客观日本

硫黄化学研究所积极推进万能分子粘合技术在多种领域的应用

2015年03月03日 产学研合作

物与物的接着,即所谓粘合。从崭新的角度,将独创的接着、粘合剂技术应用于21世纪模式生产活动的是总部设在岩手县盛冈市的株式会社硫黄研究所(以下简称∶SCL)。该公司的创始人、现任董事长兼研究所长的是岩手大学名誉教授森邦夫。日前,笔者偕同原东北大学校长、原综合科学技术会议议员阿部博之(科学技术振兴机构顾问)一起走访了森董事长。

粘合剂不应该有厚度

――所谓新型粘合的概念是什么?

森∶20世纪的粘合,是用糨糊涂抹在物与物之间进行粘合。也就是说,被粘合物彼此之间有距离,是靠分子之间的力进行接着,所以粘合力较弱。而现代的生产活动是建立在纳米层面的,因此粘合剂不应该像原来那样有厚度。在分子的层面,被粘合物彼此之间的距离在0.2-0.5纳米之内,彼此就可以牢固的粘合。即所谓分子粘合技术。

现在,该公司开发的能够让任何材料彼此粘合的万能分子粘合剂及粘合技术,已广泛用于不同类型的企业。采访时,笔者还亲眼目睹了硅及氟(无法粘合的代表性材料)粘合示范表演。

首先,使用的是聚酰亚胺和架桥硅酮橡胶(产业界通用的难粘合性材料)。为了促进粘合反应,在架桥硅酮橡胶的表面,预先进行羟化物处理;将聚酰亚胺放入分子粘合剂TES(草酰乙酸化合物)0.1%溶液内浸泡、干燥,然后使用发钳将两种材料夹住,温度120度,1分钟后,两种材料牢固地粘合在一起了。

接着,使用的是架桥氟橡胶和铝。由于架桥氟橡胶能够与TES进行反应,因此不需要进行羟化物表面处理。同样,将铝片放入分子粘合剂TES 0.1%溶液内浸泡、干燥。铝片与聚酰亚胺相比,表面比较粗躁,为了缩小粘合材料间的距离,因此使用压缩机进行加压,温度120度,1分钟后,两种材料牢固地粘合在一起了。

其他,还示范表演了碳纤维和架桥硅酮橡胶、碳纤维和架桥氟橡胶的粘合。碳纤维被广泛用于汽车及飞机等行业,连接部分也不乏使用橡胶的案例。据说,如果导入该公司的分子粘合技术,其粘合强度将会进一步得到提高。

同时,分子粘合技术还可以应用于喷镀加工。在经过处理的玻璃表面,使用金属离子和还原剂进行喷涂,可以形成牢固的喷镀层。传统的化学喷镀需要使用钯做媒介,而该公司的技术则不需要。钯是昂贵的稀有金属,存在成本、环境负荷及稳定供给方面的问题,如果不使用钯,上述一系列问题都可以迎刃而解。此外,不需要浸泡的喷涂加工方式,在处理大型零部件上占很大优势。

森邦夫教授

森邦夫教授

非流动体粘合的空洞封闭加工

――介绍两个实现了商品化的案例。

由导入了该公司技术的株式会社朝日橡胶(总部设在埼玉县)生产,F公司销售的IC标签,是世界上首创的非流动体粘合的空洞封闭加工产品。在架桥硅酮橡胶之间封入IC天线,使用SCL的技术进行粘合。与传统的IC标签相比,价格及重量均减半,销售金额超过10亿日元。

同样,由朝日橡胶开发,用于便携式快速解析DNA装置的芯片,销售金额也超过了1亿日元。生产芯片的微流体零件时,使用了架桥橡胶与树脂分子粘合的SCL技术。该解析装置预定由N公司进行销售,其用途将包括犯罪侦检、医疗健康、灾害时身份认证等众多领域。目前,已导入新西兰和美国的侦检机构,在验证了产品实际效果的基础上,将进一步扩大销路。

――在技术开发及推广应用方面,始终关注社会的实际需求。其动机和原动力是什么?

森∶直接了当地说,是对为什么会出现“失去的10年”的关注及反省。1980年代是日本的巅峰时期,之后则失去了在竞争中取胜的手段。其过失不在政策、官僚及经济学家,而在怠慢了技术进步的大学、企业的技术者,以及怠慢了应对世界市场需求的技术者。对其悔恨、反省是出发点。

说这番话的森董事长自身也有深刻的教训。1970年代后期,汽车的轮胎生产中导入了金属与橡胶的粘合技术。当时,尽管处于粘合的理论及构造尚未解明,还需要进行基础研究积累的时期,由于来自意大利、德国及美国的需求,获得了急速增长。但进入80年代,轮胎的规格及加工条件发生了一些变化,出现了技术瓶颈。

森∶因为人工费便宜,生产线转移到中国,日本国内的技术人员随之流失。由于零部件从外部采购,技术部门在遇上问题时,一概推给销售方解决,公司内部缺乏师资,技术水准每况愈下。规格发生了变化,第一线的人员茫茫然,生产前景昏昏然。这是在走访了包括大公司及街道工厂在内的多家企业后给我的总体感受。由此,我得出的结论是,不能因为成本高,就放弃在日本生产,如果存在成本差距,则应该通过技术开发来弥补差距。

在汲取教训的基础上,SCL将工作的重点放在实验和检验方面,森董事长沿用从自己导师、岩手大学名誉教授中村仪郎那里继承的手法,规定职工每人每月的实验记录需要记满一册练习簿。

阿部顾问(中)、森董事长(右)及笔者。

阿部顾问(中)、森董事长(右)及笔者。

封入、电磁波屏蔽及散热是关键技术

――今后的展开及目标是什么?

森∶作为接着、粘合技术的展开,我认为封入、电磁波屏蔽及散热三项是21世纪初期的关键技术。在实践中已经证明,封入是构筑安心、安全社会不可或缺的技术;电磁波屏蔽是信息通信社会必备的,可以考虑应用于化学喷镀的汽车、飞机及建筑物的玻璃窗等需要屏蔽电磁波的领域;散热的关键是将热能从热源切实地传导至冷却部分,为了减少热传导阻抗,需要在粘合部分使用分子粘合技术。

最理想的是拉开与世界的技术差距,在其过程中构筑设在岩手的技术据点。有了据点,掌握了领先技术,则可以与奋起直追的世界展开竞争和技术切磋。我相信这种角逐,有利于全球的发展,能够对人类有所贡献。

与笔者同行的阿部顾问在走访后,这样说道∶

“殷切期待这种发自岩手县、具有划时代意义、有可能从根本上改变生产活动的粘合技术,能够改变世界产业界现状,在新的事业领域得到应用和发展”。

通过走访,笔者深切地感受到森董事长的睿知和充沛的活力,期待SCL今后能够更上一层楼。

文/今村千早(独立行政法人科学技术振兴机构产学合作展开部研究支援小组主任助理)