産総研と荒川化学、プラスチック基材上へのセラミックコーティングを実用レベルで実現

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産業技術総合研究所(産総研)と荒川化学工業は2017年6月16日、セラミック膜をプラスチック基材へコーティングする手法を共同開発したと発表した。自動車の窓や車体、スマートフォンの筐体などに利用できると見込まれている。

プラスチック材料は軽量で成型が容易なことから、金属材料やセラミック材料からの置き換えが進んでいる。しかしこれらの無機材料に比べ、硬さや引っかきに対する耐性、ガスや水蒸気などに対するバリア性に劣り、実用に耐える性能には至っていない用途もある。

そこで産総研は、常温製膜技術であるエアロゾルデポジション法(AD法)を開発。無機基材へのコーティングに応用してきた。しかしプラスチック基材では、セラミック膜の密着性・緻密性・透明性が不十分で、クラックが発生するなどの問題もあった。

従来のAD技術と今回開発した技術によるプラスチック上へのセラミック成膜

従来のAD技術と今回開発した技術によるプラスチック上へのセラミック成膜

共同研究チームは今回、プラスチック基材の上に、中間層として荒川化学の有機無機ハイブリッド膜を下地として形成。さらにAD法でセラミック膜を付けることで、実用レベルのセラミック膜を得ることに成功した。この有機無機ハイブリッド膜は、微細なシリカ粒子が有機ポリマー中に均一に分散し、有機ポリマーとの間に共有結合を形成している特殊な化学構造を持った材料だ。セラミック膜の形成が可能になったのは、膜の硬度を高めるシリカ粒子の存在と、有機ポリマーとシリカ粒子の間の強固な結合により、AD法によるセラミック粒子の衝突に耐えられる強度を得たからだと分析している。

有機無機ハイブリッド膜の共有結合による効果の推定メカニズム

有機無機ハイブリッド膜の共有結合による効果の推定メカニズム

今後、開発した技術をさまざまな分野の企業に提供し、工業的な実用化を促進していくとしている。また、先進コーティングアライアンスで協業企業を広く募集し、速やかな商品化を目指す考えだ。

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