高機能・ライフサイエンス・原料・素材 – ページ 190

NIMSなど　低価格、高性能の熱電変換材料を開発

物質・材料研究機構（NIMS） , 産業技術総合研究所（産総研） , 高効率の熱電材料 , 低熱伝導率 , 高電荷移動度

2021年5月25日

　物質・材料研究機構（NIMS）と産業技術総合研究所（産総研）はこのほど、希少元素を含まず低熱伝導率と高電荷移動度を両立した高効率の熱電材料の開発に成功した。低価格の熱電モジュールの実用化と普及に道を拓き、省エネ効果に加え、Society5.0の実現に必要な無数のセンサーの自立電源やモバイル発電機など幅広い分野での応用が期待される。

　一次エネルギーの多くは熱として排出され、その約90％は320℃以下の低温域だ。廃熱を電気に変換する熱電変換材料の効率には、熱伝導率を低く、電気伝導率を高くする必要があるが、電気伝導率が高いと熱伝導率も高くなる。Bi2Te3系が低温域で最高の熱電変換効率を示すが、主成分のTeが希少元素であることが普及を妨げている。

　今回、n型Mg3Sb2系材料に微量の銅原子を添加することで、熱伝導率低減と電気伝導率向上を両立できた。原子間隙に入った銅原子が熱伝導を司るフォノンの速度を低減し、熱伝導率を低減。また、粒界に入った銅原子が電子の散乱を抑え、高電荷移動度を向上。これにより、ジュール発熱によるエネルギー損失を抑え利用熱の散逸を抑止し、熱伝導率の低い多結晶体でありながら単結晶材料並みの電気伝導率、すなわち高熱伝導率を実現した。

　同様に高性能化したp型材料と組み合わせて熱電モジュールを作製。室温と320℃の温度差での熱電変換効率は、最高性能のBi2Te3系材料に匹敵する7.3％を示した。この材料の理論効率は約11％であり、さらなる高効率化も見込まれる。また、今回発見したフォノン散乱効果や粒界制御効果は、他の熱電材料の高性能化へ活用することも期待される。

　なお本研究は、科学技術振興機構（JST）未来社会創造事業大規模プロジェクト型技術テーマ「センサ用独立電源として活用可能な革新的熱電変換技術」の支援を受けて実施された。今後、低価格で広範囲に適用可能な熱電モジュールの実用化を進めるとともに、他の温度域にも活用できる高性能熱電材料の研究開発も引き続き推進していく。

三洋化成　全樹脂LIBが国連勧告輸送認証を取得

三洋化成 , 全樹脂電池 , APB , 次世代型リチウムイオン電池（LIB）

2021年5月25日

　三洋化成はこのほど、次世代型リチウムイオン電池（LIB）「全樹脂電池」の開発を行う子会社APB（東京都千代田区）が輸送時の安全維持試験「UN38.3」の認証を取得したと発表した。約400mm×400mm×1.2mmの大型セル40枚を積層した大型全樹脂電池モジュール（約3kWh、約15kg、約400mm×400mm×50mm）での認証取得だ。

　APB社は全樹脂電池（APB）の製造・販売を行うスタートアップ企業。全樹脂電池は両社が共同開発したバイポーラ積層型のLIBで、電極は樹脂集電体に三洋化成開発の樹脂を被覆した活物質を塗布したもの。この独自の製造プロセスは従来プロセスより短く、製造コストとリードタイムを削減でき、これまでにない高い異常時信頼性とエネルギー密度を実現した。バイポーラ積層型は部品点数が少なく樹脂製電極は厚膜化も容易なため、セルの大型化が可能で、形状の自由度が高いことも特長だ。

　UN38.3試験をクリアしたことで、ターゲットである海外定置用途に向けた航空輸送が可能となった。今回の認証取得を受けて、定置およびモビリティ用途向け蓄電池システムへの展開を進めていく。

大陽日酸　米政府系研究機関にMOCVD装置が採用

大陽日酸 , サンディア・ナショナル・ラボラトリーズ , MOCVD装置

2021年5月25日

　大陽日酸はこのほど、米国の政府系研究機関であるサンディア・ナショナル・ラボラトリーズに、2台目となるMOCVD装置を納入することが決定したと発表した。

　米国エネルギー省傘下にある同研究機関は、国家の安全保障やエネルギー、環境技術、経済競争力に関するR&Dを担当する機関であり、ガリウムナイトライド系の化合物半導体研究に関しては世界でも最高レベルにある。

　今回、同研究機関が2014年に続いて2台目となる同社のMOCVD「SR-4000HT」の採用を決定した。この装置はパワーエレクトロニクスおよびUVオプトエレクトロニクスのデバイス開発促進に必須となる高品質なアルミニウムガリウムナイトライド（AlGaN）やアルミニウムナイトライド（AIN）の製造に用いられる。同研究機関に再度採用されたことは、同社のMOCVD装置が高度で安定した性能をもつことが評価されたことによるもの。

　同社は、同研究機関の先進的な技術開発を今後も継続的に支援することで、MOCVDの優位性をさらに高めていく。

花王　再利用で新事業、廃PET利用の舗装改質剤を展開

花王 , 廃PET , アスファルト改質剤 , ニュートラック5000

2021年5月24日

　花王は、豊かな生活文化の実現と社会のサステナビリティへの貢献を目指し、社会インフラ構築に寄与する研究開発に取り組んでいる。その一環として、再利用により新事業を創造する〝ポジティブリサイクル〟の実現に向け、廃PET（廃棄処分されるポリエチレンテレフタレート素材）を原料の一部に使用したアスファルト改質剤「ニュートラック5000」を開発し、昨年12月から展開を始めた。

　同製品は、舗装に対してわずか1％配合することで舗装の耐久性を約5倍に向上させるもので、同社の実験では、配合したアスファルト舗装の強度が増すために、舗装からの粉塵の発生を80％抑える効果も確認している。

　今年1月、ウエルシア薬局が運営する新店舗ウエルシア藤沢用田店（神奈川県藤沢市）の駐車場舗装に初採用され、3月には、自治体として初めて静岡県磐田市への採用が決まり、市道舗装に使われた。同市道は大型トラックの通行量が多く舗装の劣化が顕著だったが、今回「ニュートラック5000」のアスファルト改質効果により舗装の耐久性、耐油性、耐水性が向上することで、修繕回数の低減と舗装ライフサイクルコストの削減が期待されている。

　花王と磐田市は、改修した道路の経年変化を確認しつつ、市内の道路への採用を継続的に進めていく予定だ。近い将来予測されている全自動運転時代では車輪が同じところを通るため、アスファルト舗装の劣化速度が早まると考えられており、今以上に道路の高耐久性が求められてくる。

　同社は今後、この技術をグローバルに展開していくとともに、ヒトへの安心・安全の提供と豊かな持続的社会の実現に向けた取り組みを推進していく考えだ。

三井化学　丹青社と協業開始、感性価値高めフィルム開発

ウインドウフィルム , ポジカフィルム , 三井化学・研究開発本部長の柴田真吾常務執行役員 , 丹青社・企画開発センター企画部の菅波紀宏部長 , 三井化学 , 丹青社 , ポリエステルベース

2021年5月24日

　三井化学はこのほど、丹青社との協業により、フィルム越しに見える景色を自然な見え方ながら色鮮やかに見せるポリエステルベースのウインドウフィルム「ポジカフィルム」を開発したと発表した。両社は、より豊かな空間体験の提供を目的に協業を開始。三井化学の最先端テクノロジーと丹青社の空間づくりのノウハウを組み合わせることで、感性に着目した共同開発を推進している。

『ポジカフィルム』による視覚効果(イメージ写真) — 「ポジカフィルム」による視覚効果(イメージ写真)

　第1弾は、三井化学がメガネレンズ材料分野で培った、より良い視界を追求する「くっきり色素」技術により同製品を開発した。同技術は、可視光の黄色領域を特定の割合で選択的にカットするため、彩度が向上し、黄ばみのない白さを引き立たせる。「ポジカフィルム」を窓に貼ると、青空や海、緑の木々や赤い花などの色を濃く鮮やかに感じたり、青空に浮かんだ雲の白さをより白く感じたりするほか、肌色を血色よく見せる効果などが現れる。

　今後は、リゾートホテルやブライダル施設の窓ガラス、博物館のショーケース、店舗・商業施設のショーウインドウ、オフィスの窓ガラスや照明などへの展開を見込む。三井化学・研究開発本部長の柴田真吾常務執行役員は、「当社グループには多くの素材や技術があるが、これからは機能的価値の追求だけではなく、それらがいかに人々にとっての良い生活やライフスタイルの提供につながるかを提案していくことが重要だ」と話す。

　今回の協業では、三井化学の特定波長カット技術を感性価値に高めた。これを皮切りに「研究開発からスピード感をもって事業開発に繋げていく事例を数多く輩出していきたい」（柴田常務）と協業に期待感を寄せた。

　また、丹青社・企画開発センター企画部の菅波紀宏部長は、三井化学の最先端の化学・素材の力と、丹青社の「こころを動かす空間」づくりの共創を強調する。両社の協業を通じ、利用者の五感に訴えかける新たな体験価値の創出を目指していく考えだ。

　なお、「ポジカフィルム」は、三井化学の100％子会社、三井化学ファインが今年9月からの販売を予定する。

DICプラスチック　折りたたみ型防災用ヘルメットを新発売

DICプラスチック , 防災 , ヘルメット , IZANO（イザノ）2 , DIC

2021年5月24日

　DICの子会社であるDICプラスチックは21日、防災の様々なシーンで活用できるヘルメット「IZANO（イザノ）2」を6月3日から販売開始すると発表した。発売後1年間で7億円の売上を目指す。

　初代「イザノ」は、東日本大震災を契機として企画をスタート。長年、産業用ヘルメットを手掛けてきた同社は、「ヘルメットらしい外観」、「現場でも使える保護性能」、「誰でも簡単に使える」をコンセプトに据え、性能と美しさを両立し2013年に上市。翌年にはグッドデザイン賞も受賞し、累計100万個以上を販売した。

　その間、類似コンセプトの競合製品が登場しているが、新開発の「イザノ2」ではそれらを凌駕するスペックを具現化。収納性をより高めることで現場での使い勝手が向上するとともに、子供サイズにも対応し、より多くの人の安心・安全に寄与する製品へと進化した。特長として、折りたたみ時の厚み63㎜（従来品比23％減）、ヘルメットの内装部品交換が可能、子供から大人まで幅広いサイズ調整が可能、などが挙げられる。

ランクセス　PA6が新型の自動車用オイルパンに採用

ランクセス , 高性能プラスチック , デュレタンBKV35H2.0 , 自動車メーカー , 車両

2021年5月21日

　ランクセスはこのほど、高性能プラスチック「デュレタンBKV35H2.0」（ポリアミド6）が、独IBSフィルトラン社開発の自動車用プラスチック製トランスミッションオイルパンに採用されたと発表した。この最新式オートマチックトランスミッションは、様々な自動車メーカーの車両への導入が進められている。

　ポリアミド（PA）は、トランスミッションオイルパンの軽量化、コスト削減につながる機能統合、デザインの自由度など、従来の鋼板やダイカストアルミニウムと比べて多くの利点をもつ。特にPA66は大型射出成形部品の量産に広く使用される。しかしPA66はここ3年間あまり、主原料のアジポニトリル不足のために時折価格が高騰し、十分な量を確保できない場合もある。

　PA6は性能プロファイルが近く、有望な代替候補。今回PA6が採用された理由は、性能（耐熱性、耐油性、堅牢性、表面品質）と価格だ。ガラス短繊維強化（35重量％）PA6の耐油・耐熱性を、様々なトランスミッションオイルで150℃耐久性テストで評価した。経年変化は同等のPA66と同じで、耐衝撃性と破断伸度は若干優れるため飛び石にも対応できる。表面特性も優れておりガスケットの効果性は高い。収縮も少ないため反りが少なく、溶着性も良好で確実な耐圧性能が得られる。トラック用オイルパンやシリンダーヘッドカバーの量産や開発も増加している。

　ランクセスはオイル循環経路用の製品も拡充し、廃ガラスから製造した再生ガラス繊維を各々30、35、60重量％含有した製品が加わった。これらはリサイクル材料の含有率によるISO準拠の「ecoloop」認証を取った。また、XTSシリーズは長期熱抵抗性（230℃まで可）に優れ、触媒コンバーターの近くに設置されたトランスミッションのオイルパンにも、デフレクタープレート無しで使用できる。

　なお、今回のオイルパン開発には、HiAntエンジニアリングサービスを通じた包括的サポートを行い、飛び石などのトランスミッションオイルパンへの重大な負荷事例のシミュレーションや完成品を使った試験検査などを提供した。

ブリヂストン　匠の技を伝えるDXシステムを開発

ブリヂストン , ノビテック , モノづくり領域 , 航空機用タイヤ , 建設・鉱山車両用タイヤ , 匠の技

2021年5月21日

　ブリヂストンはこのほど、ノビテック（東京都渋谷区）と共同で航空機用タイヤや建設・鉱山車両用タイヤの「モノづくり領域」で、匠の技を伝えるシステムを開発したと発表した。タイヤの成型作業に必要な暗黙知をデジタルで形式知化・定量化し、熟練技能員の匠の技を確実かつ効率的に伝承する。既に久留米工場（航空機用タイヤ生産）と北九州工場（建設・鉱山車両用タイヤ生産）に本格導入し、タイ工場（航空機用タイヤ生産）にも今年上期中に展開する予定だ。

　現場の匠達による膨大なデータや経験が支える「ゴムを極める（見る・解く・操る）」技術とデジタルを融合し、より大きなデータで、より早く、より容易に、より正確に「断トツ商品」「断トツソリューション」に繋げるために、市場・顧客情報をエンジニアリングチェーンに繋ぐ市場・顧客接点と、技術イノベーションを進める「素材開発～製品開発～モノづくり」全体で、DXに取り組んでいる。

　航空機用と建設・鉱山車両用のタイヤには過酷な使用環境に耐える高品質・高性能が求められ、メーカーの総合的で高度な技術力が反映される。構成部材が多く、成型工程の作業ステップ数は乗用車用タイヤの15倍以上で、高度な熟練スキルが必要。成型作業の不具合は製品不良に直結するため、技術の伝承がグローバル供給体制の構築の課題となる。

　今回開発した技能伝承システムは、作業の動きをモーションカメラや慣性・圧力センサーで計測し、新人と熟練技能員の差を作業ステップ毎に可視化・評価する。弱点を繰り返し訓練することで、効率的に技能を習得できる。熟練スキルを標準化することで、高品質な商品を安定供給できる。

　同社は独自のソリューション事業を進め、航空機ソリューションではタイヤ摩耗予測技術による航空機整備作業の効率化や生産・使用段階のCO2排出量削減に、鉱山ソリューションではタイヤの温度・空気圧データと車両の位置・速度データの統合・分析による車両の運搬効率や資源生産性の向上、鉱山オペレーションの最適化などに貢献している。

　今後もタイヤ・ゴムの知見と様々なパートナーの知見を融合し、技術を伝承しながらイノベーションを加速させ、社会価値・顧客価値を共創していく考えだ。

帝人　PPS使用のテープ状炭素繊維プリプレグを開発

炭素繊維プリプレグ「テナックス TPUD」 , ポリフェニレンサルファイド（PPS）樹脂 , テープ状の炭素繊維プリプレグ , 帝人 , テイジン・カーボン・ヨーロッパ社

2021年5月21日

　帝人はこのほど、欧州で炭素繊維事業を展開するドイツのテイジン・カーボン・ヨーロッパ社が、一方向性の炭素繊維プリプレグ「テナックス TPUD」の新製品として、母材にポリフェニレンサルファイド（PPS）樹脂を使用した、テープ状の炭素繊維プリプレグを開発したと発表した。

　今回の開発品は、既に市場展開しているポリエーテルエーテルケトン（PEEK）樹脂やポリアリールエーテルケトン（PAEK）樹脂を使用した製品と同様に、耐薬品性、耐熱性、リサイクル性、低吸水性、寸法安定性、高温下での耐クリープ性および短時間成形や室温での貯蔵、出荷を可能にするなどの特性を備えながら、これまでの製品よりも低い温度での成形が可能という特長がある。

　これによりPPS樹脂を使用した炭素繊維プリプレグは、高い費用対効果を発揮しながら、要求特性の厳しい航空機用途や自動車用途をはじめ、石油・ガス産業用途、スポーツ用途、医療用途、産業機械用途などに向けたソリューション展開が可能。さらに難燃性と低発煙性能にも優れることから、航空機や鉄道車両の内装用途にも使用することができる。また、ATLやAFPといった技術で自動積層し、オーバーモールド成形により複雑な形状を付与するなど、より高度な技術に対応し、生産効率の向上により製造工程のコスト効率向上にも大きく寄与する。

　帝人は、これまでPEEK樹脂やPAEK樹脂を母材としたテープ状の炭素繊維プリプレグを展開してきたが、母材にPPS樹脂を使用した「テナックス TPUD」をラインアップに加えることで、これまで以上に幅広い分野への展開が可能となった。

　今回の開発を契機として、高い性能と生産効率の両立という顧客ニーズへの対応力を強化するため、様々な「テナックス TPUD」製品を提供するとともに、持続可能な社会の実現に向けたソリューション提供を強化し、長期ビジョンである「未来の社会を支える会社」を目指していく考えだ。

三井化学　バイオナフサでCNとバイオプラ加速、日本初

三井化学 , 豊田通商 , ネステ社（Neste） , バイオマスナフサ , 売買契約

2021年5月21日

　三井化学は20日、2050年のカーボンニュートラル（CN）の実現に向け、フィンランドにある世界有数のバイオマス燃料製造会社であるネステ社（Neste）および豊田通商とバイオマスナフサの調達に関する売買契約を締結したと発表した。

バイオナフサは、ネステ社のシンガポール製油所(写真、同社ウェブサイトから)やロッテルダム製油所などで生産されている

　今年10月以降をめどに大阪工場（大阪府高石市）のエチレンプラント（クラッカー）に、日本で初めて原料としてバイオマスナフサの投入を予定。エチレン、プロピレン、C4留分、ベンゼンといったバイオマス基礎原料を生産する。同時に、マスバランス（物質収支）方式によるバイオマスナフサを原料とした、既存品と同等品質のフェノールなどのバイオマス化学品や、ポリオレフィンをはじめとしたバイオマスプラスチックの製造とマーケティングを開始する。調達量は、来年3月までの今年度中に1万tを計画。価格は石油由来ナフサの2~3倍程度になる見込みだ。

　ネステ社は、リニューアブル・ディーゼル（発展型再生可能ディーゼル）では世界トップのシェアを誇るバイオマス燃料のサプライヤー。同社のバイオマスナフサは、植物油廃棄物や残渣油を原料に製造されており、石油由来の原料を使用しない100％バイオマス由来のナフサとなる。今回、バイオマスナフサを使用することで、原料からプラスチック製品が廃棄されるまでのライフサイクルでのCO2は、石油由来ナフサ使用時に比べて大幅に削減されることが期待される。

　一方、バイオマス認証については、三井化学と豊田通商は、バイオマス認証制度として欧州で広く採用されているISCC認証を取得する予定だ。同認証はEUのバイオマス燃料などの認証としてすでに広く認知されており、複雑な生産工程をもつサプライチェーンのバイオマス化を推進させるマスバランス方式の有効な認証制度。バイオマス原料の割合を認証済みの手法で最終製品に割り当てることで、顧客の意思により使用原料のバイオマス化を選択できる。

　三井化学は昨年、総合化学メーカーとしていち早く「2050年のCN」を宣言し、循環経済の実現に向け、化学品・プラスチックのリサイクルとバイオマス化の両輪を進めている。地球温暖化対策に貢献するバイオマス化は、CN実現に向けて重要な戦略課題と捉えており、素材・プロセスの開発とともに、ステークホルダーとの対話を通じてバイオマスの社会への実装を推進している。3社は今後連携を深めながら、日本での国産バイオマスプラの新市場創出を図っていく考えだ。