高機能・ライフサイエンス・原料・素材

NEDO　室温付近で高性能を示す熱電変換材料を開発

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2020年6月16日

　NEDOはこのほど、産総研、未利用熱エネルギー革新的活用技術研究組合（TherMAT）と共同で、セレン化銀（Ag2Se）を使用した、室温で高い性能を示す熱電変換材料を開発した。

　熱と電気を相互変換できる熱電変換技術は、熱エネルギーを電気に変換する熱電発電デバイスと電気で冷却する熱電冷却デバイスに応用できる。熱電発電は、自動車や工場から排出される高温（400℃以上）の未利用熱を対象に研究開発が進められてきたが、産業分野では低温（200℃未満）の未利用熱量が総未利用熱量の76％を占めていることから、低温の未利用熱の利用が求められている。またスマート技術の発展で、電子機器用の自立電源や熱制御が課題となり、室温・高効率の熱電発電、熱電冷却デバイスへの期待が高い。

　室温付近（100℃以下）で使用できる唯一の実用熱電変換材料としてテルル化ビスマス（Bi2Te3）があるが、熱電変換技術の普及には変換効率の向上が不可欠。熱電性能指数ZTは、熱電出力因子が高く熱伝導率が低いほど高くなる。Ag2Seは熱伝導率が低いことからn型熱電変換材料として近年注目されているが、熱電出力因子が低いためZTは低い。

　今回、Ag2Seの走査型透過電子顕微鏡を用いた観察により、直方晶系構造中にある微量の単斜晶系構造が電荷キャリアの移動を妨げていることと、キャリア濃度が熱電変換材料としては高すぎることが分かった。単斜晶系構造の抑制を熱力学的に検討した結果、Seをわずかに過剰にし、硫黄（S）をわずかに添加することで、結晶構造を直方晶系に安定化させることができた。

　これによりキャリア移動度が増加するとともにキャリア濃度も減少。熱電出力因子は改善し、Bi2Te3と同等レベルのTZを達成した。ナノスケールでの結晶構造制御で、電荷移送キャリアの移動度の向上とキャリア濃度を最適化し、高い性能を実現。材料設計指針として、ナノメートル領域での構造制御が有用であることを実証した。

　今後、IoT用電子機器などの自立電源や電気機器の局所冷却などへの利用が期待される。

花王　CNF疎水化技術、複合高機能樹脂の提供を開始

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2020年6月16日

　花王はこのほど、バイオマス由来のセルロースナノファイバー（CNF）を改質し、各用途の樹脂に配合することで、少量でも樹脂の強度や寸法安定性を向上させることを可能にした。この改質CNF配合高機能樹脂を、ユーザーニーズにあわせてカスタマイズした「LUNAFLEX（ルナフレックス）」シリーズとして提供を開始する。今後、改質CNF配合による物性向上が資源の効率的利用に寄与し、社会のサステナビリティに貢献することが期待される。

　CNFは、植物中でセルロース分子の束を形成しており、サステナブルな高機能素材として世界中でその有効活用が望まれている。高強度・高弾性など様々な機能を持つことに加え、樹脂に配合すると、樹脂の強度や靱性、寸法安定性の向上効果がある。

　しかし、分子間や分子内で強固に水素結合をしているため、ナノファイバーとして単離することは非常に難しい。　また単離した後もその表面は強い親水性を示すため、油性溶媒にはなじみが悪く、分散安定化は非常に困難だった。さらに、樹脂への配合の際にCNFが凝集してしまうなどの不具合が生じてしまうことが多く、樹脂中への均一ナノ分散には種々のノウハウが必要となる。

　こうした中、花王は独自に積み上げた界面制御技術に基づき、CNFの表面に様々な官能基を付加することで発現する機能を探索。その結果、親水性のCNF表面を疎水表面へと改質することが可能となり、CNFを樹脂へ均一ナノ分散することに成功した。

　同社は、複合化原料の提供だけにとどまらず、改質CNF配合樹脂を「LUNAFLEX」シリーズとして提供する取り組みを開始。表面改質を施して樹脂への分散・混合性を向上した改質CNFを光硬化性アクリル樹脂、熱硬化性エポキシ樹脂、および熱可塑性フェノキシ樹脂に対して配合したところ、顕著な物性の向上が認められている。

　同社は今後も、ユーザーが使用する様々な樹脂や使用場面に対して同社CNFが有効活用されるよう、新たな製品、性能を提案していく考えだ。

トクヤマ　水素利用の定置式FC発電機、実証運転を開始

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2020年6月16日

　トクヤマは15日、トヨタ自動車と、燃料電池自動車（FCV）の燃料電池システム（FCシステム）を活用した定置式の燃料電池発電機（FC発電機）を山口県周南市のトクヤマ徳山製造所内に設置して、電解による副生水素を利用した実証運転を開始したと発表した。実証運転は、2022年3月末までを予定している。

FC発電機の外観
FC発電機の外観

　FC発電機は、FCV「MIRAI」に搭載されているFCスタック、パワーコントロールユニット（PCU）、2次電池などのFCシステムを活用することにより、高性能で安価な機器の製造を目指して、トヨタとトヨタエナジーソリューションズが共同で開発している。

　今回導入したFC発電機は、昨年9月より、愛知県豊田市のトヨタ本社工場内で実証運転中の定格出力100kWのFC発電機をベースに、定格出力を50kWに変更し、部品レイアウトの見直しなどによりメンテナンス性向上などの改良を加えた。実証運転は、トクヤマが食塩電解法でカセイソーダを製造する際に副次的に発生する副生水素をFC発電機の燃料として活用する。トクヤマは、副生水素を安定供給する役割を担い、FC発電機で発電した電力は、定格出力50kWで徳山製造所内へ供給する。

　トヨタは、水素使用量当たりの発電量などのエネルギー効率、発電出力の安定性、耐久性、メンテナンス性、海風による塩害の影響などの検証･評価を行う。さらに、副生水素活用による発電性能への影響や水素を外部購入した場合と比べた燃料代などの経済性を試算する。

　今後、トクヤマは、国内有数の高純度な副生水素供給能力を持つ総合化学メーカーとして、副生水素を活用した地域貢献モデル事業の検討を進める。トヨタは、FC発電機の普及に向けて出力ラインナップの拡大、エネルギー効率や耐久性向上･コンパクト化･コスト低減などの商品力強化に向けた研究･開発とビジネスモデルの検討を行う。

　両社は、今回の実証を通じて水素社会の実現を目指した取り組みをさらに進めていく考えだ。

 

クラレ　マスクフィルター用不織布の国内生産体制を強化

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2020年6月16日

　クラレは15日、不織布と不織布製品の製造・販売会社であるクラレクラフレックスで現在増設中の、岡山工場（岡山県岡山市南区）メルトブローン不織布の生産設備について、マスクフィルターも生産可能な設備に変更すると発表した。

　マスクフィルター用不織布の需要増大に対応するため設備を増設し、メルトブローン不織布の生産能力を年産900tから2700tに引き上げる。マスク換算で年産約3億枚の原反の増産体制を整えることで、新型コロナウイルスの感染拡大防止に貢献していく考えだ。今年11月末の稼働を予定。

　メルトブローン不織布は、バインダーを使わず原料ポリマー100％からなる不織布で、極細繊維の緻密な構造により、マスク用をはじめ各種フィルターに使用されている。新型コロナウイルス感染対策として国内のマスクの需要が急速に拡大する一方で、マスクフィルターは不足しており、とりわけ医療用途で使用される高性能なフィルターの不足は深刻な問題となっている。

　同社はメルトブローン不織布をフェイスマスクや食品・飲料ろ過フィルター、エアフィルターなど、様々な用途に展開しているが、既存設備は、昨今の新型コロナウイルス感染拡大に伴う、マスクフィルター需要のひっ迫を受け、フル生産が続いている。こうした状況の下、現在増設工事を行っているメルトブローン不織布設備の、マスクフィルターが生産可能な設備への変更を決めた。

　今後も、クラレグループは「世のため人のため、他人（ひと）のやれないことをやる」という使命の下、独自の技術で世の中に役立つ製品を提供していく。

昭和電工　上海でVE・EMライン増設を完了、生産能力を2倍に拡張

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2020年6月16日

　昭和電工は15日、同社グループの中国法人・上海昭和高分子（SSHP）が、ビニルエステル樹脂（VE）と合成樹脂エマルジョン（EM）の生産ライン増設を完了し生産を開始したと発表した。中国での機能性樹脂事業の拡大を図るため、生産能力を約2倍に引き上げた。

　第5世代移動通信（5G）の進展など情報通信分野の発展による液晶ディスプレイやタッチパネルなどの電子材料市場の拡大に伴い、これらの部材の生産に使用されるVEの中国国内需要も急速に拡大している。さらに、VEは優れた耐食性と耐薬品性を持つことから、大気汚染防止のために導入が進んでいる火力発電所の排煙脱硫装置、電子材料工場の排水処理設備、ごみ処理設備や化学品貯蔵タンクなどの腐食防止内面ライニング用としても需要拡大が続いている。

　また中国では、環境保護強化の一環として2015年から始まったVOC（揮発性有機化合物）規制により、有機溶剤を使用した塗料や接着剤などの利用が厳しく制限されていることを背景に、水系の塗料や接着剤への切り替えが進み、それらに使用されるEMの需要も拡大している。こうした中、SSHPでは今回、VE・EM共に生産能力を約2倍に引き上げる増設工事を実施した。

　昭和電工グループは、収益性と安定性を高レベルで維持できる個性派事業の連合体〝個性派企業〟を実現し、世界トップレベルの機能性化学メーカーになることを目標としている。今後も成長する中国市場に社会的価値の高い製品やサービスを提供して事業を拡大し、個性派事業の確立を目指す。

上海昭和高分子(SSHP)の外観
上海昭和高分子(SSHP)の外観

 

三菱ケミカル　独社と業務提携、3D樹脂パウダーに進出

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2020年6月16日

　三菱ケミカルは15日、3Dプリンティング用樹脂パウダーを製造販売するAM Polymers社（AMP社：ドイツ・ヴィリッヒ市）と、PBT（ポリブチレンテレフタレート）パウダーの共同開発と販売に関する独占的な業務提携に合意したと発表した。これにより、三菱ケミカルは、3Dプリンティング用樹脂パウダーの製造販売事業に初進出する。

　一方、AMP社は、3Dプリンティングの製法の1つである粉末造形法に使用される樹脂パウダーを専門に取り扱う。3Dプリンタの市場が拡大している欧州を中心に顧客基盤を確立しており、ポリプロピレンやポリエチレンなどの樹脂を粉末化する過程で、3Dプリンティング用に造形性・物性を強化する技術に優れる。

　同提携に基づき、三菱ケミカルでは、PBTを組成段階から3Dプリンティング用にカスタマイズし、難燃性などの物性を付与できるパウダーを共同開発。開発品のPBTは、樹脂パウダーとして主流となっているPA12（ナイロン12）に比べて吸水性が低いため、造形時の取り扱いが容易といった特長がある。近日中に顧客評価のための試作品を欧州で順次提供していく予定だ。粉末造形法による3Dリンティングは、パウダーから造形するため複雑な形状が可能で、造形時間も短いため、量産性が必要とされる自動車や航空機部品への採用が期待されている。

　三菱ケミカルは、今回の提携を通じて3Dプリンティング用の樹脂パウダーの開発と販売ネットワークを強化し、積極的に事業を展開していく。

3D中面用写真2　PBTパウダーによる粉末造形3Dプリンタ造形品サンプル
PBTパウダーによる粉末造形3Dプリンタ造形品サンプル

北大など　プロピレン製造で超高耐久な新規触媒を開発

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2020年6月15日

　北海道大学と京都大学、東京都立大学の共同研究グループは、プロパン脱水素によるプロピレン製造過程で、高温条件下、世界最高の耐久性と選択性を示す新規合金触媒の開発に成功した。開発したのは、白金（Pt）とガリウム（Ga）の合金ナノ粒子の表面に鉛（Pb）を添加した触媒（PtGa‐Pb/SiO2）。

　研究グループは、この新規な触媒が、プロパン転化率30％、プロピレン選択率99.6％の高い触媒性能を600℃の高温下で、96時間以上もの長時間維持できる、極めて高い耐久性を持つことを見出だした。プロピレン製造時の触媒再生コストの大幅な削減が期待される。

　プロピレンはプラスチックや合成ゴム、香料、医薬品といった様々な化成品の原料となる石油化学工業の重要な基幹物質。近年、シェールガス由来の安価なプロパンからプロピレンを製造するプロパン脱水素の需要が高まっているが プロピレンを高い収率で得るには600℃以上の高温を要するため、現行の工業プロセスでは炭素析出による触媒の著しい劣化が問題となっている。安定的なプロピレン製造には連続的な触媒の再生工程が必要になり、コスト削減の観点から高温でも劣化しない高耐久な触媒の開発が望まれていた。

　同研究では、ユニークな性質と構造を持つPtとGaの合金（PtGa金属間化合物）に着目。PtGaは、熱安定性が高く高温でも構造が変化しない利点のほか、3つのPt原子からなる「Pt3サイト」と、1つのPt原子が複数のGa原子に囲まれ孤立した「Pt1サイト」の2種類の触媒活性点が表面に存在する特徴がある。

　研究グループは、このうちPt3サイトはプロピレン生成だけでなく炭素析出も進行させてしまう一方、Pt1サイトがプロピレンを選択的に生成し、炭素析出を抑える優れた触媒活性点として機能すると予想。「Pt3サイトを何らかの方法で塞げば、耐久性の高い触媒を開発できる」と考えた。そこでPt3サイト上だけに触媒活性を持たない別の種類の金属原子を置くことを検討し、様々な種類の金属や触媒合成手法を駆使することでPt1サイトだけが機能する新たな触媒の開発に取り組んだ。

　同研究により明らかになったPt1サイトの優れた触媒性能は、プロパンだけでなくエタンやイソブタンなど、その他の低級アルカンの脱水素やメタンの有効利用などにも応用できる可能性が高い。石化の発展に大きく寄与するとともに、触媒・材料開発の面でも幅広い波及効果が期待される。

北大など　中面用の写真

 

 

JXTGホールディングス　東京湾ゼロエミ・イノベーション協議会に参画

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2020年6月15日

　JXTGホールディングスはこのほど、産業技術総合研究所（産総研）が設立した「東京湾岸ゼロエミッションイノベーション協議会（ゼロエミベイ）」に参画した。同協議会は、政府の「革新的環境イノベーション戦略」に基づき、東京湾岸周辺エリアを世界に先駆けてゼロエミッション技術に係るイノベーションエリアとすることを目指す。

　同エリアには、エネルギー・環境関連の多種多様な企業やその研究所、大学などが集積。各機関が連携することで、水素利用やCO2の回収・貯留・利用（CCUS）などのゼロエミッション技術に関する世界最大の研究開発と実証の場としての高い可能性を持つ。

　同社は、協議会への参画を通じ、グループが保有するゼロエミッション分野の技術や知見を、会員企業との連携によってさらに発展させ、低炭素循環型社会の形成へ一層の貢献を果たしていく。

　同社グループは、「2040年長期ビジョン」に掲げた「低炭素・循環型社会への貢献」の実現に向けた取り組みを推進し、2040年には、自社CO2排出のカーボンニュートラルを目指す。

AGC　米バイオ医薬品原薬工場を買収、生産能力が向上

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2020年6月15日

　AGCはこのほど、アストラゼネカ社が保有するバイオ医薬品原薬製造工場（米コロラド州ボルダー）を買収したと発表した。今回の買収により、AGCのバイオ医薬品生産能力は大幅に増強され、商用段階に最適なラインが2つ加わる。なお同工場は停止した状態で譲り受け、2021年4月からの本格的な受託製造開始を目指す。 

　CDMO事業子会社のAGCバイオロジクス社（米国）は、動物細胞と微生物を生産に使い、プロセス開発、スケールアップ、治験段階から商用医薬品原薬の製造に至るまで、様々な高付加価値サービスを提供。動物細胞を用いた製造設備では、これまで、多品種生産や、生産量のフレキシブルな変更に適したシングルユース製造ラインを中心に、治験初期から商用段階までの原薬製造を受託してきた。

　今回買収するコロラド工場は、総容量2万ℓの動物細胞用ステンレスバイオリアクター2基を備え、より大規模な商用案件に適した工場。現プラントには同規模のバイオリアクター4基の追加設置が可能で、敷地に余裕もあり、将来的な拡張を見込んでいる。

　今後も新規受託案件の増加や、既存受託案件の治験から商用段階への移行が数多く見込まれることから、日米欧で進めている設備増強に加え、同工場の買収を決定した。今までよりも幅広い商用案件や、新型コロナウイルス治療薬としての既存薬展開に伴う需要への対応を可能とし、製薬会社の活発なニーズに応えていく。

　AGCグループは、バイオ医薬品CDMO事業を含むライフサイエンス事業を戦略事業の1つと位置づけ、2025年に1000億円以上の売上規模を目指している。買収と合わせ、日米欧の各拠点で積極的な設備投資を実施しており、各地域の顧客にグローバルで統一された高水準の品質・サービスを継続して提供できるよう務めている。

　AGCは、各拠点のシナジーを最大限発揮することで技術力を向上させ、製薬会社、患者、そして社会に貢献していく考えだ。

コロラド工場外観
コロラド工場外観

東ソー　南陽事業所で臭素設備を能増、需要拡大に対応

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2020年6月15日

　東ソーは12日、南陽事業所（山口県周南市）での臭素の生産能力増強を発表した。現有能力から約30％の向上を図る。投資額は約100億円。2023年1月の商業運転開始を予定する。

　主に難燃剤や殺菌剤、医農薬などの用途で使用される臭素の需要は、アジア地域を中心に堅調に推移しており、また、中国では供給不足が顕著となる中、需給バランスはタイトな状況が継続している。今回の計画により、老朽化した臭素製造設備を更新するとともに、生産能力を増強していく。

　東ソーは国内最大の臭素メーカーで、国内とアジア地域で事業を展開する。1942年、南陽事業所を拠点に臭素の生産を開始。順次生産能力の増強を図りながら、2017年には競争力に優れる新製法により臭素製造設備を更新した。今後も、安定供給を継続しながら需要の拡大にも対応し、さらなる事業規模の拡大と収益力の強化を推進していく。