つくばと世界のイノベーションをつなぐ場
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『高せん断成形加工技術』を用いた多様なナノコンポジット材料の創製
【事業概要】
HSPテクノロジーズは、産業技術総合研究所の技術移転ベンチャーとして、長年の研究で培った『高せん断成形加工技術』を駆使した新規ナノコンポジットの開発・製造・販売を行っております。
弊社は代表取締役自らが世界に先駆けて開発した『高せん断成形加工技術』を用いて、多様なナノコンポジット材料の創製に成功しております。製品等ＰＲ写真３に示されておりますように、弊社が開発した材料は、ガラス代替や金属代替となる材料であり、それらの用途展開は多岐に亘ります。これら材料の詳細につきましては、【提供できるリソース】の項目に記載しております。
さらには、これらのナノコンポジット材料を製品化するためには、高せん断成形加工のための量産機が必要となりますが、量産機は東芝機械と共同開発した装置が完成しておりますので、直ちに生産に供することが可能です。
弊社は自社技術のＰＲで書きましたように、多様なナノコンポジット材料の創製に成功しておりますが、弊社はあくまでナノ構造を有する材料（通常はペレットの状態）をエンドユーザー様に納入し、エンドユーザー様のところで何らかの製品（例えば、センサーとかデバイス）を作製して頂く必要がございます。そのため、弊社が求めているのは、従来技術や他社では実現が困難であったナノ構造材料を製品化に直結させることが可能なアイデアや技術を保有する企業を求めております。具体的には自動車やロボット関連企業、半導体関連企業、医療・健康・福祉機器を扱うヘルスケアー関連企業様をターゲットにしております。
１． 高せん断成形加工技術の特徴と優位性
弊社代表の清水が産業技術総合研究所時代に開発した高せん断成形加工技術は、製品等ＰＲ写真１に示されるような帰還型スクリューを搭載した混練加工装置を用いることで圧力、せん断流動場、伸長場などの非平衡場が周期的に高分子系材料に付与されることで、従来の成形加工機では実現できなかったナノ構造を形成することが可能になりました。特にこのスクリューを搭載することで非常に高いせん断速度（最高4,400 sec-１）を付与することが可能です。従来の成形加工技術で形成される構造と高せん断成形加工後に形成される構造との差異を製品等ＰＲ写真２に模式的に示しました。
この図に示したように高せん断成形加工技術では従来技術では実現できなかった異種高分子間のナノ混合やフィラーのナノ分散状態などの微細構造が形成されます。異種高分子間でポリマーアロイを作製する際、従来の装置を使うのではミクロンオーダーの分散相サイズが限界でしたが、高せん断加工によりナノレベルの混合や分子鎖レベルでの混合（相溶化）が実現しています。また、カーボンナノチューブ（CNT）等に代表されるフィラーは、従来技術ではフィラーが凝集したままベースポリマー中に配置されてしまいますが、高せん断加工によりフィラーの凝集が解放され、均一・等方的な分散が実現したナノコンポジットを創製できるようになりました。これは、高せん断成形加工機がフィラーの凝集力に勝るせん断応力（粘度×せん断速度）を付与できるからだと思われます。
２． 多様なナノコンポジット材料の実例
ここでは、高せん断成形加工により微細構造が形成された典型的なナノコンポジット材料について５つに分類した代表的材料系について順次紹介させて頂きます。
① ガラス代替材料：透明ナノポリマーアロイ：この材料はポリカーボネート（PC）
とポリメチルメタクリレート（PMMA）という２つの透明樹脂を混合した材料ですが、従来の成形加工技術でこれら樹脂を混合すると、”白濁”してしまい、最も重要な性質である、透明性を損なう結果となっておりました。ところが、高せん断成形加工により作製したPC/PMMAアロイは透明性を保持しているだけでなく、PCとPMMAの両方の性質を持つ、新しい材料創製に成功しました（特許第5697143号）。このPC/PMMAアロイは光学的に透明なだけでなく、複屈折も著しく低減化しており、自動車用窓材、スマートフォンやタブレット端末向けの各種透明パネル、車載用の曲面タッチパネル、レンズ等の光学材料としての利用が期待されております。
② 金属代替材料：炭素繊維強化複合材料（CFRP）：自動車業界では軽量化が必
須の課題であるため、従来アルミ（比重2.8）製であったギアや軸受けなどの精密部品をCFRP（比重1.4）で代替しようとの動きが活発になっています。CFRP自体は以前から市販されていますが、市販品を用いたのでは炭素繊維（CF）が凝集しており、射出成形時にCFが射出方向に配向してしまうため、その方向には力学的に強くても、垂直方向の特性が劣ってしまうため複雑形状の部品を作ると弱いところからクラックが入るなどの問題点が指摘されていました。弊社開発のCFRPはCFが等方的に分散・配置されているため等方的な性能が発現しますので、複雑形状の部品を作製しても極めて安定かつ良好な部品が提供可能となります（特許第6143107号）。この素材はアルミ代替の自動車用部品用途に限らず、パソコンの筺体やロボットアームなどに利用することで大幅な軽量化が実現します。さらにはテニスラケットや釣具のロッドやリールなどスポーツ用品にも利用されることが期待されております。
③ 金属代替材料：伸縮自在な電極材料：この材料は樹脂とゴムの両方の性質を
有する、熱可塑性エラストマーにカーボンナノチューブ（CNT）を添加して高導電性エラストマーを作製するのですが、従来技術では、ポリマーにCNTを微視的分散させるのが困難でした。高せん断成形加工によりCNTが微視的分散している材料創製が可能になり、高い導電性のみならず伸縮性をも併せ持つ新規な材料創製に成功致しました（特許第5152711号）。この材料は、人間の体に装着して用いる、ウエアラブルな医療・健康・福祉用機器に搭載されるデバイスやセンサー向けの電極や回路として利用されることが期待されております。
④ レアメタル代替材料：早晩、需給バランスが崩れると予想されている白金（Pt）
の代替材料として、弊社ではCNT/イオン液体/導電性高分子から成る三元系の材料を開発しております。また、金歯・銀歯などに使われているパラジウム（Pd）はレアメタルで非常に高価なため、これを使わないポリエーテルエーテルケトン/シリカナノ粒子系というナノコンポジット材料により新規な歯科用ならびに骨代替材料を開発しております（特許第6156717号）。
⑤ 石油資源代替エコマテリアル：石油由来の高分子材料を使わず、バイオマス
由来の高分子（ポリエチレンとポリ乳酸）同士をアロイ化して力学性能を自在に制御可能なエコマテリアルを創製しております。これ以外ではセルロースナノファイバーを用いた複合材料について他社と共同開発を進めております。最近、海洋汚染の原因となっているマイクロプラスチック等への問題解決に資するため、生分解性ポリマーを用いたエコマテリアルの開発（特許第6340196号）により、化石資源依存度の低減化に貢献したいと考えております。
代表取締役社長
清水 博
弊社では、ガラスや金属に替わる材料を開発しながら、『軽量化』に資することで、地球規模での環境・エネルギー問題への解決に貢献したいと思います。さらには、レアメタル代替材料の開発により希少資源枯渇への対応を図ります。また、エコマテリアルの創製は化石資源依存度の低減化に資するものです。加えて、ウエアラブル端末用素材を開発することで、医療・健康・福祉機器の充実を図りたいと思います。このようなものづくりの理念により、持続可能な社会の形成を通じて、人類の幸福に資することを目標にしております。
| 会社名 Company Name |
株式会社ＨＳＰテクノロジーズ （えいちえすぴーてくのろじーず） |
|---|---|
| 住所 Address |
〒305-0047 |
| 電話 TEL |
029-846-2511 |
| URL | http://www.hsp-technologies.co.jp/ |
| 代表者 President |
代表取締役社長 （理学博士）清水 博 |
|---|---|
| 設立年 Established |
２０１１年 |
| 上場区分 Listed or not |
未上場 |