科學研究 - 日本開發出無需使用溶劑即可清除的塗料

日本國立研究開發法人產業技術綜合研究所（以下簡稱「產綜研」）的功能化學研究部門智慧型材料組的主任研究員山本貴廣，與TAT公司共同開發出了無需使用溶劑即可清除乾淨的新型塗料製作技術（圖1）。

研究團隊將液晶成分均勻混合入丙烯酸樹脂、氨酯樹脂等材料中開發出了新型樹脂。當用特定波長的近紫外光照射後，原本均勻混合的液晶成分會發生超分子結構變化，從而從樹脂中分離出來。將該技術應用於塗料的話，透過近紫外光照射即可讓液晶成分發生相分離，大大降低塗料的粘附性而輕鬆剝離。另外，研究團隊還提高了新塗料的硬度並透明化，方便用作甲油膠。

不使用有機溶劑的話就難以清除塗料是長期以來一直存在的業界困擾。此次開發的技術可以直接解決這類問題。用作甲油膠時，無需使用大量有機溶劑即可輕鬆去除，從而提高安全，保存了美甲者和美甲師的健康。

圖1：無需使用溶劑即可清除的塗料原理概要

產綜研開發的光控制材料成功解決了應用於甲油膠時遇到的問題。以往的樹脂液晶摻合物料質地柔軟、硬度不足（作爲硬度指標的儲存模數約爲10⁴ Pa），無法用作甲油膠。此次，研究團隊採用了含有光聚合成分的樹脂原料，嘗試透過光聚合和光固化導入交聯結構的方式來提高樹脂硬度。當用可見光（波長=405nm）照射3分鐘後，成功使樹脂原料與液晶的混合物固化，儲存模數提高了1千倍左右（10＾7Pa）（圖2）。

圖2：光固化引起的儲存模數變化及與以往的混合物硬度比較

接下來是混合物的無色化問題。由於液晶成分中含偶氮基苯化合物，因此以往的樹脂液晶混合物母體呈橙色。但爲了用作甲油膠時可以賦予不同的顏色，需要做成無色透明的。因此，研究團隊開發出了偶氮基苯化合物被更換掉的新液晶成分，最終實施了原料的無色化。

研究團隊以光學特性和熱學特性爲指標，檢測了幾十種液晶成分，最終成功確定了無色透明的混合物組成（圖3①）。當用近紫外光（波長=365nm）向這種混合物照射10分鐘後，液晶成分的超分子結構發生變化，與樹脂相分離而變渾濁（圖3②）。變渾濁後，混合物對基材（鋁）的粘附性降至照射前的十分之一（圖3）。測量混合物的儲存模數時，要加大施加於混合物的剪切線應力使其從鋁製測量夾具上脫落。根據此時的剪切線應力可以推算出相對粘附性的大小。

圖3：簡易評價粘附性變化的結果

利用此次技術開發的新工藝，無需使用溶劑即可輕鬆去除甲油膠（圖4）。首先，把以新開發的混合物爲基質的凝膠塗到指甲上（圖4①）；然後用405nm波長的可見光照射固化（圖4②）；去除甲油膠時，用365nm波長近紫外光（=）照射進行相分離（圖4③），從而降低甲油膠與指甲的粘附性輕鬆剝離（圖4④）。可見光和近紫外光已經在美甲領域廣泛應用，所以該工藝可以直接使用現有的美甲光療燈。隨着此次新技術進一步完善和推廣，有望實施完全避免溶劑的甲油膠清除法，確保美甲者和美甲師的健康和安全。