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材料

配向性カーボンナノチューブ(VA-CNT)の量産と用途開発

カーボンナノチューブ(CNT)とは、グラファイト構造の膜または層がチューブ状をなし、10億分の1mのレベルの超微細なナノテク素材で従来にない優れた特性があり、様々な用途への展開が期待されています。
当社では、保有する要素技術を活用し、基板上に垂直配向するCNTの製造ならびに量産化技術の開発に取り組んできました。
現在、A4サイズ相当の基板の製造をはじめ、このサイズを並べたシート基板やロール to ロール技術を活かした連続製造など、低コスト・量産化の開発を進めています。
また、配向性CNTの用途として、導電性を活用した各種電極をはじめ、熱伝導性や化学的に安定で微細かつ配向したチューブ構造の特性を活かした用途が期待される製品分野のメーカーや研究機関とのオープンイノベーションにより、製品化に向けた評価や共同開発も進めながら事業展開を図っています。

<ナノ素材プロジェクト室>

レーザーナノクラスター形成装置


図1 銅ナノクラスターの顕微鏡写真

クラスターとは、同種の原子および分子が相互作用によって数個∼数千個に凝集した集合体です。その大きさは非常に小さく、直径がナノメートルのオーダーであるため、「ナノクラスター」と呼ばれます(図1)。

物質をこのように小さな粒子にすると、大きな塊の状態とは異なる効果が現れます。この効果は「量子サイズ効果」と呼ばれ、次世代技術(エネルギー・環境,ディスプレイ,IT,バイオテクノロジー等)に必要な要素として期待されています。


図2 レーザーナノクラスター形成装置
(1号機)

当社は、金属、セラミックスなど種々の材料からナノクラスターを生成する装置を商品化しました(図2)。
現在は、第1号機を研究機関に納入し、共同で実証試験に取り組んでいます。
納入した装置は、2種類の材料に高出力レーザーを照射し、高品質の複合材料ナノクラスターを生成できます。複合ナノクラスターは、光触媒、電池材料、水素貯蔵材料等として利用されるため、特殊素材を必要とするメーカーを中心に営業展開を進めています。

<基盤技術グループ>

ゼオライト膜脱水システム(Hitz Dehydration System:HDS®)

HDSは、「新型ゼオライト脱水膜エレメント」を用いた無水化システムです。バイオエタノールを始め各種有機溶剤の脱水・精製などを効率的に行う装置です。このHitz型のゼオライト膜エレメントは、一体構造(シールレス構造)で耐久性に優れ、また膜部の微細構造を最適化することにより、従来の脱水膜に比べ優れた脱水性能を有しています。また膜の集合体であるモジュールは、信頼性、保守性に優れるモジュール構造を採用いたしました。その結果、システムの小型化と省エネルギー性(吸着方式の無水化装置と比較して20∼30%減)を達成しました。バイオエタノールは、CO2削減を目的とした環境問題や代替化石燃料の探索などのエネルギー問題を背景に、アメリカ、ブラジルを中心に世界的な需要が見込まれています。

今後とも、バイオマスエタノール製造プロセスへのHDS®の受注活動を行うと共に、膜メニューの拡大や各種ケミカルの高効率製造システムなどの新規用途の開拓なども進めていきます。

<開発プロジェクト部 無機膜プロジェクト>

ゼオライト膜脱水システム

有機EL製造装置


G3(600×700mm)
基板対応有機層成膜装置

有機ELは、陽極と陰極間に数十nmの複数層の有機材料を挟み込んだ構造になっており、電極間に電流を流すことにより有機層を発光させるものです。Hitzの有機EL製造装置は、有機層の成膜に当社独自技術の面蒸発源を採用することで、以下の多くの特長を有しています。

(1)蒸着方向を上向き/横向き/下向きのいずれにも変更できる。
(2)材料利用効率(使用した有機材料が基板へ付着する割合)が高く、G2基板で20%、G3基板で30%以上を達成できる。
(3)真空チャンバ外に材料加熱部を設けることで有機材料の供給が容易に行える。
(4)バルブ制御機構を搭載していることで成膜時の蒸着速度を一定に保つことができる。
(5)静止成膜方式であるため基板や蒸発源移動に伴うパーティクル(ごみ)発生が少ない。

Hitzは平成20年7月から開始された独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)委託研究開発「次世代大型有機ELディスプレイ基盤技術の開発(グリーンITプロジェクト)」に参加しており、G6(1500×1850mm)以上の基板サイズに適合できる有機EL成膜装置の完成を目指しています。

<開発プロジェクト部 有機ELプロジェクト>

プラスチック種別静電選別装置

石油資源の枯渇や高騰から、家電やOA機器、自動車メーカでは廃プラスチックリサイクルを目的とする種別選別システムの検討が進められています。選別システムには、比重差や風力、振動などを利用した選別装置を組み合わせて構築されますが、同じような比重のプラスチックには、これらの選別装置を活用できません。
弊社では静電気を利用した選別装置を開発・商品化し、機械学会関西支部技術賞や分離学会賞などの学会賞をはじめ、この度、平成22年度大阪優秀発明賞を受賞しました。
弊社のプラスチック種別静電選別装置は、プラスチック同士を摩擦した際に生じる正負の帯電特性と回転ドラム電極上に投じた帯電プラスチックにかかる遠心力と静電力の相互作用の最適化により、99%以上の高純度選別を実現するとともに、非常にコンパクトな装置を商品化しました。写真は300kg/hの処理が可能な標準的装置(ES-30F)で、差し込みコンセントでも運転できる低消費電力の「エコ」な装置となっています。

<開発企画室>


図1 Hitz式 プラスチック種別静電選別 基本原理

図2 プラスチック種別静電選別装置
300kg/h処理 標準装置(ES-30F)
W1.3m×D1.0m×H2.3m
消費電力 約1kW(AC100V)

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