第５回分散凝集科学技術講座

分散・凝集のすべて

希薄系から濃厚系までのあらゆる分散・凝集現象に関わる研究者・技術者のための最新理論とテクニック

主催：日本化学会 コロイドおよび界面化学部会
日時：平成29年11月1日（水）、2日（木）会場：連合会館（東京都千代田区神田駿河台3-2-11）【趣旨】近年、ナノからミクロンオーダーの微粒子・液滴を含むコロイド分散体が日々開発されていますが、その一方で、分散性や分散安定性の評価あるいは分散制御において、系が複雑であるが故に発生する課題も山積しつつあります。特に濃厚分散系の分散・凝集状態のハンドリングにおいては、その解析やトラブルシューティングが研究者・技術者にとって悩みの種となっています。近年では、関連業界も拡大し、化粧品・トイレタリー製品や食品、塗料等は勿論のこと、ファインケミカルや電池、有機ＥＬ等のエレクトロニクス関連分野においても、分散性制御と評価が必須のスキルとなってきています。このような状況下、現場の研究者・技術者の方々からは、「何処へ行けば必要な情報やノウハウを入手できるのか」という質問を度々受けますが、そんな方々のために、分散・凝集に関連する様々な分野と技術に関する講演をできる限り網羅した、本講座「分散・凝集のすべて」を企画しました。初学者の方からエキスパートの方まで様々な分野とレベルの皆様のために豪華講師陣をお招きしています。本年は枠組みを変え、本分野を開拓した往年の先生方にもご講演いただき、より「分散・凝集」の核心に迫る布陣となりました。この分野の研究・技術開発等でお困りの皆様の御参加を、心よりお待ち申し上げます。

プログラム １１月１日（水）【１A：分散・凝集技術の即戦講座】
9:30～10:00

イントロダクション：分散凝集の理論と実際 評価と理解のための解析手法の使い方
武田コロイドテクノ・コンサルティング㈱ 武田 真一 先生

10:00～10:50

実用濃厚スラリーでの分散設計 ～分散安定性とぬれの考え方
小林分散技研 小林 敏勝 先生

11:00～12:00【特別講演】分散・凝集をゼータ電位及びDLVO理論により解釈すること ～その理論構築と実証～
東京理科大学名誉教授 大島 広行 先生＊＊＊ 昼休み・質問コーナー ＊＊＊13:00～13:50 粒子分散および表面処理の基本的な考え方とその具体例

福井技術士事務所 福井 寛 先生
14:00～14:50

新しい乳化系をどうやって開発するか㈱コスモステクニカルセンター 鈴木 敏幸 先生

15:00～15:50

正しいですか？分散剤の選び方 ～粉体の性状と分散剤の選定方法～
キレスト㈱ 成見 和也 先生

16:00～16:50

分散・凝集系のレオロジー －その基礎と粒子間相互作用及び高分子の役割―

17:00～17:50【特別講演】表面ナノ構造の微粒子・ナノ粒子のマクロ挙動への影響

DIC㈱ 堀米 操 先生
京都大学名誉教授 東谷 公 先生＊＊＊ 終了後 ・ 質問コーナー ＊＊＊１１月２日（木） AM （聴講を希望される講演を申し込み時に選択してください。）【２Cコース：分散凝集のダイナミクスとシミュレーション】【２Bコース：評価とその実際】
9:00～9:50

わかって使おう～動的光散乱法による粒径計測の勘どころ～

9:00～9:50

コロイド粒子の帯電と凝集速度－急速凝集と緩慢凝集―
筑波大学 小林 幹佳 先生

産業技術総合研究所 高橋 かより 先生
10:00～10:50 【特別講演】複合小角散乱法による微粒子分散系の解析

10:00～10:50

Hansen溶解度パラメーターを用いた分散性・相溶性の評価
関西大学 山本 秀樹 先生

京都大学名誉教授 橋本 竹治 先生
11:00～11:50

モデル分散系のレオロジー

11:00～11:50

東京農工大学 四方 俊幸 先生【特別講演】コロイド粒子の凝集のシミュレーション～レーザー走査共焦点顕微鏡による観察結果との比較～
東京大学 田中 肇 先生

１１月２日（木） PM （２D, ２Eの何れかのコースをお選び下さい。）【２Dコース：応用セッション：ナノ粒子合成と分散（電子材料、ﾌｧｲﾝｹﾐｶﾙ）】
13:00～13:50【特別講演】ナノ粒子の単分散化とそのサイズ制御法の背景にある思想について【２Eコース：化粧品等の日用品と医薬の分散】
13:00～13:50㈱資生堂 那須 昭夫 先生

東北大学名誉教授 杉本 忠夫 先生
14:00～14:50 ナノ粒子のサイズ・形態制御液相合成と14:00～14:50

15:00～15:50

15:00～15:50

金属ナノ粒子・微粒子の電子部品部材への応用展開
北海道大学 米澤 徹 先生

16:00～16:50

ナノカーボンとその応用～カーボンナノチューブからカーボンナノブラシまで～
日本電気㈱ 弓削 亮太 先生

17:00～17:50【特別講演】高機能デバイス応用を目的としたナノ粒子の界面設計による分散制御

化粧品製剤における界面制御と乳化
千葉科学技術大学 山下 裕司 先生

機能性材料への展開
東北大学 蟹江 澄志 先生

化粧品用微粒子粉体の定量的な分散性評価

50 μ mクラス医薬品微粒子のコーティング－材料・処方設計による凝集制御
神戸学院大学 市川 秀喜 先生

16:00～16:50

界面活性剤を使用しなくても乳化はできる！
信州大学 酒井 俊郎 先生

17:00～17:50 中性子・放射光Ｘ線による界面活性剤や乳化分散系の構造解析

花王㈱ 久米卓志先生

東京農工大学 神谷秀博 先生＊（神谷先生のご都合により、同内容で岡田洋平先生がご講演される場合があります。あらかじめ留意下さい。）【参加費】
部会員30,000 円、日本化学会会員35,000 円、協賛学会員35,000円、非会員40,000 円、学生（部会員） 8,000 円、学生（非会員） 10,000 円※ご勤務先が法人部会員の場合は部会員、日本化学会法人会員の場合は日本化学会会員、協賛学会法人会員の場合は協賛学会員扱いとなります。
※協賛学会はウェブサイトよりご確認下さい。
【お申込方法】参加ご希望の方は、申込みフォームよりお申込み下さい。
URL：https://goo.gl/WjhBtM【参加費のお支払い】
銀行/郵便局を通じての送金をお願い致します。
三菱東京UFJ 銀行 神保町支店 普通1376673
三井住友銀行 神田支店 普通0309133
みずほ銀行 神田支店 普通1073505
郵便振替口座00170-0-6058
口座名義はいずれも公益社団法人 日本化学会 シャ）ニホンカガクカイです。
【お問い合わせ】
日本化学会 コロイドおよび界面化学部会
E-mail dcsc@chemistry.or.jp ／ 電話03-3292-6163

講演概要
１１月１日（水） 【１A：分散・凝集技術の即戦講座】
イントロダクション： 分散凝集の理論と実際評価と理解のための解析手法の使い方
武田コロイドテクノ・コンサルティング㈱ 武田 真一 先生
分散凝集に関する評価法の基本的な考え方である「分散性」、「分散安定性」の定義や評評価法を紹介したあと、実用材料に対する具体的な評価と理解の仕方の一例を示す。
実用濃厚スラリーでの分散設計 ～分散安定性とぬれの考え方
小林分散技研 小林 敏勝 先生
塗料・インク・セラミックスラリー・導電ペーストなどの実用的な濃厚粒子分散系では、高粒子濃度、大きなハマカー定数、異種電荷粒子の共存、夾雑イオンの存在などの理由により、高分子吸着による分散安定化が重要である。このための高分子と粒子との親和性の考え方や評価方法、分散剤分子設計について概説する。また、非極性粒子の水性系での分散では、水性媒体に対するぬれの確保が重要であり、このための着眼点を示す。
【特別講演】分散・凝集をゼータ電位及びDLVO理論により解釈すること～その理論構築と実証～東京理科大学名誉教授 大島 広行 先生 先生
疎液性粒子を対象とするDLVO理論では、粒子分散系は準安定状態にあり、粒子の凝集は不可逆過程とみなされる。二つの粒子間のファンデルワールス引力と静電斥力をもとにポテンシャル曲線を描き、分散系の安定性を議論する。ここで、ハマカー定数（凝集促進因子）とゼータ電位(分散促進因子)の値が必要になる。本講演ではゼータ電位の役割を中心にDLVO理論について解説する。
粒子分散および表面処理の基本的な考え方とその具体例
福井技術士事務所 福井 寛 先生
産業界では粒子を単独で用いるより水、油、エマルションまたは樹脂などの他成分と混合して利用する場合が多く、粒子分散は重要な技術となっている。また、あるがままの粒子では表面で吸着や触媒反応などが起って混合系に悪影響を与える場合がある。このよ
うな場合には粒子の表面処理が必要となる。本講演では粒子にとって重要な粒子分散と表面処理の基本的な考え方と具体例について述べる。
１１月２日（木） AM【２Bコース：評価とその実際】わかって使おう ～動的光散乱法による粒径計測の勘どころ～
産業技術総合研究所 高橋 かより 先生
微粒子の粒径を求める測定手法として、動的光散乱法は、その他の電子顕微鏡法などに比べれば安くて簡便な方法である。一方で、散乱理論はわかりにくく、不当な測定値に悩まされ続けるユーザーも少なくない。手軽に答えが出て来てしまう動的光散乱法に惑わされず、かしこく使いこなすために必要な、静的および動的光散乱法の勘どころを押さえよう。
【特別講演】複合小角散乱法による微粒子分散系の解析
京都大学名誉教授 橋本 竹治 先生
Ｘ線超小角散乱・小角散乱・広角散乱、中性子超小角散乱・小角散乱を同一試料に対して複合して適用することにより、試料内部に存在する0.1 nmから数10 mmにわたるソフトマ
ターの内部構造、内部構造形成機構の神秘を探究することが出来る。その原理・方法・応用について概説する。
モデル分散系のレオロジー
東京農工大学 四方 俊幸 先生
分散粒子が球形で粒径がそろっただけでなく、粒子間には剛体反発以外の（引力や斥力の）相互作用をもたない粒子分散系をモデル分散系と呼ぶ。モデル分散系は、分散粒子と分散媒の屈折率を近づけることで実現できる。このモデル分散系の呈する粘弾性挙動が、分散粒子のブラウン運動の速さに関連付けて系統的に理解できることを解説する。

新しい乳化系をどうやって開発するか㈱コスモステクニカルセンター 鈴木 敏幸 先生
乳化系の設計は、化粧品・医薬品など実用分野において機能・特性発現の基本となる。有効な乳化系を開発するための基礎として、『同一の組成でありながら、調製手順により乳化状態や安定性が全く異なる理由』、『微細で均一な乳化粒子の生成に欠かせない基本的な考え方とその解析手法』を理解していただいた後、界面活性剤/両親媒性物質がつくる液晶、αゲルなどの分子集合体を利用したエマルションの調製・安定化、実用系における機能賦与の応用事例について解説を行う。
正しいですか？分散剤の選び方 ～粉体の性状と分散剤の選定方法～
キレスト㈱ 成見 和也 先生
粉体はその製造工程中で粉体表面に吸着した水分やガスによって凝集している。この凝集を如何に解きほぐすか、そして解きほぐした状態を如何に安定化するか。その方法論として分散の三要素（ぬれ、解きほぐし、安定化）という考え方がある。このセミナーでは分散の三要素、それらを理解するための界面活性剤の基礎知識、及びそれらの知識を応用し適切な分散剤を選定する簡易方法につき説明する。
分散・凝集系のレオロジー －その基礎と粒子間相互作用及び高分子の役割―
DIC㈱ 堀米 操 先生
レオロジー測定の基礎を簡単に紹介した後、分散系のレオロジーを粒子間相互作用が反発力支配（コロイド結晶）、剛体球型（理想懸濁液）、引力支配（凝集系）に分けてこれらの特徴的な挙動について紹介する。併せて、会合性高分子が粒子の分散・凝集に与える例について具体例を基に紹介する。
【特別講演】表面ナノ構造の微粒子・ナノ粒子のマクロ挙動への影響
京都大学名誉教授 東谷 公 先生
粒子表面に吸着した水分子、イオン、水和イオン、ナノバブルが、微粒子・ナノ粒子のマクロ挙動である付着・脱着、凝集・分散、摩擦・摩耗にどのように影響するかを、工学的な側面を中心に解説する。
【２Cコース：分散凝集のダイナミクスとシミュレーション】
コロイド粒子の帯電と凝集速度 －急速凝集と緩慢凝集―
筑波大学 小林 幹佳 先生
静電的に安定化されたコロイド懸濁液に電解質を加えるとコロイド粒子は凝集する．凝集過程を記述する際に基本となる凝集速度理論とDLVO理論，これらの理論の適用において必要となる粒子の帯電状態を評価する方法を紹介する．同時に，実験結果との比較に基づいて理論モデルの妥当性について議論する．
Hansen溶解度パラメーターを用いた分散性・相溶性の評価
関西大学 山本 秀樹 先生
Hansen溶解度パラメータは高分子-溶媒間、高分子-高分子間などの相溶性評価、ナノ粒子・微粒子の溶媒中での凝集・分散性評価などに広く用いられています。講演では、微粒子・ナノ粒子表面のHSP値の測定手法であるHansen溶解球法および界面活性剤のHSP値（2球）についても解説いたします。
【特別講演】コロイド粒子の凝集のシミュレーション～レーザー走査共焦点顕微鏡による観察結果との比較～
東京大学 田中 肇 先生
コロイド分散系は文字通り、固体微粒子（または液体微粒子）が液体に分散した系である。
このようなコロイド分散系の動的挙動の基礎的理解は、これらの系の示すさまざまな構造形成のダイナミクス、レオロジー的挙動を理解、予測する上で極めて重要である。コロイド分散系においてはコロイド粒子の運動は流体の運動と動的に結合するわけであるが、この流体力学的相互作用は本質的に動的な多体的効果であるため解析的取り扱いは極めて難しい。
そのため、この問題は数値シミュレーションを主な手段として研究されてきた。我々は固体であるコロイド粒子を高い粘性を持つ変形しない液体粒子として扱い、分散媒との粘性率比が無限大になった極限がコロイド分散系に対応するという考えをもとに、「流体粒子ダイナミクス法−Fluid Particle Dynamics (FPD) method−」を考案した。ここでは、コロイド分散系の相分離・ゲル化に焦点を当て、ＦＰＤ法によるシミュレーションと共焦点レーザ顕微鏡による実時間3次元観察との比較を通して、コロイド分散系において一見脇役に見える“流体”が、動的な現象においては実は主役となり得るということを示せればと思う。

１１月２日（木） PM 【２Dコース：応用セッション/ナノ粒子合成と分散（電子材料、ﾌｧｲﾝｹﾐｶﾙ）】 【２Eコース：応用セッション/化粧品等の日用品と医薬の分散】【特別講演】ナノ粒子の単分散化とそのサイズ制御法の背景にある思想について化粧品用微粒子粉体の定量的な分散性評価
東北大学名誉教授 杉本 忠夫 先生㈱資生堂 那須 昭夫 先生
ナノ粒子等の機能性粒子の機能は個々の粒子サイズと形状に大きく依存する。それ故、粉体の油剤中への分散性の評価は、経験的・定性的なものが多い。特に化粧品用の紫外ナノ粒子の集合体のサイズと形状を均一にすることは、粒子系としての機能を最大限に引 線散乱剤などの微粒子は、顕微鏡による観察すらもできない。そこで本セミナーでは、化粧品き出す上で極めて重要である。その上で、その平均サイズを目的に合ったものに自由に制 用微粒子の油剤への分散性を定量的に明らかにする手法について解説する。さらに、制御さ御することが要求される。本講演ではこのようにサイズと形状の均一度の非常に高い単分 れた微粒子分散系がもたらした新たな化粧品製剤に関する応用事例についても述べる。
散ナノ粒子の合成とその平均サイズの制御技術の背景にある基礎理念を実例に照らしな化粧品製剤における界面制御と乳化がら系統的に説明する。
千葉科学技術大学 山下 裕司 先生
ナノ粒子のサイズ・形態制御液相合成と機能性材料への展開“エマルションの安定性”は“界面の安定性”に帰結され、界面をどのようにコントロールする
東北大学 蟹江 澄志 先生
無機ナノ粒子のサイズ・形態制御は，量子サイズ効果の発現のみならず，ナノ粒子の特 かが乳化技術の鍵となる。本講演では、エマルションの安定性に関わる理論や影響因子につ異面の露出に由来した機能の発現に繋がる。本講演では，超濃厚な液相条件でのナノ粒 いて概説し、機能性界面制御剤（Active Interfacial Modifier: AIM）をはじめ様々な界面制御方子の精密なサイズ・形態制御合成法について概説するとともに，光触媒，非鉛圧電材料， 法と最近のエマルション研究を紹介する。
透明導電性ナノインク，磁気粘性流体，および有機無機ハイブリッド材料など，様々な機50 μ mクラス医薬品微粒子のコーティング －材料・処方設計による凝集制御
能性材料へと展開した例について紹介する。
神戸学院大学 市川 秀喜 先生
金属ナノ粒子・微粒子の電子部品部材への応用展開
口腔内崩壊錠やドライシロップのような易服用性製剤へ放出制御等の機能を賦与するため
北海道大学 米澤 徹 先生に100μm以下の微粒子へのコーティングニーズが高まっている。従来から汎用される湿式ス
金属微粒子をインク・ペースト化して印刷したあと焼結し、電極、配線、ダイボンディングに利用する研究が盛んに行われている。このためには、金属微粒子を以下に保護し、分 プレープロセスでは生産効率と品質の再現性に難点があり，特に粒子間凝集の防止が重要な鍵となるがその達成は容易ではない。本講では，凝集制御のための材料・処方の考え方を散媒を適切に選択して、うまくエネルギーをあまりかけずに分散させ、そのポットライフを長解説し，粒子構造設計による機能化や乾式プロセスの検討事例についても紹介する。
く保つことが必要となる。本講義では、特に電子部品部材に期待される銅微粒子の耐酸化性の強化と分散安定化の双方を可能とする手法について我々の研究成果を述べたのち、界面活性剤を使用しなくても乳化はできる！
粒子の均一な再分散、ペースト・インク化のための条件設定について解説する。さらには、信州大学 酒井 俊郎 先生
その焼結挙動のその場観察にも触れ、こうした研究開発の全体を俯瞰する。
我々は、エマルションの分散安定化機構の解明を目指して、従来、乳化に使用されている乳ナノカーボンとその応用 ～カーボンナノチューブからカーボンナノブラシまで～化剤（界面活性剤など）を使用せず、油と水のみから構成されたエマルションの分散安定性に日本電気㈱ 弓削 亮太 先生 ついて検討してきた。本講演では、乳化剤（界面活性剤など）を一切使用しない油と水のみかカーボンナノチューブ、カーボンナノホーン集合体等のナノカーボンは、優れた特性を有 ら構成された水中油滴型（O/W）エマルション、油中水滴型（W/O）エマルションの界面化学的するためセンサーやエネルギーデバイス等への応用が期待されている。近年、我々は、 特性や長期分散安定化機構について紹介する。
カーボンナノブラシという新しいナノカーボンを発見した。この材料は、高導電性、高分散性、高比表面積を持つナノカーボン材料である。本講演では、NECのナノカーボン技術に 中性子・放射光Ｘ線による界面活性剤や乳化分散系の構造解析ついて紹介する。
花王㈱ 久米 卓志 先生
化粧品や香粧品、日用品の製剤の開発において、製剤の物性や機能を正しく理解するため【特別講演】高機能デバイス応用を目的としたナノ粒子の界面設計による分散制御
東京農工大学 神谷秀博 先生 には製剤のミクロな内部構造を把握することが重要である。今回は、最先端の放射光Ｘ線や無機系機能性ナノ粒子を原料としたナノデバイス製造を目的とした、有機合成反応により 中性子施設（SPring-8・J-PARC等）を利用した化粧品製剤（エマルション）などの構造解析、およ分子設計した界面活性剤による粒子と溶媒やマトリックス素材との界面構造の設計による びそれらの製剤の機能が発現する場である生体（皮膚や毛髪）の内部構造の解析といった事例の紹介をする。
凝集・分散挙動の制御法の課題と事例を紹介する。