膜厚変化を利用した粒子分散液塗布膜乾燥過程の解析

摘要

ナノフルイドを含む微粒子分散液はそれ自体が製品となるだけでなく，溶媒除去工程を経て製品化されることが多い。中でも粒子分散液の塗布·乾燥は塗料のみならず電池電極，導電性フイルムといった電子部材などの製造に幅広く用いられる技術である。ナノフルイドを構成するナノ粒子が高い分散安定性を有していたとしても，乾燥後の塗布膜内で必ずしも完全分散しているとは限らない。我々はこれまでにナノ粒子分散液を塗布乾燥して得られる固体高分子形燃料電池（PEFC）触媒層について，固体体積分率Φが大きく粒子·高分子比率（NFP）が低く分散粒子が高い凝集性を示す場合，高速塗布すると乾燥後薄膜内の粒子分散性が改善でき，発電性能が向上することを明らかにした(図1)。従って，粒子分散液の塗布乾燥プロセスにおいては，プロセス全体を通して粒子凝集構造の変化を理解することが求められる。そこで，本稿では粒子分散液中における粒子分散状態を評価するためのレオロジー評価法，そして塗布膜乾燥中の粒子充填過程を膜厚変化により評価する手法について概説する。そして，ナノフルイドとしてラテックス分散液および粘土分散液を実例として取り上げ，塗布時のせh断が分散液内部構造や粒子充填過程に及ぼす影響を調査した事例を紹介する。