　　3.5.4　Cu/TiO2材料の抗菌メカニズム 　　3.6　おわりに 　４．光触媒の実用化例 　　4.1　光触媒の実用化技術とその応用例　　　佐伯義光 　　　4.1.1　はじめに 　　　4.1.2　光触媒の基本作用と防汚機能 　　　4.1.3　実用化のための機能設計とハイブリット化 　　　4.1.4　光触媒の薄膜形成技術 　　　4.1.5　光触媒の応用製品開発 　　　4.1.6　おわりに 　　4.2　照明機器　　　石崎有義 　　　4.2.1　はじめに 　　　4.2.2　照明製品の汚れ 　　　4.2.3　照明製品用光触媒膜の種類と構造 　　　4.2.4　光触媒応用照明製品の例 　　　4.2.5　光触媒を励起する屋内光について 　　　4.2.6　励起用照明ランプ，器具 　　　4.2.7　まとめ 　　4.3　空気清浄　　　山下　貢 　　　4.3.1　はじめに 　　　4.3.2　さまざまな空気汚染物質 　　　4.3.3　ガス状汚染物質と光触媒技術 　　　4.3.4　生物系汚染物質と光触媒技術 　　4.4　外壁ガラスの現場コーティング技術　　　加藤大二郎 　　　4.4.1　はじめに 　　　4.4.2　外壁ガラスの現場施工現況 　　　4.4.3　光触媒コーティングガラスの防汚効果メカニズム 　　　4.4.4　現場ガラスコート施工仕様 　　　4.4.5　おわりに 第３章　高分子材料によるコーティング技術 　１．アクリルシリコン樹脂　　　松尾陽一，園田　健 　　1.1　はじめに 　　1.2　低汚染性の考え方 　　　1.2.1　汚染の認識 　　　1.2.2　汚染物質 　　　1.2.3　汚染のメカニズム 　　　1.2.4　低汚染性付与技術 　　　1.2.5　分析 　　1.3　低汚染弱溶剤ハイブリッド架橋型アクリルシリコン樹脂 　　　1.3.1　架橋形態 　　　1.3.2　主剤および硬化剤の設計 　　　1.3.3　低汚染弱溶剤ハイブリッド架橋型アクリルシリコン樹脂塗料の塗膜性能 　　1.4　水系２液低汚染型アクリルシリコン樹脂 　　　1.4.1　主材および硬化剤の設計 　　　1.4.2　塗料化配合 　　　1.4.3　光沢 　　　1.4.4　接触角 　　　1.4.5　屋外暴露試験での耐汚染性 　　　1.4.6　耐候性 　　1.5　まとめ 　２．フッ素材料　　　森田正道 　　2.1　はじめに 　　2.2　実験 　　　2.2.1　試料 　　　2.2.2　ポリマーの布への処理 　　　2.2.3　ＳＲ性試験 　　　2.2.4　表面自由エネルギーの算出 　　　2.2.5　 撥油性 　　2.3　結果および考察 　　　2.3.1　残存ＣＢ量と残存ＴＯ量の関係 　　　2.3.2　低表面自由エネルギー性とＳＲ性能の関係 　　　2.3.3　ＣＢ／ＴＯ複合汚れの洗浄過程 　　　2.3.4　ＦＡホモポリマーのＳＲ性能 　　　2.3.5　flip-flop性とＳＲ性能の関係 　　　2.3.6　ＦＡ／ＢＡ共重合体，ＦＡ／ＢＭＡ共重合体のＳＲ性能 　　　2.3.7　処理を施す基質が異なる場合 　　　2.3.8　複合汚れ中の油性成分の極性が異なる場合 　　2.4　総括 第４章　帯電防止技術の応用 　１．帯電防止　　　村田雄司 　　1.1　はじめに 　　1.2　静電気の発生 　　　1.2.1　静電気の発生原因 　　　1.2.2　接触・摩擦帯電現象 　　1.3　帯電防止 　　　1.3.1　帯電防止の基本原理 　　　1.3.2　帯電しにくい材料 　　　1.3.3　導電化による帯電防止 　　　1.3.4　微弱放電を利用した帯電防止 　　1.4　おわりに 　２．帯電防止による防汚コーティング技術に代わる新しい技術の動向　　　板野俊明 　　2.1　はじめに 　　2.2　帯電防止塗料 　　2.3　最近のクリーンルーム用塗料 　３．粒子汚染への静電気の影響と制電技術　　　稲葉　仁 　　3.1　はじめに 　　3.2　粒子汚染を促進する作用力の特性 　　3.3　帯電清浄面への粒子付着の実態 　　3.4　粒子汚染防止のための制電技術 　　　3.4.1　制電技術基礎 　　　3.4.2　帯電列を指標とした素材の選定の有効性 　　　3.4.3　加湿による抵抗値制御の有効性 　　　3.4.4　有機汚染制御による帯電防止 　　　3.4.5　イオナイザの特徴と使用上の注意点 　　　3.4.6　空気中での高速除電技術“極軟Ｘ線（ＵＳＸ）除電装置”の特徴と適用例 　　　3.4.7　減圧雰囲気での除電技術“真空紫外線（ＶＵＶ）除電装置”の特徴 　　　3.4.8　除電に利用されるイオンの組成と清浄面への影響 　　3.5　まとめ 　４．クリーンルーム内における静電気　　　藤江明雄 　　4.1　はじめに 　　4.2　電子産業分野における静電気課題概要 　　　4.2.1　クリーンルーム内での発麈の課題 　　　4.2.2　クリーンルーム内での微粒子吸着の過程 　　　4.2.3　粒子付着の色々な形態 　　4.3　静電気課題への対応の基本 　　4.4　クリーンルーム内の製造工程で遭遇する静電気発生機構と工程 　　4.5　クリーンルーム内空気のイオンバランス異常 　　4.6　洗浄システムにおける静電気 　　　4.6.1　高絶縁材料製配管へ乾燥空気流入時の流動帯電 　　　4.6.2　洗浄システム内の電気絶縁性配管と純水の帯電 　　4.7　電子産業分野における静電気課題の対応現況 　　　4.7.1　半導体分野での静電気課題 　　　4.7.2　ＨＤＤ分野 　　　4.7.3　ＬＣＤパネル分野 　　4.8　おわりに 第５章　実際の応用例 　１．プラスチックレンズの防汚・防濁技術　　　村中昌幸 　　1.1　はじめに 　　1.2　プラスチックレンズの状況 　　　1.2.1　プラスチックレンズの特質と応用例 　　　1.2.2　製造方法 　　1.3　表面汚染と内部汚濁の弊害と発生要因 　　　1.3.1　表面汚染の弊害 　　　1.3.2　内部汚濁の弊害 　　　1.3.3　表面汚染と内部汚濁の発生要因 　　1.4　表面汚染防止技術 　　　1.4.1　鋳型（金型，注型セル）の表面清浄化 　　　1.4.2　レンズ成形品の帯電防止 　　　1.4.3　環境及び工程のクリーン化 　　　1.4.4　非接触工程化 　　　1.4.5　洗浄技術 　　　1.4.6　コンタクトレンズの汚染と感染症 　　1.5　内部汚濁防止技術 　　　1.5.1　成形素材中のコンタミネーション（異物） 　　　1.5.2　目視，顕微鏡観察可能異物とその防止 　　　1.5.3　成形材料の劣化 　　　1.5.4　光学特性を劣化させる成形欠陥 　　1.6　まとめ 　２．半導体工場のケミカル汚染対策　　　平田順太 　　2.1　はじめに 　　2.2　ケミカル汚染対象物質とクリーンルーム内外の濃度 　　2.3　有機汚染対策 　　　2.3.1　揮発性有機物のＳｉウェーハへの吸脱着挙動 　　　2.3.2　各種部材からのアウトガス測定法と測定事例 　　　2.3.3　有機汚染対策 　　2.4　酸汚染対策 　　2.5　塩基性ガス汚染対策 　　2.6　ドーパント汚染対策 　　2.7　おわりに 　３．抗菌性プラスチック材料の複雑表面被覆　　　入倉　鋼 　　3.1　一般的な抗菌性プラスチックの被覆方法 　　3.2　複雑形状へのプラスチック被覆方法 　　3.3　抗菌性ポリイミドの成膜 　　3.4　抗菌性能 　　3.5　応用例 　４．半導体プロセスによる防汚技術　　　久禮得男，鈴木道夫 　　4.1　はじめに 　　4.2　半導体プロセスの概要と汚染 　　4.3　半導体プロセスにおける防汚の取組み 　　4.4　クリーンルームにおける防汚技術 　　　4.4.1　粒子汚染の挙動と対策 　　　4.4.2　分子汚染（ケミカル汚染）の挙動と対策 　　　4.4.3　金属汚染の挙動と対策 　　　4.4.4　局所清浄化 　　4.5　 洗浄技術 　５．超精密ウェーハ表面加工における防汚　　　服部　毅 　　5.1　半導体ウェーハ表面のクリーン化 　　5.2　ウェーハ表面加工プロセスにおける汚染防止 　　5.3　半導体ウェーハの洗浄による汚染除去 　　5.4　多層配線工程での汚染除去（最近のトピックスとして） 　　　5.4.1　ポリマー除去 　　　5.4.2　ポストＣＭＰ洗浄 　　　5.4.3　裏面ベベル洗浄 　　5.5　おわりに 　６．光触媒による環境浄化技術　　　仙波裕隆 　　6.1　はじめに 　　6.2　光触媒とは 　　　6.2.1　光触媒機構 　　　6.2.2　光触媒の用途 　　6.3　大気浄化への適用例 　　　6.3.1　製品設計 　　　6.3.2　ＮＯｘ除去機構 　　　6.3.3　ＮＯｘ除去性能 　　6.4　応用例 　　　6.4.1　ＳＴコート 　　　6.4.2　フォトロード工法 　　6.5　今後の展望 　　　6.5.1　ＪＩＳ化 　　　6.5.2　ＳＴコートの展開 　７．機械加工分野　　　間宮富士雄 　　7.1　はじめに 　　7.2　工作機械の種類 　　　7.2.1　施盤（Lathe） 　　　7.2.2　ボール盤（Drilling Machine） 　　　7.2.3　中ぐり盤（Boring Machine） 　　　7.2.4　スライス盤（Milling Machine） 　　　7.2.5　その他の機械 　　7.3　コンタミネーション・コントロール 　　　7.3.1　液体清浄度測定法 　　　7.3.2　空気清浄度測定法 　　　7.3.3　個体表面清浄度測定法 　　7.4　工作機械の保守・点検 　　7.5　欠陥の種類とその対策 　　　7.5.1　腐食（コロージョン） 　　　7.5.2　よごれ 　　　7.5.3　漏れ 　　　7.5.4　その他

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