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» 2020年10月22日 10時30分 公開

金属や無機、有機など材料を選ばず:ヒントは「柿渋」、汎用性の高い接着材料を開発

物質・材料研究機構(NIMS)と日油は、「柿渋」をヒントにして汎用性の高い接着材料を開発した。インフラ補修や半導体産業、自動車産業など幅広い用途で接着機能を利用できる。

[馬本隆綱,EE Times Japan]

接着材料や防水/防錆剤、金属微粒子の分散剤としても有用

 物質・材料研究機構(NIMS)と日油は2020年10月、「柿渋」をヒントにして汎用性の高い接着材料を開発したと発表した。インフラ補修や半導体産業、自動車産業など幅広い用途で接着機能を利用できる。日油がサンプル出荷を始めた。

 NIMSと日油の共同研究チームは、金属や無機/有機材料など、さまざまな基材に用いることができる、汎用的な接着材料の開発に取り組んできた。ここで注目したのが柿渋タンニンで、古くから天然接着剤として用いられてきた。これは縮合型タンニンと呼ばれ、フェノール性トリオール骨格からなるポリフェノール構造を分子内に有している。このポリフェノール構造は、さまざまな金属イオンや有機化合物と、強固に相互作用することが知られている。

左が開発した接着材料、右は日油が出荷するサンプル品の外観 出典:NIMS、日油
柿渋の成分に含まれるポリフェノール骨格を有する新規接着コーティング材料の単量体構造 出典:NIMS、日油

 新たに開発した接着材料を用いた事例も紹介した。その1つが防錆剤としての活用である。鉄を主成分とする鋼やマグネシウム、アルミニウムなどは、海洋構造物や船舶、自動車など、さまざまな基幹産業の材料として用いられているが、腐食を防ぐ対策が不可欠であった。この対策にこれまでは、毒性の高いクロム化合物を用いて処理するなど課題もあった。

 その代替技術として提案されているのが、金属表面をコーティングする手法である。開発したポリフェノールを含む接着材料は、金属材料に対して高い密着性を実現している。これによって、優れた防錆効果が得られるという。

スチール基板に対する防錆性と密着性の評価結果(防錆性はスチール基板の塩水浸漬試験、密着性はクロスカット試験で評価) 出典:NIMS、日油

 2つ目の事例は、無機セラミックスや金属微粒子における分散剤としての活用である。開発した接着コーティング材料をチタン酸バリウムおよび、ニッケル微粒子の分散剤として用いた。せん断粘度は、従来方式で作製した微粒子と比べ、チタン酸バリウム微粒子は10分の1に、ニッケル微粒子では7分の1に、それぞれ低減できることが分かった。これにより、高濃度な微粒子を安定に取り扱うことが可能となった。

無機/金属微粒子のスラリー粘度の比較 出典:NIMS、日油

 3つ目の事例は、レジスト材料に対する密着性の向上である。汎用性樹脂に、開発した接着コーティング材料を5〜10重量%導入した接着性高分子材料を、フォトリソグラフィに適用した。この結果、既存製品に比べアルカリ現像性を、約3分の2まで短縮できることが分かった。高温多湿の環境でも密着性は維持されるという。

高温多湿の環境でも密着性を維持 出典:NIMS、日油

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